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航空动力学报
航空动力学报

陈懋章

月刊

1000-8055

JAP@buaa.edu.cn

010-82317410

100191

北京市海淀区学院37号

航空动力学报/Journal Journal of Aerospace PowerCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本报是中国航空学会主办，经国家科委批准的高级刊物，向国内外公开发行。主要刊登航空航天发动机的原理与设计、气动热力学，叶轮机械，燃烧学，传热传质学，结构力学，自动控制、机械传动、实验技术以及热动力工程等方面的最新科技成果。编委会由主编、副主编及编委共50余人组成，均为该领域的著名专家学者。
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    航空煤油多组分表征燃料碳烟生成分析

    秦文瑾孙智成邵宇景瑞雄...
    1-8页
    查看更多>>摘要：选取航空煤油的多组分表征燃料Jet-A world average(JW),运用大涡模拟和详细化学反应机理相结合的方法对该表征燃料的碳烟生成过程进行了数值模拟,从碳烟前驱物的生成、碳烟颗粒的生成及氧化等过程进行了详细预测.结果表明:Dalian碳烟模型可以较好地预测定容弹内多组分航空煤油表征燃料射流燃烧的碳烟的生长特性;对于描述碳烟生成的特征量,碳烟质量的增长略微滞后于颗粒数密度的增长;碳烟空间分布主要与当量比和温度的分布相关.当量比越小且温度越高的区域,碳烟生成量则越小.

    航空煤油多组分表征燃料大涡模拟定容弹碳烟

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    基于等效FE-BEM法的层合板隔声性能

    彭涛侯峰邹学锋戚志民...
    9-16页
    查看更多>>摘要：以对称层合板结构为对象,基于经典层合板理论,将其等效为单层各项异性板,采用FE-BEM法(hybrid finite element-boundary element method)分析了其在宽频噪声激励作用下的隔声特性.为验证等效方法的适用性,开展对称复合材料层合板模态测试和数值分析;为验证预估结论的正确性,将FE-BEM法结果与FE-SEA法(hybrid finite element-statistic energy analysis)结果、试验结果分别进行对比.结果表明:将等效方法用于对称层合板固有特性模拟是正确的,等效层合板的固有特性的仿真结果与试验值一致,误差在6.9％以内;等效方法和FE-BEM法结合进行对称层合板隔声预计是有效的,FE-BEM法预计结果与试验结果吻合良好;等效方法和FE-SEA法结合进行对称层合板隔声预计也是有效的,FE-BEM法比FE-SEA法所建模型计算耗时长,算例中计算耗时增大4.4％.

    FE-BEM隔声特性复合材料宽频激励层合板

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    单通道与三通道扩压器冷态流阻特性对比研究

    邹运徐宝龙万斌程明...
    17-23页
    查看更多>>摘要：为了给高温升燃烧室扩压器选型提供技术支撑,以某高温升燃烧室全环试验件为平台,获得进口总压500kPa以及进口温度500K条件下的单通道三通道扩压器与三通道扩压器燃烧室的总压损失特性随燃烧室进口马赫数的变化规律,同时借助CFD技术开展数值仿真,试验与数值仿真结果对比表明:相同状态下,单通道扩压器燃烧室方案扩压器、火焰筒以及燃烧室总压损失均低于三通道扩压器方案,设计点条件下扩压器、火焰筒以及燃烧室总压损失分别降低了 0.13％、0.02％以及0.16％;所选的数值仿真方法可用于评估燃烧室冷态流阻特性变化趋势,但无法准确评估总压损失绝对值.

    单通道三通道扩压器冷态流阻总压损失

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    正庚烷/甲烷混合燃烧特性数值分析

    石云姣孙继昊徐宏昊庞历瑶...
    24-31页
    查看更多>>摘要：针对燃气轮机的双燃料混合燃烧问题,采用直接关系图法对NUI(National University of Ireland)机理进行简化(含204组分,902步反应),在此基础上数值研究了甲烷质量分数和体积分数对正庚烷/甲烷混合燃烧特性的影响.结果表明:提高甲烷体积分数会使混合燃料的着火延迟时间非线性增加,层流火焰速度、绝热火焰温度、一氧化碳排放下降;当甲烷体积分数超过70％时,混合燃料的层流火焰速度和着火延迟时间对甲烷体积分数较为敏感.此外,对于采用正庚烷/甲烷的环形燃烧室,在保持混合燃料热值不变的条件下,两种燃料的火焰锋面位置基本相同,且随着甲烷质量分数的升高,火焰长度和托举高度逐渐增加,燃烧效率、总压损失、一氧化碳和氮氧化物排放逐渐下降;当甲烷质量分数低于30％时,火焰呈"V"型,高于30％时火焰呈"M"型.

    燃气轮机正庚烷甲烷机理简化燃烧室

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    多尺度多线组宽带k分布模型参数优化方法

    吴越胡海洋王强段然...
    32-46页
    查看更多>>摘要：针对喷气式飞行器跨声速排气系统的高温固壁与尾喷流的发射红外辐射及其在大气中的远距离传输衰减特性的数值计算,将现有多尺度多线组宽带k分布气体辐射模型MSMGWB(multi-scale multi-group wide-band k-distribution model)从 3～5 μm 波段扩展到 2～2.5、3.7～4.8、7.7～9.7 μm 和 8～14 μm 波段,并对模型光谱吸收系数分组组合与匹配高斯积分格式的寻优方法进行了改进.56个一维算例与真实结构跨声速排气系统远程红外成像算例计算结果表明,优化后的MSMGWB模型对比多线组统计窄带模型计算精度和效率都有明显提升,尤其在3～5 μm和3.7～4.8 μm波段,综合计算精度提升近一倍的同时,计算效率分别提升了 4倍和1.5倍;对比国内主流目标远程红外特性计算方法,综合计算精度提升更大,计算效率则提升了 1个量级左右.

    气体辐射k分布宽带模型多尺度多线组红外成像

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    流体喷管对脉冲爆震发动机推进性能的影响

    门凯邱华严宇熊姹...
    47-56页
    查看更多>>摘要：为了进一步提高脉冲爆震发动机(PDE)的推进性能,对PDE使用流体喷管模型进行了多循环数值模拟研究,并提出了主次流错相位喷注方案.结果表明:主次流错相位喷注方案不仅可以调节主流和二次流的有效流通面积,改善喷管的非设计点状态,而且可以提高爆震室内可燃气最终充填压力,增强爆震燃烧强度;在主次流错相位喷注方案下,喷管主流进口瞬时气流总压相对喷管设计点的离散程度明显下降,有效改善了喷管的非设计点状态;最佳的主次流相位差为反传压缩波恰好传播至爆震室头部这一工况,最佳的二次流喷注位置为喷管喉部;相比基准喷管的最大比冲性能,PDE使用流体喷管可以产生5.64％的比冲增益.

    脉冲爆震发动机喷管二次流内流分析推进性能

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    天然气层流燃烧特性的实验与数值计算

    党嘉莹曾文陈潇潇谷午...
    57-66页
    查看更多>>摘要：在定容弹中试验测量了压力分别为0.1、0.2、0.3 MPa,当量比范围为0.7～1.4,温度分别为300、350、400 K,O2体积分数分别为15％、18％、21％,CO2体积分数分别为0％、10％、20％,H2O体积分数分别为0％、10％、20％工况条件下天然气(0.9甲烷/0.07乙烷/0.03丙烷,摩尔分数)的火焰发展特性以及层流燃烧速度.同时,利用敏感性分析等方法构建了天然气的简化反应机理(40种组分和189个反应),并对其层流燃烧速度进行了数值计算.结果表明:当当量比由0.7提升至1.4时,天然气的层流燃烧速度先升高后降低,其峰值在当量比1.1附近;层流燃烧速度随着初始温度、O2体积分数的增多或初始压力、CO2及H2O体积分数的减少而逐渐得到提升.构建的天然气简化反应机理可以较好的预测层流燃烧速度随当量比变化的整体趋势;但是,部分工况下预测值略低于试验值.

    天然气层流燃烧速度定容弹简化反应机理敏感性分析

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    基于实验数据的燃烧室火焰传递函数优化方法

    杨晨刘勇张祥李昊...
    67-75页
    查看更多>>摘要：为简化火焰传递函数建模过程,在实验数据的基础上,采用随机采样和优化方法对迟滞时间与增益的计算模型进行了研究.首先,建立了贫油预混预蒸发(LPP)模型燃烧室实验系统的低阶热声网络(LOTAN)模型;随后,在该LOTAN模型的基础上,基于实验数据,采用Sobol采样构建n-τ的取值空间,利用优化的方法获得了不同工况条件下的火焰传递函数模型参数;最后,基于Kriging模型对n-τ进行了重构.研究结果表明:基于该方法构建的火焰传递函数能够较准确地反映各工况下的非稳态热释放特征,代入LOTAN模型中预测得到的振荡频率与实验结果吻合得较好,最大误差不超过5％,同时,利用该方法预测的振荡燃烧临界油气比(FAR)与实验结果保持一致.

    不稳定燃烧低阶热声网络模型火焰传递函数n-τ模型Sobol采样

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    基于广义精细复合多尺度量子熵和核主成分分析的中介轴承故障诊断方法

    田晶张羽薇张凤玲艾辛平...
    76-85页
    查看更多>>摘要：针对中介轴承振动信号传递到机匣测表面上路径复杂,导致故障特征提取及识别困难等问题,提出了 一 种基于广义精细复合多尺度量子熵(generalized refined composite multiscale quantum entropy,GRCMQE)、核主成分分析(kernel principal component analysis,KPCA)与参数优化支持向量机的中介轴承故障诊断方法.该方法首先采用GRCMQE从振动信号中提取故障特征,构建高维故障特征集.其次,采用KPCA方法对高维特征数据降维,得到低维流形特征.然后,将得到的特征输入到基于交叉验证优化的支持向量机(cross valida-tion-support vector machine,CV-SVM)中,完成故障模式识别.最后,在中介轴承故障数据集上对所提出的方法进行测试,结果表明该方法能够有效实现中介轴承不同故障类型的识别,并且故障识别精度达到98.33％.

    中介轴承振动信号广义精细复合多尺度量子熵核主成分分析故障诊断

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    航空发动机风扇转子叶片抗鸟撞改进设计

    汪松柏牛潇霍嘉欣张震相...
    86-94页
    查看更多>>摘要：为提高航空发动机风扇转子叶片抗鸟撞能力,基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法及LS-DYNA显式动力学分析软件对风扇转子叶片的抗鸟撞能力进行评估,分析了不同关键设计参数对气动性能和叶片抗鸟撞性能的影响.结果表明:真实鸟体撞击风扇转子叶片后,主要造成叶片前缘变形、卷边和撕裂.风扇气动性能随叶片前缘半径增大而降低,当前缘半径超过0.25 mm后,风扇的稳定裕度急剧下降;最大厚度位置后移对风扇气动性能有益,但风扇转子叶片抗鸟撞能力下降.在保证风扇气动性能的前提下,通过合理选取设计参数,对风扇转子叶片进行改进设计,改进后叶片的抗鸟撞能力由30g提高到50g,抗鸟撞能力得到明显提升.

    风扇转子叶片光滑粒子流体动力学(SPH)鸟撞改进设计气动性能

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