基于光纤光栅的高速气流总温测量方法

针对航空发动机高速气流总温测量的需求,结合光纤光栅尺寸小、无需回路的结构特点,本文提出一种采用光纤光栅作为感温元的滞止罩式微型总温探针设计与测量方法。通过数值模拟方法对光纤光栅总温探针进行了气动结构设计,分析了探针结构参数对总温测量结果的影响;在此基础上,制作了光纤光栅总温探针,搭建了总温测量数据处理系统,并通过亚音速风洞试验测试了光纤光栅总温探针的工作性能。结果表明,在马赫数为0.3～0.8亚音速气流冲击下,光纤光栅总温探针具有良好的滞止效果和稳定性,马赫数大于0.5时其复温系数达到0.8以上,在马赫数为0.8时达0.99。所制作的微型光纤光栅总温探针直径低至0.8 mm,结构尺寸远低于热电偶探针,在满足总温精准测量的同时,可有效降低对流场的干扰。     

基于热电偶的低速风洞气流温度误差补偿方法

低速风洞气流温度数据质量是影响风洞流场品质的关键,针对热电偶测量导热误差和辐射误差补偿方法开展了专项研究。具体基于传热学基本原理,开展了基于热电偶丝浸入长度定值导热误差补偿方法、周围温度相对变化率定值辐射误差补偿方法研究,得到了热电偶浸入长度和周围温度相对变化率与温度测试误差之间定量关系的仿真结果。为了对于误差机理分析和仿真结果进行验证,开展了风洞验证试验。试验结果表明：热电偶浸入误差实测结果与理论仿真结果基本一致,周围温度相对变化率ω<1,可以降低温度测量辐射误差对于温度均匀性影响7.12倍。所提方法对于气体介质条件下热电偶工程应用提供了有益探索和技术依据。     

多方向金属光栅偏振器及在偏振导航中的应用

在同一聚碳酸酯基底上制作了6个不同方向的双层金属光栅偏振器,用于消除分立器件带来的安装误差。将该偏振器应用于偏振导航传感器上并进行了测角精度测试,基于神经网络法研究了角度测量的误差补偿方法。首先,基于严格耦合波理论设计了一种亚波长双层金属光栅偏振器,分析了它的周期和金属厚度对偏振器性能的影响,其在510nm波长入射时TM偏振光透射率高于71%,消光比大于2 100。应用纳米压印技术在聚碳酸酯基底上加工制作了设计的偏振器,其基底上设有6块结构参数相同但朝向不同的双层金属光栅结构。将此偏振器安装在偏振导航传感器上并在测试平台上测试了测角精度,测试的原始误差在±1°以内;经BP神经网络法误差补偿后,测角误差在±0.2°以内。得到的结果可较好地满足偏振导航的要求。     

环形风口排风罩气流特性的数值模拟

采用CFD技术分析了等温情况下环形风口排风罩和传统伞形排风罩排气气流特性。在同样的排风量下,与同规格传统伞形排风罩相比,环形风口排风罩能在罩口周边下方产生较大的控制速度,其在工作台外边缘附近控制点上的控制速度比传统伞形排风罩的控制速度要大7%~19%(排风量1~7kg/s),环形风口排风罩能以较小的排风量达到同样控制有害物的效果。     

双层药型罩结构参数对其射流影响的重要度分析

由于传统的单层药型罩能量利用率较低,为了提高未来弹药的威力,许多专家提出了双层药型罩的概念,双层药型罩所形成的射流头部速度不但明显提高,而且射流性能也有所改善,并且还能够大大提高药型罩的利用率。为了深入研究双层药型罩结构参数对其形成的射流性能的影响程度,采用提出的数值模拟思路对文献中工况2的模型进行仿真计算并与其试验结果相比较,工况2的试验结果为内罩速度为2486 m/s,通过数值模拟思路仿真计算出其内罩速度为2410 m/s,数值模拟结果与试验结果误差不超过4%,保证了数值模拟的准确性。简述了双层药型罩形成射流的基本原理,同时设计不同结构参数的双层药型罩仿真方案并构造出正交设计表,采用正交设计方法分析双层药型罩壁厚、聚能装药高度、双层药型罩锥角对其形成射流的影响,以射流的头部速度为指标,通过极差分析方法得出不同因素对双层药型罩射流性能的影响程度,并且找到形成射流性能较优的结构参数。结果表明：在研究的范围内,影响双层药型罩射流性能的重要度排序为壁厚n﹥装药高度h﹥锥角α,通过正交设计得出的最优组合为A1B1C3,也就是双层药型罩锥角为50°、双层药型罩壁厚为2 mm、聚能装药高度为75...     

气象低速风洞参数及性能测试

通过对风洞不同风速段进行“频率—速度”参数拟合,校正了气象风洞的实验参数,并对风洞的风场气流均匀性及风速稳定性进行了测试.当风速相对较低时,整个风洞风场属于层流及缓冲层范畴,而在高风速下,风场属于湍流范畴.在0～1 m/s风速段,特别是在风速低于0.5 m/s时,风速变异系数C.V及风速相对偏差δ都达到了较高的水平,外界环境的变化对风洞风场的影响较大;而当风速在1～30m/s范围时,两个指标均相对较低,这说明随着风速的提高,风洞风场对外界环境变化的反映变得不敏感.     

数控机床位置误差测试的优化方法研究及应用

数控机床的位置误差补偿是提高机床加工精度行之有效的方法,而对位置误差的精确测量是进行补偿的基础。通过分析位置误差测试的原理,并对比国内机床生产厂家通常的位置误差测试方法,提出了误差补偿中进行位置误差测试的优化方法。在VMC850E型数控立式加工中心上进行了位置误差的优化测试和补偿试验,证明了这种优化的测试方法对于最终提高补偿精度的有效性。     

面向伺服动态特性匹配的轮廓误差补偿控制研究

在多轴数控加工中,轮廓误差直接决定零件最终加工精度。交差耦合控制和任务坐标系法通过估计轮廓误差,并设计轮廓跟踪控制器来提高轮廓精度。这两种方法存在大曲率位置轮廓误差估计精度差,轮廓控制增益整定依赖于工程经验等问题。为此,从伺服轴动态特性匹配出发,提出了一种基于轮廓误差精确计算的轮廓误差补偿控制方法。根据足点定义,采用解析方法快速准确计算轮廓误差。将轮廓误差分量分别补偿到各伺服轴的速度环和转矩环,提高各伺服轴动态特性的匹配程度。采用两维和三维NURBS曲线开展轮廓跟踪试验。试验结果表明:所提出的轮廓误差计算方法可以精确求解轮廓误差;所提出的轮廓误差补偿控制方法不需要建立轮廓误差与伺服跟踪误差间的映射关系,且可通过调整控制器增益定量显著减小轮廓误差。     

基于一体化探针的航空发动机内流 多方向压力测量技术研究

航空发动机内流场多方向压力测量可为航空发动机压缩比计算提供重要的数据支撑。本文针对现有多孔探针结合电类压力测量法存在迟滞且测量精度低的问题;结合多孔探针和光纤传感技术优势,设计了一种适用于航空发动机内流多方向压力测试的一体化探针。分析了一体化探针的多方向压力传导与压力测量原理,采用FLUENT软件对多方向气流传导性能进行分析并优化多孔气流传导结构参数;研制了5孔一体化光纤探针并开展了压力测试实验。结果表明:在0.7～1.6 MPa压力范围内,一体化探针各方向压力传感器的平均灵敏度为-16.267μm/MPa,重复性误差小于2.98%,各传感器压力测量最大误差小于1.72%。     

一种典型总温总压复合探针气动特性的试验研究

本文以航空发动机流场总压测试为工程背景,首先简述了总压测量的基本原理,然后收集了某型航空发动机试验实际应用的一种典型结构总压探针及一种典型结构总温总压复合探针的风洞吹风校准试验数据,并详细分析对比了两者的气动特性差异;最后以工程中常用的偏流角影响系数(f琢)来评定该型复合探针的有效偏流角(琢)范围,希望为该典型结构复合探针的应用准确性和可靠性提供试验数据支撑。     

Detection and measurement of the inverse axial flow by means of the flying hot wire technique

In the reviewed literature about swirling flows through ducts of circular cross section, there are contradictions regarding the detection and measurement of the inverse axial flow generated in the center of a swirling flow. The main motivation for this investigation was to determine the existence of the inverse flow and the feasibility of measuring it by the flying hot wire technique using unidimensional and bidimensional hot wires driven with an intermittent linear servomotor with a maximum velocity of 2 m/s and with a distance trip of 0.595 m. The inverse flow was detected with both sensors but it was not constant during the maximum speed trip. The maximum speed and the duration of the inverse flow was obtained with the unidimensional sensor up to a radial position of 3 cm, although the axial position in which the inverse flow is detected, it is not the same in every radial position. Therefore, it is not possible to make a radial distribution of the axial velocity using only one sensor. Finally, in the center of the swirling flow there is an intermittent inverse flow similar to the recirculating flow that is generated in the wake of a body in relative motion to the fluid mass.     

基于VOF模型的自激振荡型喷嘴CFD仿真

普通喷嘴喷出的水柱是直线型的,在普通喷嘴中加入倒U型和三角形结构,就能够使得喷嘴喷出来的水柱呈现振荡形式。利用多相流VOF（Volume of Fluid）模型模拟内建振荡结构的喷嘴的喷射流动过程,CFD仿真结果显示,喷嘴喷射的水柱呈现上下摆动的状态,和真实情况相吻合。     

直流降膜式旋风除雾器的性能测试

测试了表观气速和液气比对直流降膜式旋风除雾器分离性能的影响，讨论了气液两相流流型对分离性能的影响，确定了最佳操作条件。以粉尘代替雾滴，解决了除雾器分离效率难以测定的难题，为评价旋风除雾器的分离性能及工业放大提供了依据。     

工艺流程图表法在生产车间工艺流程改进中的运用

简要介绍了工艺流程图表及其基本符号，并通过工艺流程图表法的运用实例，详细阐述如何通过工艺流程图表改进生产车间工艺流程。     

流量开关在中央空调系统中的应用研究

分析了中央空调水系统中靶式流量开关、压差式流量开关安装和使用特性,研究了压差式流量开关在中央空调水系统的应用,得出了压差式流量开关是中央空调机组水流控制最优选择的结论。     

基于CFD的液压比例流量阀通过流量的计算

该文利用CFD计算方法研究某新设计的带有节流窗口的比例流量阀的阀芯位移-流量的特性,并与通常采用的小孔出流的计算公式所得的结果进行比较,证明在阀芯开度较小时,两种结果具有很好的一致性,但是随着阀口开度的逐渐增大,两者计算结果的差别越来越大,从传统的设计经验判断,CFD计算出的流量特性曲线具有很高的可信度。     

Effect of plate depth on the performance of a Zanker flow straightener

The Zanker flow straightener is one of the flow conditioning devices included in ISO 5167. It consists of a graded perforated plate followed by a section of rectangular honeycomb one pipe diameter in length. Zanker designed the plate to produce fully developed flow conditions and incorporated the honeycomb to remove swirl. The investigation reported here has focused on the performance of the Zanker device with particular reference to the depth of the perforated plate. It has been shown that the depth of the plate has an effect on the performance of the composite device in distorted flows. Also if the plate is sufficiently deep the requirement for the honeycomb section becomes redundant.     

Discharge coefficient equation for critical-flow toroidal-throat venturi nozzles covering the boundary-layer transition regime

A single, simple correlating equation between the discharge coefficient of critical-flow Venturi nozzles (CFVNs) having an ISO 9300 toroidal throat and their Reynolds number is proposed in the Reynolds number range from 2.1×10⁴ to 3.2×10⁷. The equation covers the whole Reynolds number range from laminar to turbulent boundary-layer regimes and can thus be used instead of the two correlating equations defined in ISO 9300 : 2005. The deviation of the discharge coefficients of well-made CFVNs is expected to be less than ±0.2% throughout the Reynolds number range. Tolerances for the diffuser length, inlet curvature and inlet diameter are also proposed. It is shown that the widely-accepted theories that estimate the core flow distribution result in significant error when the inlet curvature is small and that removing the third term in Hall׳s equation results in very good agreement with the experimental data regardless of the magnitude of the inlet curvature. The use of CFVNs with the inlet curvature of 1.0D is discussed in order to reduce the uncertainty owing to undefined boundary-layer transition Reynolds number. A possibility is shown that such a CFVN may not have an apparent boundary-layer transition in the investigated Reynolds number range from 1.5×10⁴ to 2.0×10⁶.     

圆管螺旋流起旋器结构参数与阻力研究

对用于产生螺旋管流的圆管螺旋流起旋器的结构参数进行了分析,并对其阻力特性进行了理论分析和试验研究。研究表明,圆管螺旋器的阻力公式形式与达西公式相同,但其阻力系统不仅包括了达西阻力系数,而且还包括了起旋器结构参数的影响。     

恒定微压下微小流量的非定常流测量方法

为了精确测量微小流道中的微小流量,提出了用非定常流等效定常流进行恒定微压下微小流量测量的新方法,推导出了非定常流等效定常流进行微小流量测量时的水头适用条件.利用流体力学拉格朗日积分建立非定常流的非线性微分方程,用Matlab软件对非线性微分方程进行了数值解析,得出该测量方法的理论误差,数值结果表明在不考虑测试管段沿程阻力的条件下,被测试件过流面积与测试管断面积比值越小,非定常流与定常流条件下的测量结果差别越小.依据所提出的测量方法建立微小流量非定常流测量装置,实测结果与理论计算结果吻合良好.计算和试验表明:在满足水头适用条件且被测试件过流面积与测试管断面积比值小于3.422%时,非定常流测量方法测试精度可保证在2.27%以内.