爆炸分离技术已发展成为航空发动机包容试验中复合材料叶片飞断控制的关键技术,为探究不同埋药槽深对碳纤维增强复合材料层合板爆炸分离损伤模式的影响,采用数值模拟和试验研究相结合的方法,研究层合板在爆炸作用下的损伤过程、加速度响应与动能变化趋势,分析了层合板爆炸分离的破坏模式和机理。结果表明针对25 mm厚层合板,当两侧开槽深度为3 mm时,部分冲击波沿厚度方向形成压缩和拉伸波使纤维出现断裂损伤,部分反射拉伸波沿层间传播使层合板出现分层损伤,层合板未被切断;当两侧开槽深度增大到3.5 mm时,冲击波主要沿厚度方向形成压缩和拉伸波使纤维出现大面积断裂损伤,层合板被完整切断;爆炸产生的能量可以限制在局部范围内,传递给层合板的额外动能较小。该研究成果可为复合材料叶片的爆炸飞脱研究提供先验知识。

APU(辅助动力装置)是一台带负载压气机的燃气涡轮发动机,由于APU在使用过程中频繁切换工作状态,喘振是其工作过程中一种常见的非定常流动现象,限制了APU的稳定工作范围,影响其运行的可靠性。而防喘控制活门会将压气机多余的高压气体排至大气,防止负载压气机发生喘振。防喘控制活门是一种蝶阀结构,活门在放气过程中产生较大的气动噪声,提出了一种增加消音栅栏的蝶板结构,运用Fluent中FW-H积分方法计算噪声分布,并进行对比验证。研究表明,优化后蝶板结构,对改善气流流场分布和降低气动噪声有着显著效果。

针对风力机常用翼型进行波浪前缘对翼型气动噪声影响数值模拟研究。首先,将风力机常用翼型NACA63421翼型前缘修改不同类型的波浪前缘;然后,采用RANS结合FW-H积分方法数值求解波浪前缘对翼型气动噪声的影响结。模拟研究结果表明对于光滑翼型,随着来流攻角的增大,翼型表面的气动噪声声压级逐步增加;在翼型前缘布置波浪前缘后,翼型表面的气动噪声值明显降低,最大方位降噪量约为1.5 dB,但翼型表面的气动噪声指向性形状无明显变化。通过流场显示,揭示了波浪前缘对翼型气动噪声影响的内在机理。

文章选取风力机常用翼型DU91-W2-250和NACA63-425为研究对象,通过γ-Reθt转捩模型对光滑翼型和粗糙翼型进行了二维定常模拟。用矩形凸台代替实际锯齿形粗糙带验证了模拟翼型表面粗糙度效应的可行性。通过升、阻力系数的比较和流场显示,探讨了粗糙度影响翼型气动性能的内在机理。数值模拟结果表明矩形凸台可以有效地模拟翼型表面的粗糙度效应,在翼型吸力面5%弦长位置,翼型气动性能随前缘凸台高度的增加而恶化;随着凸台位置向尾缘移动,DU91-W2-250翼型的气动性能逐渐接近原始翼型,NACA63-425翼型的气动性能呈现出先恶化后改善的趋势。