燃气轮机风扇/压气机稳定性调控技术

燃气轮机作为航空飞行器,大型舰船和军用装甲车的动力系统,以及清洁高效的热功转换系统的关键部件,是一个复杂的高技术集成.其研发和制造水平已经成为代表国家装备制造业水平的"皇冠明珠".     

局地气温与人为热释放关系的模型研究

近几十年来全球变暖的同时,城市局部区域普遍出现了更为突出的气温上升.城市通常是人类社会的中心,研究城市局地气温的变化规律有助于我国进行城市发展规划以减缓城市气温上升、以及更全面的认识气候变暖的原因,并能够为我国提出更合理的国际能源制度提供一定的理论支撑.局地温升与全球变暖的机理有所不同：能源消费产生的热量（人为热释放）在短期内集中于城市区域,会对局地气温产生明显的影响.基于这一观点,本文建立了结构化热力学模型,将城市局地环境划分为Human,Local,Outer三个区域,结合热力学基本定律分析了各区域热量和气温的变化规律,明确了Human区域人为热释放对城市局地气温的作用.研究表明：人为热释放对局地气温的升高起着近似线性的推动作用,人为热释放越强这种推动作用越明显.之后本文对模型研究结论进行了验证,验证研究以国家统计数据为依据,运用线性拟合外推法以及Pearson统计相关方法,对我国各省会城市以往气温与人为热释放数据进行了分析.结果表明：大部分省会城市的气温变化与人为热释放之间基本遵循线性的依赖关系,而且在空间和时间维度上这种线性关系都随着人为热释放的增加而更加明显.统计研究得到的规律与模型结论有着较好的对应,较好的验证了模型研究的合理性.     

无焰燃烧模型燃烧室动态特性分析

无焰燃烧技术是一种新兴的超低NOX排放燃烧技术,其优点在于:1)能够同时实现CO与NOX的超低污染排放;2)具有宽泛的燃料适应性,可以燃烧包括中低热值富氢燃料在内的多种燃料;3)燃烧稳定,不存在热声振荡与回火等问题.本文设计了一个采用无焰燃烧技术的燃烧室并对该燃烧室在不同工作模式下的动态压力特性进行测试分析.结果说明,无焰燃烧技术能够在达到极低污染排放同时,仍然稳定燃烧,不发生热声振荡,是一种有前途的超低污染燃烧技术.而当燃烧室中存在值班燃料时,在某些工况下会产生热声振荡.     

介质阻挡放电等离子体流动控制的研究

在等离子体激励因素诱导流场变化实验和数值模拟分析的基础上，探索了介质阻挡放电等离子体流动控制的效应．结果表明湍流模型比层流模型可获得更好的结果．通过平板流动实验与压气机叶栅实验相结合的措施，研究了等离子体对外流、内流加速与抑制流动分离的耦合作用．实验结果表明：等离子体激励可以改变边界层的速度特性；在流速低于20m／s时，等离子体激励可显著改善栅后总压和速度分布特征；流速接近50m／s时，等离子体仍会明显改变总压和速度的最小值；可见，在低速流动条件下，采用等离子体激励方式能达到抑制流动分离的目的．     

绝缘阻挡放电等离子体弦向温度分布研究

绝缘阻挡等离子体的形成过程伴随着热量的交换过程,高压高频电源作用在电极上反复电离空气,相互作用区的弦向温度分布也是一个重要的实验参数。本文利用非致冷红外热像仪对影响等离子体区域的弦向温度分布的因素、等离子体形成的加热过程和消失的散热过程进行了研究,首次在实验上得到了绝缘阻挡放电等离子体弦向温度的高斯分布。实验结果对提高等离子体诱导出的空气流速,进而实现高速流动控制具有重要的指导意义。     

介质阻挡放电等离子体对圆柱绕流尾迹区流场影响实验研究

利用二维粒子图像测速系统研究了低速风洞实验中介质阻挡放电等离子体对圆柱绕流尾迹区流场的影响。对圆柱尾迹区时均流场和瞬时流场的分析表明,在圆柱表面布置的两对等离子体激励器可在圆柱尾迹区形成射流,进而改变尾迹区的速度分布和涡量分布。     

介质阻挡放电等离子体热效应对流场影响的研究

在速度场和温度场测量的基础上,采用数值模拟方法研究了介质阻挡放电等离子体热效应对速度场的影响。分别利用二维粒子图像测速仪和红外热像仪得到了介质阻挡放电等离子体在静止空气中产生的速度场和温度场。通过实验中获得的速度场来验证数值模型的可靠性,而温度场则作为求解能量方程的边界条件。数值模拟结果表明,在无来流的情况下等离子体热效应对流场的影响比较明显,使局部水平方向速度大小提高近30%,但有来流时,由于对流换热使高温区减小,热效应对流场的影响减弱。     

轴流压气机变工况导叶/静叶/转速联调规律探索

本文采用实验研究方法,在导静叶可调、三级、低速、轴流压气机实验台上,分析了导叶/静叶安装角调节对压气机设计工况及非设计工况下性能的影响,主要以压气机的效率和稳定裕度作为优化目标考察其规律的变化.研究结果表明：通过优化导/静叶安装角的匹配,可有效改善压气机非设计工况下的性能,尝试了采用DSP（动态数据处理）技术,依据转速与动叶攻角的对应关系,在线实现了导/静叶安装角的调节.     

利用介质阻挡放电等离子体控制压气机叶栅端壁二次流

在压气机叶栅端壁20％，40％和60％弦长处布置了3组等离子体激励器．利用微型五孔压力探针测量了施加等离子体激励前后压气机叶栅尾迹的流场．测量结果表明3组激励器同时工作时对总压损失和流动阻塞改善的效果最好．各组等离子体激励器独立工作时，20％弦长处的等离子体激励能够最有效的改善流动阻塞；60％弦长处的激励对总压损失的改善比较好；而40％弦长处的激励则会恶化总压损失．总之在叶栅端壁施加等离子体激励对端壁二次流有较明显影响，激励位置是影响作用效果的关键因素．     

介质阻挡放电等离子体力学特性研究

通过求解电势方程和电荷密度方程得到了等离子体对周围空气施加的电动体积力的分布;借助电子天平测力实验对电动力的水平方向分力进行了实验研究;单摆实验则进一步认识了尖端电极放电所产生的推力。数值模拟结果表明电动力集中裸露电极边缘以及等离子体生成区域附近;实验结果表明电动力水平方向分力与激励电压之间是线性关系、电极的连接方式对电动力有很大影响。