太行国家实验室

本发明涉及陶瓷基复合材料涡轮部件技术领域，公开了一种具有高气冷效率的CMC涡轮外环组件和制备方法，本发明通过设置冷却通道，能够针对CMC涡轮外环弧形板的高热载荷区域进行强化冷却，避免局部超温，提高温度均匀性；同时能够在CMC涡轮外环与金属中层机匣、发生热变形不协调时，通过弹性冲击冷却板的弹性结构与W封严环协同，补偿CMC涡轮外环与金属中层机匣的热变形差，提高CMC涡轮外环组件的热变形兼容性和稳定性。本发明采用可溶解的冷却通道成型预埋件制备具有内部冷却通道的CMC涡轮外环，实现了CMC涡轮外环内部冷却通道成型工艺的优化，便于CMC涡轮外环的制造。

本发明涉及陶瓷基复合材料涡轮部件技术领域，公开了一种具有冷气封闭腔的CMC涡轮外环组件和制备方法，本发明通过在CMC涡轮外环上设置封闭式外环冷气腔，能够降低冷气泄漏率，同时简化了整体结构设计。本发明采用弹性结构可以自适应匹配CMC涡轮外环与金属机匣之间不同材料带来的热膨胀变形差，弹性封严件则可以对间隙进行密封，进一步避免冷气额外泄漏，提升冷气利用率，保证冷却效果。本发明采用在前中层机匣上设置减重孔，能够降低CMC涡轮外环组件的重量。同时封闭冷气腔配合冷却通道在形成CMC涡轮外环内凹侧壁面的气膜冷却层，能够同时实现CMC涡轮外环本体和表面的冷却，提升CMC涡轮外环的冷却效率，延长部件使用寿命。

本发明涉及陶瓷基复合材料涡轮部件技术领域，公开了一种具有轴向高热匹配性的CMC涡轮外环组件及制备方法，本发明采用轴向分段的CMC涡轮外环，利用封严件充当“密封件+轴向轨道”，第一外环基体与第二外环基体之间的拼接缝、相邻两个弧形段之间的拼接缝通过密封件实现密封，同时在CMC涡轮外环承受温度载荷时，第一外环基体和第二外环基体在封严件的引导下沿轴向自由膨胀或收缩，以适应中层机匣的变形，协调CMC涡轮外环与金属构件中层机匣之间的热变形差，实现涡轮外环组件轴向热应力的释放，而且，封严件限制第一外环基体与第二外环基体只能在轴向发生相对位移，防止发生径向、周向的错动，以确保CMC涡轮外环的完整性与对中性。

本发明涉及陶瓷基复合材料涡轮部件技术领域，公开了一种与中层机匣高热匹配的CMC涡轮外环组件及制备方法，本发明通过弹性预压结构与V形分布的斜板相结合，实现CMC涡轮外环组件整体的热变形自适应和稳定连接。本发明通过在CMC涡轮外环内设计冷却通道，冷气在冷却通道内与CMC涡轮外环进行热交换，实现CMC涡轮外环本体的冷却，同时在CMC涡轮外环的内凹侧外壁面形成气膜冷却层，利用气膜冷却降低CMC涡轮外环的壁面温度，实现高效冷却，匹配中层机匣所处的高温工作环境，提升涡轮外环整体的结构稳定性与使用寿命。

本发明公开了一种圆弧‑凸台串联式旋转爆震燃烧室及其设计方法，属于航空发动机技术领域。燃烧室包括隔离段通道、内柱、隔离段固定外壁、圆弧‑凸台串联式突扩段、燃烧室外壁和燃烧室通道；圆弧‑凸台串联式突扩段由弧线过渡段和凸台段沿气流方向依次轴向串联组成；弧线过渡段具有独立的轴向长度，其内壁型面呈平滑弧线，用于抑制流动分离、平顺来流的速度与压力分布，并使出口气流接近轴向平行流；凸台段为流通面积突扩结构，用于形成低速回流区以构建低速掺混区便于旋转爆震波的起爆与自持。本发明通过弧线过渡段与凸台段的轴向串联组合，实现了“上游整流+下游稳焰”的协同效应，能够有效降低旋转爆震波起爆能量门槛并拓宽工作包线。

本发明公开了一种双维度渐变波纹协同换热的换热器及其设计方法，属于高效换热技术领域。换热器包括外集气腔段、内集气腔段及多片换热片；换热片外壁设有周期和振幅沿径向渐变的波纹，并设置鳞片纹理，内部设有在双投影平面内振荡并沿介质流向渐扩的微通道。第一换热介质经内集气腔段分配后在微通道内径向流动，与换热片外侧流道内的第二换热介质换热。换热器采用可独立拆换的周向模块化构型或无单元隔板的一体化环形构型。本发明利用外部渐变波纹与内部振荡微通道协同强化换热，并可采用激光粉末床熔融工艺一体成形，适用于以氢气、氦气或其他流体为介质的间冷器、预冷器和回热器。

本发明属于航空发动机转子系统动力学评估领域，提供了一种航空发动机转子系统的简化快速评估建模方法、装置及设备，方法包括：获取航空发动机转子系统的结构特征信息；分别判断转子系统中各转子组件在设计转速范围内是否满足刚性条件；将满足刚性条件的转子组件整体等效为刚性组件简化单元，将不满足刚性条件的转子组件及轴段离散为弹性梁单元，将支承结构离散为弹簧阻尼单元；根据各单元之间的连接关系建立简化有限元评估模型；基于简化模型对转子系统的动力学特性进行计算评估。本发明通过刚性组件整体等效策略，在保证计算精度的前提下大幅减少模型单元数量，提升了方案设计阶段转子系统动力学特性的快速迭代评估效率。

本发明公开了一种用于喷管气膜冷却的喷射掺混模拟方法及系统，首先采用主流相对于冷气射流的相对速度作为有效速度；其次依据冷气射流在主流方向的速度分量与边界层边缘主流速度的比较结果，将沿程过程划分为冲击段和弯曲段，分别采用不同的阻力系数；再沿边界层法向逐流管根据当地速度计算剥落率并累加剥落质量流量，若累计值达到喷射量或遍历完所有流管则停止；当吹风比M大于1.0时，若因遍历完所有流管后累计值仍未达到喷射量而停止，则根据能量守恒和质量守恒修正边界层边缘总焓和质量流量，继续推进计算，输出冷却效率分布。本发明提高了预测精度，适用吹风比范围扩展至M≤1.5，远场区冷却效率相对误差小于15%。

本发明涉及旋转部件结冰试验技术领域，公开了一种冰风洞试验中发动机旋转部件结冰的高精度实时耦合预测方法及系统，先依据冰风洞试验参数与部件结构构建仿真几何模型并生成计算网格，在设定的旋转运动条件下计算旋转部件表面局部水收集系数，识别结冰位置后构建包含旋转作用力、水膜质量参数与传热特征参数的动量、质量、能量守恒方程，再代入流体体积法进行流场与结冰过程的实时耦合求解，结合结冰外形变化更新模型迭代计算，直至达到结冰时间输出最终预测结果。该方法精准刻画冰水界面温度梯度与旋转效应对结冰的影响，预测精度高，完整覆盖水滴撞击到结冰传热的全物理过程，避免传统解耦计算的误差。

本发明涉及旋转部件结冰试验技术领域，公开了一种冰风洞试验中发动机旋转部件结冰的快速预测方法及系统，通过构建仿真用三维几何模型并生成计算网格，基于水滴与旋转部件表面的撞击模型，计算得到旋转部件表面的局部水收集系数；根据各计算网格的温度分布获得结冰位置，以此求解对应位置的结冰量及结冰潜热能量，并根据结冰引发的旋转部件外形变化更新几何模型、计算网格及流场温度场，重复迭代直至达到结冰时间后输出最终结冰计算结果。该方法通过引入冻结温度作为瞬时冻结判据，针对霜冰工况“撞击即冻结”的特性，省略了通用结冰模型中水膜流动等冗余计算，实现发动机旋转部件结冰的快速仿真预测，在保证预测精度的前提下，显著提升计算效率。

本发明涉及高温防护涂层材料设计技术领域，公开了一种基于权重自动优化联合评分的低热导稀土焦硅酸盐设计方法及其应用。通过构建低温平均热导率分值、低温下降趋势分值、相对优先级分值、目标温度热导率参考分值、物理先验分值和预测风险分值；对目标温度热导率数据进行实测、插值、外推和邻近温度替代来源标记，并根据数据可靠程度赋予来源可信度权重；将上述证据分值统一纳入综合评分函数，对目标温度下导热率满足要求的稀土焦硅酸盐材料的候选组成进行分级输出。本发明通过多来源数据赋权、多证据联合评分和权重自动优化，避免单独依赖绝对热导率预测值或人为固定权重，提高高温小样本条件下低热导稀土焦硅酸盐候选筛选的可靠性。

本发明公开了一种仿生多级叶脉网络电极结构及光伏储能一体化电池。该电极结构包括正极单元和负极单元，正极单元具有仿生多级叶脉网络结构，包括主脉及从主脉分支出的至少一级支脉，各级脉络相互连通形成三维多孔网络；正极单元的材料包含兼具光电转换及锂离子存储功能的活性材料，主脉的线宽大于支脉的线宽，且主脉中导电剂的质量占比高于支脉，支脉中活性材料的质量占比高于主脉；正极单元在厚度方向上具有脉络疏密的梯度分布，靠近光入射一侧的脉络间距大于远离光入射一侧的脉络间距。本发明通过仿生多级叶脉网络结构与组分差异化的协同设计，兼顾了光穿透深度与活性物质负载量，实现了能量密度、功率密度和光充电性能的协同增效。