来流气流角变化对冲压叶栅性能的影响

本文研究的冲压叶栅基于激波增压这一思想,在冲压叶栅内组织了多道斜激波及一道结尾正激波,来实现叶栅的增压效应。采用雷诺平均N-S方程和Menter-SST湍流模型,对冲压叶栅的流场进行数值模拟。数值模拟结果表明,来流气流角在37°与49°之间变化时,冲压叶栅波系可以稳定存在,并且随着来流气流角增大,叶片通道内分离趋于严重,且有竹节波产生,使得叶栅流动分离损失及激波损失加剧,等熵效率降低。     

高压比旋转冲压叶轮研究

在喷气发动机的发展过程中,通过增大压气机的级负荷来减少压气机的级数,提高整个发动机的推重比(功重比)是一个重要的发展方向,而提高动叶周向速度是提高压气机级压比的重要发展途径.随着高负荷压气机的叶尖来流相对马赫数的进一步提高,利用复杂激波波系来实现增压效应的超音速压气机成为高性能压气机的研究趋势.本文在对比分析超音进气道、Rampressor和传统超音速压气机的基础上,将超音进气道的设计原理引入冲压叶栅的设计当中,提出了将冲压面布置于S1流面的旋转冲压压气机转子方案,并创造性地提出了内压式冲压叶栅的概念及相应的设计方法.采用此类冲压转子的压气机,具有大流量、高负荷、高效率的特点.数值模拟的结果表明,当叶尖速度达450m/s时,冲压叶轮的静压升可以超过4.5,总压升可达2.9,叶轮的效率则为83%左右.     

旋转冲压压缩转子激波/附面层/泄漏流干扰研究

为分析附面层和泄漏流对旋转冲压压缩转子内激波结构的影响,开展了旋转冲压压缩转子内部流场的数值研究,并从激波形成与变化的角度分析激波与附面层,激波与泄漏流的相互作用。研究表明,S_2流面激波与轮毂附面层、S_1流面激波与隔板尾缘低速分离流体团相互作用能够改变激波的结构形态、作用位置,压比升高时低速团的影响范围增大。S_1流面激波在泄漏涡的作用位置处发生偏折,与无间隙时相比,有间隙时旋转冲压压缩转子在喉部及以后流道内更易形成激波串。     

超跨声涡轮叶栅尾缘激波系流动研究

本文通过分析超跨声涡轮尾缘波系的流动机理给出了详细的尾缘激波系流动图画,强调了尾缘分离激波的重要作用。经过分析,认为基底区压力是通过影响基底区宽度来影响涡轮叶栅尾缘激波强度的。最后将上述机理应用到某叶栅S1计算程序的改进工作中,数值计算和叶栅试验结果表明,改进工作有效提高了该程序对超跨声涡轮叶栅尾缘激波流动的模拟能力。     

旋转冲压发动机冲压压缩分析

旋转冲压发动机是一种没有叶片和活塞的基于冲压压缩技术的新概念发动机,气体的压缩主要是通过运动激波压缩来完成,通过对运动激波压缩过程的理论分析并与发动机冲压转子盘腔冷态流场进行数值模拟结果进行对比,印证了旋转冲压发动机中运动激波压缩假设的正确性．计算结果同时表明,旋转冲压发动机中的运动激波压缩效果和性能良好．     

扩压叶栅中弯叶片作用气动机理的探讨

回顾和总结了关于弯叶片在压气机中气动机理的不同理解.深入探讨了压气机中弯叶片叶栅的气动力学变化,给出了弯叶片气动机理的另一种解释,即弯叶片在亚音速叶栅中通过改变密流的径向分布控制分离流动的发展,在超跨音速叶栅中通过改变激波前后的压力分布控制激波强度的大小.     

气固两相冲动式平面叶栅表面压力分布的试验研究

一、前言 目前尚未有过冲动式平面叶栅内气固两相流动试验研究方面的报道。本文在特制的气固两相流平面叶栅吹风风洞上,比较系统地研究了叶栅进口气流速度、冲角和粒子浓度对冲动式平面叶栅表面气相压力分布的影响。     

串列式叶栅扩压器非定常流动研究

采用数值模拟方法,对串列式叶栅扩压器中的非定常流动进行了研究。结果表明,带串列式叶栅扩压器的离心压气机内部流动是以强非定常的三维黏性主流和缝隙流动为主要特征,串列式叶栅扩压器内部流动存在明显的非定常性,压力脉动的传播在前排叶栅通道内衰减很快。扩压器前排叶片通道内压力脉动的主频为叶轮叶片通过频率。后排叶片前缘附近压力脉动的主频变为0.5倍叶频。串列式叶栅扩压器进口的压力脉动主要受到叶轮的激励作用;串列叶栅间隙处,随主流输运而来的叶轮尾迹与缝隙流、前排叶片尾迹相互干扰与叠加,成为后排叶片前缘压力脉动新的激励。相比于近叶根、叶尖处,前排叶片前缘中间叶高处的压力脉动受到叶轮主流和分流叶片尾迹的激励作用更强烈。     

隔板截面形状对旋转冲压压缩转子性能的影响

本文采用三维雷诺平均N-S方程和Spalart-Allmaras湍流模型,在设计工况下对3种具有不同隔板截面形状的旋转冲压压缩转子进行了数值研究.计算结果表明:旋转冲压压缩转子进气流道内主要存在三道曲线激波对气流进行压缩;隔板截面形状对激波及气流流动影响较大,隔板截面形状为"正梯形"时,旋转冲压压缩转子具有较高的效率和...     

JF12激波风洞高Mach数超燃冲压发动机实验研究

针对高Mach数（Ma ≥ 7）超燃冲压发动机高气动阻力下的燃烧组织问题,提出一种双突扩燃烧室结构方案.使用数值模拟方法考察了射流与双突扩燃烧室组合方式的混合燃烧特性.设计了双突扩超燃冲压发动机模型,在力学研究所JF12长试验时间激波风洞内,开展了Ma=7.0和Ma=9.5的氢燃料点火和燃烧试验对比.在风洞有效试验时间100 ms内,实现了Ma=7.0和Ma=9.5超燃冲压发动机的成功点火与稳定燃烧.在Ma=7.0情况下,进气道采用三维压缩,燃烧室入口设计Mach数Ma_c=2.5,壁面压力分布实验结果显示燃烧放热靠近燃烧室扩张段上游;在Ma=9.5情况下,进气道采用二维压缩,燃烧室入口设计Mach数Ma_c=3.5,由于燃烧室流动速度特别高,燃烧放热靠近燃烧室扩张段下游.      

有叶扩压器的流场分析

本文利用计算流体力学通用软件了进行离心压气机扩压器的初步设计工作。参照有关文献[1~8]中的设计公式,本文进行了以下几种扩压器的几何造型和数值计算: (1)双圆弧中心线机翼型叶片扩压器; (2)楔形扩压器;(3)用优化程序设计的扩压器,给出了各扩压器造型在给定边界条件下流场的马赫数、静压、总压的分布,计算出各扩压器造型的静压比和总压恢复系数。最后对设计的扩压器与叶轮一起连算,以取得更接近实际情况的计算结果。通过对计算结果进行的分析比较,得到了离心压气机扩压器设计中有价值的初步性结果,为进一步的设计提供了改进途径和相应的基础数据。     

1+1/2对转涡轮低压动叶激波结构的研究

本文对1 1／2对转涡轮低压动叶中激波结构等进行了详细的数值模拟．通过对流道中静压和马赫数等参数的分析发现,当高压动叶外伸波扫过低压动叶流道时,低压动叶前缘吸力面处产生了一道脱体弧形激波,流道中吸力面上产生了一道正激波,在脱体激波和正激波之间,存在着较强的膨胀波,这种分布与跨音压气机叶栅中的波系结构相似．当高压动叶尾迹扫过低压动叶时,低压动叶吸力面的压力会产生明显的波动,出现一个随时间变化的低压区．     

Multiple pure tone noise prediction

This paper presents a fully numerical method for predicting multiple pure tones, also known as “Buzzsaw” noise. It consists of three steps that account for noise source generation, nonlinear acoustic propagation with hard as well as lined walls inside the nacelle, and linear acoustic propagation outside the engine. Noise generation is modeled by steady, part-annulus computational fluid dynamics (CFD) simulations. A linear superposition algorithm is used to construct full-annulus shock/pressure pattern just upstream of the fan from part-annulus CFD results. Nonlinear wave propagation is carried out inside the duct using a pseudo-two-dimensional solution of Burgers? equation. Scattering from nacelle lip as well as radiation to farfield is performed using the commercial solver ACTRAN/TM. The proposed prediction process is verified by comparing against full-annulus CFD simulations as well as against static engine test data for a typical high bypass ratio aircraft engine with hardwall as well as lined inlets. Comparisons are drawn against nacelle unsteady pressure transducer measurements at two axial locations as well as against near- and far-field microphone array measurements outside the duct.     

The surface roughness effect on the performance of supersonic ejectors

The paper presents the numerical simulation results of the surface roughness influence on gas-dynamic processes inside flow parts of a supersonic ejector. These simulations are performed using two commercial CFD solvers (Star- CCM+ and Fluent). The results are compared to each other and verified by a full-scale experiment in terms of global flow parameters (the entrainment ratio: the ratio between secondary to primary mass flow rate - ER hereafter) and local flow parameters distribution (the static pressure distribution along the mixing chamber and diffuser walls). A detailed comparative study of the employed methods and approaches in both CFD packages is carried out in order to estimate the roughness effect on the logarithmic law velocity distribution inside the boundary layer. Influence of the surface roughness is compared with the influence of the backpressure (static pressure at the ejector outlet). It has been found out that increasing either the ejector backpressure or the surface roughness height, the shock position displaces upstream. Moreover, the numerical simulation results of an ejector with rough walls in the both CFD solvers are well quantitatively agreed with each other in terms of the mean ER and well qualitatively agree in terms of the local flow parameters distribution. It is found out that in the case of exceeding the “critical roughness height” for the given boundary conditions and ejector’s geometry, the ejector switches to the “off-design” mode and its performance decreases considerably.     

一个高压比离心叶轮的CFD结果确认

本文采用NUMECA的FINE/Turbo软件包数值分析了一个高压比离心叶轮的三维定常粘性流场。选用二阶精度的中心格式和Spalart-Allmaras的一方程湍流模型。通过与现有实验结果(包括性能曲线、外环壁静压和截面马赫数分布等)的比较对计算结果就行了详细的确认,同时讨论了网格密度和间隙尺度、以及不同的数据处理方法对计算结果确认的影响。     

100 GPa以上冲击压力区蓝宝石的近红外发光

采用三层夹心靶结构,利用铜箔与抛光蓝宝石之间良好的接触条件,使用辐射式高温计观测到c取向蓝宝石在130～172 GPa冲击高压下的红外辐射。实验信号显示,位于近红外波段的蓝宝石冲击辐射随着压力的增加而变强;强度对比显示,蓝宝石的近红外发射强于界面发射。基于冲击作用下滑移带的温度高于冲击平衡温度的概念,将蓝宝石体内滑移带温度作为蓝宝石发射温度代入线性吸收公式,从而将蓝宝石发光强度的增加和界面冷却引起的发光强度下降相结合;将得到的界面一蓝宝石发射强度数值模拟结果与实验结果相比较,发现二者能够重合。由实验信号的上升趋势得到三个压力下0.85μm近红外波长处蓝宝石的冲击吸收系数数值。     

三维跨音速压气机叶栅多目标气动优化设计

提出了一种多目标差分进化算法(MDE),典型函数试验结果表明该算法具有优秀的多日标寻优能力,满足多目标气动优化设计的要求.耦合并行多目标差分进化算法、三次B样条曲面造型方法和CFD求解技术,提出了新的轴流式叶轮机械叶栅三维多目标气动优化设计方法.选择等熵效率和总压比为目标函数,完成了NASA Rotor37转子叶栅的多目标气动优化设计.优化后叶栅的气动性能明显提高,表明该方法具有良好的优化性能和应用前景.     

带支撑装置的CRM-WBH模型流固耦合数值模拟

共同研究模型（common research model，CRM）机翼/机身/平尾组合体构型（CRM-WBH）是第4届AIAA阻力预测研讨会（Drag Prediction Workshop IV，DPW IV）选择的基准构型，DPW IV会议的统计分析结果显示计算结果与试验结果之间存在显著差异.采用CFD方法和流固耦合方法数值模拟了带支撑装置的CRM机翼/机身/平尾组合体模型（CRM-WBHS）的气动特性，主要目的是评估支撑装置和静气动弹性变形对CRM-WBH模型气动特性数值模拟结果的影响.通过与CRM-WBH模型CFD数值模拟结果和欧洲ETW风洞（European Transonic Wind Tunnel）测力、测压和模型变形测量结果的对比分析，表明模型支撑装置导致机翼上翼面激波位置前移，升力系数、阻力系数下降，俯仰力矩系数增加；静气动弹性变形主要影响机翼上表面激波位置和外翼处激波位置前负压，导致升力系数、阻力系数进一步下降，俯仰力矩系数进一步增加.CRM-WBHS模型的流固耦合数值模拟结果更加接近试验结果.      

冷凝温度对喷射器性能的影响研究

利用二维轴对称,真实气体模型对喷射式制冷空调系统的喷射器进行CFD计算.利用CFD模型进行计算,得到了喷射器在不同冷凝条件下性能变化及其系统的COP变化.在喷射器结构确定,凝温度要在一定范围:20℃≤tc≤40℃,喷射器正常工作.当冷凝压力低于临界压力时,喷射器的性能表现出恒能力特性.利用CFD技术研究得到冷凝温度的变...