采用时域的双向流固耦合方法研究了小展弦比跨声速压气机叶片不同转速下的静气动弹性变形,分析了60%、80%、100%转速下叶片在气动力和离心力共同作用下的变形规律及其对气动性能的影响。结果表明:不同转速下,小展弦比叶片在气动力和离心力共同作用下的静气动弹性变形均以扭转变形为主导,非设计转速下气动力引起的变形所占比例远大于设计转速下所占比例;叶片静气动弹性变形主要改变通道激波位置和激波强度,跨声速工况下静气动弹性变形对气动性能的影响远大于亚声速工况下的影响。

提出在浮标式气动量仪上采用多喷嘴气动直线度量针测量内孔直线度。分析和研究了多喷嘴气动直线度量针的测量原理及方法,设计制造了多喷嘴气动直线度量针及校准环。通过实例,对在浮标式气动量仪上用多喷嘴气动直线度量针测量内孔直线度的方法进行了验证。结果表明,在浮标式气动量仪上用多喷嘴气动直线度量针测量内孔直线度效率高、精度高。设计的多喷嘴气动直线度量针实用、可靠,完全满足客户要求,填补了行业的一项技术空白。

数值研究了四种亚声叶型前缘(平钝前缘,尖锐前缘,偏压力面前缘和偏吸力面前缘)形状偏差对压气机气动性能的影响。结果表明:四种偏差叶型的最小损失系数与原型相近,平钝前缘在叶根处的低损失攻角范围最小(降低了21.02%);偏压力面和偏吸力面前缘的角度范围与原型接近,但偏压力面前缘的负攻角范围减小,偏吸力面前缘的正攻角范围减小;尖锐前缘低损失攻角范围与原型相近。前缘形状偏差影响堵塞流量,偏压力面前缘堵塞流量降低最多(降低了0.80%);尖锐前缘和偏压力面前缘喘点压比与原型相近,平钝前缘和偏吸力面前缘喘点压比略低,各方案最高效率值相近;平钝前缘偏差对前缘马赫数分布影响最大,前缘形状偏差对进、出口相对气流角和叶片D因子影响不大。试验中应避免使用平钝前缘偏差叶型,或同一排叶片安装偏压力面与偏吸力面前缘偏差叶片。

在前期研究的基础上,将三维轴流式透平叶栅参数化方法发展为基于非均匀有理B样条(NURBS)技术的新型叶栅参数化方法。此方法在对叶栅型线进行NURBS曲线拟合的同时,将叶栅各截面重心及安装角也纳入参数化范围,大大扩展了优化设计空间。基于此,应用离散伴随气动优化设计系统,对Aachen第一级静叶栅在无粘、大负攻角流动条件下,以降低叶栅进出口总压损失为目标进行了全三维气动优化设计。优化后叶栅总压系数提高了1.64%,通道内的流动分离状况得到了有效改善。此外,对优化过程是否添加质量流量约束进行的研究表明,约束条件对优化效果有较大影响,实际应用中应根据需要进行具体的优化设置。

根据我国统一实行法定计量单位的规定，对航空发动机行业经常用到的质量、重量、重力、推重比、功重比等一些物理的概念、定义和单位，进行了说明、分析和比较，澄清了一些容易混淆的问题。

针对常规压气机进气压力畸变试验中采用多组插板、多组安装距离进行逐一尝试，导致试验效率低的问题，收集整理并统计了6台套压缩部件进气压力畸变部分参数的变化规律。利用插板前马赫数作为基准，初步得到不同插板安装状态下综合畸变指数随进口马赫数的关联模型。利用该模型对各种试验状态下的畸变指数进行预测，准确度基本能达到14.0%，为压缩部件进气压力畸变试验插板布局方案的制定提供了参考依据，并可提高试验效率。另外，关联模型还揭示，相比于气动界面与插板距离，插板深度对畸变流场的影响更大。

根据涡喷、涡扇发动机进气加温试车时所需的进气流量、进气温度及其温度场要求,对试车台进气加温装置气动性能进行了数值分析。在此基础上,根据发动机使用工况,对进气加温装置"热态"、"冷态"工况下的流场性能进行数值分析。分析发现,"热态"工况下,出口平均温度为464.0 K,不均匀度为2.11%;"冷态"工况下,气流经过进气加温装置总压损失为577.5 Pa,对发动机进口流场影响很小。计算结果表明该进气加温装置具备良好的工程应用价值。

为提升一体化涡轮过渡段的气动性能,并掌握一体化涡轮过渡段气动优化技术中的关键点,对基于三维CFD与智能算法的一体化涡轮过渡段的气动优化技术开展了研究。结果表明:对优化前过渡段流动特征的分析和认识,是识别主要优化变量、取得较好优化效果的必要前提;过渡段几何参数化的优劣取决于初始模型的构建,初始模型的构建应以对优化前过渡段几何特征的分析为基础;对于原始叶片几何为6个径向截面的过渡段,采用径向3截面相比径向6截面进行参数化拟合,虽然参数化效果稍逊,但能有效减少拟合的参数数目,并消除优化结果叶片几何沿径向的扭曲。只对流道、只对叶片、同时对流道与叶片进行优化的过渡段,其总压损失降低效果分别达到0.49%、0.56%、1.12%。

首先梳理了国外桨扇设计方法及风洞试验验证情况,并从已有的研究结果中归纳出,在巡航马赫数超过0.70条件下,先进对转桨扇的推进效率可达85.0%以上,且基本解决了气动设计问题,噪声水平也得到明显降低。其次介绍了国外桨扇发动机验证机或型号的桨扇部件研制进展,以及相关地面或飞行试验验证情况。最后分析了未来国际上桨扇发动机的研制趋势。可为我国未来对转桨扇技术的发展提供参考。

根据某型二元冲压发动机高空台连管试验要求,设计了一种圆转矩形空气流量管,并运用数值方法优化了流量管设计型面,确定了流量管流量测量位置,保证了圆转矩形流量管的流场品质和流量管流量测量的准确性。整个设计过程都是在CAD商用软件中进行并与数值仿真技术和数控加工技术相结合,实现了此类流量管的参数化设计,其设计方法具有通用性。