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基于POD方法的对转压气机叶顶非定常流场分析 被引量：1
1
作者 王磊 高丽敏 +2 位作者 茅晓晨 郭彦超 俞一波 《航空动力学报》 北大核心 2025年第2期46-60,共15页
为深入研究对转压气机内的非定常流动特征及其流动机理,基于非定常数值模拟和本征正交分解(POD)方法开展了对转压气机近失速工况下的叶顶非定常流场分析。结果表明:上游转子(R1)叶顶非定常流场的主导频率为1BPF(叶片通过频率),其主导结... 为深入研究对转压气机内的非定常流动特征及其流动机理,基于非定常数值模拟和本征正交分解(POD)方法开展了对转压气机近失速工况下的叶顶非定常流场分析。结果表明:上游转子(R1)叶顶非定常流场的主导频率为1BPF(叶片通过频率),其主导结构主要是由下游势流的影响以及相邻叶片叶尖泄漏流及二次泄漏流冲击作用导致的,并且下游转子(R2)的势流作用对转子R1的非定常流动影响较大;在转子R2叶顶流场中,POD方法成功捕捉到了叶片前缘进口通道处由泄漏流溢流所导致的主要流动结构,其主导频率为0.8BPF,并且在转子R2非定常流场中起主导作用。同样转子R2受到两排转子干涉的影响,模态的主导频率为1BPF。此外,通过POD模态进行叶顶流场重构进一步反映出了对非定常流场起主导作用的流动结构。 展开更多
关键词 对转压气机 本征正交分解(POD)方法 非定常流场 POD模态 近失速流场
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转子尖部角区分离对高负荷压气机性能影响的实验与数值研究 被引量：1
2
作者 于贤君 侯景韬 +1 位作者 安广丰 刘宝杰 《推进技术》 北大核心 2025年第2期67-78,共12页
为了探究转子尖部角区分离对高负荷压气机性能及内部流场的影响,以设计负荷系数为0.46的单级高负荷压气机为研究对象,通过实验与数值计算研究了转子叶尖间隙为0.6%与1.3%叶高的两种情况下高负荷压气机级特性与内部流场细节,分析了转子... 为了探究转子尖部角区分离对高负荷压气机性能及内部流场的影响,以设计负荷系数为0.46的单级高负荷压气机为研究对象,通过实验与数值计算研究了转子叶尖间隙为0.6%与1.3%叶高的两种情况下高负荷压气机级特性与内部流场细节,分析了转子尖部角区分离对于高负荷压气机性能的影响规律及其流动机制。结果表明,转子叶尖间隙为0.6%叶高时,小流量工况下转子尖部吸力面出现了明显的角区分离;而转子叶尖间隙为1.3%叶高时,小流量工况下转子尖部流动由泄漏流主导。随着小间隙下转子尖部角区分离的增强,转子尖部堵塞与损失剧烈增长;同时,由于转子吸力面径向迁移的增强,小流量工况下转子近轮毂区域损失降低、负荷升高。相应地,压气机级总压升随流量减小表现出“先平缓,再升高,最后快速下降”的特点,级效率随着小流量工况总压升的进一步升高快速下降。 展开更多
关键词 高负荷压气机 角区分离 转子 实验研究 数值模拟
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低雷诺数轴流压气机叶型气动优化 被引量：1
3
作者 陈璇 张明亮 +3 位作者 李万松 杨晨 杨金广 高丽敏 《推进技术》 北大核心 2025年第1期84-93,共10页
为研究低雷诺数下轴流压气机叶型优化设计方法,本文验证了准三维求解器MISES对于低雷诺数流动的预测精度,对于V103叶型计算得到的转捩位置与实验值偏差小于5%,证实了其在低雷诺数流动中的可用性;基于多圆弧(MCA)叶型程序,利用增强精英... 为研究低雷诺数下轴流压气机叶型优化设计方法,本文验证了准三维求解器MISES对于低雷诺数流动的预测精度,对于V103叶型计算得到的转捩位置与实验值偏差小于5%,证实了其在低雷诺数流动中的可用性;基于多圆弧(MCA)叶型程序,利用增强精英保留遗传算法,搭建轴流压气机叶型准三维气动优化设计平台;以总压损失系数为优化目标,出口气流角为约束条件,对V103叶型进行了低雷诺数单点和高低雷诺数综合优化设计。结果表明:低雷诺数单点优化后,抑制了叶型层流分离泡现象,总压损失系数减小31.31%,性能显著改善;高低雷诺数综合优化后叶型在高雷诺数和低雷诺数下总压损失分别减小了3.05%和3.03%。本文研究结果证明了所发展工具的有效性和考虑雷诺数叶型优化的可行性。 展开更多
关键词 轴流压气机 叶型 气动优化 准三维 多圆弧
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鼓包唇口对边界层抽吸涵道风扇的性能影响及作用机理研究 被引量：1
4
作者 王磊 苏冠廷 +3 位作者 潘天宇 鹿哈男 郑孟宗 李秋实 《推进技术》 北大核心 2025年第4期37-49,共13页
分布式涵道推进旨在提高飞行器气动性能和降低燃油消耗。然而,边界层吸入会导致涵道风扇持续工作在进气畸变条件下,导致气动损失增加,降低飞机获得的整体气动效益。因此,发展了一种应用于涵道风扇进气唇口的鼓包流动控制方法,在改善飞... 分布式涵道推进旨在提高飞行器气动性能和降低燃油消耗。然而,边界层吸入会导致涵道风扇持续工作在进气畸变条件下,导致气动损失增加,降低飞机获得的整体气动效益。因此,发展了一种应用于涵道风扇进气唇口的鼓包流动控制方法,在改善飞行器表面流动损失的同时,降低了涵道风扇性能损耗。通过数值模拟研究了该流动控制方法在边界层抽吸(Boundary layer ingestion,BLI)进气条件下对涵道风扇的性能影响和作用机理。研究结果表明,相比于原型涵道风扇,鼓包壁面会形成一个中间高、两侧低的压力分布趋势,将边界层内的低动量流体向鼓包两侧排移。基于此,鼓包将唇口底部的低动量流体进行加速,减小了局部边界层的动量损失厚度。在不牺牲总压比的情况下,与原型涵道风扇相比,鼓包有效改善了进气唇口的畸变流场,转子域进口畸变指数下降9.7%。同时,由于唇口底部的畸变强度减小,叶片的局部负荷也随之减小,尤其是叶尖附近。此外,叶尖附近叶片负荷的减小导致压力面和吸力面法向压差减小,从而消除叶尖泄漏流与主流的相互作用,导致畸变区叶尖位置熵损失下降1.16%。在进气畸变条件下,非设计点的绝热效率提高了1.2%。 展开更多
关键词 涵道风扇 气动损失 唇口鼓包 叶尖泄漏流动 进气畸变
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基于GAN数据增强在航空旋转部件缺陷检测中的应用
5
作者 夏巍 王燕山 +1 位作者 李广元 贾晨枫 《测控技术》 2026年第1期37-44,共8页
针对航空旋转部件缺陷样本稀缺且类别分布不均的问题,提出了一种基于“修复-生成”机制的缺陷样本生成方法。利用大规模掩膜修复(Large Mask Inpainting,LaMa)模型对原始缺陷图像进行语义补全,构建结构一致的缺陷-修复图像对,从而增强... 针对航空旋转部件缺陷样本稀缺且类别分布不均的问题,提出了一种基于“修复-生成”机制的缺陷样本生成方法。利用大规模掩膜修复(Large Mask Inpainting,LaMa)模型对原始缺陷图像进行语义补全,构建结构一致的缺陷-修复图像对,从而增强训练样本的表达一致性。同时,设计一种掩膜引导的空间-频域特征融合生成对抗网络(Mask-Guided Spatial-Frequency Feature Fusion Generative Adversarial Network,Mask-FFTGAN),提升模型对缺陷区域形态、边界和局部结构的建模能力。损失函数融合条件对抗损失和像素重建损失,实现图像真实感与结构一致性的平衡。在AeBAD-S数据集上的实验证明,该方法在局部缺陷区域生成任务中取得弗雷歇起始距离(Fréchet Inception Distance,FID)值最低为10.22、感知图像块相似度(Learned Perceptual Image Patch Similarity,LPIPS)低于0.1的性能,在缺陷检测任务中通过数据扩增实现平均精确率、召回率和F1值分别提升10.2%、8.6%和9.3%。结果表明,该方法能有效缓解样本不足的问题,提升下游检测性能,为工业领域高质量缺陷图像的生成与增强提供了一种可行方案。 展开更多
关键词 航空发动机叶片检测 小样本 生成对抗网络 数据增强
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典型高负荷大弯角压气机叶型的标准叶栅试验
6
作者 李瑞宇 蔡明 +3 位作者 欧阳波 高丽敏 刘波 刘宝杰 《航空学报》 北大核心 2025年第16期34-44,共11页
可靠、完备的压气机平面叶栅试验数据是高负荷压气机设计体系建设和数值方法准确性验证的重要前提。面向高负荷压气机设计体系建设对大弯角标准叶栅试验数据的需求,针对中国自主知识产权叶栅试验数据缺乏、已公开数据难以满足高负荷设... 可靠、完备的压气机平面叶栅试验数据是高负荷压气机设计体系建设和数值方法准确性验证的重要前提。面向高负荷压气机设计体系建设对大弯角标准叶栅试验数据的需求,针对中国自主知识产权叶栅试验数据缺乏、已公开数据难以满足高负荷设计需求以及缺乏流场品质检测导致数据难以正确使用的问题,经国家科技重大专项组研究讨论,借助于西北工业大学在平面叶栅风洞流场品质的影响机理和调控策略的研究成果,基于中国自主设计和构建的高负荷大弯角压气机叶栅NPU-28(叶型弯角43.5°、稠度1.72、扩散因子0.5),开展标准化叶栅试验研究,旨在建立现代高负荷压气机标准叶栅模型。试验获得了来流马赫数0.4、攻角-10.9°~5.1°范围内9个工况下的叶栅攻角特性、叶片表面等熵马赫数以及叶栅通道出口总压损失系数和出气角等丰富的试验数据,提供了流场品质参数(来流马赫数不确定度、轴向速度密度比以及出口周期性指数)、测量位置、试验工况和来流湍流度等完整的试验信息,目前已支撑中国压气机叶型设计体系的建设。 展开更多
关键词 压气机叶栅 平面叶栅风洞试验 高负荷 大弯角 风洞标准模型
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预旋系统流动换热与功耗特性数值研究
7
作者 穆林 谢彭未 +5 位作者 缪洪超 王爽 赵红娇 尚妍 浦航 东明 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第10期2012-2020,共9页
涡轮预旋系统的功热转换特性直接影响旋转动叶对腔内气流的冷却效果,为确保充分冷却透平叶片与轮盘同时降低泵功损耗,本文针对涡轮盘腔内流动和换热特性展开研究。利用计算流体力学方法建立涡扇发动机预旋系统的二维轴对称旋流模型,对... 涡轮预旋系统的功热转换特性直接影响旋转动叶对腔内气流的冷却效果,为确保充分冷却透平叶片与轮盘同时降低泵功损耗,本文针对涡轮盘腔内流动和换热特性展开研究。利用计算流体力学方法建立涡扇发动机预旋系统的二维轴对称旋流模型,对典型工况和考虑多因素影响时预旋系统内气体的流动换热特性进行数值研究,结合理论分析揭示了预旋系统泵功损耗特性与预旋喷嘴入口质量流量、入口气流角及涡轮转速的关联机制。结果表明:随入口气流角从12°升高到15°,泵功损耗平均增加3.19%;入口流量范围为5~7 kg/s时,流量增大1 kg/s,泵功损耗增加36.01%;涡轮转速范围为8000~16000 r/min时,转速升高2000 r/min,泵功损耗增加20.06%。通过多项式函数拟合建立泵功损耗关系式,系统功耗特性与入口质量流量和涡轮转速具有强关联性。 展开更多
关键词 预旋系统 数值模拟 流动换热 功率损耗 入口质量流量 入口气流角 涡轮转速 函数拟合
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水增强型涡轮风扇发动机技术进展
8
作者 王维 刘家宇 +2 位作者 宋经远 罗康 帅永 《航空发动机》 北大核心 2025年第4期43-48,共6页
随着对航空动力经济性和环保的要求逐渐提升,一种水增强型涡轮风扇发动机技术近年来受到越来越多的关注。该项技术通过将发动机尾气中的水分进行冷凝、回收、再热,然后将再热后的水蒸气重新注入燃烧室参与燃烧。在水增强型涡轮风扇发动... 随着对航空动力经济性和环保的要求逐渐提升,一种水增强型涡轮风扇发动机技术近年来受到越来越多的关注。该项技术通过将发动机尾气中的水分进行冷凝、回收、再热,然后将再热后的水蒸气重新注入燃烧室参与燃烧。在水增强型涡轮风扇发动机技术工作参数对热循环性能的影响、氢燃料与煤油燃料的对比、蒸汽发生器与换热器相关设计等方面对该技术研究现状进行了梳理介绍。基于该技术的研究现状,指出了该技术对热效率和推力的增加都有明显的效益,但目前只考虑了单一过程或进行了过度简化,且由于该系统中冷凝器内换热过程涉及多相、多组分的复杂相变传热过程,必然使得冷凝器结构复杂,故而在未来更深入的研究需要建立更为完善的循环过程且冷凝器结构的高紧凑、轻量化设计是重点关注的问题,同时展望了该项技术走向成熟应用的重要指标:水增强型涡轮风扇发动机内多过程如何进行一体化耦合及如何综合考评该技术带来的经济性与不利影响。 展开更多
关键词 水增强型涡扇发动机 燃烧控制 污染物排放 水蒸气回收利用 热力循环 蒸汽发生器
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基于来流动量的叶根开槽对压气机叶栅角区分离的影响
9
作者 茅晓晨 王昀煜 +2 位作者 陈璇 焦英辰 刘波 《航空动力学报》 北大核心 2025年第8期375-392,共18页
为控制压气机叶栅中的角区分离现象,以某高亚声速压气机叶栅为对象,通过参数化研究设计了一种基于来流动量的叶根开槽叶栅,并探究了其流动控制机理与低叶栅稠度下的自适应能力。结果表明:开槽叶栅能有效抑制角区分离,尤其对正攻角下的... 为控制压气机叶栅中的角区分离现象,以某高亚声速压气机叶栅为对象,通过参数化研究设计了一种基于来流动量的叶根开槽叶栅,并探究了其流动控制机理与低叶栅稠度下的自适应能力。结果表明:开槽叶栅能有效抑制角区分离,尤其对正攻角下的角区失速流动控制效果显著,降低总压损失的同时也提高了叶片整体的负荷和扩压能力。然而,对于不同的分离形态其控制机理不同,在弱角区分离形态下,主要通过消除集中脱落涡从而减少了0%~25%叶高的总压损失,而对于角区失速形态,由于吸力面分离涡的削弱,显著降低了0%~40%叶高的总压损失。此外,与设计稠度(1.82)相比,更低的稠度下开槽叶栅的性能收益进一步提升。对于稠度为1.33时的开槽叶栅,全攻角范围内的总压损失平均降低29.53%,静压系数平均提高26.06%。因此,在不降低叶栅性能前提下,叶根开槽叶栅可进一步减小叶栅设计稠度,对提高航空发动机的推质比具有极大潜力。 展开更多
关键词 压气机叶栅 角区分离 角区失速 叶栅稠度 涡系结构
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基于稳定性优化的油电混动飞机能量管理方法
10
作者 吴宇 何林珂 +3 位作者 李瑞珍 刘子睿 徐梓潇 李伟林 《航空学报》 北大核心 2025年第22期234-254,共21页
油电混动飞机结合燃油与电力的优势,将二次能源统一为电能,具备低噪声、低红外信号的隐身性能,适用于预警机等隐身性能要求高的机种。然而,复杂的运行工况和冲击性负载对其电力系统的稳定性和能量管理带来了挑战。为此,针对防御者小型... 油电混动飞机结合燃油与电力的优势,将二次能源统一为电能,具备低噪声、低红外信号的隐身性能,适用于预警机等隐身性能要求高的机种。然而,复杂的运行工况和冲击性负载对其电力系统的稳定性和能量管理带来了挑战。为此,针对防御者小型双发预警机,构建“双发电机+固态锂电池”的串联式油电混动电力系统,提出基于虚拟阻抗法的稳定性优化方法,通过小信号建模和阻抗分析建立系统稳定性模型,利用粒子群算法优化虚拟阻抗值提升系统稳定性。并在此基础上,设计了一种基于模型预测控制(MPC)的能量管理策略,以系统稳定性优化和燃油经济性最优为目标,能够在多约束条件下实现实时优化控制。通过对比基于状态机和遗传算法的能量管理策略,所提出的MPC策略能够节约6.33%的燃油,运行速度提高了9倍,在起飞、爬升、巡航等各个阶段,稳定性裕度都得到了提高,改善了系统稳定性和控制性能,同时在PLECS-RT BOX平台中验证了虚拟阻抗算法的可行性。 展开更多
关键词 混合动力系统 预警机 能量管理策略 稳定性优化 模型预测控制
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跨声速涡轮叶栅损失分解方法对比研究
11
作者 魏巍 李雪松 +1 位作者 李艳 李宇红 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第12期4005-4014,共10页
针对跨声速涡轮叶栅流场损失分解问题,采用能量损失系数和功率损失方法将雷诺平均方法(RANS)模拟的跨声速涡轮叶栅流场损失定量分解为叶片边界层层流损失、湍流损失、激波损失和尾缘后尾迹掺混损失,并对比了两种方法在损失表征和损失分... 针对跨声速涡轮叶栅流场损失分解问题,采用能量损失系数和功率损失方法将雷诺平均方法(RANS)模拟的跨声速涡轮叶栅流场损失定量分解为叶片边界层层流损失、湍流损失、激波损失和尾缘后尾迹掺混损失,并对比了两种方法在损失表征和损失分解上的特征。研究结果表明:损失功率法具有损失可累加性,识别出涡轮叶栅尾缘燕尾激波与尾迹相互作用产生的高损失区域,在损失的定量和定性分析上具有优势。损失分解结果表明本文涡轮叶栅激波损失达到总损失的8.6%∼19.4%。基于功率损失和能量损失系数的两种损失分解方法各有所长,值得互相借鉴。 展开更多
关键词 功率损失 能量损失系数 跨声速流动 涡轮叶栅 损失分解
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航空发动机结构健康状态监测与评估研究进展
12
作者 张帅 《应用力学学报》 北大核心 2026年第1期14-37,共24页
随着我国航空装备技术及产业的迅速发展,航空发动机的健康状态监测、故障诊断、趋势预测与状态评估等技术对于保障发动机高性能、高稳定性、高可靠性工作至关重要。航空发动机结构健康监测能够在飞行试验和服役全过程中对发动机结构状... 随着我国航空装备技术及产业的迅速发展,航空发动机的健康状态监测、故障诊断、趋势预测与状态评估等技术对于保障发动机高性能、高稳定性、高可靠性工作至关重要。航空发动机结构健康监测能够在飞行试验和服役全过程中对发动机结构状态进行监测与评估,通过开展科学的故障诊断与隔离、结构健康趋势预测与状态评估,进而实现对发动机结构的视情维护,提升发动机可靠性、维护性与故障可控性,以及应对紧急状况的能力,同时降低发动机费效比。围绕航空发动机结构健康监测与评估技术,系统分析了发动机健康状态监测对于推进系统与飞行器健康、稳定、安全运行的必要性,对于提高装备执行任务完成率、降低全寿命周期的费效比的必要性;详细阐述了国内外发动机健康状态监测的研究现状,梳理了应用于航空发动机结构健康状态监测与评估研究的先进传感技术、监测系统与方法、典型故障特征提取方法与健康状态评估方法等的研究进展,并对航空发动机结构健康监测与评估技术的发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 航空发动机 结构健康 状态监测 先进传感 故障诊断 特征提取 健康基线 状态评估
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叶尖间隙及转速增大对对转压气机非定常流场的影响研究
13
作者 刘波 李敏 +1 位作者 张瑞辰 茅晓晨 《航空动力学报》 北大核心 2025年第10期387-402,共16页
以两级轴流对转压气机(CRAC)为对象,研究了叶尖间隙(TCS)耦合转速变化引起的流场非定常特性。在数值模拟结果的基础上,采用本征正交分解(POD)方法获取POD模态分布规律,进一步分析了近失速工况下叶尖间隙流场的流动特性。数值和FFT结果表... 以两级轴流对转压气机(CRAC)为对象,研究了叶尖间隙(TCS)耦合转速变化引起的流场非定常特性。在数值模拟结果的基础上,采用本征正交分解(POD)方法获取POD模态分布规律,进一步分析了近失速工况下叶尖间隙流场的流动特性。数值和FFT结果表明:随着叶尖间隙的增大,叶尖泄漏流(TLF)增强,叶尖泄漏涡(TLV)破碎加剧,引起的非定常波动范围增大,波动强度减弱;后排转子(R2)叶尖泄漏流波动频率提高;R2叶尖泄漏流溢出通道前缘并与相邻叶片前缘发生干涉是导致其前缘非定常性突增的原因。POD分析验证了上述的结论,并揭示了叶表静压波动区域产生的原因,还发现叶尖间隙增大导致前排转子(R1)的三维流场主导模态结构减小,R1高阶模态结构沿径向向叶根方向迁移。随着转速增大,上游转子对下游转子的干涉也随之增大。 展开更多
关键词 对转压气机 叶尖间隙 转速 叶尖泄漏流 非定常流动 POD方法
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基于双目散斑的3D-PSP技术及其在压气机叶栅中的应用
14
作者 高丽敏 张峻 +1 位作者 欧阳波 王磊 《航空学报》 北大核心 2025年第17期45-58,共14页
三维压力重构对于压力敏感涂料(PSP)压力测量至关重要。提出了一种结合双目数字图像相关技术的三维压力重构方法,将PSP测量结果逐像素映射到重构的三维点云上,从而实现不依赖被测模型几何参数的三维压力重构。该方法通过在PSP涂层表面... 三维压力重构对于压力敏感涂料(PSP)压力测量至关重要。提出了一种结合双目数字图像相关技术的三维压力重构方法,将PSP测量结果逐像素映射到重构的三维点云上,从而实现不依赖被测模型几何参数的三维压力重构。该方法通过在PSP涂层表面制备随机的散斑图案,并使用2台相机同步采集PSP图像。在PSP数据处理中融合互相关分析和双目立体视觉原理,实现被测表面三维压力的精确重构。将该方法成功应用于压气机叶栅表面压力测量,并通过与测压孔数据进行对比分析,PSP数据的相对偏差在1.2%以内。通过将重构得到的三维点云与CAD模型进行比较,进一步验证了测量结果的准确性,平均偏差为0.17 mm。 展开更多
关键词 压力敏感涂料 数字图像相关 双目立体视觉 散斑 三维压力重构
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RBCC发动机纯火箭模态性能特性仿真研究
15
作者 凌文辉 韦宝禧 +2 位作者 侯金丽 姚达豪 罗飞腾 《航空动力学报》 北大核心 2025年第5期406-420,共15页
为掌握火箭基组合循环(RBCC)发动机的纯火箭模态性能特性及影响因素,设计构建了中心火箭布局的全轴对称特征RBCC发动机基准流道,以及相同设计膨胀比的半轴对称斜切喷管构型RBCC发动机、连续扩张喷管构型火箭发动机流道,开展了不同推力... 为掌握火箭基组合循环(RBCC)发动机的纯火箭模态性能特性及影响因素,设计构建了中心火箭布局的全轴对称特征RBCC发动机基准流道,以及相同设计膨胀比的半轴对称斜切喷管构型RBCC发动机、连续扩张喷管构型火箭发动机流道,开展了不同推力室室压条件下纯火箭模态三维膨胀流场仿真,获得了不同喷管构型、二次流、火箭推进剂方案下纯火箭模态内流工作特性、推力比冲性能特性。结果表明:纯火箭模态时非理想连续膨胀流动状态导致比冲性能损失,比冲效率在80%以下;大突扩膨胀后产生的强激波总压损失是性能下降的主要机制,全轴对称喷管构型相对于连续扩张喷管时比冲效率下降约8%,半轴对称斜切喷管可以减小膨胀总压损失,提高比冲效率;引入二次流可以调整膨胀-压缩波系结构以减小总压损失,提高二次流总温有利于提升整体性能。 展开更多
关键词 火箭基组合循环(RBCC)发动机 纯火箭模态 斜切喷管 比冲效率 三维流场仿真
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基于改进型Gappy POD的亚跨声速压气机叶型反设计方法
16
作者 茅晓晨 陈飞 陈璇 《航空动力学报》 北大核心 2025年第10期424-436,共13页
针对基本Gappy POD(proper orthogonal decomposition)方法的反设计精度较低、可操作性不强,且对跨声速叶型的反设计精度低于亚声速叶型的问题提出改进策略,发展了一套完整的改进型Gappy POD方法。通过验证算例证明了基于改进型Gappy PO... 针对基本Gappy POD(proper orthogonal decomposition)方法的反设计精度较低、可操作性不强,且对跨声速叶型的反设计精度低于亚声速叶型的问题提出改进策略,发展了一套完整的改进型Gappy POD方法。通过验证算例证明了基于改进型Gappy POD方法的压气机叶型反设计更加简单高效,与基本Gappy POD方法相比,两种叶型的反设计精度分别提高了61%和78%,同时反设计耗时分别缩短了77%和63%。进一步研究发现改进型Gappy POD方法对叶型拟合精度提高的收益主要来自压力面重构精度的提高,而在吸力面后半段叶型几何偏差较大,且几何偏差呈现从前缘到尾缘先增大后减小的趋势。 展开更多
关键词 压气机叶型 反设计 本征正交分解(POD) Gappy POD 重构精度
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基于压气机级间引气和涡轮冷气修正模型的整机性能仿真方法
17
作者 郭桂友 钟易成 +1 位作者 郑培英 明亮 《南京航空航天大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期1242-1254,共13页
为提升航空发动机整机性能仿真预测精度,以双轴混排涡扇发动机为研究对象,在整机性能仿真模型中耦合压气机级间引气和涡轮冷气修正模型,研究了不同转速下压气机级间引气修正、涡轮冷气修正以及两者耦合对发动机整机性能的影响,并评估了... 为提升航空发动机整机性能仿真预测精度,以双轴混排涡扇发动机为研究对象,在整机性能仿真模型中耦合压气机级间引气和涡轮冷气修正模型,研究了不同转速下压气机级间引气修正、涡轮冷气修正以及两者耦合对发动机整机性能的影响,并评估了耦合修正对发动机节流、高度及速度特性的影响。研究结果表明:耦合压气机级间引气与涡轮冷气修正模型前后,发动机整机性能仿真结果存在明显差别;在高压转子相对转速Nhr=100%状态下,进气流量增加了3.8%,高压压气机喘振裕度提升了3.0%,燃烧室出口总温增加了4.9%,推力增加了8.4%,耗油率增加了3.2%;通过对地面节流特性、高空巡航特性和速度特性影响分析得到,耦合修正不会改变发动机特性变化趋势,耦合修正后发动机的性能整体上优于耦合修正前,并且变化幅度明显。表明在整机仿真中,详细考虑压气机级间引气和涡轮冷气修正可使仿真结果更趋真实因而提高整机性能仿真精度。 展开更多
关键词 航空发动机 级间引气 涡轮冷气修正 部件特性修正 整机性能仿真
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失速先兆与叶尖端壁流场特性的关联性试验
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作者 马彩东 韩冬 +3 位作者 程邦勤 尉洋 张小博 张斐 《航空动力学报》 北大核心 2025年第3期414-421,共8页
为了研究失速先兆与转子叶尖端壁流场特性的关联性,对一台单转子低速轴流压气机进行了节流特性试验,采用转子叶尖端壁周向和弦向布置动态压力传感器的方法,测得了整个节流过程的动态压力信号,系统分析了失速先兆前后叶尖端壁流场特性的... 为了研究失速先兆与转子叶尖端壁流场特性的关联性,对一台单转子低速轴流压气机进行了节流特性试验,采用转子叶尖端壁周向和弦向布置动态压力传感器的方法,测得了整个节流过程的动态压力信号,系统分析了失速先兆前后叶尖端壁流场特性的变化规律,结果表明:近失速工况点,叶片通道中存在叶顶泄漏流与叶顶二次泄漏流两种不同的泄漏流形态,失速先兆形成前叶顶泄漏流稳定在叶尖前缘;形成突尖型失速先兆时,失速扰动区域的叶顶泄漏流在叶尖前缘摆动;突尖型失速先兆的形成与叶尖局部区域叶顶泄漏流的不稳定性相关,是叶顶泄漏流不稳定性的外在表象;压气机失速后,失速扰动区域的叶顶泄漏流从叶尖前缘溢出,失速扰动演变为周向传播的失速团。试验测量过程中,动态压力传感器的布置方法可有效捕捉产生失速先兆时叶尖端壁的流场特性。 展开更多
关键词 轴流压气机 失速先兆 节流特性 叶顶泄漏流 失速团
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基于高效自适应数据融合的螺旋桨气动力快速预测方法
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作者 王磊 苏冠廷 +3 位作者 高齐 郑勇峰 孔红华 李秋实 《推进技术》 北大核心 2025年第10期251-263,共13页
螺旋桨设计阶段的气动分析需要大量的高精度气动力数据以提高设计性能,但其获取成本高昂。为了缓解建模成本与模型精度之间的矛盾,本文构建了关联不同精度数据的混合精度气动数据融合模型,并提出了微元划分采样方法和自适应数据融合方法... 螺旋桨设计阶段的气动分析需要大量的高精度气动力数据以提高设计性能,但其获取成本高昂。为了缓解建模成本与模型精度之间的矛盾,本文构建了关联不同精度数据的混合精度气动数据融合模型,并提出了微元划分采样方法和自适应数据融合方法,以此实现径向基函数变可信度模型的高效初始化与高精度预测。作为验证,选用标准函数开展建模研究,并结合统计结果对方法精度优劣进行了对比。最后将该建模框架成功应用于三维螺旋桨气动力工程算例当中。结果表明,与传统模型相比,在仅有的少量高精度样本下,本文所采用的方法可以大幅提升变可信度模型收敛精度和建模效率,有效降低了采样成本;相较于低精度模型,误差可降低35.3%以上。 展开更多
关键词 螺旋桨性能预测 神经网络 高效率采样 数据融合 快速预测
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基于多重余弦函数的积垢建模及其对叶栅气动性能影响
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作者 高丽敏 涂盼盼 +1 位作者 杨淞 魏沛羽 《航空动力学报》 北大核心 2025年第9期362-375,共14页
为了模拟压气机叶片表面积垢的不规则粗糙特征,针对压气机叶片积垢粗糙特征的关键参数,基于多重余弦函数建立了描述压气机叶栅不规则粗糙积垢的几何模型。以某扩压叶栅为研究对象,采用数值模拟手段研究了不同积垢粗糙结构参数对扩压叶... 为了模拟压气机叶片表面积垢的不规则粗糙特征,针对压气机叶片积垢粗糙特征的关键参数,基于多重余弦函数建立了描述压气机叶栅不规则粗糙积垢的几何模型。以某扩压叶栅为研究对象,采用数值模拟手段研究了不同积垢粗糙结构参数对扩压叶栅气动性能的影响。结果表明:不规则粗糙叶栅积垢造成了气动性能退化,流动损失增加,且随着松散层积垢表面粗糙度的增加气动性能退化程度加剧,这一现象在负攻角工况尤为显著。相较于积垢表面粗糙度大小,积垢粗糙结构宽度对气动性能退化的影响相对较小。相较于压比,总压损失对叶栅积垢更加敏感,当积垢造成总压损失最大增加145.75%时相应的压比仅降低3.07%。 展开更多
关键词 压气机积垢 不规则表面粗糙度 积垢建模 压气机叶栅 气动性能
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