为了预测航空发动机喷流噪声远场声压级,满足未来的航空器噪声适航要求,采用计算流体力学(CFD)和计算航空声学(CAA)混合数值算法,对安装Chevron型锯齿的喷管进行气动噪声仿真计算。使用大涡模拟(LES)计算喷管的瞬态喷流流场。在流场计算的基础上使用Ligthill声类比进行声源提取,结合有限元/无限元方法对喷流噪声近场/远场的辐射特性进行仿真计算及分析,并将喷流噪声的数值仿真结果与实验值进行对比验证。数值仿真结果表明,混合数值计算方法的计算结果与实验所测远场声压级基本吻合,可以用于喷流噪声的预测。

针对国和一号(CAP1400)、非能动先进压水堆(AP1000)核电机组屏蔽主泵拆装过程中的Canopy密封环切割问题,开发了Canopy密封环自动切割装置,研制了样机,并在模拟体上进行了切割试验。试验结果表明,Canopy密封环自动切割装置能够在不拆除外置热交换器接管法兰的情况下实现Canopy密封环的切割;刀具及切削参数选取合适,碎屑为细小碎片状,不会对周围零部件造成损伤;整套系统结构紧凑,控制简单,能够实现远程控制的功能需求。

密封结构失效导致的泄漏故障已成为影响产品使用可靠性和安全性的关键因素之一,因此开展密封失效研究已成为当前的热点和难点。针对接触式密封结构泄漏研究所包含的表面接触问题与密封界面渗流问题两部分内容,介绍了Hertz接触模型、统计学接触模型以及分形接触模型,并对3种经典的接触模型的优缺点进行了评述;梳理了基于分形理论、多孔介质理论以及逾渗理论等3种常见的密封泄漏模型的研究现状。总结了基于人工神经网络、数值仿真计算和格子玻尔兹曼等3种未来可能在密封结构泄漏研究领域出现的研究热点方法,为密封连接系统的设计和密封界面的机械加工提供了理论依据和指导。

为了降低作业人员在AP1000机组屏蔽主泵在役检修拆装过程中的辐照剂量,研究了与实际作业工序相同的Canopy密封环自动焊接工艺,开发了可远程控制、对称施焊的自动焊接装置,并在模拟体上进行了焊接试验。试验结果表明,在优化的焊接参数下,Canopy密封环打底焊成形良好,多层多道焊缝无层间未熔合等缺陷,起弧、收弧过渡良好。该自动焊接装置结构紧凑,可实现模拟件的稳定焊接,焊接质量良好,能够满足屏蔽主泵在役检修更换时的自动焊接需求。

针对AP/CAP机组寿期内控制棒驱动机构多次更换的需求,为了降低焊接变形及残余应力,将激光技术引入到控制棒驱动机构密封焊缝的焊接中,并在模拟件上共进行了7次切-焊循环。结果表明;激光焊接方法可行;填充环结构设计合理,焊道成形良好,余高均匀,未发生未焊透、未熔合、咬边等情况;焊缝渗透检测也无任何缺陷显示;各次切-焊循环中模拟件下部唇边外径变形量基本处于稳定状态,尤其是前4次循环,外径仅与设计值相差0.02 mm;焊缝残余应力为拉应力,且随着循环次数增加呈减小的趋势。

基于航空发动机用卡套式管路连接副的真实物理参数建立其有限元模型,分析了预紧力与介质压力对连接副密封性能的影响。首先将预紧力矩转化为均布载荷施加在卡套端头,得到了预紧力矩下的连接副密封性能规律;其次将介质压力等效为均布载荷施加在预紧状态下的连接副模型上,分析了不同介质压力与循环介质压力对连接副密封性能的影响。结果表明,连接副的密封性能会在循环介质压力的影响下发生一定程度的下降,随后保持平稳,压力峰值越高,达到平稳所需的循环数越少。

为较为准确地评估航空发动机液压管路的疲劳寿命,提出一种疲劳寿命预测模型。该模型重点计算一个循环周期内载荷对液压管路造成的损伤,在此基础上,建立液压管路危险点处的应力与疲劳寿命之间的解析关系式。将该模型用于某型航空发动机外部液压管路疲劳寿命的计算,并将该理论计算结果与有限元仿真结果进行对比,验证了该疲劳寿命预测模型的有效性。