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燃氣輪機透平替代冷卻工質：過去、現在與未來————作者：楊星;龍澤;梁云山;張夢馨;豐鎮平;

摘要：隨著燃氣輪機進口溫度的進一步提升，結構改型已不能滿足其冷卻需求，研究者開始逐漸將目光轉向具有更強傳熱能力的冷卻工質�；�于這一現狀，本文首次系統梳理并總結了目前針對水、水霧、蒸氣、液態金屬、碳氫燃料、航空煤油、氫冷卻工質、納米流體以及納米氣溶膠工質的傳熱冷卻性能的研究結果，分析了替代工質的優缺點和應用于燃氣輪機透平葉片冷卻的可能性。同時簡單概括了冷卻強化結構的發展情況和研究現狀，最后將替代工質的傳熱...

引射進氣構型對引射進氣與主次流相互作用特性影響實驗研究————作者：李新珂;姚達豪;渠鎮銘;陳文娟;羅飛騰;龍垚松;

摘要：RBCC發動機引射模態是由一次火箭射流與二次空氣流之間的主次流相互作用主導的，其對于引射進氣特性、模態性能具有關鍵性影響�；�于典型支板火箭RBCC流道特征模型，從收縮幾何、流動組織角度進行了四個不同進氣構型的寬工況冷噴流引射實驗，獲得了引射進氣特性、主次流相互作用內流特性與規律。研究結果表明：隨著一次流流量、總壓比增加，二次流進氣馬赫數、流量逐漸增大至某一最大值，而引射流量比呈先增加后減小的趨勢，...

解析與數值融合的轉子葉尖變形快速預測方法及應用————作者：張家鍔;于平超;蔣科;陶玄君;張大義;

摘要：面向發動機間隙設計的快速化精細化需求，提出一種解析與數值融合的轉子葉尖變形預測方法，該方法融合了復雜彎掠葉片變形快速解析計算、復雜構型輪盤變形自動數值求解、葉盤榫連接修正等過程，可實現離心、溫度及其耦合作用下葉尖變形的高速準確計算。將所提方法應用到實際發動機壓氣機/渦輪葉尖變形預測，并與實體有限元方法和文獻中純解析方法進行對比。結果表明：所提方法預測得到的葉尖變形值與實體有限元計算結果誤差小于2%...

變推力固體火箭發動機喉栓型面的逆向設計————作者：鄭涵勻;李文韜;梁國柱;

摘要：喉栓的型面設計結果直接決定噴管實際喉部面積的變化規律，影響喉栓式固體火箭發動機推力的調控水平。本文以發動機設計需求為導向，對喉栓型面的逆向設計方法進行研究，根據所需的推力變化關系反設計出喉栓型面，并通過數值模擬對逆向設計結果進行驗證。推導了適用于錐形噴管的喉栓型面的控制方程組，根據等效喉部面積與喉栓行程的關系求解方程組反設計出喉栓型面。提出了確定等效喉部面積與喉栓行程關系的算法，建立了喉栓型面的完...

氫燃料航空發動機熱管理研究綜述————作者：葉一琳;柳山林;劉麗平;胡彥孜;肖為;曹俊;楊衛華;

摘要：受環境變化的影響，近年來針對航空發動機碳排放的要求越來越高。由于氫燃能完全消除溫室氣體排放，近年來氫燃料航空發動機日益受到關注和重視。受氫燃料有別于傳統燃料物理性質的影響，熱管理系統的研究已成為推動氫燃料航空發動機發展至關重要的因素之一。本文簡要介紹了傳統航空發動機熱管理方案以及系統架構，以此為立足點提出了適用于氫燃料航空發動機的熱管理方案，梳理了適用于氫燃料航空發動機的換熱器類型、換熱器設計工作...

含砂塵環境服役下渦輪葉片冷卻特性研究進展————作者：葉林;李維;王新羽;曾飛;李洋;劉存良;高文舉;鄭天一;

摘要：氣固兩相流現象普遍存在于自然界及工業生產中，當砂塵顆粒被吸入到航空發動機后，經高溫燃氣加熱的砂塵顆粒呈熔融態，極易在渦輪表面發生沉積現象，其造成的結構損傷影響著局部冷卻特性，長時服役下的冷效衰退存在著部件燒蝕等隱患問題。本文解耦沉積損傷將其劃分為：表面粗糙度增大、氣膜孔內堵塞、表面凸凹障礙物，并歸納整理了上述損傷形式的結構參數和研究范圍。在此基礎上圍繞氣膜冷卻效率和外部對流換熱系數，概述了沉積損傷...

低紅外特征渦扇發動機總體設計階段性能與紅外特性協同優化方法研究————作者：陳浩穎;劉軒愷;石澤新;張海波;吉洪湖;

摘要：針對帶直二元噴管的渦扇發動機中紅外抑制技術和安裝性能矛盾的問題，本文基于發動機總體設計體系，開展面向全飛行任務段的裝配直二元噴管渦扇發動機總體性能和紅外特性協同優化研究�；�于飛行器約束分析和任務分析獲取先進戰機海平面推力、起飛重量、全包線任務段油耗以及飛行器推力需求等；基于上述戰機性能分析，提出兩種設計方案建立帶直二元噴管的渦扇發動機部件級模型，一是選用現有渦扇發動機，在其基礎上換裝二元噴管，二是...

懸臂式變幾何渦輪氣動性能數值模擬研究————作者：蔣筑宇;邱名;張傳海;王國良;

摘要：當前懸臂式可調導葉已有所應用，為探索懸臂式變幾何渦輪的氣動特性，利用數值模擬方法著重對比研究了兩種變幾何渦輪氣動性能。將某型等外徑渦輪改造為常規變幾何渦輪和懸臂式變幾何渦輪，采用定常數值模擬對兩種變幾何渦輪進行氣動計算，并分析了可調導葉球面端壁、葉端間隙和安裝角變化對變幾何渦輪性能的影響。結果表明球面端壁使渦輪流量提高了約1.16%，效率提高了0.0023。相比球面端壁渦輪，懸臂式變幾何渦輪流量提...

穩態溫度畸變發生裝置氣動特性研究與優化————作者：魏凡博;武卉;張志博;陳業輝;

摘要：本文面向大流量穩態溫度畸變場模擬需求，開展了電加熱式穩態溫度畸變發生裝置氣動特性研究與優化工作�；�于數值仿真方法，分析了畸變裝置單扇區流場的流動機制，探討了關鍵結構參數對扇區出口溫度場的影響規律，完成了單扇區構型優化設計，并據此構建了畸變裝置全環模型并進行了試驗驗證。研究結果表明：加熱扇區內，由于加熱管與壁面間隙內低溫流體的影響，出口截面存在較為明顯的徑向溫度畸變；通過優化單扇區通道結構中加熱管上...

基于雙流故障網絡的轉子系統振動故障診斷方法————作者：王志;郭偉軍;田晶;張鳳玲;劉玉;

摘要：針對航空發動機轉子系統故障特征難以檢測且噪聲干擾嚴重，而現有方法在處理復雜工況下的非線性振動信號時，普遍存在特征表征能力不足和抗噪性能差等問題，設計了一種基于深度殘差收縮網絡（Deep Residual Shrinkage Networks， DRSN）和Transformer的雙流故障診斷網絡(DS-ESAFNet)。構建了一種將時間和通道注意力機制自適應融合的混合注意力機制（ESA），增強模型...

帶有交錯裝配間隙的渦輪葉片端壁氣膜冷卻數值研究————作者：鄧偉;葉林;梁喜源;王文璇;劉存良;李鵬剛;牛夕瑩;

摘要：渦輪級間裝配間隙顯著影響著端壁表面換熱分布及氣膜射流流場結構。針對該種裝配間隙致使的端壁冷卻效率衰減問題，本文設計了一種帶有交錯裝配間隙的Z型槽結構，采用SST k-ω湍流模型數值模擬對比了Z型槽結構與傳統縫隙的冷卻性能差異及影響機制，探究了轉角段角度對帶有交錯裝配間隙的渦輪葉片端壁氣膜冷卻性能及流動摻混結構的影響規律。研究結果表明，Z型槽裝配間隙結構可以有效地避免葉柵通道喉部附近端壁表面未冷卻高...

冷氣驅動先導式燃氣閥門工作性能研究————作者：王志新;程煜;潘帥兵;潘科瑋;楊永強;陳曉龍;張亮;

摘要：固體姿軌控發動機采用燃氣閥門作為其執行機構，能夠實現空間多向推力的可控輸出。針對復雜飛行任務中對固體姿軌控動力的需求，研制冷氣驅動先導式燃氣閥門，采用搭建的冷氣實驗系統，驗證了燃氣閥門可靠切換作動；通過匹配設計的雙脈沖燃燒室，搭載三燃氣閥門完成2次熱加載環境下的性能考核，結果表明：2個脈沖工作期間燃氣閥門全過程工作正常，開啟響應時間在15 ms內，關閉響應時間在14 ms內。極端工況下，最高能夠響...

氫燃料適應性改進對不同量級渦槳發動機特性影響分析————作者：梁振欣;肖為;時瑞軍;李定乃;

摘要：為了研究氫燃料適應性改進對渦槳發動機特性以及不同熱力循環參數下渦槳發動機性能的影響，建立了與試驗數據相匹配的某型燃油渦槳發動機及其氫燃料適應性改進后發動機的總體性能仿真模型，計算分析了氫燃料適應性改進前后發動機特性以及不同熱力循環參數下的發動機性能。結果表明，氫燃料適應性改進會使發動機渦輪流通能力減小、渦輪做功能力增大、燃料消耗率大幅下降；采用等輸出功率控制規律和等燃氣渦輪物理轉速控制規律時，能使...

整體式固液雙燃燒室火箭沖壓發動機性能優化研究————作者：趙文勝;方冠林;阮有鋼;魏卓慧;郭金鑫;何勇攀;

摘要：為適應空基平臺內埋彈艙嚴格的空間尺寸需求，本文提出了采用無噴管助推器、雙旁側進氣道布局的整體式固液雙燃燒室火箭沖壓組合發動機（Integral solid-liquid dual-combustor ramjet combined rocket propulsion,IDRR）方案。以巡航點性能為優化目標，進行助推級、巡航級兩級性能聯合優化研究。以助推級入口截面裝藥外徑及裝藥傾角為研究變量，采用一...

渦輪葉片前緣強化旋流-氣膜復合冷卻實驗研究————作者：左秋儒;李菲;熊逸輝;饒宇;

摘要：為提升渦輪葉片前緣的冷卻性能，提出了一種結合內部突脊壁面與偏置射流的新型前緣旋流-氣膜冷卻方案。通過穩態紅外熱像技術，對沖擊-氣膜冷卻、旋流-氣膜冷卻以及突脊旋流-氣膜冷卻的傳熱與壓力損失特性進行了實驗研究，重點探討了吹風比對冷卻性能的影響。研究結果表明，在相同吹風比條件下，突脊旋流-氣膜冷卻展現出最高的綜合冷卻效率。突脊結構有效強化了內部換熱，并優化了冷氣在葉片前緣的分布，從而顯著提升氣膜冷卻效...

鈍頭體逆向噴流中的物質與熱量輸運屏障及其熱防護機制研究————作者：蔣皓;何燁帆;梁小妮;張家忠;

摘要：結合數值模擬方法和Lagrangian擬序結構（Lagrangian coherent structures， LCSs）對鈍頭體逆向噴流中的物質與熱量輸運屏障進行了深入研究，以揭示逆向噴流對超聲速飛行器前緣的熱防護機制。采用SST k-ω湍流模型，對來流馬赫數Ma=3.98和噴流壓比分別為0.4、0.6和0.8條件下的鈍頭體逆向噴流流場進行了模擬。基于對流場特性的分析，探討了不同噴流壓比對流場的...

環境參數對等離子體強化煤油液滴蒸發著火特性的影響研究————作者：鄭直;周思引;陳琪;袁姝蕙;吳剛強;聶萬勝;

摘要：煤油液滴蒸發著火特性關乎液體空天動力裝置工作性能，為掌握不同環境參數下等離子體對煤油液滴蒸發著火的影響，建立了等離子體強化煤油液滴蒸發燃燒模型，采用松耦合方法研究了不同環境溫度和壓力下等離子體對煤油液滴蒸發燃燒特性影響，結果表明：借助等離子體化學動力學效應，反應釋熱發生變化，使得當地液滴蒸發速率有所提升，縮短液滴進入轉換區的時間，顯著縮短火焰溫度上升時間及火焰高溫區持續時間，但其本身不改變液滴著火...

燃燒室出流影響下的高壓渦輪氣熱機理及設計研究綜述————作者：王志多;王志豪;張文豪;李若誠;汪翔宇;豐鎮平;

摘要：隨著航空發動機/燃氣輪機渦輪氣熱設計技術的發展和對渦輪氣熱性能要求的持續提升，燃燒室出口不均勻溫度場和流場影響下的高壓渦輪氣熱機理及設計問題引起了廣泛關注。對不同燃燒室出口溫度場和流場的關鍵特征及其表征方法進行了介紹。著重討論了燃燒室出口熱斑溫度場、總壓場、旋流場等對高壓渦輪氣熱特性的影響機理，從氣動性能、流場結構、傳熱規律和冷卻特性等方面進行了分析，并討論了燃燒室-渦輪一體化仿真、耦合試驗以及渦...

基于全三維設計方法的寬域RBCC進氣道設計分析————作者：楊紫寧;金志光;丁玥;劉銳;周航;

摘要：針對一般三維空間、非均勻來流條件的超聲速流場反設計，以基于空間流線的特征線計算方法為基礎，給出了一種全三維設計方法獲得進氣道壁面。進一步地，針對RBCC發動機寬廣的工作范圍，應用全三維進氣道設計方法得到設計實例，并通過數值仿真得到了全三維寬域RBCC進氣道方案的工作特性與總體性能。結果表明，采用全三維進氣道設計方法，能夠進一步豐富進氣道的三維前緣線形狀，并合理分配內/外和頂/側向壓縮量，提升傳統內...

基于振蕩射流的氣動矢量噴管熱態試驗及數值模擬研究————作者：陶源;賈曉東;侯海玉;馬梁;羅斌;王士奇;

摘要：氣動矢量控制技術相比于機械矢量控制在結構質量以及調節響應速率上具有優勢，是未來先進飛行器的關鍵技術之一。為評估振蕩射流激勵的氣動矢量噴管在發動機整機環境下的應用效果，本文利用微型渦噴發動機開展了引氣射流試驗和數值模擬研究。結果表明：振蕩射流激勵的氣動矢量噴管具有較高的控制效率，僅消耗2%的發動機引氣量可以實現17°的推力矢量偏轉，同時軸向推力損失小于10%；進一步的數值模擬研究表明，振蕩射流相比于...

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