检索结果-内蒙古大学图书馆

工程热物理学报 2025年第5期 1430-1444页

作者：罗乔丹赵胜丰姚利盼阳诚武韩戈朱俊强中国科学院工程热物理研究所轻型动力实验室中国科学院大学轻型涡轮动力全国重点实验室

本文基于长航时无人机需求，提出了一种模态可变的新型中等变涵道比压缩系统结构，并详细分析了其关键调节参数对压缩系统匹配特性的作用机制。研究结果表明，随着外涵背压的增大，压缩系统内涵的通流能力增强，CDFS的压比和效率得到提... 详细信息

本文基于长航时无人机需求，提出了一种模态可变的新型中等变涵道比压缩系统结构，并详细分析了其关键调节参数对压缩系统匹配特性的作用机制。研究结果表明，随着外涵背压的增大，压缩系统内涵的通流能力增强，CDFS的压比和效率得到提升，但高压压气机的性能有所下降。关小CDFS导叶开度会显著降低CDFS的压比和流量，但对其效率的影响较弱，同时能够一定程度提升高压压气机的性能。当CDFS导叶闭合至40?时，CDFS的压比和流量降幅超过16%，高压压气机的效率提升3.95%。增大FVABI开度会显著地提升CDFS和第一外涵道的通流能力，从而使得CDFS匹配工作点向着堵塞边界移动，同时由于更多流体被分配到第一外涵道，导致高压压气机的匹配工作点向失速边界移动。

关键词：中等变涵道比模态转变涵道比调节压缩系统匹配特性

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离心喷嘴液膜形态与液膜破碎机制试验研究

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力学学报 2025年第2期57卷 388-398页

作者：方传宇王少林王凯兴刘舆帅刘富强杨金虎曹程刘存喜穆勇徐纲朱俊强中国科学院工程热物理研究所轻型动力实验室北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049 轻型涡轮动力全国重点实验室北京100190 青岛航空技术研究院山东青岛266400

离心喷嘴由于其具有简单可靠的结构以及优异的雾化性能,被广泛应用于航空发动机燃烧室喷嘴.离心喷嘴的性能一定程度上决定了燃烧室的燃烧稳定性能,燃烧组织性能和排放特性.文章采用高速阴影成像技术和相位多普勒粒子测速仪(PDPA)对比研... 详细信息

离心喷嘴由于其具有简单可靠的结构以及优异的雾化性能,被广泛应用于航空发动机燃烧室喷嘴.离心喷嘴的性能一定程度上决定了燃烧室的燃烧稳定性能,燃烧组织性能和排放特性.文章采用高速阴影成像技术和相位多普勒粒子测速仪(PDPA)对比研究了喷注压力对于离心喷嘴流量系数、喷雾锥角、液膜形态、破碎模式以及粒径分布的影响,系统分析离心喷嘴液膜形态、液膜破碎机制和雾化特性,并使用本征正交分解(POD)方法识别出不同液膜形态下的主要和次要的破碎模式,建立了离心喷嘴液膜形态与雾化特性之间的对应关系,支撑了离心喷嘴雾化性能优化研究.结果发现,随着喷注压力的增大,流量系数和喷雾锥角呈现出先增大后减小的趋势;喷注压力通过改变液膜的液体韦伯数(We)从而改变液膜形态.随着We的增加,液膜的破碎位置逐渐向喷嘴出口处移动,破碎距离逐渐减小,并使得离心喷嘴下游液滴的径向速度增大,大粒径液滴向两侧运动,导致雾锥中心的索太尔平均直径(SMD)迅速下降;离心喷嘴不同的液膜形态包含多种液膜破碎模式,并随着We数增加而演化:随着We数的增加,液膜的主要破碎模式依次为撞击破碎、表面波破碎、穿孔破碎以及湍流破碎,且这4种破碎模式的表面波频率依次增大.

关键词：相位多普勒粒子测速仪高速阴影成像本征正交分解液体韦伯数

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2 MW风能热电联供机组建模及动态仿真分析

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工程热物理学报 2025年第2期46卷 445-450页

作者：李彬晔曾嘉俊徐飞孙香宇钟晓晖石可重李庆安中国科学院工程热物理所北京100190 中国科学院风能利用重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100190 榆林中科洁净能源创新研究院榆林719000

风热机组是风能高效供热的主要形式之一,风热机组和风电机组的集成有利于风能的高效利用。根据典型热电联供机组运行模式,对2 MW风能热电联供机组进行了仿真。通过与风热机组实验数据进行对比,在一定程度上验证了模型的准确性。通过分... 详细信息

风热机组是风能高效供热的主要形式之一,风热机组和风电机组的集成有利于风能的高效利用。根据典型热电联供机组运行模式,对2 MW风能热电联供机组进行了仿真。通过与风热机组实验数据进行对比,在一定程度上验证了模型的准确性。通过分析机组参数的变化情况,得到风能热电联供机组扩大了风热机组的运行风区,拓宽了单台风电机组的功能,以热定电模式相比以电定热模式更能平抑风能波动。

关键词：风热机组热电联供风能利用

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低雷诺数下叶片振动对高亚声速压气机附面层流动的影响机制

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航空动力学报 2025年第1期40卷 477-488页

作者：陈才艳张燕峰张建设张英强董旭王名杨卢新根中国科学院工程热物理研究所轻型动力重点实验室北京100190 中国科学院大学航空宇航学院北京100049 中国科学院轻型动力创新研究院北京100190 华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206

为了探索低雷诺数Re下高亚声速压气机叶片振动对附面层流动状态的影响,利用数值模拟手段分析了压气机叶片在不同振动频率下叶片表面附面层分离、再附及转捩的变化规律和流动损失的变化规律。研究表明,在Re=1.5×10~5条件下,叶片振... 详细信息

为了探索低雷诺数Re下高亚声速压气机叶片振动对附面层流动状态的影响,利用数值模拟手段分析了压气机叶片在不同振动频率下叶片表面附面层分离、再附及转捩的变化规律和流动损失的变化规律。研究表明,在Re=1.5×10~5条件下,叶片振动引起附面层垂直壁面法向的相对速度增加,使得分离后的附面层提前与主流发生掺混,促使转捩提前,此时壁面附近法向位置处的法向速度型更饱满,这提升了附面层抗分离的能力,限制了分离泡的发展。此外,叶片振动造成附面层和分离泡厚度变“薄”,这使得尾缘堆积的低能流体减少,削弱了尾缘附近流动堵塞和尾迹掺混,进而减少流动损失,改善了低Re条件下高亚声速压气机叶型的气动性能。

关键词：低雷诺数压气机叶片叶片振动附面层分离转捩

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静子轮毂间隙对核心驱动风扇内部流动影响研究

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推进技术 2025年

作者：邓坤盈阳诚武罗乔丹远世龙赵胜丰卢新根中国科学院工程热物理研究所中国科学院大学航空宇航学院轻型涡轮动力全国重点实验室

受上下游风扇和高压压气机匹配环境限制，核心机驱动风扇（CDFS）静子轮毂不能向上抬升，导致静子根部流动容易出现角区分离/失速，影响其性能和稳定性。为探究叶根间隙对CDFS静子流动的影响机制，以改善CDFS静子根部角区流动，本文采... 详细信息

受上下游风扇和高压压气机匹配环境限制，核心机驱动风扇（CDFS）静子轮毂不能向上抬升，导致静子根部流动容易出现角区分离/失速，影响其性能和稳定性。为探究叶根间隙对CDFS静子流动的影响机制，以改善CDFS静子根部角区流动，本文采用数值模拟方法研究了CDFS静子轮毂间隙大小、尾缘间隙长度对CDFS两个模态内部流动的影响。结果表明，静子轮毂相对间隙从0.5%变化到2.0%，相较于基准模型，引入轮毂间隙改善了静子角区的流动分离，失速裕度在两种模态下均明显提升，双外涵模态（DBM）提升更为明显，失速裕度最小改进量为11.56%；不同模态下，轮毂间隙对效率的影响呈现相反趋势。综合权衡两种模态下的效率和失速裕度，存在最佳轮毂相对间隙值使得CDFS综合性能最佳，文中最佳轮毂间隙值为1.0%弦长。以最佳间隙值为基础，开展了轮毂间隙弦向长度对CDFS影响的研究。尾缘间隙的泄漏流抑制了横向二次流向吸力面角区输运低能流体，改善了静子角区分离流动而提高了失速裕度；尾缘间隙长度增加，泄漏流强度增强，根部流动损失增加，CDFS峰值效率降低。

关键词：变循环发动机核心机驱动风扇悬臂静子轮毂泄漏流失速裕度

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跨音速风扇叶片变转速混合相积冰机制研究

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工程热物理学报 2025年第3期46卷 752-760页

作者：任虎虎徐强仁王立志李广超赵巍赵庆军沈阳航空航天大学航空发动机学院沈阳110136 中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院轻型动力重点实验室北京100190 中国科学院大学航空宇航学院北京100049 分布式冷热电联供系统北京市重点实验室北京100190

为了获得转速对跨音速风扇转子叶片混合相积冰的影响规律,采用FENSAP-ICE软件对风扇转子叶片表面的积冰进行数值模拟研究。结果表明:风扇叶片在高转速情况下,积冰主要在压力面生成,过冷水滴与冰晶在流道中的速度从前缘至尾缘先增加后减... 详细信息

为了获得转速对跨音速风扇转子叶片混合相积冰的影响规律,采用FENSAP-ICE软件对风扇转子叶片表面的积冰进行数值模拟研究。结果表明:风扇叶片在高转速情况下,积冰主要在压力面生成,过冷水滴与冰晶在流道中的速度从前缘至尾缘先增加后减小,收集系数自前缘至尾缘先增加,后减少,转速越高,水膜所受的离心力与气动力增大,水膜在前缘后再结冰,致使叶身的积冰厚度比前缘更厚;此外,表面未融化的冰晶由于过冷水在叶片上形成的水膜也被吸附收集,尾缘处水膜不存在的区域由于温度高于冰点,冰晶融化后吸附于尾缘形成积冰。通过对风扇转子叶片高转速混合相积冰的数值模拟,为飞行器高空飞行时预测风扇转子叶片混合相积冰提供了理论支撑。

关键词：积冰跨音速风扇叶片混合相激波

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双级聚光集热的槽式太阳能热发电系统研究

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西安交通大学学报 2025年第2期59卷 32-40页

作者：盖忠睿赵凯杨天龙饶琼潘莹金红光西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049 中国科学院工程热物理研究所北京100190 郑州大学机械与动力工程学院郑州450001 中国科学院大学北京100049 中国科学院长时规模储能重点实验室北京100190

为了提高槽式光热发电系统的性能,通过高、低聚光比镜场的耦合布置,辅以两种传热介质的搭配,建立了双级聚光集热的槽式太阳能热发电系统模型,与传统槽式光热发电系统展开对比,得到了双级系统集热、换热性能提升的机理和系统关键过程[火... 详细信息

为了提高槽式光热发电系统的性能,通过高、低聚光比镜场的耦合布置,辅以两种传热介质的搭配,建立了双级聚光集热的槽式太阳能热发电系统模型,与传统槽式光热发电系统展开对比,得到了双级系统集热、换热性能提升的机理和系统关键过程[火用]损失减小的原因。对双级系统进行能量分析和[火用]分析,展示了双级系统中的能量和[火用]流动情况,揭示了在镜场侧和动力侧的各项能量和[火用]损失的分布规律。结果表明:双级聚光集热系统中镜场的耦合布置有效地提高了系统的集热性能,两种传热介质的协同搭配改善了系统的换热性能。损失分布方面,光学损失仍是导致系统集热损失的重要因素,同时光热转化过程的不可逆损失在[火用]损失中占比较大,具有较大的提升潜力。双级系统的热效率可达到27.35%,[火用]效率达到28.84%,相较于传统单聚光比、单介质的槽式太阳能热发电系统,热效率和[火用]效率均可提升0.9%~1.5%,相同发电量下可节省镜场面积4%~6%。研究为槽式太阳能热发电系统提出了改进策略,为进一步优化研究提供了一定的理论依据。

关键词：槽式太阳能热发电聚光比传热介质热效率 [火用]损失

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一种纯氢微混燃烧器燃烧特性实验研究

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推进技术 2025年

作者：焦慧杰胡宏斌柏乃坚王博涵杜娟中国科学院工程热物理研究所数字孪生研究中心中国科学院工程热物理研究所先进燃气轮机实验室中国科学院大学航空宇航学院轻型动力全国重点实验室

为满足燃气轮机掺氢/纯氢低污染稳定燃烧需求，基于自主设计的微混燃烧器开展实验，研究不同当量比下，喷嘴间距及喷嘴出口空气射流速度对其纯氢燃烧特性的影响规律。结果表明随着当量比增大，火焰依次呈现抬升火焰、稳焰、局部回火等... 详细信息

为满足燃气轮机掺氢/纯氢低污染稳定燃烧需求，基于自主设计的微混燃烧器开展实验，研究不同当量比下，喷嘴间距及喷嘴出口空气射流速度对其纯氢燃烧特性的影响规律。结果表明随着当量比增大，火焰依次呈现抬升火焰、稳焰、局部回火等状态，随着射流速度增大，同一火焰状态对应的当量比减小。增大喷嘴间距有利于降低冷态总压损失系数，削弱各小火焰间的耦合关系，强化NOx减排效果。增大射流速度可以缩短空气在高温区的停留时间，抑制NOx生成，但也增强了火焰锋面的重叠度，使火焰温度升高，最终导致NOx排放量升高。热声振荡多发于空气射流速度低于30 m/s、当量比0.5～0.7内，增大射流速度可有效抑制振荡。为揭示上述现象的内在机理，从火焰几何特征角度进行分析，证实NOx排放与由喷嘴结构和运行工况决定的火焰结构间有密切关联。

关键词：氢燃料燃气轮机微混燃烧喷嘴间距空气射流速度 NOx排放火焰结构热声振荡

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氢含量对微预混火焰热声不稳定性的影响

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中国电机工程学报 2025年第2期45卷 433-442,I0002页

作者：毕笑天撒博文王中豪扈学超邵卫卫张哲巅先进能源动力重点实验室(中国科学院工程热物理研究所) 北京市海淀区100190 中国科学院大学北京市石景山区100049

为了获得氢含量对微预混燃烧热声耦合的影响,该文开展不同氢-甲烷比例下的燃烧热声不稳定实验研究。通过火焰化学自发光图像研究氢含量从0%到100%的燃料燃烧时时均和瞬态的火焰结构,通过脉动压力研究动态特性,并使用时滞分析方法对热声... 详细信息

为了获得氢含量对微预混燃烧热声耦合的影响,该文开展不同氢-甲烷比例下的燃烧热声不稳定实验研究。通过火焰化学自发光图像研究氢含量从0%到100%的燃料燃烧时时均和瞬态的火焰结构,通过脉动压力研究动态特性,并使用时滞分析方法对热声耦合特性进行分析。结果表明,氢含量为10%的工况点发生了热声不稳定,且此时在火焰根部发生大面积的熄火和再点火,火焰抬升距离剧烈变化。理论分析得到氢含量为10%的工况点下既满足燃烧器声学一阶纵向固有频率,又满足Rayleigh准则要求的时滞条件,符合发生热声不稳定的条件。化学反应时滞在总时滞中占比至少约65%,这表明化学反应时滞在热声振荡分析中扮演重要角色,预热温度、当量比等影响化学反应时滞的因素对于热声不稳定现象有重要影响。研究结果可用于指导微预混燃烧器设计,通过时滞调整进行热声振荡被动控制。

关键词：燃气轮机燃烧氢微混火焰火焰结构热声不稳定时滞分析

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周向畸变进气下轴流压气机的失稳预报方法研究

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推进技术 2025年第4期46卷 104-112页

作者：范忠岗刘洋巴顿张敏杜娟中国科学院工程热物理研究所数字孪生研究中心北京100190 中国科学院工程热物理研究所轻型涡轮动力全国重点实验室北京100190 中国科学院大学航空宇航学院北京100049

为了提高预报方法的可靠性,在低速轴流压气机上针对周向畸变下的失稳机理和预报方法进行了实验研究,其中畸变进气条件通过畸变板产生,并通过在转子叶顶布置的动态压力传感器测量非定常压力信号,运用自相关分析对其进行处理,提出了以自... 详细信息

为了提高预报方法的可靠性,在低速轴流压气机上针对周向畸变下的失稳机理和预报方法进行了实验研究,其中畸变进气条件通过畸变板产生,并通过在转子叶顶布置的动态压力传感器测量非定常压力信号,运用自相关分析对其进行处理,提出了以自相关系数变化幅度修正阈值的预报方法。分析结果表明,在周向畸变进气条件下,畸变区中心来流攻角增加,叶顶泄漏流非定常波动诱发的扰动加剧,且流场整体扰动随畸变强度的增加而增加。在连续节流过程中,畸变区自相关系数变化幅度大于非畸变区,传统固定阈值的预报方法无法兼顾这两种状态,通过实施可变阈值,在不同畸变强度和不同周向位置均实现提前预报。

关键词：轴流压气机失稳预报自相关分析周向畸变可变阈值叶顶泄漏流

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