针对双滑阀副活门的卡滞现象,应用流固耦合的仿真方法,分析了双滑阀副活门的内部流动和关键零件的受力,总结了不同进油口尺寸、阀套油口结构对阀腔内流场和阀芯径向力的影响规律,获得了活门开启过程中弹簧座倾覆角度的范围。结果表明,增大进油口尺寸和阀套孔数量、减小阀套孔直径和弹簧座的运动自由度,可以降低油液的流速和液压冲击,使阀芯圆周方向的压力分布更加均匀,提高阀芯所受径向力的平衡性。据此对活门结构进行改进,并通过试验进行验证。验证结果表明,将双滑阀副活门的进油口直径改为8 mm、阀套孔数量改为6个、阀套孔直径改为4 mm、取消阀芯与弹簧座的点接触形式后,阀芯在2种工况下至少能够经过600次反复切换,且阀芯表面无任何划痕,改进后的双滑阀副活门完全满足设计要求。

基于时间推进方法,通过求解周向平均带体积力源项的流动控制方程,融合发展较为完善的落后角及损失模型,考虑径向掺混影响,同时引入Koch稳定边界模型,建立了一个轴流压气机性能预测计算模型。利用该模型对两台四级低速轴流压气机及两台单级跨声速压气机展开计算,得到了相应的特性曲线,并将计算值与相关实验数据进行对比分析。结果表明,该模型能可靠预测轴流压气机总体特性,可为多级压气机特性分析提供有效的技术支撑。

叙述了小尺寸流量管的校准方法和不确定度评定方法,分析了采用对比标定法校准小尺寸流量管流量系数的原因,并给出了某流量管校准试验结果和不确定度评定结果。结果表明,即使标准节流装置的测量精度不满足标准要求,但只要其不确定度已知,仍可用于其它流量装置的校准,而且可评定被校流量测量装置的不确定度。

针对压气机试验系统中影响效率参数测量的主要因素,开展了出口热电偶反串测温和前置齿轮箱机械损失标定试验,验证了热电偶反串测温方法应用于压气机低压比小温升工况效率测量的有效性,获取了齿轮箱机械损失改进修正系数随转速的变化规律。试验结果表明:小温升工况下,压气机温升效率对出口总温测量误差的变化非常敏感。与常规测温方法相比,热电偶反串测温方法实现了压气机温升的直接测量,在低压比小温升工况效率参数测量上具有明显优势。齿轮箱机械损失对于压气机扭矩效率测量具有显著影响,中低转速时简化修正系数会导致安装齿轮箱后的压气机扭矩效率测量结果偏高,采用改进修正系数可以提高压气机扭矩效率测量的准确性。

以轴流-离心组合压气机为研究对象,根据机械加工改铸造加工节约生产成本的改进目标,对离心叶轮和径向扩压器进行优化设计。全三维数值仿真结果表明,优化设计方案提高了该组合压气机的性能和喘振裕度,达到了优化设计目标。优化设计虽然恶化了离心叶轮与径向扩压器尖区流动,但对离心叶轮叶中及以下区域和后排通道内流动的改善较明显,且对前面的轴流级叶排内部流动基本无影响。试验验证表明,优化设计压气机的性能满足设计指标要求,优化设计技术得到充分验证,为后续类似设计积累了经验。

利用数值模拟方法,研究了双级涡轮环境下常规凹槽叶尖和吸力面肋条尾缘开缝凹槽叶尖对泄漏损失的影响。基于叶尖端区流动结构,探讨了吸力面肋条尾缘开缝凹槽几何对叶尖泄漏损失的影响及上游凹槽叶尖对下游气动损失的影响机理。结果表明,相比常规凹槽叶尖,吸力面肋条尾缘附近合理的开缝结构不仅能增强刮削涡对泄漏流动的控制作用,而且还能减小叶尖中下游泄漏流与主流的夹角,对涡轮级气动性能的提升更加有利。在双级涡轮环境中,第一级转子凹槽叶尖对第二级涡轮气动性能的作用不可忽视。第一级转子凹槽叶尖通过控制泄漏涡的发展降低下游静子机匣边界层速度梯度,从而减弱了静子机匣通道涡强度,进而减小了第二级静子气动损失。

简要概述了冲压空气涡轮系统在CE-208B飞机上的挂装方案。基于经典的叶素-动量理论,利用Matlab软件计算了试验条件下涡轮叶片的气动特性,得到了对飞机产生的附加力和力矩,然后采用类比法和保守估算法计算分析了挂装冲压空气涡轮后飞机的升阻特性和力矩特性。研究表明,挂装冲压空气涡轮后,飞机的阻力略有增加,飞行性能无明显下降,飞机仍是纵向静稳定的,不会产生过大的滚转角;冲压空气涡轮在CE-208B飞机上挂飞的设计方案合理可行,为后续冲压空气涡轮在真实环境下的试验奠定了基础。

采用数值模拟研究方法,结合工程加工及验收过程中的实际,开展了叶片端壁倒圆结构在典型工况下对小叶高叶栅气动特性的影响研究。结果表明:在倒圆半径不变的条件下,随着叶片高度的增加,小叶高叶片在相对叶高0.50~0.95区间内的能量损失显著减小,在叶片尾缘相对叶高0.70处低能尾迹的影响区域明显减少,流场马赫数均匀性更好。在叶片高度不变的条件下,随着倒圆半径的增大,小叶高叶栅通道出口质量流量呈加速减小趋势,通道中二次流强度出现提前增大现象,叶型总能量损失系数出现先减小后增大的变化趋势。

为了解空气湿度变化对高负荷跨声速压气机叶栅气动性能的影响,采用吹风试验和数值模拟相结合的方法,开展了空气湿度对跨声速叶栅性能影响研究。结果表明:空气湿度对叶栅气动性能的影响程度与叶栅自身的工作状态有关,在高进口马赫数和大攻角工作条件下,空气湿度会弱化叶栅的增压能力,增大流动损失。空气湿度对跨声速叶栅气动性能的影响与湿空气中的非平衡凝结相变现象有关,湿空气凝结放热会对流场产生加热作用,从而引发额外的压力损失,且影响区域主要集中在成核率较高的叶栅通道内。

基于ANSYS Workbench分析平台,针对圆周石墨密封设计、使用中发现的问题,提出了圆周石墨密封全尺寸三维动态仿真分析方法,并使用此方法对圆周石墨密封进行了动态性能分析。结果表明,该仿真分析方法较好地反映了动态条件下,尤其是转子涡动情况下密封环的动态响应,可用于研讨转子涡动、封严压差、弹簧弹力、摩擦系数以及密封环结构等因素对密封环与跑道间动态间隙的影响规律。利用此动态仿真分析方法,可为圆周石墨密封的气体泄漏率计算、弹簧力设计、结构设计等提供技术牵引,同时也为圆周石墨密封的正向设计提供了理论基础。