基于近似技术的涡轮叶片气动优化设计

根据五次多项式方法进行三维涡轮叶片的参数化建模,采用N-S方程和湍流模型进行三维流场分析计算,以K-S函数法作为优化方法,利用近似技术加速循环优化速度,建立了一种基于近似技术的涡轮叶片的气动优化方法。将气动效率和总压比作为目标函数,对涡轮叶片进行多目标气动优化、形状优化。算例表明本文提出的涡轮叶片优化设计方法是有效的。     

涡轮叶片的持久寿命预测模型

镍基高温合金用于制造发动机的高压涡轮叶片.为了提高涡轮叶片持久寿命设计参数选取和设计方法的可靠性,从涡轮叶片代表性部位取材并设计、加工试验试件,进行持久寿命试验.试验过程中记录试件的变形量,进而推算出其蟠变应变,然后利用修正θ-Project Concept法来建立其持久寿命预测方程,并对其进行验证.     

电磁作用激发的水电机组转子轴系振动研究

水轮发电机组的振动问题是长期困扰广大科研工作者的一个难题,也一直是学术界研究的热点.本文针对某大型水轮发电机转子轴系,首先建立了轴系扭振的微分方程组,给出了轴系整体扭振零频的计算公式,并计算了零频数值.接着在考虑了转子静偏心、振动偏心和转动偏心的综合影响后,求得了气隙磁场能量和单边电磁拉力的表达式,并应用机电耦联系统的能量法,求得了系统由电磁力激发的组合强迫共振响应的一次近似解.最后并应用奇异性理论对分岔方程进行了分析,求得了分岔集、滞后集、双极限集和转迁集的参数区间,给出了普适开折平面和物理参数平面上的分岔图,求得了机组稳定运行区域的电磁参数.本文所得结论对水电机组的工程设计人员具有重要的指导意义.     

涡轮叶片蠕变全过程的修正Graham模型的参数识别

针对定向凝固镍基合金制造的航空发动机涡轮叶片,从涡轮叶片典型部位取材并设计制造模拟试件,在980℃下不同应力水平下进行单轴蠕变试验。对试验数据进行了唯象学的数学描述,并对ANSYS有限元分析软件中Graham蠕变模型进行了修正,使修正后的模型能够比较精确地描述单轴蠕变的全过程。并应用修正Graham模型对试验过程进行数值模拟,研究表明ANSYS有限元模拟蠕变的结果和试验数据吻合较好。这说明了修正Graham模型模拟单轴蠕变过程的合理性,该模型在一定程度上为ANSYS在金属材料蠕变分析方面的二次开发提供了理论基础。     

超高压氦增压系统研制

主要介绍了超高压氦增压系统的工作原理、设计原则和加工方法,讨论了各功能部件的选择与高压密封设计,同时指出了在使用超高压氦增压系统时应当注意的问题。在系统建成后,通过手动、自动控制分步增压和保压实现了最高300 MPa的超高压氦气输出,相应的高压漏率达到(3.5～5.0)×10-7 Pa·m3/s。对系统主要性能参数进行了考核,并将其与3种同类增压装置的相应参数进行了比较,结果表明该系统设计合理、性能优越并且安全可靠。该系统将主要应用于惯性约束微球靶充氘氚系统的各项性能测试。     

跨声速离心压气机机匣处理扩稳研究

高增压技术是高升功率车用内燃机的主要技术瓶颈之一,其核心难点在于高压比离心压气机内部复杂跨声速流动导致稳定运行范围窄,无法满足车用工况在高压比条件下对稳定运行工作范围的要求。为拓宽跨声速离心压气机的稳定工作范围,利用全三维数值模拟研究了机匣处理几何参数对扩稳的作用规律及机理。试验结果表明,采用优化后的机匣处理结构,压气机稳定工作范围由20.8%提高到33.6%。     

喷嘴配气方式对CAES系统涡轮性能影响

压缩空气储能系统在释能过程中储气压力逐渐降低,需要对涡轮采用合理的配气方式使涡轮高效运行。本文研究了额定流量工况下不同喷嘴配气方式对涡轮输出功和节流效率的影响。研究表明,对于相同调节喷嘴数,随着基准压力的降低,不同位置配气工况的做功能力逐渐趋于一致。基准压力一定时,输出功随着调节喷嘴数的增多而降低。对于不同工况,流场中的主要损失为节流阀引起的节流损失,因此在选择配气方式时,应尽量使节流损失降低,以提高系统的输出功。     

模糊控制器用于改善涡轮增压柴油机的部分负荷性能

模糊控制已在一类缓变的过程控制中得到成功的应用,本文将它引入到柴油机这一高速系统的性能控制,研究了相应的模糊控制器的设计方法,研制了以微计算机为核心的增压空气泄放控制系统,并在B6135-ZG20涡轮增压柴油机上实现了最大爆发压力的闭环控制。这一研究进一步改善了增压系统的性能,也为模糊控制开辟了一个新的应用领域。