摘要：航空发动机燃油齿轮泵的滑动轴承长期工作在高温、高压和低黏介质极端工况下,极易诱发润滑失效,其润滑性能演变规律尚未完全探明。本文通过建立动静压混合润滑条件下燃油泵滑动轴承流体润滑模型,采用超声测量原理测试了燃油泵真实服役工况下的油膜厚度,验证了多个载荷条件滑动轴承润滑模型的油膜厚度计算准确性。最后,基于试验验证的润滑计算模型,研究了宽径比、偏心率和油槽位置对轴承润滑性能的影响规律。研究结果表明:计算的油膜厚度随工况变化规律与试验测点十分吻合,两者的平均计算误差为2.3%,此外,燃油泵负载增大会使得油膜的最小厚度向进口油槽处偏转,进而导致动压能力减弱,轴承在大负载工况的承载能力主要由静压提供。宽径比B/D由0.4增大至1.2时,会导致油膜温度沿周向降低1.2℃,而沿轴向升高0.5℃,偏心率增大会导致油膜厚度变小,混合润滑轴承中间截面处的动压提升0.43 MPa,设计滑动轴承的油槽位置应开在收敛楔形结构前端或者开扩楔形结构处,能提升轴承承载性能。

摘要：针对航空离心泵复合叶轮三元扭曲型线的优化设计问题,基于Matlab平台采用五点四次Bezier曲线控制四条轴面流线的空间圆周角度分布,实现复合叶型的参数化设计。在此基础上,应用批处理联合仿真方法对125组优化空间样本进行数值模拟,并以效率函数为目标,基于高斯型径向基函数构建复合叶轮型线参数的性能代理模型。最后采用粒子群算法对优化设计参数进行全局寻优搜索。结果表明,代理模型的修正复相关系数为0.9269,标准差为0.1036,能够满足参数预测的性能要求,优化后整泵水力效率提高2.72%。

摘要：磨损加剧是低介质黏度和自冷却结构燃油泵滑动轴承主要失效机制,为提高轴承使用寿命,论文提出了一种基于滑动轴承润滑特性分布规律的轴承优化设计方法.首先基于油膜动压润滑流动的Reynolds方程和等效黏度润滑流动模型,以绝热流动为假设简化滑动轴承内部流动的能量方程,构建一种联合Reynolds方程和绝热流动能量积分方程的燃油泵滑动轴承热流润滑模型.其次采用CFD数值模拟和有限差分法相结合的混合仿真方法,分别对不同间隙比、偏心率、宽径比条件下的滑动轴承的润滑特性进行了仿真,最后采用基于遗传算法的间接法优化方法进行滑动轴承结构优化设计.研究结果表明:优化后的轴承偏心率为0.822 4,宽径比为1.2,油膜厚度为2.7μm,平均温升为36℃,滑动轴承油膜承载力试验测试值与仿真计算值间的误差最大不超过5%,表明轴承能够很好地承受燃油泵的径向力载荷,从而保证轴承与轴瓦不发生摩擦接触并具有良好的润滑性能.

摘要：为了减少构建代理模型的计算量,提高优化效率,基于双调和方程模型和混合人工鱼群算法对航空离心泵叶型进行优化改型设计。在Matlab平台下分别采用5点4次Bezier曲线和线性函数控制叶型圆周角分布和积叠变化规律,通过软件UG和Fluent的联合批处理方法对15组设计结果进行内流场数值仿真。在曲面插值获得计算空间边界条件的基础上,采用中心差分格式对双调和偏微分方程进行数值求解,建立超曲面性能代理模型。以效率最高为目标函数基于人工鱼群算法对设计变量进行全局寻优。结果表明:基于双调和方程的超曲面代理模型能够保证试验值与预测值完全一致,而优化后的离心叶轮流动中的尾迹效应被明显减弱,水力效率比原型泵提高5.4%。

摘要：给出了一种全面考虑离心泵内各种损失形式的综合损失模型的建立方法,通过深入分析离心泵吸入室、叶轮、无叶扩压室、蜗壳形集水室和出口扩散段在内的各通流部件几何结构及损失机理,结合一元流动理论分别建立离心泵的水力损失模型、容积损失模型、轮盘摩擦损失和机械损失模型,最终构建一个能够表征12个离心泵主要设计参数与泵效率间的综合损失模型。基于所建立的损失模型进行了某航空燃油离心泵的性能预测研究,并将损失模型预测结果与试验数据、CFD仿真数据进行了对比研究。仿真结果表明:采用损失模型的效率预测值与该型航空离心泵试验数据相对误差小于2.8%,在设计工况下,CFD仿真得到的离心泵效率与试验数据相比误差在4.4%以内,损失模型的预测效率相比较CFD预测值,准确性高于CFD方法 1.6%,表明所建立损失模型预测效率精度优于CFD方法,能够用于准确的预测离心泵设计过程的工作效率。

摘要：高压、高速、高温化使得齿轮泵固有困油问题愈发严重,传统卸荷槽结构已难以满足高性能燃油泵设计要求。为此本文提出一种基于运动法的新型卸荷槽结构设计方法,通过构建困油模型并从整泵全局角度分析齿轮参数对困油各项性能的影响规律,以确定齿轮参数并为卸荷槽设计提供约束条件;其次基于齿轮运动规律和卸荷槽设计原则进行了某型燃油齿轮泵卸荷槽的设计,并进行了多个工况下新型卸荷槽和传统卸荷槽困油特性仿真对比;最后试制了样机并通过试验验证了卸荷槽设计的有效性。研究结果表明:所设计的卸荷槽与传统矩形卸荷槽相比,同工况下最大困油压力降低63.4 MPa,流量脉动率减小33.5%,空化区域更小,工作性能更优,能够显著缓解困油带来的不利影响。采用该结构卸荷槽的齿轮泵具有高的容积效率和长时抗汽蚀能力。

摘要：为研究处于动态起动过程中航空齿轮泵齿轮轴-轴瓦隙内油膜的润滑问题,在齿轮泵CFD仿真模拟的基础上,基于齿轮轴所受载荷与轴承间隙起动混合支撑作用的动力学关系,实现了耦合CFD的轴心径向微动分析。对处于齿轮泵瞬态场影响下的滑动轴承起动瞬时润滑特性及接触行为进行了数值分析。仿真结果表明:齿轮泵瞬态场变化产生的载荷波动对轴心微动产生的影响在起动低偏心阶段更为明显,造成的最终静平衡位置在不同方向上差异为0.43%和7.29%;润滑界面微观粗糙度的影响存在于起动高偏心阶段;在泵进口压力不变的条件下,其出口压力的增大不改变固体接触力的作用时间,但会使接触现象加剧;齿轮泵稳定工作转速的增大会减小接触作用时间,并且使不同方向接触力的差值减小;齿轮泵工况改变对于最小油膜厚度的影响相似于轴心轨迹,当出口压由3.02MPa增至9.1MPa时,最小膜厚减小率最大可达26.32%和101.43%。

摘要：为研究低介质黏度和自冷却结构限制下的航空燃油泵滑动轴承润滑特性分布规律,基于油膜动压润滑流动的Reynolds方程和等效黏度润滑流动模型,以绝热流动为假设简化滑动轴承内部流动的能量积分方程,构建一种联合Reynolds方程和绝热流动能量积分方程的燃油泵滑动轴承热流动润滑流动模型。采用CFD数值模拟和有限差分法相结合的混合仿真方法,分别对不同的间隙比、偏心率、宽径比条件下的滑动轴承的油膜压力、油膜厚度、油膜温度、端泄漏量、摩擦阻力等润滑特性进行了仿真分析。仿真结果表明:采用CFD计算滑动轴承径向载荷精度优于4.0%;保持偏心率不变,油膜承载力随着间隙比的增加而单调下降,油膜厚度随着间隙比的增高而增加;保持间隙比不变,油膜的承载力随着偏心率的增大也逐渐增大,油膜厚度随着偏心率的增高而下降,而油膜温度与油膜厚度成反比,且随着偏心率的升高,油膜温度的峰值越来越明显;当偏心率、间隙比一定时,可通过增加宽径比提高滑动轴承的油膜承载力。因此在滑动轴承的设计中,需综合考虑油膜承载力、端泄漏量、油膜厚度和温升间的相互制约因素,合理地优化间隙比、宽径比和偏心率以提高滑动轴承润滑性能。

摘要：为了提高导弹的静稳定性,减小弹体所受到的空气阻力,研究针对导弹尾翼开展多目标优化设计。首先以平面与剖面组合方式,建立尾翼结构的参数化设计模型,然后选取翼展和翼顶弦长作为优化设计变量,通过流场数值模拟方法分析9组设计样本的气动特性,应用神经网络方法分别构建阻力与压力中心位置的代理模型,最后以气动阻力和压力中心位置最小为目标,进行尾翼的多目标优化设计。结果表明,当以翼展、翼根弦长、翼顶弦长和翼型厚度四组参数进行参数化设计时,尾翼翼展的增大会导致阻力增大和压心位置后移,而翼顶弦长的增大会使阻力增加而压心位置前移,经过优化设计后,最终确定压心位置为4.3 m处,此时阻力大小为37540 N。

摘要：针对火箭橇气流通道装置开展设计与数值模拟研究。首先,将气流扩张通道内部划分为初始源流膨胀区、消波区和均匀流试验区,然后,应用Foelsch方法对初始膨胀段型线进行设计,采用基于轴线马赫数预设的特征线方法对过渡消波段进行设计,最后,针对扩张比为2.5的火箭橇气流扩张装置,在运行速度为1.5Ma、2Ma、2.5Ma和3Ma条件下开展数值模拟分析,结果表明,通道进口膨胀波随着运行速度的增加而减弱,1.5 Ma速度条件下的相对压力峰值为0.14 MPa,3 Ma速度条件的相对压力峰值为0.018 MPa,相对压力峰值下降约87%,使进口条件得到改善,最大马赫数模拟偏差为3.9%,静压模拟偏差为6.5%。