茅晓晨
- 作品数：33 被引量：91H指数：6
- 供职机构：西北工业大学动力与能源学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家科技重大专项中央高校基本科研业务费专项资金更多>>
- 相关领域：航空宇航科学技术机械工程文化科学更多>>
- 转速匹配效应影响下周向槽机匣处理对转压气机性能的影响被引量：1
- 2024年
- 采用数值模拟方法,通过分别在对转压气机(counter-rotating compressor,CRC)前后两排转子上进行周向槽机匣处理,研究了其在不同转速匹配方案下的扩稳效果以及对转压气机最先失速级的变化规律。结果表明:当前排转子R1转速高于后排转子R2时,其最先失速级为R1,当R2转速等于或高于R1时,其最先失速级为R2。在对转压气机的最先失速级进行机匣处理可以有效改善所处理转子的叶尖附近流场,包括来流相对气流角的减小、叶尖泄漏流反向轴向动量的减小、叶尖泄漏流与主流交界面位置的后移及叶尖堵塞程度的减弱等,进而提升了其失速裕度。机匣处理一般仅能对所处理转子的流场产生较大影响,但在特殊情况下也会使非处理转子的流场发生明显改变。
- 张冉刘波茅晓晨张博涛巫骁雄
- 关键词：对转压气机周向槽机匣处理扩稳机理
- 非轴对称端壁造型在大径向落差长度比压气机中介机匣中的应用
- 2024年
- 为探索非轴对称端壁造型在大径向落差长度比压气机中介机匣中的应用潜力,采用数值仿真方法研究了该类中介机匣的气动特性,以及轮毂非轴对称端壁造型对中介机匣流动特性和节流特性的影响。结果表明:中介机匣内部流动损失和出口流场畸变主要源于支板角区分离,且均随流体流量的增大而变强,而支板角区分离范围的变化趋势则相反,即随流量的增大而减小。由此,提出一种基于三角函数的非轴对称端壁造型方法,通过改变支板附近轮毂型线的曲率和轴向压力梯度,有效削弱支板角区分离强度,显著改善了中介机匣大流量工作范围内(相对流量不低于0.6)出口流场的畸变强度,使中介机匣总压损失系数降低约6.4%。
- 茅晓晨李敏高丽敏高丽敏
- 关键词：压气机中介机匣
- 基于POD和多层感知器的跨声速压气机叶型精细优化设计方法
- 2024年
- 压气机叶型的精细化设计发展趋势对优化设计方法提出了更高要求,以性能为导向的传统优化设计方法难以满足未来高性能压气机的精细化设计需求。文章提出一种结合本征正交分解(POD)和多层感知器(MLP)的代理模型,它能够快速准确获得叶型流场结构。该方法首先利用拉丁超立方采样法获得样本叶型,并通过CFD计算得到叶型表面等熵马赫数分布,经POD处理后作为样本数据对MLP进行训练。结合POD-MLP和改进人工蜂群算法构建了完整的优化系统,对符合表面等熵马赫数分布约束的叶型进行寻优。基于该方法,对某跨声速叶型在设计点进行了优化。结果表明,该方法可以兼顾非设计点条件,且优化叶型的表面等熵马赫数分布符合所给约束。优化叶型的非负攻角性能明显提升,设计点下总压损失系数降低14.1%,可用攻角范围拓宽4.5%。
- 茅晓晨焦英辰陈璇李民高丽敏
- 关键词：代理模型本征正交分解多层感知器
- 脉冲型流体振荡器射流对叶栅角区分离的控制研究
- 2024年
- 通过流体振荡器特有结构产生双孔振荡射流,采用非定常数值模拟方法研究其抑制压气机叶栅大攻角下角区分离的控制机理。重点分析了射流位置、射流角度、射流流量和单个/阵列型射流对控制效果的影响。结果表明:在近端壁单个射流器方案下,最佳射流位置位于角区分离未充分发展处(54%叶片轴向弦长),最佳射流角度和射流流量比分别为10°和0.09%,并使总压损失系数降低6.48%,静压升系数增加2.39%。振荡射流通过向附面层内低能流体注入高流向动量,抑制了附面层的发展;其非定常激励将吸力面大尺度分离涡离散破碎成一系列小尺度涡,并且其锁频效应减小尾缘压力脉动幅值,最终减小损失。相比单个射流器方案,阵列型射流方案在全叶高范围内进行振荡射流,通过5倍流量的输入,使气动性能增益增加了约1倍。
- 杨宗豪刘波茅晓晨张博涛王何建张瑞辰
- 关键词：压气机叶栅气动性能
- 叶尖间隙效应对跨声速压气机性能影响的研究被引量：12
- 2016年
- 为了研究叶尖间隙效应对跨声速转子性能的影响机制,以一跨声速级轴流压气机为对象,采用商用软件NUMECA进行三维定常数值求解。结果表明:随着叶尖间隙的增加,峰值效率下降,堵塞流量减小,当叶尖间隙大于0.5τ(τ代表设计间隙)时,峰值效率敏感度曲线与叶尖间隙呈线性关系;综合考虑喘振裕度和峰值效率,该压气机存在最佳叶尖间隙0.5τ,此时的峰值效率和喘振裕度较设计间隙下分别提高约0.22%和3.1%。根据流动特点的不同可以将整个叶尖弦长范围内的叶尖泄漏流分为三个部分,分别为主泄漏区、二次泄漏区和普通泄漏区,且每个泄漏区在叶尖流动结构中的作用各不相同。不同叶尖间隙下压气机的失速过程的主导因素会发生改变。
- 刘波茅晓晨张鹏杨晰琼夏树丹
- 关键词：叶尖泄漏涡激波结构
- 机匣优化造型对跨声速转子性能影响的研究被引量：3
- 2015年
- 为了研究机匣优化造型对跨声速压气机的性能影响,以一跨声速转子为对象,基于数值方法对近设计点和近失速点下机匣造型前后转子叶尖处的流场和整体性能进行了对比分析。结果表明:机匣造型可以有效改善叶尖处的流动,提高压气机性能;提升了全工况范围内的效率,近设计点的效率提升了约0.25%,近失速点效率提升约0.33%;近失速点的压比提高约1.1%,而近设计点的压比基本不变。机匣造型降低了叶片前缘处的负荷,改变了激波的空间结构,使激波后移。在近设计点下,机匣造型提高了大部分叶展上的效率,机匣附近出现两个"低压环"区,由其产生的三维压力梯度效应改变了此位置附近子午面上的涡形态,流向正压力梯度减轻了叶尖处低速回流区的影响;叶尖处的流线流动更合理,"二次泄漏"现象消失。在近失速点下,机匣造型提高了大部分叶展上的总压比;叶尖处的涡形态没有发生变化,而涡核的位置发生了改变;造型使叶尖处的流线流动更加合理,但是"二次泄漏"现象并没有消失。
- 茅晓晨刘波张鹏邓熙李民巫骁雄
- 关键词：参数化激波结构
- 基于并行多点采样策略的串列叶栅多目标优化设计及分析被引量：1
- 2018年
- 为了改善高负荷串列叶栅的设计质量,基于改进粒子群算法、Kriging模型的改进并行多点采样策略、物理规划方法三个模块,建立了一套多目标优化设计系统,该系统可以快速实现串列叶栅设计攻角和非设计攻角的多目标优化设计。为了减少多目标优化的计算量,该优化设计系统采用了物理规划方法将多目标优化设计问题转化为考虑设计者经验的单目标优化问题,并基于Kriging模型的改进并行多点采样准则实现了在一次迭代过程并行评价多个样本点的并行优化方法。应用该系统实现了一高负荷串列叶栅的多目标优化,优化后的串列叶栅在全攻角下的总压损失系数减小,静压升增加,在进口马赫数0.7的条件下,在攻角分别为-6°和3°时,总压损失分别降低21%和35%,证明了本文设计的多目标优化系统具有很好的实际应用价值。基于优化设计结果,分析了串列叶栅的5个造型参数:弯角比(TR)、弦长比(CR)、后排近似攻角(KBB)、轴向重叠度(AO)和节距比例(PP)对串列叶栅设计攻角和非设计攻角性能的影响,研究发现大的PP (约为0.9)和负的KBB (约为-6°)有助于串列叶栅实现较优的设计攻角性能,减小串列叶栅前排叶型的负荷,可以改善串列叶栅非设计攻角的性能和扩宽叶栅的稳定工作范围。
- 宋召运刘波程昊茅晓晨
- 关键词：串列叶栅多目标优化
- 叶尖小翼对小流量跨声速压气机转子的影响研究被引量：2
- 2017年
- 为了控制压气机转子叶尖泄漏流动,减少叶尖泄漏流和叶尖泄漏涡对压气机内部流场带来的不利影响,针对小流量压气机进口跨声速转子进行了叶尖小翼的数值研究,探索了叶尖小翼对小流量跨声速压气机转子性能的影响和对叶尖泄漏流的控制机理。研究表明,4倍压力面宽度的压力面叶尖小翼可以使得压气机转子的流量裕度增加24.5%;吸力面叶尖小翼和压力面叶尖小翼影响失速的主要因素不同,吸力面叶尖小翼增大了吸力面侧流体的逆压梯度,扩大了低速流体区域,压力面叶尖小翼通过降低叶尖负荷,从而减弱泄漏强度,减小了低速流体区域。
- 牛汗刘波史磊那振喆张鹏茅晓晨
- 关键词：叶尖小翼叶尖泄漏涡
- 对转压气机叶尖间隙效应对其性能影响的研究被引量：4
- 2016年
- 为了进一步了解对转压气机中不同转子叶尖间隙改变对其性能的影响,以对转压气机为对象,基于数值方法研究了该压气机不同转子对应的叶尖间隙效应及其性能的变化。结果表明:随着叶尖间隙的增加,压气机总压比和效率均有所下降;两排转子的峰值效率敏感度曲线与间隙大小均近似呈线性关系,且转子R2对应的峰值效率和喘振裕度随叶尖间隙的变化较R1更加敏感。该对转压气机存在最佳间隙组合,即转子R1和R2分别取叶尖间隙为1.0τ和0.5τ(τ代表设计间隙),此时的峰值效率和喘振裕度较设计间隙分别提高约0.62%和6.9%;转子叶尖间隙的增加会使得相应转子叶尖泄漏涡的起始位置后移,两排转子中一个转子叶尖间隙变化时会对另一个转子的叶尖流动产生影响,且转子R2叶尖间隙的增加对转子R1的影响更加显著;两排转子叶尖间隙的变化均会影响该对转压气机的最先失速级。
- 刘波茅晓晨张鹏程昊巫骁雄
- 关键词：对转压气机泄漏流叶尖间隙
- 进气畸变及非轴对称端壁造型对紧凑型压气机中介机匣性能的影响被引量：1
- 2024年
- 为掌握畸变进气下非轴对称端壁造型对大径向落差长度比紧凑型压气机中介机匣气动特性的影响机制,采用数值模拟方法研究了畸变进气条件下中介机匣的流动特性,并进一步探索了轮毂非轴对称端壁造型对中介机匣内部流动结构和节流特性的影响。结果显示:进气畸变下中介机匣出口流场高总压损失与畸变主要来源于轮毂表面附面层分离产生的旋流和支板角区分离的共同作用。采用提出的基于三角函数的非轴对称端壁造型方法可有效消除轮毂表面的分离螺旋节点和支板角区分离,使中介机匣性能得到明显提升,总压损失系数降低约11.4%,且畸变进气下轮毂端壁造型对中介机匣节流特性的影响规律与均匀进气不同。
- 茅晓晨赵磊赵磊刘锬韬高丽敏
- 关键词：压气机中介机匣进气畸变
