航空发动机燃烧不稳定性预测及控制研究进展

作者： 孙晓峰   张光宇   王晓宇   李磊   邓向阳   程荣辉   来源： 航空学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机燃烧室   穿孔板声衬   燃烧不稳定性   热声不稳定性   三维预测模型   被动控制  

描述： 燃烧不稳定性问题广泛出现在各类航空发动机燃烧室内，该问题是火焰非定常热释放和声波充分耦合的结果，发生时伴随着大幅度的压力脉动，严重威胁发动机的稳定工作及结构安全。目前，包括我国在内的各航空发动机研制国家在多数发动机型号的研制过程中，均遇到了严重的燃烧不稳定性问题，且发动机越先进，该问题越复杂且难以解决。在深入认识其发生机理的基础上，对其进行准确预测并设计有效的控制手段，对航空发动机的研制具有重要意义。系统阐述了该问题的研究现状，介绍了燃烧不稳定性问题发生关键，即军用的钝体燃烧加力燃烧室和民用的贫油预混环形燃烧室的非定常流动及火焰响应特征。进一步，综述了该问题研究常用的燃烧不稳定性声网络预测分析模型，重点报告了为了耦合考虑燃烧室声软壁面被动控制设计，团队所发展的三维燃烧不稳定性预测控制模型。基于该模型，介绍了壁面声衬参数及布局对燃烧不稳定模态控制效果影响的研究进展，为先进发动机燃烧不稳定性的排故提供技术储备。

航空发动机燃烧不稳定性预测及控制研究进展

作者： 孙晓峰   张光宇   王晓宇   李磊   邓向阳   程荣辉   来源： 航空学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机燃烧室   穿孔板声衬   燃烧不稳定性   热声不稳定性   三维预测模型   被动控制  

描述： 燃烧不稳定性问题广泛出现在各类航空发动机燃烧室内，该问题是火焰非定常热释放和声波充分耦合的结果，发生时伴随着大幅度的压力脉动，严重威胁发动机的稳定工作及结构安全。目前，包括中国在内的各航空发动机研制国家在多数发动机型号的研制过程中，均遇到了严重的燃烧不稳定性问题，且发动机越先进，该问题越复杂且难以解决。在深入认识其发生机理的基础上，对其进行准确预测并设计有效的控制手段，对航空发动机的研制具有重要意义。系统阐述了该问题的研究现状，介绍了燃烧不稳定性问题发生关键，即军用的钝体燃烧加力燃烧室和民用的贫油预混环形燃烧室的非定常流动及火焰响应特征。综述了该问题研究常用的燃烧不稳定性声网络预测分析模型，重点报告了为了耦合考虑燃烧室声软壁面被动控制设计，团队所发展的三维燃烧不稳定性预测控制模型。基于该模型，介绍了壁面声衬参数及布局对燃烧不稳定模态控制效果影响的研究进展，为先进发动机燃烧不稳定性的排故提供技术储备。

基于某航空发动机涡轮叶片的热流固耦合分析

作者： 杨杰   张姝   刘志超   来源： 机械 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 涡轮叶片   结构强度   数值模拟   多物理场  

描述： 以某航空发动机的整体型涡轮叶片为研究对象，基于数值模拟的方法对涡轮叶片在离心载荷、热载荷及气动载荷作用下的叶片结构强度进行了研究，分别对离心载荷、热载荷+离心载荷、热载荷+离心载荷+气动载荷三种载荷工况下的应力与位移的分布趋势与叶片节点上应力值变化趋势进行了研究。通过有限元结果的对比发现：三种载荷对结构强度的影响顺序由大至小，依次是离心载荷-热载荷-气动载荷，其中离心载荷对应力结果的影响较大，热载荷对位移结果的影响程度较大。通过对三种不同工况下相同叶片上应力值沿叶身节点坐标的变化趋势的对比可以发现：三种工况条件下，应力值沿叶身节点的变化趋势几乎一致。

不同风舷角下的航空母舰气流场特性研究

作者： 张大朋   严谨   赵博文   侯玲   朱克强   来源： 舰船科学技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空母舰   风载荷   数值模拟   气流场  

描述： 航空母舰气流场变化的研究对航空母舰的总体设计以及舰岛构型布局具有重要意义。本文基于RANS法对不同风舷角下的航母气流场进行数值模拟，同时也采用了Isherwood经验公式对其风载荷进行计算，并将数值模拟结果与经验公式对比，考察RANS法及Isherwood法对航母风载荷预报的适用性。结果表明，RANS法能够获得相对合理的数值预报结果，而Isherwood法在部分风舷角下的适应性较差。本文还分析了不同风舷角下的航母气流场特性。研究表明，航母外飘舷台和舰岛等结构的绕流场在一定风舷角下会发生强烈的相互影响。本文的结论对航母气流场的研究及总体设计有一定的参考价值。

航空动压式油气分离器流场特性分析

作者： 任祺   孔祥伟   王丹   来源： 现代机械 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 动压式油气分离器   速度场   数值模拟   流动规律  

描述： 动压式油气分离器因为其结构简单、可以内置于航空发动机内部等优点，广泛应用于航空航天领域中。因为两相流动过程中气泡或液滴的碰撞、破碎、聚合等行为非常复杂，使用Fluent软件探究动压式油气分离器流场特性以及分离机理，采用容积法测量分离器分离效率，通过液体含气率和气体含气率的测定，表征了分离器性能的变化情况。借助物理模型的建立，考虑航空滑油粘度及马赫数影响，计算了动压式油气分离器内部流场，获得分离器内部流场各个截面的切向速度、轴向速度以及内部流场的分布规律，为后续其结构改进优化提供了支撑。

航空发动机燃烧室出口温度场数值模拟研究

作者： 郭青青   李柳   来源： 价值工程 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   温度场   燃烧室出口   数值模拟  

描述： 针对当前现有数值模拟方法在对航空发动机燃烧室出口温度场研究分析时，存在模拟结果精度低、时间成本高的问题，提出一种新的数值模拟方法。简化燃烧室结构，分析航空发动机燃烧室性能；引入温度场有限元法，构建温度场数学模型；通过fluent软件，实现对温度场的数值模拟；利用最小二乘方法，完成对温度场的重建。通过实验验证，新的数值模拟方法可以实现对燃烧室出口温度场更高精度的模拟，且模拟的时间成本能够得到有效控制。

航空发动机机匣肋条补焊变形数值模拟分析

作者： 周小文   杨光   张晟玮   李达   陶然   文鹏程   来源： 焊接技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 焊接变形   TC4钛合金   机匣肋条   数值模拟   TIG焊  

描述： 采用Sysweld软件对TC4钛合金航空发动机机匣肋条TIG补焊过程进行了数值模拟。结果表明：TIG补焊肋条缺口时，焊后残余应力分布在焊缝及周围区域，呈环状分布，其峰值为592 MPa,远低于TC4的屈服强度。由于机匣具有特殊性(17块支板),其焊接呈不对称性，且TIG焊热作用时间长，因此补焊温度梯度大，应力变化快，焊缝冷却收缩导致机匣支板产生拉应力，冷却后机匣外圈的轴向变形呈锯齿状，使机匣内圈向下塌陷0.7 mm,根据模拟结果调整补焊工艺及装夹方式，满足了装配精度要求。

航空燃油泵入口回流抑制方法研究

作者： 胡红林   凡佳飞   崔宗泰   来源： 航空科学技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 性能曲线   马鞍形   单调下降   回流   数值模拟  

描述： 航空燃油泵性能曲线即增压值随流量增大逐渐降低称为单调下降，随着横梁自密封航空燃油泵的广泛应用，在其小流量工况下流量—增压值性能曲线会出现马鞍形现象，这样会给产品带来运行不稳定及系统不可靠等问题。通过数值模拟分析发现，小流量时入口会出现旋涡导致燃油回流，从而影响泵的单调下降特性。本文提出了一种抑制小流量时入口回流的方法，即增加入口导流板。数值模拟及试验结果表明，小流量时入口回流明显改善，从而减小入口水力损失，保证了燃油泵性能曲线单调下降的特性。研究结果可为其他航空燃油泵性能曲线单调下降的优化设计提供参考。

含气率对离心式航空燃油泵叶片压力脉动的影响

作者： 徐子轩   李正贵   王维军   王绮帆   徐洋   来源： 排灌机械工程学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 气液两相   燃油泵   数值模拟   长短叶片   压力脉动  

描述： 为研究含气率对某分流叶片式航空燃油泵叶片的压力脉动规律，基于RNG k-ε湍流模型和Euler-Euler非均相模型，应用ANSYS CFX软件对航空燃油泵在不同含气率条件下进行数值计算，分析燃油泵的气相分布和叶片压力脉动规律.研究结果表明：气相主要分布在叶片的压力面，吸力面分布较少；随着含气率的增大，气相逐渐向长短叶片吸力面发展，并扩散至叶轮流道；在长叶片前段相对位置0～0.5处，气相体积占比随含气率的增大而增大，在长叶片压力面后段(相对位置0.5～1.0处)和短叶片压力面上气相占比几乎为100%,产生气液分离，在长叶片吸力面后端和短叶片吸力面上，气相占比较少，几乎为0;通入气相会使监测点压力脉动幅值变大，但含气率继续增大会降低燃油泵叶片压力脉动幅值；长叶片的中段和短叶片前段的主导频率受含气率的影响会发生改变，由于分流式叶片的设计结构，含气率对叶片压力脉动影响主要体现在流动最为复杂的长短叶片的交界面处即短叶片的进口位置；分流叶片在改善流动的同时，也会影响相应位置的压力脉动.研究结果可为分流叶片式燃油泵设计提供一定技术参考.

航空二冲程活塞发动机分层扫气优化

作者： 黄云龙   杨广文   李洲   来源： 航空发动机 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 短路损失   航空二冲程活塞发动机   扫气效率   分层扫气   数值模拟  

描述： 需的边界条件通过发动机整体性能1维仿真获得，采用该模型研究了分层扫气发动机扫气机理，对不同容积扫气道进行了仿真，并对二冲程扫气过程的过量充气系数、扫气效率等参数进行对比。在仿真优化研究的基础上加工优化后