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- 考虑流固耦合效应的航空发动机风扇叶片应力数值模拟与试验测量研究
- 作者： 张帅 张强波 董江 文敏 来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机 风扇转子 试验测量 叶片应力 流固耦合 数值模拟
- 描述： 航空发动机风扇转子在高压比、高转速、高负荷的级环境中工作时,存在叶片固体域与流体域之间强烈的耦合作用。针对风扇工作中的流固耦合问题,采用基于流固耦合的数值模拟方法对风扇叶片的结构特性进行模拟,研究考虑流固耦合效应前后叶片结构特性的变化。通过风扇转子加减速试验测量叶片表面测点应力变化,并将数值模拟与试验测量结果进行了对比分析。分析结果表明:考虑流固耦合效应后叶片表面的受力情况变化较大,导致叶片表面的应力与变形分布产生较大的变化;仅考虑离心力作用的计算方法得到的应力值与试验测量值误差最大达到50%,而考虑流固耦合效应的计算值误差在10%左右;考虑叶片流固耦合效应得到的应力分布更满足实际工程应力与强度分析要求。
- 基于复合推进系统动态模型-状态变量模型的航空发动机直接推力预测控制
- 作者： 金崇文 郑前钢 张海波 房娟 胡忠志 来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 直接推力控制 航空发动机 状态变量模型 复合推进系统动态模型 预测控制
- 描述： 直接推力控制可以有效改善推力控制的品质,针对航空发动机直接推力控制问题,进行了模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)研究。为了提升航空发动机推力控制的精度,提出了基于复合推进系统动态模型-状态变量模型(Compact Propulsion System Dynamic Model-State Variable Model-State Variable Model,CPSDM-SVM)的航空发动机直接推力预测控制方法。CPSDM实时估计出不可测参数(推力、喘振裕度等)的基准值,SVM则根据未来输入实时预测发动机未来响应。由于CPSDM将发动机分为进气道、核心机、喷管、喘振裕度、推力等进行建模,在兼顾精度的同时,提高机载模型的实时性。CPSDM-SVM作为MPC算法中的预测模型,具有较高的精度和实时性。仿真结果表明,在与基于分段线化模型的传统模型预测控制方法实时性基本相同的情况下,所提出方法控制效果有明显的提升,调节时间缩短了1.17s。所提出方法稳态控制精度为0.08%,传统方法稳态精度为2.58%。因此,所提出方法在保证实时性的条件下,提升了控制精度和控制效果。
- 高空来流条件下航空发动机双旋流燃烧室点火特性数值模拟
- 作者： 周瑜 黄渊 陈伟强 赵国柱 来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机 极端条件 燃烧室 点火 数值模拟
- 描述： 为深入了解真实航空发动机燃烧室极端条件下点火性能，在自有CFD平台上对不同高空来流条件下典型航空发动机双旋流燃烧室点火过程进行了数值模拟。为保证模拟精度，对模型包括全部气膜冷却小孔在内的所有精细结构均进行了完全仿真，并完整再现了燃烧室内从燃油雾化到点火燃烧全过程。结果表明3种高空来流条件下单次点火均失败。点火过程显示高温燃气越过旋流杯中心向上回流区扩张是点火的关键时空区域，在此时补充点火可推动火焰顺利传播到整个主燃区。对8km和6km两种状态分别增加点火次数到3次和5次后最终点火成功，结果表明前者着火极限油气比约为0.057，后者为0.038～0.042。
- RP-3航空煤油/正丁醇混合燃料燃烧机理构建及动力学分析
- 作者： 于志清 魏胜利 陈洁 吴李荣 孙林肖 来源： 推进技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空煤油 化学动力学 正丁醇 化学反应机理 敏感性分析 燃烧机理 点火
- 描述： 脱氢后的异构体以及裂解后的小分子基元团都随温度的升高而增多，正丁醇的添加对大分子异构化及裂解过程影响较小；温度的升高使除R1 (H+O2=O+OH)外的大部分反应的敏感性系数显著降低并保持在30%以内。而正丁醇的添加使消耗OH,HO2等物质的反应的敏感性系数提高，也会影响小分子基元团的摩尔分数。
- 基于堆栈自编码器和DeepAR的航空发动机剩余寿命预测
- 作者： 李浩 王卓健 李哲 陈煊 李园 来源： 推进技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机 寿命预测 深度学习 预测模型 数据融合
- 描述： 针对现有航空发动机剩余寿命预测大多基于单点预测模式，不能准确给出预测结果置信区间的问题，提出了一种基于堆栈自编码器结合DeepAR模型的概率分布预测模型。首先，堆栈自编码器通过无监督式深度学习对发动机监测数据进行特征提取，构建反映性能退化的健康指标（HI），基于双向长短期记忆（BiLSTM）网络构建DeepAR预测模型，将提取后的HI序列输入到DeepAR模型中，预测模型对HI序列与使用时间的隐含关系进行全局学习，并输出发动机剩余寿命的概率分布参数。利用CMPASS涡扇发动机退化数据集进行实验，验证所提方法的有效性。结果表明，本文所提预测方法同其他方法相比，对监测数据融合的效果更好，预测模型性能提高6.4%，实际剩余寿命基本在95%置信区间内。
- 航空发动机轴承腔油气两相流动特性及改进研究
- 作者： 任国哲 燕阳 郑莞霏 赵欢 孙丹 张成烽 来源： 推进技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机 油气两相 回油结构 通风结构 回油效率 轴承腔
- 描述： 为了研究航空发动机轴承腔油气两相流动特性，改善滑油回油效果，建立了基于欧拉-欧拉方法轴承腔两相流求解模型，针对轴承腔的通风结构和回油结构提出了三种改进方案，对不同工况下常规轴承腔和三种改进方案流动特性和回油特性进行深入分析。研究结果表明，将常规轴承腔通风结构进行嵌入（Embed）改进后，滑油被嵌入的通风口壁面阻挡，从通风口流出的滑油量减小，回油效率明显提升；将常规轴承腔回油结构进行斜坡（Slope）改进后，回油口右侧滑油堆积区消失，腔内滑油体积分数减小，回油效率明显提升；组合改进方案(ES)能够兼顾嵌入和斜坡改进方案的优势，回油效率进一步提升。相比常规轴承腔，当滑油流量为200L/h，转速为15000r/min时，嵌入、斜坡和组合改进方案回油效率分别提高了16.47%、13.02%和32.81%。
- 基于内嵌物理约束神经网络模型的航空发动机数字工程模型
- 作者： 林志富 肖洪 王占学 张晓博 来源： 推进技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 特征处理 航空发动机 数字工程模型 性能参数预估 内嵌物理约束神经网络
- 描述： 相对误差和峰值相对误差均小于常规神经网络模型。在一定的模型规模下，基于架构的数字模型的峰值相对误差仅为常规神经网络模型的1/4。通过物理约束，克服了数据驱动模型对大数据的依赖，指导了神经网络层的超参数设置。
- 航空发动机两级反向旋流燃烧室燃烧流场大涡模拟研究（英文）
- 作者： 周瑜 乐嘉陵 黄渊 来源： 推进技术 年份： 2018 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机燃烧室 火焰面模型 反应进度变量模型 快速化学反应模型 大涡模拟 反向双旋流 动态亚网格模型
- 描述： 为深入了解真实航空发动机内燃烧流场,采用动态亚网格模型结合单步快速化学反应(FC)、火焰面(FLM)及反应进度变量(FPV)等三种燃烧模型对径向两级反向旋流燃烧室单头部构型进行了大涡模拟。为避免模型简化误差,对燃烧室包括全部气膜冷却孔在内的精细结构进行了完全仿真。在已达到统计定常状态的冷态流场基础上首先模拟了燃料喷注和掺混过程,约2.6ms后燃料到达真实的点火位置,随后采用FPV模型在半径3mm的球形区域数值模拟了点火,展示了在主燃孔横向射流作用下初始火焰沿化学恰当比混合分数等值线传播并充满整个火焰筒的发展过程,结果显示火焰到达燃烧室出口的耗时约为6～7ms。不同模型算法预测的平均温度场与CARS测量结果作了对比,LES-FPV,RANS-FPV,LES-FLM以及参考文献中RANS-FLM计算平均误差分别为3.47%,4.17%,7.76%和11.22%,表明LES改进了模拟精度,且FPV模型显著优于FLM模型。RANS-FPV预测的出口存在严重热斑,导致其给出的出口温度分布因子(OTDF)及最大径向温度分布因子(RTDF)值分别达到0.593和0.313;LES-FPV结果均匀性最好,其预测值分别为0.284和0.193。
- 基于多节点热网络法的航空发动机主轴轴承温度场分析
- 作者： 高文君 刘振侠 朱鹏飞 吕亚国 来源： 推进技术 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机 主轴轴承 传热扩散热阻 热网络法 节点划分
- 描述： 航空发动机主轴轴承温度场分析是发动机润滑系统热分析的关键。针对传统简单节点热网络法中轴承温度节点设置过于简化、人为设置轴承生热分配比例等问题,提出改进的多节点热网络法。基于Hertz热扩散理论,将轴承三元件分别划分为接触表面与主体两个节点,并以Hertz扩散热阻连接;轴承接触区设置油膜节点,加载轴承生热载荷,节点与轴承接触面之间通过油膜热阻连接;构建多节点轴承热网络模型,获得轴承内部更细致的温度场分布。研究表明,轴承表面温度显著高于其内部主体结构温度,而接触区对应的两个接触面之间也存在明显的温度差异,使用本文建立的多节点热网络法对滑油出口温度的计算误差不超过7%。