【摘 要】
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建立在晶体微观变形机制上的晶体塑性本构理论提供了研究细观尺度上晶体材料力学行为的理论与方法.在率相关晶体塑性本构积分方法中,Newton-Raphson(N-R)迭代方法往往是迭代求解剪切应变增量的核心算法.为了提高采用N-R迭代算法的晶体塑性本构积分方法的效率,在理论上采用线搜索方法对N-R迭代方法的迭代步长进行再规划并编写了采用传统N-R迭代方法和采用线搜索增强N-R迭代方法的晶体塑性本构积分方法子程序,采用不同子程序对镍基高温合金多晶体的高温单调拉伸力学行为进行有限元模拟,比较了采用不同子程序的模拟
【机 构】
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北京航空航天大学 能源与动力工程学院,北京 102206;北京航空航天大学 能源与动力工程学院,北京 102206;先进航空发动机协同创新中心,北京 100191
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建立在晶体微观变形机制上的晶体塑性本构理论提供了研究细观尺度上晶体材料力学行为的理论与方法.在率相关晶体塑性本构积分方法中,Newton-Raphson(N-R)迭代方法往往是迭代求解剪切应变增量的核心算法.为了提高采用N-R迭代算法的晶体塑性本构积分方法的效率,在理论上采用线搜索方法对N-R迭代方法的迭代步长进行再规划并编写了采用传统N-R迭代方法和采用线搜索增强N-R迭代方法的晶体塑性本构积分方法子程序,采用不同子程序对镍基高温合金多晶体的高温单调拉伸力学行为进行有限元模拟,比较了采用不同子程序的模拟结果与计算效率.结果表明,采用传统N-R迭代方法与线搜索增强N-R迭代方法的晶体塑性本构子程序均能有效地模拟镍基高温合金的单轴拉伸行为且计算结果一致,并且采用线搜索增强N-R迭代方法的总有效增量步数目和计算耗时分别为前者的1/5和1/6.
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为了定量化地评估固体火箭发动机喷管喉衬烧蚀这一复杂物理化学过程中,不同因素相互制约或激励对喉衬烧蚀整体情况产生的耦合影响,并探寻影响喉衬烧蚀率的关键因素,应用自主研发的高维不确定量化算法研究了燃烧室压强、燃气比热比等7个因素对烧蚀的耦合影响规律,并通过全局敏感度分析技术探究了不同关键因素对烧蚀率变化的贡献程度.研究发现:就烧蚀模型物理机制本身而言,影响烧蚀率的关键因素为燃气比热比、喉部马赫数和燃烧室温度.考虑实验实际中相关物理量的不确定性输入后,燃烧室压强由于自身较大的不确定度输入成为影响烧蚀率的首要因素
为了探究超临界RP-3在喷嘴内的流动与相变特性规律,采用自主设计的喷嘴内部收缩通道模拟试验件,对超临界RP-3在喷嘴内的压力分布进行测量,并采用基于一维等熵假设的计算方法进行数值模拟.试验首次获得了超临界航空煤油RP-3在喷嘴收缩通道内的沿程静压分布随喷射压力、温度变化的规律.通过与模型对比,发现未发生相变时,计算结果与试验值拟合精度较高,可以较好地预测RP-3在喷嘴内的流动参数,喷嘴内的静压分布也趋于一致;发生冷凝相变时,计算结果与试验值产生误差较大,喷射参数对于静压分布存在着较大的影响.通过试验,获得
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为了充分发挥吸附式压气机叶片的潜力,基于“曲率诱导\'伪激波\'”理念的吸附式压气机叶片设计方法,设计了三种高负荷吸附式叶片;采用数值模拟方法探究了不同设计策略下叶片抽吸前、后的流动机理和抽吸对流动分离的控制机制;针对曲率诱导“伪激波”理念的吸附式叶片Blade-M(“伪激波”位于53.1％轴向弦长处)开展了端壁/吸力面组合抽吸的研究.结果表明:曲率诱导“伪激波”可有效适应抽吸承担逆压梯度的本质特性,设计的三种吸附式叶片扩散因子高达0.73;采用吸力面单独抽吸可有效消除叶片Blade-M和Blad
为了准确预测发动机燃烧室和涡轮耦合复杂气热环境下涡轮部件的流动和换热特性,应用基于BSL k-ω湍流模型的高精度超大涡模拟方法(VLES),以及SST k-ω雷诺平均湍流模型对雷诺数为Re=3.8×105的高压涡轮导叶在均匀进口条件以及燃烧室-涡轮耦合情况进口条件下的涡轮流动和传热进行了数值研究.耦合火焰面生成流型(FGM)燃烧模型和VLES湍流模型,对GE LM6000燃机燃烧室进行了数值计算,验证了非稳态燃烧计算的精度和可靠性.研究表明,均匀涡轮进口条件下,VLES方法能够更准确地捕捉到高压涡轮叶栅内
径向孔型针栓喷注器是目前所用的针栓喷注器中广泛应用的构型,径向孔的构型直接影响其喷雾特性,包括空间分布特性和雾化性能.在保持总流通面积和阻塞比(BF)一致的前提下,设计加工了4种结构的径向孔型液液针栓喷注器,并通过冷试试验具体研究了径向孔的几何形状及高宽比对喷雾形态、喷雾锥角、喷雾浓度分布特性和雾化性能的影响.采用背景光成像方法观测喷雾的基本形态并计算喷雾锥角,通过相位多普勒技术(PDA)测量喷雾场的分布特性并分析SMD的分布规律.结果表明,圆孔喷注器相比于矩形孔喷注器具有更大的喷雾径向分布范围,且矩形孔
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