摘要：目的设计热障涂层黏结层结构,改善涂层结合强度和抗热震性能。方法制备了5种结构的CoNiCrAlY黏结层,即超音速火焰喷涂(HVOF)底层+等离子喷涂(APS)上层的双层结构黏结层试样,对其进行1050℃真空热处理3 h后的试样,APS黏结层试样,HVOF黏结层试样及其真空热处理试样。再在以上5种试样表面制备Y2O3部分稳定ZrO2(YSZ)陶瓷层,研究黏结层的表面粗糙度、相组成、微观组织结构及其对涂层试样结合强度、热震性能的影响。结果制备态的黏结层由γ/γ’和β-NiAl两相组成,真空热处理后β相含量增多,表面粗糙度下降。在所有涂层试样中,双黏结层的涂层试样的结合强度最低,为28.43 MPa;对其真空热处理后得到的涂层试样的结合强度最高,达到39.42 MPa,主要原因在于热处理促进了两黏结层之间的扩散,提高了界面强度。双黏结层的涂层试样的抗热震性能最好,200次热震后涂层无明显剥落,而APS黏结层的涂层试样的抗热震性能最差,涂层抗热震性能的差异在于黏结层微观结构的不同。结论双黏结层的结构设计综合了APS、HVOF两种黏结层制备方法的优点,能显著提高热障涂层的抗热震寿命。

摘要：目的 研究钴基高温合金GH188板材在不同应力状态下的屈服行为,并确定适用的屈服准则,为工程应用提供科学指导。方法 通过开展不同方向的单向拉伸试验得到基本力学性能参数,以轧制方向为参考方向,利用其真实应力-应变曲线标定Ludwik本构模型参数;根据国际标准设计十字形试件,利用ABAQUS软件对其等双拉加载进行有限元仿真,然后基于设计的试样对GH188高温合金板料进行不同载荷比例下的双向拉伸试验,并获取屈服点;结合以上数据,采用Mises、Hill48、Barlat89和Yld2000-2d4种屈服准则对屈服轨迹、r值和应力值进行预测。结果 等双拉过程中,十字形试件中心区应力分布均匀且无切应力,表明试样的设计是合理有效的;4种屈服准则对试验屈服轨迹的平均预测误差相差不大,为(2±0.5)%,但整体而言,Hill48-σ的预测误差最大,Hill48-r和Barlat89屈服准则呈现相似的预测能力,误差约为20%,Yld2000-2d屈服准则预测精度最高,综合误差仅有2.41%,远远小于其他3种屈服准则的预测误差。结论 钴基高温合金GH188板材具有明显的各向异性,Yld2000-2d屈服准则可以精确地描述该材料在复杂应力状态下的屈服行为。

摘要：采用轴对称方法对带有黏性力的三维Euler方程组进行降维,利用时间推进方法求解,得到适用于航空发动机整机计算的准三维数值仿真软件,并对某涡喷发动机整机进行设计点和非设计点数值模拟。首先,对地面静止状态节流特性进行研究,将计算结果与试验数据对比可知:推力的最大相对误差为-5.1%,单位燃油消耗率的最大相对误差为+4.8%,相对转速为95%时,单位燃油消耗率最低;其次,获取了飞行马赫数为0.7工况下的高度特性以及飞行高度为3km工况下的速度特性,将计算结果与设计参数对比可知:对于高度特性,推力的最大相对误差为-4.61%,单位燃油消耗率的最大相对误差为+5%,对于速度特性,推力的最大相对误差为-5.83%,单位燃油消耗率的最大相对误差为+5.92%;再次,分别对压气机/涡轮进行部件模拟,预测了发动机的共同工作线;最后,对发动机设计工况下的流场以及气动参数的展向分布进行了分析。

摘要：加工偏差会使得叶型实际型面偏离理论设计型面,导致叶型的气动性能与理论结果相偏离。由于高速叶型尺寸小、来流马赫数高,不利于几何偏差的精确复现和精细化实验测量,提出了采用低速模拟的方法进行几何偏差影响研究的新方法。在低速模拟技术的基础上,叠加从实际叶型中提取的四中典型偏差模态,通过数值模拟研究方法,对比研究了不同偏差模态在高速原型和低速模拟大尺寸叶型上对叶型气动性能影响的机理,验证了采用低速模拟技术研究加工偏差影响的可靠性。同时,通过数值模拟分析不同偏差形式对叶型气动特性和叶表附面层发展规律的影响,探讨了不同加工偏差模态的影响机理。

摘要：转子系统的振动问题是航空航天航海等多个工程领域非常关注的技术瓶颈问题。该文针对本科生和研究生关于转子系统振动教学需求,设计并搭建了包括驱动控制系统、振动测试系统和实验转子系统的多功能实验平台,有限元数值仿真校核结果说明平台刚度和振动特性满足使用需求。该平台可用于开展转子临界转速、多种因素对转子动力学特性影响、转静子碰摩、支承刚度不对称、支承不对中等内容的教学实验,取得了良好的教学效果。

摘要：为了获得合适的凸起迎风面积并为减缓燃气入侵提供依据,用CO2浓度测量法研究了凸起迎风面积的变化对涡轮腔内各参数(静压、总压、浓度)的影响,揭示了关于不同封严结构的封严效率和最小封严流量随凸起迎风面积改变的规律。试验在主流雷诺数Rew=4.39×105,旋转雷诺数在7.51×105<Re?<1.30×106的范围内,测得了不同封严冷气流量下的实验参数。结果表明:试验设计工况范围内,凸起的迎风面积改变对涡轮腔内的静压影响不大,靠近封严环处的静压变化几乎可以忽略不计;而总压和封严效率都和凸起迎风面积成正比关系,但不同封严结构的提升程度存在差别。整体而言,径向封严结构效率的增大最突出,轴向封严和静盘双齿封严改善略小。安装凸起后,平均来看,三种结构所需的最小封严流量分别可以减少11.8%,5.3%,3.4%。此外,旋转雷诺数对封严效率的影响也很明显。

摘要：近年来,利用周期结构中弹性波禁带特性减振的研究思路受到了广泛关注。针对以往周期结构难以实现宽频且可调禁带的问题,设计了一种含电路网络的压电周期结构。该结构中的弯曲波和电路网络中的电波通过压电效应可以产生一个较宽的耦合禁带,且通过调整电路参数就可以达到调节禁带位置的目的。首先,为了高效计算该结构的波动特性,开发了适用于压电周期结构的减缩波有限元算法,该算法可以在保证结果准确性的基础上节约90%以上的计算时间。利用该算法研究了压电材料尺寸和形状对耦合禁带性能的影响。结果表明:相同电学参数下,随着压电片尺寸的增大,耦合禁带向低频移动,且禁带带宽增加;相同面积下含圆形和方形压电片的机电系统内耦合禁带差异较小,即形状对耦合禁带的分布影响不大。其次,针对不同尺寸和形状的机电系统,设计了电学参数使得在同一频率附近产生耦合禁带,并分析了其性能差异。最后,为了证明耦合禁带的减振效果,设计了一种有限压电周期板模型,其强迫响应的结果证明了耦合禁带对结构内弹性波可以进行有效调控。

摘要：航空发动机气冷涡轮叶片结构复杂、设计难度高。为此,基于特征建模和几何关系量化分析方法,利用UG API开发了面向过程的、模块化的先进涡轮气冷叶片参数化设计系统。分析了气冷涡轮叶片内外结构及其附件的特征与参数关系,并阐述叶片内外形状、榫槽、叶根平台、肋片、扰流柱的参数化设计过程和设计实例。所设计的系统提高了气冷涡轮叶片的设计效率,为其多学科设计优化程序的建立奠定了基础。

摘要：为了考察用于压气机设计的三维计算软件的准确性,对一个低速大尺寸的单级大小叶片轴流压气机进行了计算与流动测量,基于可压缩流动,并在流动细节的层次上全面地考察了计算程序的准确性。结果表明:所用的计算程序对压气机设计点的计算较为准确,流量和压比的准确度可达1%,但对失速裕度的预估能力不足。计算程序对于内部流动细节,尤其是二次流动的模拟不够好,当压气机工作于非设计工况时,这些流动细节计算的不准确会导致整体性能上较大的偏差。

摘要：以双外涵和三外涵两款典型的涡扇发动机的变循环压缩系统为研究对象发展了一个基于流线曲率法的一体化通流设计方法,以期简化变循环压缩系统的设计流程,缩短设计周期.通过一个三外涵变循环压缩系统的设计实例,验证了方法的正确性和程序的功能完整性,得到了以下主要结论:1第1,2外涵道的连通使压缩系统各部件之间的气动关系变得复杂,正确处理各部件之间的匹配关系是一体化设计的关键;2流线曲率法适用于变循环压缩系统的通流设计,其流量边界条件可方便地用于模拟前可调面积涵道引射器的调节功能;3第1,2外涵道的掺混过程对上游叶片区域的流场影响微弱,采用简单的掺混模型能够满足计算需求.