航空并联混合动力涡扇发动机热力循环与工作特性研究

作者： 刘光璧   王步宇   王向阳   佘云峰   邢耀仁   帅石金   来源： 推进技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 热力循环   数值模拟   涡扇发动机   并联混合动力系统   稳态特性  

描述： 为确定并联混合动力涡扇发动机的能量利用效率，并对不同电功率输入下发动机工作特性与性能参数的变化规律进行研究，本文从理论上对发动机有效循环功的来源进行划分，并由此分别定义并联混合动力涡扇发动机的电能利用率和燃油利用率；使用航空发动机性能仿真软件PROOSIS搭建基于CFM56-7B26发动机的并联混合动力涡扇发动机零维模型，模拟不同电功率输入条件下的发动机稳态性能。研究结果表明：并联混合动力涡扇发动机内涵道的循环类型仍然是基于布雷顿循环的实际循环，输入的电功率对发动机外涵道推力的贡献占比远高于其对内涵道推力的贡献；电能利用率始终明显高于燃油利用率，这也是并联混合动力涡扇发动机实现节能的主要原因；当输入的电功率增加时，发动机的涵道比增加，涡轮前温度与总压比降低，各部件的稳态工作点将发生移动，可能造成部件效率的下降。由于电功率的输入以及电能的高利用效率，并联混合动力涡扇发动机的油耗和能耗均低于常规涡扇发动机。

航空燃气涡轮流动损失及损失模型研究

作者： 华鑫   来源： 西北工业大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 涡轮   航空发动机   热力性能   流动损失   流线曲率法   损失模型   数值模拟  

描述： 本论文对涡轮流动损失的机理和损失模型进行了全面系统的分析研究,详细阐述了涡轮损失流动机理,对十多种典型涡轮损失模型进行了对比分析.论文以某单级涡轮为研究对象,基于叶轮机械设计和性能计算中广泛应用的流线曲率法,通过选用各种不同损失模型对涡轮热力性能进行?

涡喷7甲航空发动机燃烧室三维流场研究

作者： 王建华   来源： 哈尔滨工业大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 回流区   二次进气   三维流场   实验台   航空燃气轮机   燃烧室   数值模拟  

描述： 随着航空工业的迅速发展，对航空燃气轮机的性能要求也逐步提高，并且向着高增压比、高涡轮进气温度、高推重比、低耗油率、低污染、高可靠性及长寿命的综合高性能方向发展。作为航空燃气轮机核心部件之一，燃烧室的性能研究就成为主要研究内容之一，并且在整个燃气轮机的研究中起着关键的作用。 在燃烧室的认识与研究过程中，数值模拟和试验研究方法对燃烧室基本理论与先进技术的研究发展均起到了重要的作用。特别是数值模拟的研究方法，随着计算机性能的提高以及计算技术的不断发展，其数值计算的准确性和适用性不断提高。 本文首先对燃烧室的发展及各项研究进展作了比较详尽的综述，着重介绍了燃烧室在研究、设计、计算和试验等方面出现的新发展、新技术和新理论。同时，还指出了目前燃烧室研究中所存在的困难和尚未解决的问题。为燃烧室的进一步研究做了充分的准备工作。 本文通过数值模拟研究了涡喷7甲燃气轮机燃烧室内的冷态和热态流场及其对燃烧性能的影响，分析了燃烧室内的速度分布、温度分布和浓度分布，获得了以下的规律：热态三维流场和冷态三维流场有一定的相似性，在火焰筒头部均有一个中心回流区，燃烧室内热态三维流场的中心回流区长度小于冷态中心回流区长度，二次进气的穿透深度也小于冷态时的穿透深度。 本文还对不同燃烧室结构、不同湍流模型、不同湍流燃烧模型的方案进行了对比计算，研究结果表明：具有二次进气结构的燃烧室在性能上有了很大的提高，由于二次气流的作用，改善了燃烧室的流场结构，从而获得了很好的燃烧效果；与其它几个湍流模型相比，采用RNGк-ε湍流模型的方案取得了更好的计算结果；选用涡耗散和涡耗散概念模型能很好的描述燃烧室内的燃烧反应。 本文工作包括涡喷7甲发动机燃烧室实验台的建设，以用于燃烧室教学和燃烧室的基础研究。为便于数值模拟与试验结果进行对照，本文提出了一种采用计算流体力学(CFD)计算旋流燃烧室内各个流道流量分配的方法。

两种航空材料焊后电子束局部热处理应力场数值模拟

作者： 张可荣   来源： 内蒙古工业大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 高温合金   电子束焊接   TC4钛合金   热处理   数值模拟   航空材料   应力场  

描述： 电子束焊接具有显著的小孔效应，这一特点决定着电子束焊接过程和普通熔化焊不同，并对其焊接应力和变形产生重要影响。电子束局部热处理又是一种新型的热处理方式。因此，利用有限元方法对电子束焊接及其焊后局部热处理的残余应力进行预测，这为完善电子束加工技术热

航空发动机燃烧室出口温度场稳定性研究

作者： 程新荣   来源： 沈阳航空工业学院 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 3维两相湍流燃烧   航空发动机   稳定性   环形燃烧室   出口温度场   数值模拟  

描述： 本文深入调研了国内外航空发动机环形燃烧室出口温度分布预测的研究情况,概述了出口温度场预测的主要方法、现状及发展趋势.根据某型机燃烧室出口温度场的测量结果,对出口温度分布稳定性进行了统计分析.为了预测燃烧室出口温度场,建立在守恒定律基础上采用各种模型:采

航空发动机主燃烧室三维壁温预测

作者： 左渝钰   来源： 沈阳航空工业学院 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空发动机   两相紊流燃烧   环形燃烧室   数值模拟   主燃烧室   三维壁温预测  

描述： 该文深入调研了国内外航空发动机燃烧室三维壁温预测的研究概况,概述了壁温预测的主要方法、现状与发展趋势.建立在守恒定律基础上采用各种模型:用密度修正的κ-ε双方程模型来模拟气相湍流运动,用离散传播模型来模拟热辐射效应,用颗粒随机轨道模型来模拟两相湍流扩散

航空电子设备用热管研究

作者： 韩玉   来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 平板热管   实验   冷却   电子设备   Icepak   数值模拟  

描述： 本文主要针对应用于航空电子设备冷却的平板热管提出了设计方案,建立了相应的数学模型.对与平板热管具有其相同尺寸的固体导热块的传热性能做了理论和实验研究,对比分析了实验结果,发冒进现平板热管具有很多优点:起动快,均温性及传热效果好等.论文主要完成了以下内容:

滑流对飞机纵向静稳定性影响的数值模拟

作者： 任晓峰   段卓毅   魏剑龙   来源： 空气动力学学报 年份： 2017 文献类型 ： 期刊 关键词： 纵向静稳定性   旋转域   多参考坐标系   非结构面搭接网格   数值模拟   螺旋桨   滑流  

描述： 针对某"机身+机翼+襟翼+短舱+螺旋桨+平尾"简化构型,开展低速大拉力系数工况下强螺旋桨滑流的数值模拟。模型为翼吊双发布局,动力计算时分为三个计算域,分别为两个包含螺旋桨的旋转域和一个静止域。采用商业软件ICEM CFD生成多块面搭接非结构网格,在机体表面和滑流区域对网格进行加密以便于捕捉螺旋桨滑流的发展及其与机翼、尾翼等部件之间的干扰。采用ANSYS CFX软件求解雷诺平均Navier-Stokes方程,使用多参考坐标系(MFR)方法模拟螺旋桨的旋转。基本构型有/无动力的计算结果表明螺旋桨动力及其产生的滑流对模型的纵向静稳定性影响较大,模型的纵向静稳定性在迎角较小时下降明显甚至丧失,在迎角较大时反而略有增加。一般而言,涡桨飞机平尾处的流场受气动布局、迎角、机翼及襟翼的下洗和螺旋桨滑流及其强度等因素的共同影响。对模型各部件的俯仰力矩特性及尾翼区流场细节进行详细分析可知,小迎角时飞机纵向静稳定性的下降是由于平尾受到机翼及襟翼较强的下洗作用而导致效率下降,而此时平尾没能进入滑流区,不能有效利用滑流区内高能气流来提高平尾效率。并且由于两个螺旋桨同为逆时针旋转,右侧平尾的贡献高于左侧平尾。为了验证这一结论,分别将螺旋桨向上平移0.7m和将平尾下移0.86m并进行数值模拟,结果表明平尾对模型纵向静稳定性的贡献均有增加。

大型运输类飞机后缘襟翼气动载荷特性分析

作者： 熊磊   刘洋   毛俊   来源： 空气动力学学报 年份： 2017 文献类型 ： 期刊 关键词： 后缘襟翼   风洞试验   气动载荷   大型运输机   飞行试验   数值模拟  

描述： 后缘襟翼气动载荷计算是大型运输类飞机增升装置设计工作中的关键步骤之一。在新型民用运输机的研制与适航取证工作中,发现现有的襟翼载荷计算方法在某些特殊工况下并非足够保守。某型支线客机襟翼测压试飞中测得其巡航构型下襟翼气动载荷相对计算值有较为明显的增加。在分析对比了试飞与风洞试验的压力分布数据,并借助CFD工具进行定性分析后,最终证明气动载荷的增加主要由襟翼舱的密封失效所造成。以往载荷计算时,襟翼舱内部的襟翼表面压力通常赋值为0,这在襟翼舱保持密封时是可靠的;但在实际飞行中,襟翼舱处襟翼与机翼主翼面后缘之间的密封装置通常会由于制造或受载变形等原因失效,此外该位置附近的扰流板也会在飞行时浮动或偏转,这些都会导致襟翼舱内部气压降低到当地外界的静压值,使得巡航构型襟翼压力分布在头部有一个较为明显的平台式增加。另一型单通道干线客机通过低速风洞测压试验发现在小襟翼偏度构型时襟翼的法向气动力系数有明显增加,采用该试验结果作为输入,计算得到的考虑扰流板偏转影响的小襟翼偏度构型襟翼气动载荷,甚至超过了扰流板未偏转时所有增升构型下的襟翼最严重载荷。通过对压力分布数据及CFD计算得到的二维流场的分析,证明扰流板偏转造成襟翼载荷增加的主要原因是前者对后者的上洗效应。扰流板的偏转将增加其下游襟翼处的当地迎角,使得后者在小偏度时就接近其在大偏度时的法向力系数,之后由于小襟翼偏度构型时更大的襟翼设计速度与对应速压最终造成了载荷增加。针对上述两个问题提出了符合客观流动规律的方法进行补充和修正:在计算巡航构型襟翼载荷时,可在原有测压试验得到襟翼压力分布的基础上补充平顶型前缘分布作为载荷计算输入;而在计算小襟翼偏度增升构型襟翼载荷时,则可以采用工程方法预估扰流板偏转带来的载荷增量。上述方法已在实际工作中得到验证和应用。

涡桨飞机发动机进气道排除异物特性数值研究

作者： 王利敏   张彦军   米百刚   杨梅花   来源： 航空工程进展 年份： 2021 文献类型 ： 期刊 关键词： 进气道   冰雹   旁通道   涡桨发动机   外来异物   数值模拟   冰块  

描述： 冰雹、冰块等外来异物被吸入进气道进而进入发动机,易导致发动机性能下降或者停车,威胁飞行安全,因此分析涡桨飞机进气道旁通道的排异特性具有重要意义。根据适航规范,针对两种常见外来异物——冰雹和冰块进行本体特性分析,确定其几何、质量以及初始姿态特性;通过计算流体力学(CFD)联合六自由度(6DOF)方法,对某国产新型涡桨支线飞机主发动机进气道中的外来异物运动排除特性进行数值模拟,进一步耦合LS-DYNA软件对排除中遇到的碰撞问题进行仿真分析。结果表明:一旦异物与壁面发生碰撞,碎裂成若干很小的碎块,能量损失,对发动机威胁较小,无论是进入主发动机或者旁通道,均可认为排除;但下壁面结冰区的冰块容易直接进入主发动机,有可能造成严重影响,需要重点关注。