航空发动机进口帽罩综合加热效果实验研究 被引量：1

1

作者 蒋新伟 周建军 +2 位作者 贾琦 李云单 许卫疆 《航空动力学报》 北大核心 2025年第5期192-199,共8页

为了研究不同气流参数对发动机进口帽罩综合加热效果的影响,采用红外成像测温技术对帽罩全表面综合加热效率进行了测量,并详细分析了实验帽罩在二次流吹风比为0.8~3.0、温比为1.2~1.6和主流雷诺数为8600~17000条件下的综合加热效果。实... 为了研究不同气流参数对发动机进口帽罩综合加热效果的影响,采用红外成像测温技术对帽罩全表面综合加热效率进行了测量,并详细分析了实验帽罩在二次流吹风比为0.8~3.0、温比为1.2~1.6和主流雷诺数为8600~17000条件下的综合加热效果。实验结果表明:在内部冲击和外部气膜的共同作用下,帽罩前缘具有较高的加热效率,约为0.5;在实验条件下,提高二次流热气的吹风比能够有效地增强帽罩全表面的加热效果,当吹风比由0.8增大到2.0,综合加热效率平均提高33%;二次流温度的提高,对帽罩前缘加热效果影响较小,综合加热效率增幅只有0.01左右;随着主流雷诺数增加,帽罩中后部的综合加热效率明显降低。 展开更多

关键词 红外热成像测温 帽罩 防冰 加热效果 吹风比

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基于多模态光散射技术的混合云雾测量研究

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作者 王鑫昊 王臻宇 +4 位作者 吴迎春 吴锋 夏全忠 张雁 吴学成 《燃气涡轮试验与研究》 2025年第3期16-23,共8页

航空发动机结冰可能引发流量阻塞、喘振、停转或熄火等严重安全问题。为确保航空安全及评估结冰风险,需要准确可靠的云雾颗粒测量仪器探究航空发动机云雾场中过冷水滴、冰晶等颗粒特性,但庞大的图像采集样本和复杂的信号分类对于人工识... 航空发动机结冰可能引发流量阻塞、喘振、停转或熄火等严重安全问题。为确保航空安全及评估结冰风险,需要准确可靠的云雾颗粒测量仪器探究航空发动机云雾场中过冷水滴、冰晶等颗粒特性,但庞大的图像采集样本和复杂的信号分类对于人工识别提出了极大的挑战。基于多模态光散射成像技术,自主研发了面向混合气象环境的云雾颗粒测量仪器;提出了融合人工智能模型的自动化图像处理程序,通过YOLO检测分类干涉信号,再由SAM模型进行分割;构建了云雾颗粒的离焦干涉信号数据库训练YOLO模型,实现颗粒相态的自动化识别,确保识别率达到90%以上。多模态光散射成像测量仪器已成功应用于大型结冰风洞和气候环境实验室等工业场景,利用采集的多相颗粒的前向和后向散射图像,重点研究了水滴、冰晶的混合比,实现了不同相态颗粒的捕捉和相态识别,为混合相云雾颗粒的结冰机理研究提供了技术支持和试验数据。 展开更多

关键词 航空发动机 混合相颗粒 人工智能 光散射成像技术 相态识别

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航空发动机低压压气机冰晶结冰特性1维计算方法

3

作者 杨博文 贾惟 郑淼 《航空发动机》 北大核心 2025年第5期35-42,共8页

针对多级压气机典型工况下冰晶结冰的问题,考虑压气机损失模型、冰晶与空气的能量平衡,发展了一种压气机冰晶结冰特性1维计算方法。选取CFM56-7B发动机为研究对象,对典型飞行阶段下低压压气机的冰晶融化特性进行了计算,并对低压压气机... 针对多级压气机典型工况下冰晶结冰的问题,考虑压气机损失模型、冰晶与空气的能量平衡,发展了一种压气机冰晶结冰特性1维计算方法。选取CFM56-7B发动机为研究对象,对典型飞行阶段下低压压气机的冰晶融化特性进行了计算,并对低压压气机的结冰规律进行了分析。结果表明:在巡航阶段、ISA+20 K条件下低压压气机可能发生冰晶结冰;在下降阶段、6108 m和4703 m条件下低压压气机可能发生冰晶结冰。飞行高度降低或环境温度升高,湿球温度升高,冰晶到达冰点所需的时间缩短,融化速度加快,导致可能发生结冰的区域前移。压气机冰晶结冰特性1维计算方法可以实现对低压压气机冰晶结冰特性的快速计算。 展开更多

关键词 低压压气机 冰晶结冰 湿球温度 相变 航空发动机

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旋转叶片通道内冰晶运动和融化数值研究

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作者 张丽芬 赵建辉 +2 位作者 余邦拓 吕亚国 刘振侠 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期987-995,共9页

采用欧拉-拉格朗日法对旋转叶片通道内冰晶的运动和融化特性开展了研究。针对旋转部件提出了局部收集系数的计算方法;对旋转叶片通道内冰晶的运动和融化进行了数值模拟,分析了冰晶几何参数和工况变化对冰晶撞击位置和冰晶融化率的影响... 采用欧拉-拉格朗日法对旋转叶片通道内冰晶的运动和融化特性开展了研究。针对旋转部件提出了局部收集系数的计算方法;对旋转叶片通道内冰晶的运动和融化进行了数值模拟,分析了冰晶几何参数和工况变化对冰晶撞击位置和冰晶融化率的影响。计算结果表明:(1)叶片前缘冰晶的收集系数最高,压力面的尾缘附近也是冰晶可能撞击的区域,而叶片根部受离心力的影响冰晶撞击较少;(2)冰晶含量越大,叶片表面相同位置处冰晶的收集率越大;冰晶直径越大,在吸力面冰晶的收集率越大,在压力面冰晶的收集率越小;冰晶的非球形度越高,冰晶越容易撞击在压力面上;叶片转速降低时,冰晶更容易撞击在吸力面上,撞击的区域也更大更接近叶根;(3)撞击在压力面上的融化冰晶分布较广,压力面比吸力面更容易发生冰晶粘附与冻结;吸力面上接近尾缘处融化的冰晶较多,此处也可能粘附冰晶;冰晶含量越大、直径越大、非球形度越大、叶片转速增加时,冰晶的融化率都有所减小。 展开更多

关键词 发动机 冰晶收集系数 冰晶融化率 旋转部件 数值模拟

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三维发动机进气道水滴撞击特性分析 被引量：20

5

作者 申晓斌 林贵平 杨胜华 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期1-5,共5页

用带数值扩散项的欧拉法对某型三维发动机进气道水滴撞击特性进行了研究.实现了可压流场中三维复杂形体的局部水滴收集系数的计算.数值扩散项的引入解决了欧拉法计算产生奇异结果发散的问题.通过对不同进气道流量的算例结果的比较,发现... 用带数值扩散项的欧拉法对某型三维发动机进气道水滴撞击特性进行了研究.实现了可压流场中三维复杂形体的局部水滴收集系数的计算.数值扩散项的引入解决了欧拉法计算产生奇异结果发散的问题.通过对不同进气道流量的算例结果的比较,发现进气道流量对进气道唇口附近的水滴撞击区和撞击量都有影响.进气量大,最大局部水滴收集系数也大.通过对有无整流罩的计算结果进行比较,发现此型发动机整流罩对水滴撞击特性的影响很小. 展开更多

关键词 发动机 水滴撞击特性 欧拉法 流量 整流罩

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发动机整流支板大尺寸过冷水滴撞击特性 被引量：12

6

作者 胡剑平 刘振侠 张丽芬 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1778-1785,共8页

目前航空发动机防冰系统通用设计方案是以过冷小水滴的撞击特性为依据,但最新的研究结果显示大尺寸过冷水滴(SLD)环境下的结冰会对飞行器带来更加恶劣的影响。基于此,对大尺寸过冷水滴环境下发动机进口支板的水滴撞击特性进行了研究。... 目前航空发动机防冰系统通用设计方案是以过冷小水滴的撞击特性为依据,但最新的研究结果显示大尺寸过冷水滴(SLD)环境下的结冰会对飞行器带来更加恶劣的影响。基于此,对大尺寸过冷水滴环境下发动机进口支板的水滴撞击特性进行了研究。首先对水滴运动控制方程进行了修正,以模拟水滴的变形及破碎的影响;然后对水滴在壁面处飞溅、反弹现象进行了机理研究,给出了大尺寸过冷水滴撞击特性计算的数学模型;最后对尾部可调的发动机进口支板在调节角度分别为0°与30°、水滴当量直径(MVD)为120μm时的水滴撞击特性进行了数值模拟。研究结果显示:调节角度为0°时,水滴在驻点附近区域处于不稳定状态,破碎成MVD较小的水滴,支板驻点处由于水滴飞溅造成水滴收集系数下降了11.8%,同时由于水滴在局部地方的反弹使得撞击极限下降了35.7%;调节角度为30°时,水滴在运动中没有破碎,但是在支板可调部分表面水滴全部反弹。 展开更多

关键词 航空发动机 防冰系统 发动机整流支板 大尺寸过冷水滴 撞击特性 数值模拟

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大型结冰风洞中冰晶热/力平衡特性数值研究 被引量：9

7

作者 郭向东 胡站伟 +2 位作者 丁亮 易贤 张平涛 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期478-491,共14页

为明晰大型结冰风洞中冰晶热/力平衡特性,发展了基于欧拉法的冰晶运动和传热传质耦合计算方法,模拟了典型大型结冰风洞构型内冰晶运动和传热过程,从沉降收缩、动量平衡和热平衡三个方面,考察了颗粒形状和体积密度的影响。结果表明:颗粒... 为明晰大型结冰风洞中冰晶热/力平衡特性,发展了基于欧拉法的冰晶运动和传热传质耦合计算方法,模拟了典型大型结冰风洞构型内冰晶运动和传热过程,从沉降收缩、动量平衡和热平衡三个方面,考察了颗粒形状和体积密度的影响。结果表明:颗粒形状和体积密度对小尺寸冰晶的热/力平衡特性无显著影响。降低颗粒球形度和体积密度会抑制大尺寸冰晶沉降收缩,增大构型出口处冰晶云雾覆盖范围。减小颗粒球形度和体积密度会增大颗粒修正阻力系数和修正努塞尔数,提高颗粒动量跟随性和热跟随性,促使构型出口处大尺寸冰晶趋近动量平衡和热平衡状态。在典型大尺寸冰晶计算工况下,构型出口处球形颗粒的速度差和温度差约为21 m/s和8.6℃,而平板形低体积密度颗粒的参数偏差则分别约为1 m/s和5.8℃。 展开更多

关键词 飞机结冰 大型结冰风洞 冰晶 欧拉法 热/力平衡

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发动机进气道水滴撞击特性分析 被引量：18

8

作者 杨倩 常士楠 袁修干 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期362-365,共4页

针对某发动机进气道的防冰系统设计 ,对进气道的水滴撞击特性进行了研究 .在对进气道流场进行计算的基础上 ,采用差分法对水滴运动方程进行了数值求解 ,得到了水滴运动轨迹 ,从而确定了水滴的撞击极限、总收集系数和局部水收集系数等水... 针对某发动机进气道的防冰系统设计 ,对进气道的水滴撞击特性进行了研究 .在对进气道流场进行计算的基础上 ,采用差分法对水滴运动方程进行了数值求解 ,得到了水滴运动轨迹 ,从而确定了水滴的撞击极限、总收集系数和局部水收集系数等水滴撞击特性参数 ;此外 ,还研究了飞行高度、飞行速度及水滴半径对水滴撞击特性的影响 ;研究发现水滴撞击极限、总收集系数和局部水收集系数随飞行速度的减小、飞行高度的增加或者水滴半径的增加而增大 . 展开更多

关键词 进气道 防冰系统 差分法 水滴撞击特性

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航空发动机旋转帽罩结冰表面换热系数研究 被引量：4

9

作者 张丽芬 刘振侠 +1 位作者 张斐 张美华 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期853-859,共7页

旋转帽罩表面的对流换热系数是结冰、防冰研究的重要参数,旋转帽罩结冰模拟中对流换热量和蒸发量都需要已知对流换热系数。为了获取旋转帽罩表面的对流换热系数,采用数值模拟对旋转帽罩结冰表面的对流换热系数进行了研究。首先验证了网... 旋转帽罩表面的对流换热系数是结冰、防冰研究的重要参数,旋转帽罩结冰模拟中对流换热量和蒸发量都需要已知对流换热系数。为了获取旋转帽罩表面的对流换热系数,采用数值模拟对旋转帽罩结冰表面的对流换热系数进行了研究。首先验证了网格与计算方法的合理性和可靠性,在此基础上,对影响表面换热的因素进行了分析,计算了不同转速、来流速度、来流温度对锥角40°,锥高176mm的旋转帽罩表面换热系数的影响。结果表明:锥尖区域,来流速度的影响与转速影响相比占主导;除锥尖外的其他区域,转速对换热系数的影响占据了主导地位;来流温度对整个表面的换热系数均有影响。采用不同工况下的数值模拟结果,在锥尖区域建立了来流雷诺数与努赛尔数之间的关联式;在除锥尖外的其他区域建立了旋转雷诺数与努赛尔数之间的关联式。 展开更多

关键词 航空发动机 旋转帽罩 对流换热系数 关联式

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尾部可调的发动机进口支板结冰数值模拟研究 被引量：5

10

作者 吕亚国 刘振侠 +1 位作者 张丽芬 胡剑平 《航空计算技术》 2011年第6期58-61,65,共5页

基于模块化思想,在FLUENT软件基础之上开发了发动机进口支板的结冰计算程序,针对尾部可调支板的结冰问题进行了计算研究。通过分析发动机进口支板结冰的物理过程,将支板结冰计算分成四个模块,分别为两相流流场计算、水滴收集计算、热力... 基于模块化思想,在FLUENT软件基础之上开发了发动机进口支板的结冰计算程序,针对尾部可调支板的结冰问题进行了计算研究。通过分析发动机进口支板结冰的物理过程,将支板结冰计算分成四个模块,分别为两相流流场计算、水滴收集计算、热力学分析和表面结冰量计算、动网格计算。首先将各模块单独进行研究,通过FLUENT提供的UDF函数及宏函数逐一实现各模块功能,最后将各模块整合,实现了发动机进口支板的结冰计算。通过计算获得了调整角度为30°时,支板的液态水含量分布、不同时间下支板结冰的区域以及不同温度下支板结冰的特点,给出了可调支板应重点防冰区域。数值模拟方法为工程应用提供了一条可选的途径。 展开更多

关键词 调支板 结冰 数值模拟 UDF

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机翼三维结冰数值模拟 被引量：4

11

作者 张丽芬 刘振侠 胡剑平 《航空计算技术》 2013年第1期36-39,共4页

采用欧拉-拉格朗日法计算空气、水滴两相流动,根据质量守恒和能量守恒计算结冰量和溢流水量,溢流水的流动方向及不同方向的流量分配由当地空气的速度矢量、网格边界的法向量计算得到。采用非稳态方法、非结构网格计算了NACA0012平直翼... 采用欧拉-拉格朗日法计算空气、水滴两相流动,根据质量守恒和能量守恒计算结冰量和溢流水量,溢流水的流动方向及不同方向的流量分配由当地空气的速度矢量、网格边界的法向量计算得到。采用非稳态方法、非结构网格计算了NACA0012平直翼、截面为GLC-305的后掠翼的结冰,并与文献中的实验结果进行了对比,结果显示最大结冰厚度与实验吻合较好,预测的冰形与实验冰形发展趋势一致。计算结果表明,提出的三维结冰计算方法是有效、可行的,为三维结冰计算提供了一条可选的途径。 展开更多

关键词 三维结冰计算 数值模拟 溢流水 欧拉-拉格朗日方法

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S弯进气道中液态水含量变化的数值模拟研究

12

作者 张丽芬 刘振侠 胡剑平 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期833-838,950,共6页

为了改善目前直接将大气液态水含量(LWC0)作为发动机进口结冰计算参数的研究现状,对某S弯进气道的LWC变化进行了数值模拟。采用欧拉-拉格朗日方法计算了进气道内空气-水滴两相流场,得到了流场液态水含量的分布;分析了不同的流量系数下... 为了改善目前直接将大气液态水含量(LWC0)作为发动机进口结冰计算参数的研究现状,对某S弯进气道的LWC变化进行了数值模拟。采用欧拉-拉格朗日方法计算了进气道内空气-水滴两相流场,得到了流场液态水含量的分布;分析了不同的流量系数下大气液态水含量、水滴直径、Ma对进气道出口LWC的影响。计算结果表明:受S弯的影响,进气道出口的液态水含量分布不均匀,中间液态水含量较高,顶部和底部较少;流量系数φ<1时比φ>1时的出口平均LWC高,且高LWC区域也较大;在流量系数一定的条件下,水滴直径增加,进气道出口平均LWC减小;大气中LWC0增加,进气道出口LWC分布不变,但LWC值会增大;Ma增加,进气道出口平均LWC变化不大。由于进气道出口LWC的数值及分布与大气中的LWC0存在一定差别,因此研究发动机支板的结冰、防冰问题和发动机帽罩的结冰、防冰问题时,需要考虑进气道的影响。 展开更多

关键词 S弯进气道 液态水含量 结冰 拉格朗日法 数值模拟

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冰晶在涡扇发动机内相变换热特性 被引量：16

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作者 姜飞飞 董威 +1 位作者 郑梅 郭之强 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期567-575,共9页

通过对低压压气机通道内气流参数的分析,结合冰晶的运动轨迹方程及相变传热传质方程的离散处理,计算分析了冰晶在涡扇发动机内涵通道内运动过程的粒子半径、冰晶温度、冰晶速度、冰水混合粒子中液态水质量分数、以及冰晶表面与低压压气... 通过对低压压气机通道内气流参数的分析,结合冰晶的运动轨迹方程及相变传热传质方程的离散处理,计算分析了冰晶在涡扇发动机内涵通道内运动过程的粒子半径、冰晶温度、冰晶速度、冰水混合粒子中液态水质量分数、以及冰晶表面与低压压气机通道内气流的传热系数和传质系数沿压气机轴向距离的分布,得到了冰晶在低压压气机内涵通道内运动的轨迹及与叶片碰撞的特性。结果显示:20μm冰晶黏附位置处液态水质量分数为10.22%,而100μm冰晶在压气机出口处液态水质量分数仅为2.1%且不会在压气机内结冰。 展开更多

关键词 涡扇发动机 冰晶融化 计算模型 传热传质 对流

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混合相/冰晶条件下的结冰研究综述 被引量：14

14

作者 黄平 卜雪琴 +2 位作者 刘一鸣 林贵平 杨坤 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期112-130,共19页

针对混合相/冰晶结冰问题,阐述了与过冷水结冰的差异及其危害。从混合相/冰晶结冰地面模拟试验设备、试验现象以及数值模拟3个方面详细论述了混合相/冰晶结冰的研究进展。其中,地面模拟试验设备以Cox冰风洞、NRC高空试验设备、NASA推进... 针对混合相/冰晶结冰问题,阐述了与过冷水结冰的差异及其危害。从混合相/冰晶结冰地面模拟试验设备、试验现象以及数值模拟3个方面详细论述了混合相/冰晶结冰的研究进展。其中,地面模拟试验设备以Cox冰风洞、NRC高空试验设备、NASA推进系统试验室、德国布伦瑞克冰风洞为例,总结了各自的冰晶生成方法和试验能力;分别介绍了以上4个地面模拟设备中开展的混合相/冰晶试验,分析了其试验现象的异同和产生的原因;针对混合相/冰晶结冰数值模拟中面临的4个关键问题:冰晶运动融化相变、冰晶黏附、侵蚀、结冰过程模拟,总结了现有模型和模拟方法,提出了不足之处。最后,对混合相/冰晶结冰有待进一步重点关注的研究方向进行了展望。 展开更多

关键词 混合相 冰晶 黏附 侵蚀 结冰

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冰晶粒子运动过程中的相变特性 被引量：4

15

作者 黄平 卜雪琴 +1 位作者 林贵平 郁嘉 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1379-1391,共13页

针对冰晶在温暖环境下运动时固液汽耦合的相变现象,基于欧拉法建立了冰晶粒子的运动相变模型和计算方法。计算了冰晶粒子在强迫对流环境下的融化相变过程,与实验结果对比验证了运动相变模型和计算方法的准确性。针对NACA0012翼型计算了... 针对冰晶在温暖环境下运动时固液汽耦合的相变现象,基于欧拉法建立了冰晶粒子的运动相变模型和计算方法。计算了冰晶粒子在强迫对流环境下的融化相变过程,与实验结果对比验证了运动相变模型和计算方法的准确性。针对NACA0012翼型计算了冰晶绕流运动时的热力学特性,得到了冰晶粒子到达撞击表面时的融化状态与收集系数。研究了冰晶粒径大小、初始球形度、气流相对湿度和温度对运动相变的影响。结果表明:冰晶粒子运动相变模型可以有效地评估冰晶结冰风险,冰晶粒子的融化速率主要取决于粒子直径、球形度、气流温度、湿度等因素,环境温度为288 K时冰晶粒子的融化时间为27.5 s,而相同条件下环境温度为302 K时的融化时间仅有5.2 s。 展开更多

关键词 冰晶结冰 两相流 融化 相变 欧拉法

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旋转帽罩结冰相似准则的冰风洞试验研究 被引量：3

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作者 张丽芬 葛鑫 +3 位作者 张斐 刘振侠 马栋 吕维进 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期52-59,共8页

为了验证旋转帽罩冰风洞试验相似准则的适用性,开展了旋转帽罩表面结冰过程研究,推导了旋转帽罩结冰相似准则。采用底面直径100 mm、锥角80°的旋转锥作为原尺寸模型,底面直径50 mm、锥角80°的旋转锥作为缩比模型,进行不同工... 为了验证旋转帽罩冰风洞试验相似准则的适用性,开展了旋转帽罩表面结冰过程研究,推导了旋转帽罩结冰相似准则。采用底面直径100 mm、锥角80°的旋转锥作为原尺寸模型,底面直径50 mm、锥角80°的旋转锥作为缩比模型,进行不同工况冰风洞试验。通过图像法采集了帽罩表面冰形,并将冰形进行无量纲化处理,对比了原尺寸模型与缩比模型的结冰冰形。结果表明:对于明冰工况,帽罩前半部分冰形吻合较好,帽罩后半部分吻合欠佳;对于霜冰工况,全尺寸模型与缩比模型的冰形吻合良好。对造成这一现象的原因进行了分析,并提出改进的建议。 展开更多

关键词 旋转帽罩 结冰相似准则 结冰风洞 缩比

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航空发动机冰晶结冰研究进展 被引量：4

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作者 苏龙伟 申世才 +1 位作者 田晓平 吴悠 《航空发动机》 北大核心 2023年第5期89-99,共11页

飞机在高空区域巡航时可能遭遇冰晶气象,导致发动机吸入冰晶颗粒发生结冰故障,欧美等国已将冰晶结冰纳入适航取证要求,中国也考虑在后续发动机适航取证中增加冰晶结冰考核项目。为了准确掌握国内外冰晶结冰研究现状,通过调研文献,对比... 飞机在高空区域巡航时可能遭遇冰晶气象,导致发动机吸入冰晶颗粒发生结冰故障,欧美等国已将冰晶结冰纳入适航取证要求,中国也考虑在后续发动机适航取证中增加冰晶结冰考核项目。为了准确掌握国内外冰晶结冰研究现状,通过调研文献,对比了冰晶结冰与过冷水滴结冰在结冰位置、结冰条件和结冰机理方面的区别,阐述了试验研究和数值仿真方面的重要进展,其中,试验研究分别介绍了冰晶在静态部件和动态部件内的撞击与结冰过程,数值仿真按照空气流场计算、冰晶运动轨迹和撞击特性计算及结冰计算的顺序,总结了欧拉法与拉格朗日法的区别、冰晶运动相变与黏附过程及结冰热物理模型,并介绍了冰晶结冰软件在数值模拟中的广泛应用,提出了目前在冰晶碰撞、结冰热力学模型、结冰探测及风洞试验等方面需要进一步研究的内容,以期为中国冰晶结冰研究提供参考。 展开更多

关键词 冰晶结冰 静态部件 运动部件 数值模拟 航空发动机

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微小冰晶粒子融化特性可视化实验 被引量：3

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作者 魏震 刘秀芳 +3 位作者 钟富豪 陈佳军 苗庆硕 侯予 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期314-322,共9页

复杂气流环境中冰晶的融化特性是航空发动机防冰技术研究的关键,开展冰晶粒子融化特性的可视化实验研究是探究发动机积冰机理和提高飞行器安全性的重要手段。本文设计并搭建了微小悬浮冰晶融化特性可视化实验系统,提出了基于OpenCV的冰... 复杂气流环境中冰晶的融化特性是航空发动机防冰技术研究的关键,开展冰晶粒子融化特性的可视化实验研究是探究发动机积冰机理和提高飞行器安全性的重要手段。本文设计并搭建了微小悬浮冰晶融化特性可视化实验系统,提出了基于OpenCV的冰水相界面识别方法,开发了基于等效模型法的冰晶融化率计算程序。以体积为0.4~1.4μL的球形冰晶粒子在壁面温度为5~35℃腔体内的融化过程作为研究对象,开展了冰晶融化特性实验研究,探究了温度、粒径对冰晶融化率的影响规律,基于实验数据拟合得到冰晶融化速率实验关联式。研究表明:冰晶融化率与时间基本呈线性关系;相较于温度,粒径对融化速率的影响更加明显;随着温度的升高,冰晶融化速率先快速增加后趋于平缓;当温度保持不变时,冰晶融化速率与粒径成反比;冰晶融化率较低时,冰芯容易发生“翻转”,从而导致冰晶融化率的测量值突变。该研究有助于深入理解冰晶相变换热机理,可为航空发动机内复杂气流环境下混合相冰晶积冰模型的优化提供理论依据。 展开更多

关键词 冰晶融化 图像识别 可视化实验 融化特性 融化率

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三维圆柱水滴撞击特性分析 被引量：2

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作者 刘兵 柯鹏 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期389-393,543,共5页

发展了三维欧拉法水滴撞击程序,通过分析其中扩散系数值对结果的影响得出:扩散系数取值为0.001时本文计算结果与文献结果和实验值最接近。通过文献中2个算例进行了验证:三维圆柱算例中本文计算结果与文献中最大水滴收集系数相差3%,撞击... 发展了三维欧拉法水滴撞击程序,通过分析其中扩散系数值对结果的影响得出:扩散系数取值为0.001时本文计算结果与文献结果和实验值最接近。通过文献中2个算例进行了验证:三维圆柱算例中本文计算结果与文献中最大水滴收集系数相差3%,撞击极限相差7%;三维圆球算例中最大水滴收集系数相差1%,撞击极限相差6.5%。这表明此方法与文献中结果和实验结果吻合良好。利用欧拉法对三维圆柱的水滴撞击特性进行了数值模拟,分析了圆柱直径、来流速度、水滴直径对三维圆柱水滴撞击的影响。结果表明:相同条件下撞击极限随着圆柱直径增大而增大,最大水滴收集系数随着圆柱直径的增大而减小;撞击极限和最大水滴收集系数随着来流速度的增大而增大;来流速度越大,最大水滴收集系数增加幅度减小;撞击极限和最大水滴收集系数随着水滴直径的增大而增大;水滴直径越大,最大水滴收集系数增加幅度减小。 展开更多

关键词 欧拉法 数值模拟 水滴撞击 水滴收集系数 撞击极限

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防冰系统喷嘴结构对冷热空气掺混性能的影响 被引量：1

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作者 刘海旭 张春梅 +2 位作者 王辉 姜斌 王鑫 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第11期4705-4710,共6页

为了分析燃气轮机进气防冰系统的性能,降低过滤器烧伤的风险,针对某燃气轮机防冰系统,采用三维数值模拟方法探讨了不同的射流孔孔径、孔数以及不同引气流量条件下防冰热气与主流冷空气的掺混效果。计算结果展示了射流孔喷出的热气与主... 为了分析燃气轮机进气防冰系统的性能,降低过滤器烧伤的风险,针对某燃气轮机防冰系统,采用三维数值模拟方法探讨了不同的射流孔孔径、孔数以及不同引气流量条件下防冰热气与主流冷空气的掺混效果。计算结果展示了射流孔喷出的热气与主流冷空气的掺混现象及其向下游输运的整个过程,表明射流孔出口速度密度乘积与主流区速度密度乘积的比值,即吹风比是影响热气与主流掺混的关键参数,减小射流孔孔径、增大引气流量都会提高射流孔吹风比,使热空气与主流冷空气掺混得更加均匀,而在射流孔孔径和引气流量不变的前提下,增加射流孔数目不会对掺混起到积极的作用。 展开更多

关键词 燃气轮机 防冰系统 射流孔 掺混效应 吹风比

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