摘要：为了抑制管式减涡器工作中的振动,开展对应的阻尼结构设计与减振特性研究工作。针对管式减涡器,总结了阻尼结构的设计参数,在此基础上,归纳了管式减涡器阻尼结构的设计流程。使用该方法对某型发动机减涡器进行阻尼结构设计和减振特性计算,并进行试验验证。结果表明:该方法设计的阻尼器具有良好的阻尼减振效果,可以将关键点应力水平降低80%以上。并且试验得到的减振效果与达到最优减振效果的正压力区间都与计算结果接近,验证了该方法在预测减振特性时的准确性。

摘要：针对机械弹性电动轮(MEEW)式车辆的稳定性控制问题,考虑到车辆在实际行驶时存在的一些MEEW内部摄动和外部干扰,建立了存在非线性干扰项的2自由度车辆模型。基于上述模型对整车进行稳定性分层控制,在上层中分别设计了基于扩张状态观测器(ESO)的横摆角速度和质心侧偏角滑模控制器。通过ESO对非线性干扰项进行实时的观测和补偿。依据β-β相平面对车辆的稳定性区域进行划分,并基于此对上述两个控制器进行平滑切换。在下层控制器中,基于二次规划方法进行转矩分配。仿真实验结果表明:在考虑干扰的情况下,本文横摆稳定性控制器能够很好地控制匹配MEEW的分布式驱动电动车的稳定性。

摘要：空天飞行器未来在军民诸多领域均能够扮演极其重要的角色,其关键技术之一便是能够在大气层内提供动力的吸气式组合循环发动机。进气道作为吸气式组合循环发动机的关键部件,迫切需要解决几何/气动大范围调节需求、宽域内流的精细化组织和预测需求以及发动机多模态间的平稳转换需求。为回应上述3大需求,可调进气系统需要在定几何/变几何调节技术、激波主导流动机理及控制技术、模态转换中流场动态演化特性这3个方面加深研究。就研究现状而言,转动是二元进气道的主要调节方式;平动是轴对称进气道的主要调节实现方式;变形调节对于二元和轴对称可调进气道均具有重要的补充和辅助价值。国内外研究人员对于激波/边界层干扰机理、进气道喘振机理、不起动/再起动迟滞机理等均建立了较为深刻的认识,在不起动/再起动边界的建模与预测方面也取得了相当大的进展,边界层放气依然是对激波主导流动中各种不利现象的有效控制措施。在模态转化方面,外并联组合进气道流道间的耦合干扰较弱,内并联组合进气道则表现出较为明显的流道间耦合干扰。未来,还应重点发展高效轻质的进气道调节技术,努力建立面向宽域可调进气道的快速设计体系,加强模态转换过程中进气道复杂内流机理研究,并积极与发动机控制学科交叉,突破智能化进气道调控技术,支撑我国空天飞行器的研制迈上新的台阶。

摘要：针对短距/垂直起降战斗机高机动飞行的迫切需求及其矢量喷管机械结构复杂笨重的问题,提出了基于轴对称双喉道气动矢量喷管设计的双轴承旋转喷管,通过采用双轴承结构和双喉道气动矢量喷管相结合的方式,减少驱动结构,使喷管能更高效、轻便地实现短距/垂直起降,并且赋予了飞行器平飞模态高机动飞行的潜力。基于典型轴对称双喉道气动矢量喷管构型,开展了双轴承旋转喷管的型面设计和运动规律研究,利用数值模拟开展关键设计参数对喷管流场的影响研究,获得喷管的性能变化规律。结果表明,短距/垂直起降模态下,典型构型的双轴承旋转喷管推力矢量角最大可达108°,满足短距/垂直起降飞行器对喷管的要求。凹腔段的长短轴比值对喷管短距/垂直起降模态的性能影响较大,相同落压比条件下,长短轴比值越大,喷管的总推力系数越低,推力矢量角越大,并且推力矢量角最大差值达到41°。本文所提出的双轴承旋转喷管可为未来具备短距/垂直起降、高机动性能的飞行器动力系统提供一种新的解决方案。

摘要：针对新一代一体化加力燃烧室进口高温强余旋非均匀进气特点,设计了一种可用于模拟一体化加力燃烧室真实进气条件的高温强余旋非均匀进口流场发生装置,该装置能够模拟真实的一体化加力燃烧室进口来流条件。同时开展了耦合进口马赫数、温度和余旋角度的不均匀流场数值模拟研究,评估了非均匀来流生成装置设计、测量方法与评价指标的有效性,并通过试验结果验证了数值模拟的准确性。结果表明:数值计算所得余旋角误差在壁面附近约为±2°,这是由于数值计算低估了壁面的耗散作用,而在中心区域则在优于±2°;同样在马赫数不均匀模拟中,在主流区域误差在10%以内;此外在对于温度不均匀性的模拟中,数值仿真表现出了较大的误差,这是因为数值计算中未考虑壁面向外界的传热过程。综合来看,本文所提出的高温强余旋非均匀生成装置可生成用于模拟下一代一体化加力燃烧室进口所面临的真实复杂不均匀进口流场条件,所采用的数值模拟方法可以较为准确地揭示流场非均匀特性。

摘要：为降低压气机径向引气过程中的压损,本文设计了反旋腰圆形鼓筒孔结构,采用大涡模拟(LES)和经验证的RNG k-ε模型分别探究了腔体内的旋涡演化规律和压损特性,揭示了反旋腰圆形鼓筒孔的旋涡破碎机制与减阻机理。结果表明:反旋腰圆形鼓筒孔可降低腔体内压损。高速旋涡在腰圆形鼓筒孔腔体的低径位区域内快速强化,旋涡尺度呈快速增大趋势,致使压损系数随径向高度降低而快速升高。与腰圆形鼓筒孔相比,反旋腰圆形鼓筒孔可有效抑制旋涡尺度增大,相对可降低腔体内15.6%的压损。反旋腰圆形鼓筒孔结构简单且引气过程呈线性状态,具有较高工程应用价值。

摘要：为提高涡轮级间篦齿的封严性能,设计了一种带分流通道的台阶型篦齿封严结构,研究了不同压比与转速下分流通道对篦齿封严泄漏特性和传热特性的影响规律,并与光滑篦齿进行对比。结果表明:在衬套上增设一个分流通道后,处于通道出口处的气流在离心力作用下被卷吸进通道,增强了篦齿的封严效果;分流通道的周向间隙率β越大,封严效果越佳,当周向间隙率β为3时,绝热壁面流量系数为13.47%,绝热壁面风阻温升为48.7 K;分流通道数量增加,篦齿的泄漏加剧;随着压比增加,密封泄漏量增大,分流通道可以引导核心射流回流,故泄漏量增速逐渐变缓而绝热壁面风阻温升增速加剧;当转速从3×10^(3)r/min增加到2.1×10^(4)r/min,气流摩擦耗散加剧,篦齿绝热壁面流量系数逐渐降低,绝热壁面风阻温升逐渐升高,分流通道对高转速下篦齿的封严效果提升显著。

摘要：为探究出口结构对轴流式旋风分离器性能的影响,通过大涡模拟与离散相模型耦合的数值方法,对4种不同出口结构轴流式旋风分离器进行数值模拟研究,同时,引入Omega准则识别内部空间涡结构。结果显示,在轴流式旋风分离器内部,叶片吸力面与导流锥底部形成了叶间通道涡与导流锥尾迹涡,且涡旋速度梯度大,并会将颗粒卷吸到涡核中心,使分离效率降低;楔形与弧形出口结构加剧了涡结构在出口管内破碎的现象,且较直筒型出口的压力损失更低。在弧形出口前设计直线段可减缓型面扩张,即混合型出口可进一步改善弧形出口的流阻与分离性能。总体来看,楔形出口和混合型出口的性能较好,可为轴流式旋风分离器的结构改进提供一定参考。

摘要：在航空发动机硬件在环仿真试验中,压气机出口压力模拟是一个重要的环节。为模拟压气机失稳过程中的气流突变现象,需要设计一种高精度的压力模拟系统,通过该模拟系统生成真实压力信号为全权限数字发动机控制器提供准确的压力激励。根据开关阀特性提出多模式加速切换策略,设计加速驱动波形及生成方法,结合现场可编程门阵列模块精确输出加速波形,提高开关阀启闭速度;在传统三模式与五模式切换的基础上设计七模式切换方法,结合反步滑模控制方法提高控制精度并证明了控制系统的稳定性。研究结果表明:在稳态压力测试中最大平均超调量为1.25%,最大平均稳态误差为0.016 MPa;在随机阶跃响应试验与正弦跟踪试验中仅有低于0.02 MPa的平均误差;压力模拟方法可满足航空发动机硬件在环仿真试验的高精度压力模拟需求,低成本的实现精准模拟压力。

摘要：燃烧室出口温度分布不均匀会使涡轮叶片受到不均匀的热载荷,严重影响涡轮叶片的工作寿命。本文提出一种具有燃烧室出口温度分布预测功能的部件级模型建模方法,为燃烧室出口温度分布控制研究提供了仿真平台。以变循环发动机为研究对象,根据其设计点参数设计燃烧室三维模型,通过CFD数值模拟的方法,计算得到该燃烧室三维模型在地面不同工作状态下的燃烧室出口温度分布场,组成温度分布场训练数据集。提出基于Inception-反卷积网络的燃烧室出口温度分布场重建方法,基于该方法构建了燃烧室出口温度分布场预测模型。建立了适用于全包线、全状态,可以预测燃烧室出口温度分布场的部件级模型,与传统的部件级模型相比,该模型能够预测发动机在不同工作状态、不同包线点下的燃烧室出口温度分布场。结果表明:Inception-反卷积网络在训练集和测试集上的均方误差比常规反卷积降低11.83%和5.6%,比WGAN-GP降低87%和90%;部件级模型预测温度分布场和CFD仿真温度分布场的温度分布趋势基本一致;所提出的Inception-反卷积网络预测精度高于常规反卷积网络和WGAN-GP网络预测精度,在热斑处温度点误差更小,在亚声速巡航点(H=8 km,Ma=0.7),(H=8 km,Ma=0.9)和超声速巡航点(H=10 km,Ma=1.4),(H=10 km,Ma=1.6)时,Inception-反卷积网络预测温度分布场的平均温度误差分别为0.05 K,-1.38 K,-1.54 K和4.44 K,均方误差分别为6.7×10^(-4),1.9×10^(-4),3.0×10^(-4)和1.4×10-3,热斑温度误差分别为-3.91 K,-3.67 K,-5.34 K和0.85 K。