超燃冲压发动机性能的准二维计算方法

为了能在双模态超燃冲压发动机流道方案初步论证中提供一种较快速的发动机性能计算方法,在二维N-S方程基础上,引入一维完全燃烧计算方法,提出了预估超燃冲压发动机性能的准二维计算方法。该方法能够计入激波、边界层分离等对发动机性能的影响,可在较短时间计算出整机推力、比冲性能和沿程热力学参数。通过对自由射流发动机计算,验证了此方法。并在此基础上,初步分析了燃料喷注位置和流道构型对发动机性能的影响。      

中国塑性力学的开拓者——李敏华院士

介绍了李敏华院士历经国难艰苦求学以及毕生奉献塑性力学的经历.她在抗战期间随清华大学南迁至昆明西南联大,再漂洋过海到美国麻省理工学院(Massachusetts Insti-tude of Technology, MIT)攻读,在抚育两个幼子的情况下获得了博士学位,成为MIT工科的第一位女博士.她在美国国家航空咨询委员会(National Advisory Committee for Aeronautics, NACA)的工作期间,以独特的构思解决了旋转盘强度问题,得到国际塑性力学界的关注.正当她与丈夫吴仲华在美国工作如日中天之时,他们冲破重重阻力于1954年回到了祖国.她积极投身到中国科学院力学研究所的筹建工作,为我国塑性力学的建立、发展和人才的培养倾注了毕生的心血.李敏华关心我国航空事业的发展,在航空发动机涡轮轴断裂故障处理的课题中,她认识到研究疲劳问题的重要性,尽管当时已经60高龄还毅然转行带领学生开始低周疲劳的科研工作.李敏华作为一位女科学家,她在处理科研工作与家庭事务的关系方面亦是我们学习的典范.     

主动隔振下固支薄板基础振动抑制的参数多目标优化

考虑动力设备-隔振器-薄板基础为复合主动隔振体系,并将薄板视为固支形式;以传递力作用在薄板基础上某点导纳为中间变量,在传递力、导纳、薄板振动峰值位移及峰值点距离影响因素分析的基础上,进行了系统耦联参数的多目标优化研究。优化算法采用较新的强度Pareto进化算法(SPEA2),该算法具有参数设置少、收敛速度快、寻优能力强及Pareto最优解分布均匀等优点。目标函数考虑为薄板振动的位移峰值及峰值点间的距离,目的是在有效控制薄板振动的同时,尽可能地使薄板趋于单峰值点振动,这对于板上附属操作设备及工作人员是有利的;最后,在最优参数的基础上对隔振器的安装位置进行讨论研究。数值计算结果表明,本文方法可有效地计算出隔振系统的最优参数,并为工业建筑及其他工程振动的最优隔振设计提供新思路。     

生物油对发动机缸套摩擦学性能的影响

以生物油为研究对象,利用乳化技术对生物油进行提质改性,在发动机缸套-活塞环摩擦磨损试验机上考察了提质前后生物油的摩擦学性能.利用表面轮廓仪,扫描电镜与X-射线光电子能谱仪表征了发动机缸套摩擦表面的微观形貌及化学元素状态,探讨了相关的摩擦磨损机理.结果表明:小球藻生物油比稻壳生物油对缸套-活塞环具有更好的减摩抗磨性能;通过乳化提质方法,可以快速提升生物油的性能;生物油的减摩润滑作用归因于油品中的有机物在缸套表面吸附、摩擦挤压及摩擦沉积形成润滑油膜,局部摩擦熔融形成的"微滚珠",以及在摩擦表面生成的Fe₂O₃及FeOOH氧化膜.此外,小球藻生物油能在摩擦副表面形成含N有机保护膜,这是其具有更好摩擦学性能的重要原因.     

钢丝绳隔振器的非线性动力学模型

基于非线性钢丝绳隔振器的静态力学特性,引入了频率软化系数,建立了非线性动力学隔振模型.基于该模型研究了钢丝绳隔振器对冲击激励与随机激励的动态响应,对结果进行了讨论.理论分析与数值模拟表明:引入频率软化系数的隔振模型比传统的线性动力学模型具有更好的隔振效果,更加符合实际情况.     

激波风洞内超燃冲压发动机三面压缩进气道流场实验观测

主要进行了超燃冲压发动机三面压缩进气道的实验观测。利用来流马赫数4.5的直通式激波风洞,考察了三组具有不同压缩角度的进气道模型内部的流场情况。实验观测手段为油流法、丝线法和高速纹影,同时,辅以数值模拟以有助于流场细节分析。纹影照片展示了进气道内部以激波边界层相互作用为主要影响因素的流场复杂结构,数值模拟也显示了相近的结果。油流技术与丝线法显示了近壁面处的流动图像,照片中可见激波、分离线、再附线等分界线位置。根据实验结果,可以推测唇口激波与进气道内边界层的相互作用及其引起的壁面分离是影响进气道内流动的主要因素。同时,尝试了利用抽吸方法减弱激波与边界层相互作用诱发的壁面流动分离,并取得一定结果。     

多管脉冲爆轰发动机外三维流场的数值计算

为研究多管脉冲爆轰发动机黏性外流场变化特点,推导了三维黏性CE/SE方法,并对7管脉冲爆轰发动机的内、外流场进行了数值计算. 7个爆轰管的排列方式是1个居中、另外6个绕其形成环状排列. 管内流场采用一维模型进行处理; 管外流场采用三维模型进行计算, 得到多管脉冲爆轰发动机黏性外流场的变化规律. 计算结果表明,此多管脉冲爆轰发动机黏性外流场中存在旋涡及多道相互作用的激波与膨胀波, 该结果对多管脉冲爆轰发动机外流场特性研究具有一定的参考价值.      

航空发动机尾气的FTIR被动遥感

针对航空发动机排放尾气传统的插入式采样分析技术难度大、设备结构复杂、测量成本高、具有一定危险等缺点,将快速、机动、低成本的非插入式测量方法——被动式傅里叶变换红外光谱(FTIR)遥感技术引入到航空发动机尾气监测当中。讨论了FTIR被动遥感的原理,介绍了FTIR光谱仪系统的仪器响应函数、红外辐射光谱能量分布以及气体浓度的算法模型。利用TENSOR27型FTIR光谱仪遥测某航空发动机排放尾气,获得一系列不同推力下红外发射单通道光谱图。通过对红外发射光谱的定性定量分析,计算出四种不同推力下CO₂,CO和NO的气体组分浓度。利用遥感FTIR方法监测航空发动机排放气体组分浓度的研究在国内航空领域尚处于探索阶段,试验中航空发动机的排放发射光谱及计算结果是首次公开发表。实验同时也表明该技术在航空发动机尾气监测方面具有极大的应用前景。     

横向爆震射流起爆爆震过程的数值模拟

对氢气/空气化学恰当比混合物中横向喷射的爆震射流在爆震室中起爆爆震波的过程和机理进行了数值模拟,并探讨了爆震射流位置和填充速度对其的影响。结果表明:爆震波分叉传播后会发生衍射并衰减,但随后可在联焰管壁面产生高温高压区域,引发二次起爆。且联焰管距离爆震室推力壁越小,其形成的壁面效应越有助于爆震形成;填充速度越大,爆震波形成位置越靠前。     

Influence of quantum degeneracy on the performance of a gas Stirling engine cycle

Based on the state equation of an ideal quantum gas, the regenerative loss of a Stirling engine cycle working with an ideal quantum gas is calculated. Thermal efficiency of the cycle is derived. Furthermore, under the condition of quantum degeneracy, several special thermal efficiencies are discussed. Ratios of thermal efficiencies versus the temperature ratio and volume ratio of the cycle are made. It is found that the thermal efficiency of the cycle not only depends on high and low temperatures but also on maximum and minimum volumes. In a classical gas state the thermal efficiency of the cycle is equal to that of the Carnot cycle. In an ideal quantum gas state the thermal efficiency of the cycle is smaller than that of the Carnot cycle. This will be significant for deeper understanding of the gas Stirling engine cycle.