摘要：对转涡轮与常规涡轮相比具有效率高、重量轻和陀螺力矩小的优点,已广泛应用于先进航空发动机,正向着更高效率、级载荷和更优变工况性能方向发展.本文开展了1+1/2,1+1和1+3/2对转涡轮基元级分析,指出给定转速时,减小涡轮进口导叶出口预旋和增大高压涡轮动叶载荷是使低压涡轮动叶出口气流满足轴向约束的主要手段.根据进口总温1850 K、进口总压2.5 MPa和总膨胀比6等设计点要求,分析讨论了相同转速、进口内径和轮毂比的1+1/2,1+1和1+3/2对转涡轮通流设计和三维气动设计方法,实现涡轮高低压功比分别为2.0,1.8和1.5,效率分别为91.7%,91.8%和92.4%,高压动叶级载荷系数分别为3.2,2.7和2.4.其中1+1/2对转涡轮高压动叶中径出口相对马赫数达到1.60,采用缩扩流道叶型;1+1和1+3/2对转涡轮高压动叶出口相对马赫数分别为1.28和1.10,均采用渐缩流道叶型.分析了对转涡轮内部流动损失,指出对转涡轮相比传统涡轮具有更强的激波损失.提出了对转涡轮高压动叶吸力面无遮盖段内凹型线优化方法,降低了对转涡轮尾缘激波强度和尾迹宽度,1+1/2涡轮效率比采用常规设计方法提高0.3%,达到92.0%.给出了对转涡轮变工况特性,指出对转涡轮在高低压转子90%转速以上具有接近设计点的高效率,全工况性能无急剧衰退.针对1+1/2高低压转速分别为20%和10%工况,提出了低压动叶性能优化方法,提高低压涡轮效率15%、涡轮总效率5%,涡轮在发动机起动过程做功能力得到增强.

摘要：基于N-S控制方程和流场数值计算方法,研究了变前掠翼布局的气动特性和流动机理。低亚声速下,平直翼构型展弦比最大,因而最高的气动效率,适合起飞和着陆;跨声速时,前掠翼构型均有很好的低阻和失速特性,适合巡航或机动;超声速时,三角翼构型的零升阻力和激波阻力最小,可用于高速突防或逃逸。本文研究结果可为多功能战斗机的气动布局设计提供参考。

摘要：螺旋桨滑流对飞机各气动部件的干扰是涡桨飞机气动设计中面临的难点之一。以某双发涡桨支线客机为对象,采用数值模拟手段分析了滑流对机翼、平尾、垂尾的影响及其流动机理。计算采用基于动态面搭接网格技术的非定常方法,气动力与表面压力分布的计算结果均与实验值吻合良好。研究结果表明:在滑流影响下,全机升力和阻力有所增加,升阻比和纵向静稳定度有所降低,并在无侧滑状态下产生了滚转力矩和偏航力矩;在不同展向位置,滑流对机翼表面流动分离的影响存在显著的差异。在螺旋桨下行运动一侧,滑流的旋转减小了当地迎角,同时桨后气流速度较高,翼面流动分离被有效抑制。在螺旋桨上行运动一侧,滑流的旋转增大了当地迎角,而且桨后气流速度较低,因而翼面流动分离并未得到明显改善;在中小迎角下,滑流对背景飞机平尾当地的动压没有产生影响,但增加了下洗角变化率,进而导致平尾效率降低;垂尾的侧力与偏航力矩是由滑流的侧洗引起的,而滑流的侧洗又与左右两侧机翼升力分布的不对称性有关。

摘要：为了解决往复轴磁性液体密封中存在的问题,我们研究了往复轴以不同速度和行程运动时,密封间隙内磁性液体的流动状态。重点研究了:往复轴密封间隙内磁性液体流动机理;往复轴运动所带走磁性液体的量;往复轴磁性液体密封的失效原因;设计往复轴磁性液体密封的新结构,实践表明所设计的新结构在某些应用场合是非常有效的。

摘要：超声速引射器在航天发动机、化学激光器等的地面试验所需压力恢复系统中有着重要的应用,采用超-超引射方式是优化压力恢复系统的性能和实现设备小型化的途径之一。为探索适用于超-超引射器的设计准则,对一种两级超声速引射器的超-超引射流动现象开展了研究,试验发现该构型引射器在特定压力匹配范围内即可实现一、二级主流间的超-超引射又可以实现主流对二次流的超-超引射,结合数值仿真对流场结构和参数的分析表明超-超引射的形成机制可归结为压力匹配问题,通过提高来流总压与混合室匹配静压的压比可建立超-超引射;混合室匹配静压由引射气流主导;提高二次流总压或降低主流压力均可提高二次流马赫数,该规律对建立超-超引射、提高引射效率有指导意义。

摘要：低压涡轮湍流问题是制约高性能航空发动机研制的难点之一。为了理清低压涡轮内部湍流流动机理,并掌握相应的控制策略,获得计及非定常流动特征的高负荷低压涡轮气动设计方法,基于课题组长期从事高负荷低压涡轮的研究基础之上,结合国内外低压涡轮大量研究工作,系统地介绍了尾迹扫掠下低压涡轮叶片吸力面附面层发展演化过程、端区二次流非定常特征变化以及相应的流动损失机制及其抑制方法。优化叶片载荷分布在一定程度上能够减小叶型损失和二次流损失;尾迹扫掠能够诱导吸力面附面层发生转捩从而减小叶型损失,同时也有助于抑制端区二次流的发展,但在不同雷诺数下,尾迹的作用效果可能不同;对于高/超高负荷低压涡轮,特别是在低雷诺数条件下,需要借助有效的流动控制手段来抑制分离。

摘要：离心叶轮/扩压器匹配关系恶化直接限制了离心压气机的稳定工作范围.以Radiver离心压气机为研究对象,借助经过校核的数值模拟方法开展了基于可调叶高扩压器的离心压气机叶轮/扩压器匹配关系及流动机理研究.结果表明:通过建立能够指导扩压器叶高调节方向和量值的“压气机工作流量-扩压器最佳叶高”正相关对应关系,即可在压气机近失稳点等小流量点主动降低扩压器叶高以改善压气机稳定工作裕度.在设计转速下,引入可调叶高扩压器能够使离心压气机的稳定裕度提升18.8%、流量范围拓宽385%且峰值效率提高0.45%;随着压气机工作点向小流量工况偏移,降低扩压器叶高可以抑制扩压器来流正攻角,优化重构其通道内部涡系结构,减小扩压器吸力面和压力面/轮毂角区的低速区,进而改善叶轮/扩压器匹配关系,抑制扩压器内部流动失稳发生,提升离心压气机稳定裕度和效率指标.

摘要：采用计算流体力学方法,针对有、无扰流板下偏的二维和三维增升装置进行数值模拟,研究了扰流板下偏对着陆构型气动性能的影响及其流动机理。结果表明:相比于初始构型,扰流板下偏且保持缝道参数不变时,可以改善着陆构型的气动性能,线性段在相同迎角下的升力系数明显增大,最大升力系数也增大;当扰流板下偏角度增大到10°时,线性段升力系数上移0.2左右,最大升力系数增大了约4.2%。流动机理分析表明:一方面,扰流板下偏可以增大主翼的弯度和环量,造成对缝翼的上洗作用以及襟翼的下洗作用增强,结果使主翼和缝翼的升力增大,襟翼的升力减小,最终体现在总的升力增大;另一方面,扰流板下偏,有利于增强缝道射流的柯恩达效应,改善襟翼上表面附面层的速度型,延缓了分离区的出现,对襟翼升力的减小具有一定的抑制作用。

摘要：基于NS方程数值模拟方法,研究了‘W’型无尾布局的流动机理。与参照前掠翼布局相比,‘W’布局优越的气动性能来源于其流动形态的变化:小迎角时,翼身融合升力体设计,使机体表面流动更为通畅,升力增加,机体部件干扰减小,部分补偿了因机身加宽,浸润面积增大带来的摩擦阻力,使总阻力没有明显增加。α≥6°,‘W’布局具有新的流动结构,机翼上表面流动由侧缘涡和前缘涡及其诱导的二次涡所控制,侧缘涡与前缘涡之间产生有利干扰,增强了对机翼表面流动的控制能力,不仅带来涡升力,而且有效控制了前掠翼根部流动分离,是其具有优越纵向气动性能的物理原因。‘W’布局新的流动结构为其横侧气动性能改善奠定了基础,为进一步完善布局设计提供了理论依据。

摘要：采用试验方法测量了悬停和过渡状态倾转旋翼机旋翼/机翼气动干扰特性,部分揭示了干扰流动的机理。基于3D-PIV(particle image velocimetry)技术的流场测量结果,发现大总距状态相对于小总距时倾转旋翼下洗流收缩更为剧烈,并有更强烈的卷起涡;揭示了"喷泉效应"的产生机理,受旋翼诱导作用的影响,"喷泉"中心的位置会随着总距和间距的改变而发生显著变化。测量了不同构型及状态参数对倾转旋翼/机翼之间气动干扰影响,发现减小垂直或水平距离均可使倾转旋翼升力有所增大,但将会增加机翼受到的旋翼下洗载荷。进行了该构型过渡状态气动干扰特性试验,获得旋翼、机翼综合气动特性与机翼攻角之间的影响关系,在较大机翼攻角时,将会加强对旋翼下洗流的阻碍作用,对旋翼起到类似"地面效应"的增升效果,但该现象随着机翼的偏转不断削弱;机翼升力随机翼段攻角增加呈现出先增大后减小的趋势。