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基于流热固耦合仿真的航空发动机暖机特性及其对推力的影响
1
作者 邵发宁 杨超 +4 位作者 陈娉婷 王飞龙 赵伟辰 宁博 毛军逵 《航空学报》 北大核心 2026年第2期32-49,共18页
航空发动机在起飞前需要在地面保持较高转速进行暖机,否则将造成起飞过程中的推力下降。针对上述问题,以小涵道比涡扇发动机核心机为对象,结合发动机流体域一维模型和固体域二维轴对称有限元模型,开发了一种流热固耦合计算方法,实现了... 航空发动机在起飞前需要在地面保持较高转速进行暖机,否则将造成起飞过程中的推力下降。针对上述问题,以小涵道比涡扇发动机核心机为对象,结合发动机流体域一维模型和固体域二维轴对称有限元模型,开发了一种流热固耦合计算方法,实现了发动机主流道、空气系统和多部件热分析及变形分析的跨尺度耦合仿真。仿真结果表明:叶尖间隙大于设计值是造成起飞阶段发动机推力下降的主要原因。暖机能够减小起飞过程中的叶尖间隙,高压涡轮效率提升0.85%,压气机效率提升0.5%,进而促使高压转速最大提升0.51%,增大了核心机流量,降低了发动机的涵道比,最终导致发动机起飞阶段的最小推力上升2.4%。研究结果进一步表明,增加暖机时间或增加暖机转速均可提升起飞推力,但暖机转速小于0.75时无法通过增加转速减小高压涡轮叶尖间隙。最后基于序列二次规划算法,构建了以推力需求为约束条件的暖机参数优化模型,实现了不同工况下最短暖机时间与转速的优化。 展开更多
关键词 涡扇发动机 暖机 叶尖间隙 流热固耦合 过渡态
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基于ANSYS的涡轮叶片有限元仿真分析
2
作者 刘泳 张姝 《机械工程师》 2026年第1期35-38,49,共5页
为了研究涡轮叶片的叶身部位在高温高压的环境中的受力及变形,使用流固耦合仿真方法,对涡轮叶片仿真分析。通过ANSYS中的Fluent流场仿真,对涡轮叶片进行气动分析,得到其在工作时的物理场环境下的温度和压力分布,再通过Workbench对其在... 为了研究涡轮叶片的叶身部位在高温高压的环境中的受力及变形,使用流固耦合仿真方法,对涡轮叶片仿真分析。通过ANSYS中的Fluent流场仿真,对涡轮叶片进行气动分析,得到其在工作时的物理场环境下的温度和压力分布,再通过Workbench对其在一般工况下的温度、压力、离心载荷进行耦合计算,然后就能得到在涡轮叶片叶身部分所显示的应力、应变及变形结果的云图,为涡轮叶片往后的结构设计以及寿命预测提供一定程度的参考。 展开更多
关键词 ANSYS 涡轮叶片 流热固耦合
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某柴油发动机缸盖热负荷强度分析
3
作者 李慧梅 《汽车实用技术》 2026年第1期85-88,共4页
文章对某型柴油机发动机缸盖局部结构的更改进行热负荷强度校验。首先应用GT-Suite软件进行一维热力学分析,得到燃气侧与进排气侧的温度及传热系数。其次应用Star CCM+软件对冷却水套模拟计算,得到流体域及固体域的温度分布及表面传热... 文章对某型柴油机发动机缸盖局部结构的更改进行热负荷强度校验。首先应用GT-Suite软件进行一维热力学分析,得到燃气侧与进排气侧的温度及传热系数。其次应用Star CCM+软件对冷却水套模拟计算,得到流体域及固体域的温度分布及表面传热系数。最后将缸盖的温度场作为温度载荷,进行强度分析得到缸盖热应力和热应变。结果表明,缸盖结构(尤其是鼻梁区)满足结构设计要求。文章采用简单高效的热力学方法估测缸盖火力面、进排气道及冷水水套侧的温度及传热系数,用于缸盖热负荷强度分析,规避经验值的不确定性,降低分析强度,最终完成对目标的分析。 展开更多
关键词 流固耦合 传热系数 热应力 热应变
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热-流-固耦合作用下岩石裂隙渗流演化数值研究
4
作者 贺逸 杨永亮 +1 位作者 刘博 曹国庆 《市政技术》 2026年第2期138-154,共17页
为揭示废弃矿井粗糙裂隙在热-流-固全耦合条件下的渗流-传热演化机理,为地热开采提供理论依据,基于三维激光扫描获取的真实裂隙点云,在COMSOL中耦合Navier-Stokes-Forchheimer、能量与线弹性方程,建立了渗透压压力梯度0.05~0.60 MPa/m... 为揭示废弃矿井粗糙裂隙在热-流-固全耦合条件下的渗流-传热演化机理,为地热开采提供理论依据,基于三维激光扫描获取的真实裂隙点云,在COMSOL中耦合Navier-Stokes-Forchheimer、能量与线弹性方程,建立了渗透压压力梯度0.05~0.60 MPa/m、围压5~25 MPa、壁面温度20~90℃的单裂隙模型,并设置理想平行板与平行粗糙板模型作为对照。结果表明:真实粗糙板模型在Re≈1时即偏离达西流状态,其Forchheimer系数B较理想平行板模型高一个量级;当力学开度b由0.9235 mm增至1.3083 mm时,渗流的非线性程度降低40%;绝对粗糙度σ每增加0.1 mm,Forchheimer系数B提升15%~25%。相对粗糙度σ/b的增大使换热幂律系数n提升38%;在相同流量条件下,小开度高粗糙裂隙的对流换热系数h比大开度光滑裂隙高22%。当壁面温度由20℃升至90℃时,渗流的非线性程度再增加20%。围压升高促使裂隙接触面积占比ΔA^(*)由0.15增至0.42,导致渗透率降幅达1.6个量级。分析证实粗糙结构通过“惯性-通道化”竞争同时控制渗流与换热,可直接用于矿井地热储层模拟。 展开更多
关键词 裂隙粗糙度 热-流-固耦合 换热强化 COMSOL模拟 渗透率演化
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散热流道对转子泵密封性能影响的仿真及试验研究 被引量：1
5
作者 黄志强 刘伯韬 +2 位作者 王美玲 王俊杰 米艳梅 《润滑与密封》 北大核心 2025年第3期58-67,共10页
输油转子泵作为油气集输技术中的关键设备,密封是影响其输送效率和使用寿命的核心。然而高温密封环境常导致其密封结构发生失效,从而引发介质泄漏。提出一种流道散热结构,以改善组合密封的高温工况;优化了二维单向流固热耦合仿真方法,... 输油转子泵作为油气集输技术中的关键设备,密封是影响其输送效率和使用寿命的核心。然而高温密封环境常导致其密封结构发生失效,从而引发介质泄漏。提出一种流道散热结构,以改善组合密封的高温工况;优化了二维单向流固热耦合仿真方法,结合仿真与试验研究散热流道对不同转速下组合密封性能的影响规律。结果表明:高温工况下,密封滑环偏磨程度大,翻边现象严重,O形圈永久压缩程度大,导致材料老化,表层脱落现象严重;转速越快,组合密封温度越高,增幅越大,最大增幅约为45%;流道散热结构温度降幅效果高达50%,可有效改善不同转速下组合密封高温工况,减小其应力集中,减少热作用对其影响,减缓其老化速度,并延长其使用寿命。 展开更多
关键词 输油转子泵 组合密封 流道散热结构 流固热耦合 密封散热试验
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叶轮机械流固热耦合仿真及自主可控软件研制
6
作者 唐志共 何旭 +5 位作者 查浩 王子维 王栋志 储世博 柳阳威 李彬 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第8期76-99,I0001,共25页
叶轮机械作为动力能源领域的关键设备部件,其性能和效率直接关系到动力系统的服役表现。随着高性能计算机系统硬件水平的高速发展,以及流体、强度和传热领域数值仿真能力的不断提升,流固热耦合仿真技术对于叶轮机械的设计优化、性能预... 叶轮机械作为动力能源领域的关键设备部件,其性能和效率直接关系到动力系统的服役表现。随着高性能计算机系统硬件水平的高速发展,以及流体、强度和传热领域数值仿真能力的不断提升,流固热耦合仿真技术对于叶轮机械的设计优化、性能预测以及故障预防起着越来越关键的作用。本文对叶轮机械流体、强度以及流固和流热仿真领域的主要数值方法和挑战问题进行了分析,以国产自主涡轮动力叶轮机械流固热耦合仿真软件(AeroEngine Numerical Simulation,AENS)为载体,介绍了同构/异构流固热耦合仿真软件架构,以及高效的耦合算法和鲁棒的网格技术。通过典型叶轮机械AENS流固/流热耦合仿真结果与试验数据的对比分析,表明AENS具备在高温、高压、高转速条件下的流固热耦合模拟能力,其应用前景广阔,为叶轮机械正向多学科耦合设计提供了重要支撑。 展开更多
关键词 流固热耦合 软件架构 数值仿真 叶轮机械 多学科耦合设计
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节能燃气加热器中折流板的应力分析与优化
7
作者 杜敏 张帅平 +2 位作者 张永春 王跃成 张嘉迪 《江苏大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2025年第1期43-49,共7页
为了研究加热器中暴露在高温环境下折流板的应力分布规律与安全可靠性,基于有限元分析方法对其进行应力分析,选取危险截面路径进行应力线性化分析,并根据安全评定结果对折流板结构进行优化.结果表明:尖角造成的应力集中对折流板的应力... 为了研究加热器中暴露在高温环境下折流板的应力分布规律与安全可靠性,基于有限元分析方法对其进行应力分析,选取危险截面路径进行应力线性化分析,并根据安全评定结果对折流板结构进行优化.结果表明:尖角造成的应力集中对折流板的应力分布影响较大,其薄膜应力P L过高是导致应力评定危险的主要原因;折流板整体应力大小随着燃料进口速度的增大而增高,温度与热应力大小呈正相关,在不同速度下应力变化趋势相似,换热管束与折流板连接处的结构不连续会造成应力升高;优化方案中,当钝化尖角后,折流板最大热应力降低16.7%,再覆盖热障涂层时的最大热应力较钝化尖角时降低44.5%,较原始结构降低53.7%,且整体热应力下降,优化后折流板强度评定为合格. 展开更多
关键词 折流板 温度场 热流固耦合 热应力 应力评定 热障涂层
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海洋平台中小尺寸废弃套管水下等离子内切割新方法研究
8
作者 纪仁杰 邱玉威 +1 位作者 李小璟 刘永红 《中国石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期196-204,共9页
提出一种适用于海洋平台中小尺寸废弃石油套管的等离子内切割技术,以解决传统套管切割方法切割小尺寸套管时应力大、环境污染严重以及成本高等问题。针对传统等离子割炬存在冷却效果差、损耗快等问题,研制一种新型等离子割炬,通过对冷... 提出一种适用于海洋平台中小尺寸废弃石油套管的等离子内切割技术,以解决传统套管切割方法切割小尺寸套管时应力大、环境污染严重以及成本高等问题。针对传统等离子割炬存在冷却效果差、损耗快等问题,研制一种新型等离子割炬,通过对冷却流场的流线分布进行研究,揭示冷却流道结构影响散热效果的内在机制,并进行结构优化设计,显著改善割炬的冷却性能;通过套管切割实验研究得到切割电流、进气气压和切割速度对套管切割质量的影响规律,并揭示其影响等离子束能量密度的内在机制;利用响应面法优化切割工艺参数,预测最佳切割速度时切割电流及进气气压。结果表明,采用新方法可以在3 min内完成管径为88.9 mm废弃石油套管的整圈切断,切割断面整齐光滑,实现了小尺寸废弃石油套管的高效切割。 展开更多
关键词 等离子切割 小尺寸套管 流固热耦合 响应面法
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负载敏感多路阀阀芯节流槽热变形分析及其参数优化
9
作者 陈远玲 廖国陆 +3 位作者 王宜前 欧阳崇钦 李固 任晓智 《机床与液压》 北大核心 2025年第11期150-157,共8页
针对多路阀中阀芯磨损和卡滞问题,基于流固热耦合分析,对小型挖掘机回转联阀芯节流槽参数进行优化。基于ANSYS Workbench平台,对不同开度下的多路阀模型进行流固热耦合仿真。当阀口压差为2 MPa时,分析对比三角+U形节流槽不同开度下多路... 针对多路阀中阀芯磨损和卡滞问题,基于流固热耦合分析,对小型挖掘机回转联阀芯节流槽参数进行优化。基于ANSYS Workbench平台,对不同开度下的多路阀模型进行流固热耦合仿真。当阀口压差为2 MPa时,分析对比三角+U形节流槽不同开度下多路阀内部速度场、温度场及结构场。以阀口开度为2 mm的模型为研究对象,通过正交试验获得不同节流槽结构参数下的阀芯最大变形量数据库,并采用BP神经网络建立代理模型,结合牛顿-拉夫逊优化算法(NRBO)获得最优节流槽参数组合。最后,通过台架试验对仿真模型进行验证。结果表明:随着阀口开度增加,节流槽处的油液最大速度呈整体下降趋势,阀芯最高温度呈先上升后下降趋势,温升区域逐渐扩大,开度为2 mm时局部温度和变形均达到峰值,分别为116.3℃和4.43μm;优化后阀芯的最大变形下降了35.65%;回转联P-LS和P-LS-A流道在额定流量下的压力损失分别为1.78、2.14 MPa,与仿真结果基本一致。 展开更多
关键词 负载敏感多路阀 节流槽 热变形 流固热耦合
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涡轮泵动静压混合式密封端面变形及性能研究
10
作者 郑娆 张江腾 +4 位作者 刘志远 刘安 陈凯放 胡鼎国 李双喜 《推进技术》 北大核心 2025年第6期101-114,共14页
动静压混合式气体隔离密封以其抗干扰能力强、耗气量低、工况范围宽的特性,成为大推力液体火箭发动机涡轮泵隔离密封的新发展方向。考虑动静压混合密封实际运行中复杂工况的影响,建立了流固热耦合分析模型,探究了不同供气压力、气膜厚... 动静压混合式气体隔离密封以其抗干扰能力强、耗气量低、工况范围宽的特性,成为大推力液体火箭发动机涡轮泵隔离密封的新发展方向。考虑动静压混合密封实际运行中复杂工况的影响,建立了流固热耦合分析模型,探究了不同供气压力、气膜厚度及工作转速下密封端面变形和密封性能的变化规律,并通过试验验证了仿真模型的正确性。研究结果表明:动压效应的引入显著拓宽了密封的工作范围,不仅在一定程度上降低了密封端面相对变形量,使密封组合变形量仅占端面平均气膜厚度的7%,还使密封在4μm的小气膜厚度具备了最大的开启力和气膜刚度,从而提升了密封装置在高转速、低压力及小气膜厚度等极端工况下的运转稳定性;此外,隔离气耗气量主要受到工况压力变化的影响,密封在低压力工况下运行时可大大减小耗气量。试验结果表明,密封耗气量与仿真值高度吻合,在不同工况条件下密封均保持了非接触的稳定运转状态。 展开更多
关键词 液体火箭发动机 涡轮泵 动静压混合密封 流固热耦合 端面变形 密封性能 耗气量
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矿用车辆湿式多盘制动器热流固耦合特性研究 被引量：1
11
作者 张传伟 赵大卫 刘劲鹏 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第3期152-158,共7页
针对湿式制动器在制动时温度急剧上升,导致翘曲变形、热失效等不良现象,建立湿式多盘制动器热流固耦合有限元模型,分析湿式制动器在紧急制动工况下动摩擦盘温度和应力在周向及径向上的分布规律。结果表明:在制动过程中动摩擦盘上出现了... 针对湿式制动器在制动时温度急剧上升,导致翘曲变形、热失效等不良现象,建立湿式多盘制动器热流固耦合有限元模型,分析湿式制动器在紧急制动工况下动摩擦盘温度和应力在周向及径向上的分布规律。结果表明:在制动过程中动摩擦盘上出现了较大温度梯度,最高温度出现在中径处呈现环状分布,等效应力的分布与温度分布保持一致。径向路径上温度和应力呈现“低高低”山峰状,周向路径上温度和应力呈现振荡分布。研究结果可为湿式多盘制动器的设计提供理论基础。 展开更多
关键词 湿式多盘制动器 热流固耦合 温度场 应力场
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流-热-固耦合的高速电主轴温升预测与试验验证
12
作者 张丽秀 王玉琦 +3 位作者 李颂华 郑桐翔 姜霁航 李云飞 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第11期164-168,176,共6页
高速电主轴运行中内部热量积聚引起的温升及热变形直接影响其运行精度,精确预测电主轴的温升对热补偿及智能化控制具有重要意义。电主轴的油气润滑和冷却系统的流场参数决定着换热系数,轴承的预紧力影响着生热量,电主轴温升导致的轴承... 高速电主轴运行中内部热量积聚引起的温升及热变形直接影响其运行精度,精确预测电主轴的温升对热补偿及智能化控制具有重要意义。电主轴的油气润滑和冷却系统的流场参数决定着换热系数,轴承的预紧力影响着生热量,电主轴温升导致的轴承热变形将改变预紧力,电主轴内部存在流-热-固耦合关系。精确预测电主轴的温升需要建立流-热-固耦合模型。本研究以100MD60Y4型电主轴为对象,分别建立电主轴流热耦合模型及轴承热固耦合模型,考虑轴承因热变形引起的预紧力变化,反馈至生热量模型,将其作为流-热-固耦合模型的输入,实现基于流-热-固耦合的电主轴温升预测。通过试验验证,所建立的温度场预测模型的准确度高达96%,耦合前后误差降低了6%。 展开更多
关键词 电主轴 流热固耦合 温升预测 轴承
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基于微晶模型的航空齿轮传动流-热-固多场数值模拟
13
作者 李昌 冯磊 +3 位作者 韩兴 唐萍 孔帅 王聪 《机械传动》 北大核心 2025年第7期10-21,共12页
【目的】为了真实地模拟出实际工况下轮齿啮合状态,揭示齿轮在实际工况下的啮合传动机制,基于多相流模型与动网格方法建立齿轮啮合过程流场模型。【方法】对流场模型进行计算求解,并将计算结果作为钛合金齿轮的热-固耦合分析的油液压力... 【目的】为了真实地模拟出实际工况下轮齿啮合状态,揭示齿轮在实际工况下的啮合传动机制,基于多相流模型与动网格方法建立齿轮啮合过程流场模型。【方法】对流场模型进行计算求解,并将计算结果作为钛合金齿轮的热-固耦合分析的油液压力、齿面温度、对流换热系数等的初始计算参量;利用纳米压痕技术,引入齿轮内部晶粒各向异性分布信息;基于Voronoi方法及Python二次开发软件建立齿轮流-热-固多场微晶模型,计算了齿轮传动过程中的流场、温度场、应力场,并对比分析了传统均质有限元模型与微晶非均质有限元模型在齿面最大接触应力、温度峰值上的差异。【结果】结果表明,采用微晶模型计算得出的齿轮啮合热应力整体偏小,相较于采用传统有限元模型,应力分布状态更加分散。因建模中充分考虑了晶粒不均匀性对齿轮啮合过程中温度和应力的影响,微晶模型能够更加真实地反映出实际工况下轮齿的啮合状态。 展开更多
关键词 TC18钛合金 航空齿轮传动 流-热-固多场数值模拟 纳米压痕技术 Voronoi法多晶体重构
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涡轮叶片热流固耦合模拟及寿命预测
14
作者 张佳明 王文瑞 林铎 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第12期252-261,289,共11页
为研究发动机热端部件疲劳失效问题,基于ANSYS平台对涡轮叶片进行热流固耦合仿真分析,得到了外流场压力、马赫数与叶片温度、应力及变形的分布情况,分析不同载荷对涡轮叶片强度的影响,并确定了叶片危险考核点,通过理论计算与有限元计算... 为研究发动机热端部件疲劳失效问题,基于ANSYS平台对涡轮叶片进行热流固耦合仿真分析,得到了外流场压力、马赫数与叶片温度、应力及变形的分布情况,分析不同载荷对涡轮叶片强度的影响,并确定了叶片危险考核点,通过理论计算与有限元计算对叶片进行寿命预测。结果表明,叶片等效应力最大位置为叶身底部尾缘处,叶片最大变形位于叶尖部位,离心载荷对叶片应力的影响占主要地位。主循环下叶片最小寿命为14234次循环,整个起落循环中叶片的低周疲劳寿命为14005次循环。 展开更多
关键词 涡轮叶片 流场分析 热流固耦合 有限元仿真 疲劳寿命
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高温带压焙烧炉的热流固耦合分析及筒体蠕变寿命预测
15
作者 杨滨 徐润 +2 位作者 怀欣颖 蒋文春 王岩松 《机械工程材料》 北大核心 2025年第10期102-110,共9页
基于热流固耦合分析框架,采用考虑流-固双向实时交互作用的直接耦合和传统单向耦合方法模拟高温带压焙烧炉筒体和轴的温度场和应力场,并依据第一强度理论对筒体和轴进行强度校核;基于Norton-Bailey和K-R损伤理论,建立了筒体高温蠕变模型... 基于热流固耦合分析框架,采用考虑流-固双向实时交互作用的直接耦合和传统单向耦合方法模拟高温带压焙烧炉筒体和轴的温度场和应力场,并依据第一强度理论对筒体和轴进行强度校核;基于Norton-Bailey和K-R损伤理论,建立了筒体高温蠕变模型,对其蠕变寿命进行预测。结果表明:对于筒体温度场和应力场,单向耦合与直接耦合的模拟结果相近,最高温度和最大应力相对误差分别为0.0028,0.0069;对于轴温度场,单向耦合与直接耦合的模拟结果相近,最高温度相对误差为0.0228;对于轴应力场,单向耦合模拟的最大应力约为直接耦合的2.5倍。基于直接和单向耦合模拟结果,物料未预热时,焙烧炉筒体最大应力超过许用应力,未通过强度校核;轴最大应力低于许用应力,通过强度校核。提高物料进口温度可以降低筒体进口段温差并消减应力,当物料进口温度为350℃,筒体最大应力低于许用应力,通过强度校核。在物料进口温度350℃下模拟得到的焙烧炉筒体高温蠕变失效位置位于蒸汽进口内侧区域,服役寿命约为12.5 a。 展开更多
关键词 高温带压容器 热流固耦合分析 高温蠕变 多场耦合校核 寿命预测
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高速柔性气动减速器关键技术研究进展 被引量：3
16
作者 薛晓鹏 贾贺 +6 位作者 荣伟 蒋伟 包文龙 王臻 邹天琪 代雨柔 周一苇 《航空学报》 北大核心 2025年第1期1-31,共31页
柔性气动减速技术是航天器高速进入地外天体或再入地球大气安全着陆的关键核心技术,随着中国载人航天和深空探测等重大任务的持续推进,航天器更快的进入速度和更重的载荷对于高速柔性气动减速器的需求日益迫切。而高速柔性气动减速器的... 柔性气动减速技术是航天器高速进入地外天体或再入地球大气安全着陆的关键核心技术,随着中国载人航天和深空探测等重大任务的持续推进,航天器更快的进入速度和更重的载荷对于高速柔性气动减速器的需求日益迫切。而高速柔性气动减速器的力学模型兼具强非线性和强耦合特性,且涉及研究领域极广,如需考虑钝性和多孔结构的气动特性、非线性结构动力学、可压缩湍流、结构气动热及其相互耦合等问题。因此,开展高速柔性气动减速器的基础理论和关键技术研究具有极大的难度和复杂性但意义重大。首先对高速柔性气动减速器进行分类;然后分析梳理了高速柔性气动减速技术的技术内涵,并系统地回顾和综述了其关键技术的发展历史和研究进展;最后,对高速柔性气动减速器关键技术的未来发展方向和亟需解决的关键问题进行了总结展望。 展开更多
关键词 进入减速着陆 超声速降落伞 充气式进入减速器 气动特性 流固热耦合
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航空接地故障电弧损伤影响研究与预测
17
作者 张铁纯 廖茂桥 +2 位作者 张波 田雷雷 司晓亮 《中国民航大学学报》 2025年第1期75-82,共8页
故障电弧是飞机电气线缆互联系统(EWIS,electrical wire interconnect systems)最为常见的失效模式之一。为了研究不同条件参数对电弧损伤的影响,本文根据SAEAS5692标准中的振动实验方法,模拟因飞机振动导致的线束与燃油管路接地故障电... 故障电弧是飞机电气线缆互联系统(EWIS,electrical wire interconnect systems)最为常见的失效模式之一。为了研究不同条件参数对电弧损伤的影响,本文根据SAEAS5692标准中的振动实验方法,模拟因飞机振动导致的线束与燃油管路接地故障电弧,开展了机载28V直流电源、400Hz/115V交流电源条件下的接地故障电弧损伤实验研究,并基于流-固-热耦合数值计算方法建立了电弧损伤预测模型。结果表明:交流电源条件下的电弧由于瞬时功率较高造成线束熔断时间相比直流电源条件下更短,其电弧损伤明显小于直流电源条件下的电弧损伤;伴随振动频率增加,线束与管路接触时间延长,电弧损伤与振动频率呈正相关性;将实验与仿真结果进行对比,两者误差较小,有效验证了电弧损伤预测模型的适用性,为飞机EWIS线束安全评估提供一定参考。 展开更多
关键词 电气线缆互联系统(EWIS) 接地故障电弧 故障电弧损伤 流-固-热耦合
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动压型分瓣式浮环密封泄漏特性流固热耦合数值研究 被引量：2
18
作者 任国哲 李延鹏 +3 位作者 孙丹 赵欢 温帅方 王鑫宇 《航空动力学报》 北大核心 2025年第3期21-30,共10页
分析了分瓣式浮环密封流固热耦合理论,建立了有槽和无槽这3种结构分瓣式浮环密封流固热耦合数值求解模型,在验证数值方法准确性的基础上,研究了无浅槽、矩形槽和三角槽这3种结构的分瓣式浮环密封在高温高压气体耦合作用下随不同入口压... 分析了分瓣式浮环密封流固热耦合理论,建立了有槽和无槽这3种结构分瓣式浮环密封流固热耦合数值求解模型,在验证数值方法准确性的基础上,研究了无浅槽、矩形槽和三角槽这3种结构的分瓣式浮环密封在高温高压气体耦合作用下随不同入口压力、温度和转速下的流场特性、力学特性以及泄漏特性。结果表明:3种浅槽结构的分瓣式浮环密封流固热耦合数值求解模型,可准确求解流场特性、力学特性和泄漏特性。流体在高速剪切力的作用下沿周向运动,由于挤压使浅槽结构产生局部高压区,形成动压效应;同一入口压力工况下,具有三角槽结构的分瓣式浮环密封开启力最大,入口压力为600 kPa时相比于无浅槽结构增加9.6%,且泄漏量保持相对较小;温度对浮环开启力影响很小,且温度越高泄漏量越小,最大减小6%;转速对矩形槽和三角槽结构浮环开启力影响较大,且最大增加3.2%,对闭合力和泄漏量影响很小。 展开更多
关键词 动压型分瓣式浮环密封 流固热耦合 泄漏特性 开启力 闭合力
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高速列车碳陶与铸钢制动盘运用热散逸性能对比 被引量：1
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作者 左建勇 郑仕泽 +1 位作者 王天一 丁景贤 《交通运输工程学报》 北大核心 2025年第3期242-255,共14页
为研究用于高速列车的传统铸钢制动盘以及新型碳陶制动盘在400 km·h^(-1)制动初速度下的制动热散逸性能,分别建立了包含碳陶制动盘与铸钢制动盘的高速列车车头复杂模型,在车头模型周围建立空气域,运用流-固-热耦合仿真方法,分析并... 为研究用于高速列车的传统铸钢制动盘以及新型碳陶制动盘在400 km·h^(-1)制动初速度下的制动热散逸性能,分别建立了包含碳陶制动盘与铸钢制动盘的高速列车车头复杂模型,在车头模型周围建立空气域,运用流-固-热耦合仿真方法,分析并比较了碳陶制动盘和铸钢制动盘在紧急制动条件下的温度变化及其对周围空气域的影响;分别进行了碳陶制动盘和铸钢制动盘与温度相关的台架试验,对仿真的准确性进行验证。仿真结果表明:在400 km·h^(-1)的制动初速度条件下,碳陶制动盘摩擦表面温度在制动开始后86.3 s时达到峰值1098.56 K;铸钢制动盘的整体温度变化趋势与碳陶制动盘相似,其摩擦面最高温度在制动开始后73 s时达到峰值1019.26 K;与铸钢制动盘相比,碳陶制动盘对周围空气域的温度影响更大,可能会在高速列车的转向架区域带来热安全隐患,两者空气域的最大温度差可达210 K;与铸钢制动盘相比,碳陶制动盘的材料和结构均使其内部热传导速率更快,摩擦面温度分布更为均匀,不同径向区域间的温度梯度较小,具有更优的热运用性能;台架试验的对比结果表明本文所建立的包含制动盘的高速列车车头流-固-热耦合仿真模型可以准确预测制动盘在制动过程中的温度变化趋势,并提供详细的温度变化云图。 展开更多
关键词 车辆工程 高速列车 流-固-热耦合 碳陶制动盘 铸钢制动盘 热散逸
原文传递
基于流热固耦合的轴流涡轮特性预估方法研究 被引量：1
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作者 徐克文 周伯骜 +1 位作者 岳国强 郑群 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第3期467-474,共8页
为实现涡轮性能快速精确预估,本文提出一种轴流涡轮性能一维预估方法。研究热应力、气动力与离心力对轮盘、机匣与叶片共同作用的影响,基于流热固耦合方法建立了涡轮叶高与叶尖径向间隙预估模型。本文结合经验损失模型与落后角模型,通... 为实现涡轮性能快速精确预估,本文提出一种轴流涡轮性能一维预估方法。研究热应力、气动力与离心力对轮盘、机匣与叶片共同作用的影响,基于流热固耦合方法建立了涡轮叶高与叶尖径向间隙预估模型。本文结合经验损失模型与落后角模型,通过迭代的流热固耦合计算,求解涡轮特性曲线。结果表明:与仿真结果相比,预估模型得到部件变形结果与部件仿真趋势一致,叶尖径向间隙平均相对误差为3.9%;与四级轴流涡轮实验结果相比,涡轮总膨胀比平均相对误差由3.41%降低到0.99%,总温比平均相对误差由1.95%降低到1.20%。通过在涡轮性能预估过程中考虑流热固耦合引起的部件结构变形,模型的性能预估误差得到有效降低。 展开更多
关键词 轴流涡轮 气动热力学 一维预估 特性曲线 损失模型 非设计工况 流热固耦合 叶尖间隙 叶高
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