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2004年  第19卷  第5期

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研究论文
裂纹转子非线性振动特征的谐波小波与分形识别
李舜酩, 高德平
2004, 19(5): 581-586.
摘要 PDF(798KB) icon1810 icon423
摘要:
通过对谐波小波的分析研究,指出了谐波小波对振动信号局部频段分析的优良特性。采用谐波小波对裂纹转子的非线性振动信号在低频段进行了分析。理论分析与实验结果表明:对实际裂纹转子信号,经谐波小波的频段分析后,能够得到通常难以由理论分析与实验结果获得的非整数倍周期分叉的非线性特征频谱。计算了裂纹转子的分形维数,发现裂纹转子的振动信号比理论结果要复杂、可以用多重分形作为判断实际转子是否有裂纹的一个特征。提出了用谐波小波变换后的奇异谱来识别裂纹转子非整数倍周期分叉的非线性特征频谱的方法,并对实际转子信号进行分析,得到了明显的非整数倍周期分叉的奇异谱。
发动机连杆的可靠性灵敏度设计
张义民, 王龙山
2004, 19(5): 587-592.
摘要 PDF(801KB) icon1329 icon512
摘要:
将可靠性设计理论与灵敏度分析方法相结合,讨论了发动机连杆的可靠性灵敏度设计问题,提出了可靠性灵敏度设计的计算方法,给出了可靠性灵敏度的变化规律,研究了设计参数的改变对连杆可靠性的影响,为连杆的可靠性设计提供了理论依据。
基于协进化的管路系统智能寻径
樊江, 马枚, 杨晓光
2004, 19(5): 593-597.
摘要 PDF(635KB) icon1431 icon400
摘要:
在航空发动机外部管路敷设过程中,多条管路路径之间存在相互影响,并最终影响管路的整体最优路径。本文在遗传算法的基础上采用协进化的思想研究多条管路同时敷设的方法,提出各条管路分别以遗传算法进行路径寻优,管路之间以协作度衡量管路系的质量的方法。并在二维凸多边形障碍物的情况下验证了算法的可行性。
基于B-P本构模型的涡轮盘应力分析
陈勇, 宋迎东, 高德平, 范绪箕
2004, 19(5): 598-603.
摘要 PDF(343KB) icon1511 icon364
摘要:
针对Bodner-Partom统一粘塑性本构方程,采用Euler前差显式积分方法,编制了用户子程序,把该本构方程结合进了大型通用有限元软件ANSYS,进行了一维和二维的算例验证,并针对某涡轮盘进行了三维应力分析。该程序可考虑材料变形的率相关、循环加载等情况,适用于航空发动机高温部件非线性结构分析。
油叶型轴承—不平衡转子系统的非线性动力学分析
沈光琰, 肖忠会, 郑铁生, 张文
2004, 19(5): 604-609.
摘要 PDF(785KB) icon1344 icon436
摘要:
基于变分法提出了一个求解雷诺边界条件下有限长轴承油膜力的快速算法,用此算法对一个三油叶不平衡轴承—转子系统的非线性动力学行为进行了一系列的分析。数值模拟的结果显示了转子由稳定的同步涡动分岔为半频油膜涡动继而变为油膜振荡的失稳过程,还分析了轴承形状、轴承间隙、转子的质量大小、质量偏心位置等参数对转子运动的影响,提出了如何通过调节这些参数来提高转子系统稳定性的方法。
整体离心叶轮叶片的振动可靠性分析
金向明, 高德平, 蔡显新, 吴立强
2004, 19(5): 610-613.
摘要 PDF(637KB) icon1369 icon448
摘要:
述及了整体离心叶轮的结构及其故障模式特点,在强迫振动放大系数模型的基础上提出了离心叶轮叶片的振动可靠性分析方法,结合固有频率灵敏度分析的叶片共振相干分析,通过厚度控制来调整整体叶轮叶片的固有频率,控制强迫振动放大系数使之避开危险性共振或强迫振动,给出了一实际算例,算例及试车试验表明本文方法是有效的。
用残余应力确定涡轮盘应变循环研究
杨兴宇, 赵福星, 耿中行
2004, 19(5): 614-618.
摘要 PDF(282KB) icon1513 icon433
摘要:
提出了一种避开瞬态温度场测试而通过残余应力计算得到最大应力应变循环的方法。应用以应力释放位移为几何边界条件的残余应力确定法对某型发动机高压涡轮盘进行了残余应力分析,得到了涡轮盘中心孔与径向销钉孔交界处的残余应力,并计算了该危险点最大应力应变循环,预测了低循环疲劳寿命。研究结果表明,该方法可以较准确地确定影响零部件寿命主要因素的最大应力应变循环。
金属橡胶材料的振动特性
许建东, 郭宝亭, 朱梓根, 李其汉
2004, 19(5): 619-622.
摘要 PDF(241KB) icon1429 icon455
摘要:
通过对金属橡胶材料进行振动特性试验,总结了不同激励水平、不同相对密度及不同材质对其振动特性的影响。在考虑非线性刚度和非线性阻尼的基础上,给出描述金属橡胶材料动态特性的方法,进行了稳态振动响应计算,并与试验结果进行了对比。结果表明:振动越大,金属橡胶材料的减振效果越好。
涡轴发动机组合压气机转子轴向预紧力计算方法
郭飞跃, 邓旺群, 成晓鸣
2004, 19(5): 623-629.
摘要 PDF(618KB) icon1867 icon410
摘要:
采用PATRAN软件建立了涡轴发动机组合压气机转子轴向预紧力的三维循环对称有限元计算模型,用MSC/MARC分析软件进行了计算分析,确定了转子中心拉杆和小拉杆的轴向预紧力,并在组合压气机转子的相关试验中对计算结果进行了验证。本文的研究为同类转子的轴向预紧力计算进行了有益的探索。
气动声学直接数值模拟的空间差分格式分析
杨爱玲, 谢翠丽, 陈康民
2004, 19(5): 630-635.
摘要 PDF(945KB) icon1902 icon405
摘要:
流场内声波的直接数值模拟对数值格式的耗散、色散特性提出了严格要求,首先介绍了两种适于声学模拟空间差分格式——紧致差分格式与色散关系保持(DRP)格式的基本思想,然后分析了格式的色散及其与四阶龙格-库塔法结合时的耗散特性。根据Fourier误差分析和数值模拟发现:无论从格式可有效求解的波数范围还是从与龙格-库塔时间推进结合后的耗散特性来看六阶紧致格式的可有效求解范围要大于DRP格式;不过,数值计算表明紧致格式的计算量远远超过DRP格式,对计算机资源提出了较高的要求。
以已有核心机为基础进行发动机系列发展的初步研究
唐海龙, 朱之丽, 罗安阳, 曾源江
2004, 19(5): 636-639.
摘要 PDF(596KB) icon1801 icon438
摘要:
在已有的核心机基础上可发展出一系列发动机。部件匹配的约束条件将限制设计循环参数的选择。为了进行定量分析,建立了一个性能仿真模型。以发展大涵道比涡扇发动机为例,说明了约束条件对设计循环参数的限制。初步分析给出了循环参数和总体性能间的关系。
不同肋间距变截面回转通道内的流阻和换热特性
刘湘云, 丁水汀, 陶智, 徐国强
2004, 19(5): 640-644.
摘要 PDF(344KB) icon1587 icon468
摘要:
实验选取航空发动机涡轮叶片中段内部冷却通道为研究对象,对横肋变截面回转通道内不同肋间距的气流流动阻力和换热特性进行了实验研究。通道进口雷诺数在7000到60000范围内。实验结果表明,随着雷诺数的增加,不同节距比通道阻力系数降低;不同节距比对通道阻力系数和通道平均努塞数的影响呈多峰分布。
带交叉肋变截面回转通道内换热的实验研究
魏喆, 邓宏武, 陶智, 丁水汀, 徐国强
2004, 19(5): 645-649.
摘要 PDF(371KB) icon1493 icon403
摘要:
以航空发动机涡轮叶片内部回转通道为设计原型,实验研究了三种不同入口宽高比的带60°交叉肋变截面180°回转通道壁面的换热特性。分析了几何无因次参数和气流雷诺数对通道带肋表面换热的影响。结果表明:通道壁面的换热效果是随着进口雷诺数的增大而增加的,其分布趋势基本一致;对于不同宽高比的通道,低雷诺数时通道平均换热效果是基本相同的,在高雷诺数时宽高比小的通道要好于宽高比大的通道,而换热系数在整体通道上的分布情况基本相同。
低压条件下复合式多级旋流杯燃烧室燃烧效率研究
刘伟, 林宇震, 刘高恩, 王华芳
2004, 19(5): 650-655.
摘要 PDF(807KB) icon1653 icon493
摘要:
对低压(常压或低于常压)条件下航空发动机燃烧室的燃烧效率作了初步的研究,主要目的是研究复合式多级旋流杯燃烧室燃烧效率的改进。复合式多级旋流杯组织方案由离心雾化和旋流杯空气雾化组成,采用双油路,副油路为小流量离心喷嘴,主油路为直射式喷嘴匹配空气雾化,头部采用三级涡流器组织燃烧。燃油采用RP-3航空煤油。使用单头部燃烧室为试验件,在常压和低压状态下,模拟燃烧室进口速度和总油气比。燃烧效率采用燃气分析法,用效率分析仪进行测量。研究结果表明,复合式多级漩流杯燃烧组织方案能改善低压下的燃烧,提高燃烧效率。
飞行状态下脉冲爆震发动机性能估计分析
邱华, 严传俊, 范玮, 黄希桥, 张群, 郑龙席, 熊姹
2004, 19(5): 656-659.
摘要 PDF(650KB) icon1422 icon453
摘要:
在理想单循环脉冲爆震发动机分析模型的基础上,通过引入进气道建立了一定飞行状态下的自吸气的脉冲爆震发动机理论性能计算模型,研究了当飞行状态改变时,脉冲爆震发动机的性能变化趋势,计算结果表明,对给定模型,飞行高度和飞行马赫数对脉冲爆震发动机性能的影响是不一样的,决定于进气道和爆震室的推进特性,同时模型也考虑了爆震频率和爆震室直径对性能的影响,这为脉冲爆震发动机的理论设计和分析提供了一定依据。
进气道型式对脉冲爆震发动机阻力特性的影响研究
郑殿峰, 王家骅, 张会强, 林文漪
2004, 19(5): 660-665.
摘要 PDF(304KB) icon1927 icon459
摘要:
模拟脉冲爆震发动机(PDE)间歇式工作方式,研究了不同进气道型式在关闭和开放情况下的阻力特性。结果表明,PDE阻力大小与来流速度的平方成正比。在进气道开放情况下,研究了不同进气道型式对爆震管内气流速度的影响,从而在选取和设计进气道时能够综合考虑阻力和进气量两方面的因素。并研究了爆震管在安装气动阀和扰流片条件下PDE的阻力,有助于认识各部件对PDE阻力的影响和贡献。研究结果对减小PDE阻力,设计和选取合理的进气道、气动阀以及扰流片具有一定的参考意义。
不同长度端壁翼刀对压气机叶栅二次流影响的数值研究
刘艳明, 钟兢军, 李海滨, 王松涛
2004, 19(5): 666-670.
摘要 PDF(306KB) icon1455 icon420
摘要:
对可控扩散叶型(CDA)常规直叶栅和三种具有不同长度和流向位置的端壁翼刀叶栅内的三维粘性流场进行了数值模拟。结果表明,不同长度端壁翼刀都不同程度上改善了栅内的气流流动状况;较小长度的翼刀所产生的附加损失也较小;反向翼刀涡的产生与流道内横向流动的强弱息息相关。计算结果表明,占据前3/4流道长的翼刀为最佳翼刀。
前飞状态旋翼动稳定性及自由度间相互作用研究
薛海峰, 向锦武, 张晓谷
2004, 19(5): 671-677.
摘要 PDF(354KB) icon1508 icon446
摘要:
为研究直升机在前飞状态下的稳定性,建立了前飞状态下旋翼的结构模型、气动力模型和平衡方程组。对方程组的周期系数处理以及前飞时的相关参数对旋翼动稳定性的影响等进行了研究。在前飞动稳定性分析中引入动力入流自由度。从分析各个自由度间的相互作用入手揭示旋翼动不稳定性的物理本质及影响因素。
基于B参数的轴流压气机过失速稳定性分析
陈策, 李军
2004, 19(5): 678-683.
摘要 PDF(402KB) icon1303 icon496
摘要:
基于2阶Greitzer模型,按照B参数的变化,通过对系统方程进行局部线性化,把从失速到喘振的过失速过程划分为4个阶段进行非线性分析,不仅观察到了临界点附近的系统变化规律,而且可以准确判定临界点的位置。在B参数大于临界点时的情况下,引入了Lyapunov稳定性理论和局部不变集定理对系统进行全局稳定性分析,结合仿真结果,表明系统轨迹趋近于稳定的喘振极限环。
基于支持向量机的航空发动机辨识模型
尉询楷, 李应红, 王剑影, 张朴, 路建明
2004, 19(5): 684-688.
摘要 PDF(935KB) icon1443 icon445
摘要:
针对航空发动机具有强非线性、时变性的特点以及采用常规神经网络辨识时存在的局部较小,过学习等问题,提出了一种基于支持向量机的通用发动机模型辨识方法。该方法基于现代统计学习理论,采用结构风险最小化准则,保证了网络具有很强的推广特性,通过求解凸二次规划确保网络结构全局最优化自动生成。本文采用实测到的发动机飞行记录数据作为训练样本,利用回归型支持向量机建立了发动机的辨识模型,研究结果表明该方法的辨识精度较高,鲁棒性、容错性较好,具有较大的实用价值。
基于相似理论的燃气轮机建模技术研究
丁毅, 黄向华, 张天宏
2004, 19(5): 689-694.
摘要 PDF(769KB) icon1499 icon466
摘要:
针对部件特性数据缺乏的情况下如何对燃气轮机建模的问题,提出了基于相似理论的建模方法。运用参考机组与目标机组的转速相似参数和流量相似参数,对参考机组的特性数据进行变换从而获得目标机组特性数据;考虑到参考机组和目标机组的非绝对相似性,对目标机组的特性数据提出了一系列修正措施。该方法已应用于某型燃气轮机建模,仿真结果表明:该模型具有良好的实时性,收敛性与动态响应特性,可以满足控制系统半物理仿真的需要。
H∞控制在飞行/推进综合控制系统中的应用
王曦, 林永霖, 吴永康
2004, 19(5): 695-702.
摘要 PDF(988KB) icon1491 icon428
摘要:
研究了多变量控制技术应用于飞行/推进一体化控制器的设计问题。对于耦合的飞行子系统和推进子系统,建立了飞行/推进综合模型,分析了对模型输出端乘性不确定性和对跟踪误差性能不确定性的飞行/推进综合多变量反馈控制系统转化为混合灵敏度函数整形问题设计的途径,提出了一种按时间加权的误差平方积分(ITAE)准则选择加权灵敏度函数的方法,应用混合加权灵敏度H∞控制器的设计方法对飞行/推进一体化模型进行了设计,并对所求的最优控制器进行了控制系统性能仿真验证。
涡轴发动机起动过程的一种气动热力学实时模型
黄开明, 周剑波, 刘杰, 黄金泉, 成本林
2004, 19(5): 703-707.
摘要 PDF(697KB) icon1638 icon415
摘要:
采用部件法建立了某涡轴发动机的起动模型,研究了温升对起动过程的影响,考虑部件特性在低状态下的变化和边界、环境条件对各截面输出参数的约束,给出了某发动机的起动仿真结果。仿真结果表明动力学起动模型能够对发动机的起动过程进行真实的模拟。
合成电阻在发动机控制半物理仿真接口模拟器中的应用
张天宏, 丁毅, 牟路勇
2004, 19(5): 708-712.
摘要 PDF(366KB) icon1527 icon462
摘要:
将电子合成电阻技术应用于半物理仿真接口模拟器中,以模拟热电阻传感器。在提高电阻合成精度、扩展桥压范围、提高极性适应能力、多通道之间的隔离以及非线性特性拟合等方面提出了有效的解决办法。经过实验标定,证明该合成电阻具有0.02Ω的稳态精度,并且在程序的控制下具有良好的动态电阻模拟能力,可以满足航空发动机控制半物理仿真试验的需要。
非壅塞固体火箭冲压发动机二次燃烧试验研究
夏智勋, 胡建新, 王志吉, 郭健, 张炜, 姜春林
2004, 19(5): 713-717.
摘要 PDF(344KB) icon1587 icon464
摘要:
通过直连式试验研究非壅塞固体火箭冲压发动机二次燃烧影响因素。试验结果表明,当空燃比在一定范围内变化时,若空燃比变大,则燃烧效率升高,当空燃比达到一定程度后再增加,则燃烧效率降低;对于铝镁贫氧推进剂取较小的后置长度时燃烧效率较高;与两股燃气射流向外喷射相比,两股燃气射流向内喷射的燃烧效率明显高;燃气射流与空气流在进气道出口直接撞击不利于燃烧效率的提高。
空间推进系统故障诊断专家系统研究
张纯良, 张振鹏, 杨尔辅, 张家峰
2004, 19(5): 718-723.
摘要 PDF(332KB) icon1492 icon420
摘要:
采用人工智能的方法,对空间推进系统进行了有效的分区,并利用文中介绍的组合红线算法进行故障判定,建立了空间推进系统故障诊断的专家系统。通过已有的实验数据、离线回放表明此方法具有实时故障诊断、事后故障分析、系统健康监控等功能、可以有效的满足解决工程实际问题的需要。
塞式喷管底部气动特性及其对性能的影响
王长辉, 刘宇, 廖云飞
2004, 19(5): 724-729.
摘要 PDF(335KB) icon1411 icon449
摘要:
在内喷管倾角为10°,20°,30°,40°和底部二次流为0.0%,0.4%,1.0%,1.4%,2.0%,3.0%的工况下,实验测量了两单元瓦状塞式喷管的底部压强。结果表明在不同的外界反压作用下,底部具有开放、闭合和开闭过渡三种气动状态,底部的这种特性不随内喷管倾角和底部二次流的变化而变化。实验研究了80%,40%,30%和20%截短两单元直排塞式喷管的高度特性,数值模拟计算了实验喷管的性能和塞锥表面的压强分布,数值模拟结果与实验测量数据吻合较好。结合实验数据和数值模拟结果分析了塞锥截短和底部气动特性对塞式喷管性能的影响。
基于数值的弧齿锥齿轮齿面啮合点位置分析的拟赫兹法
刘光磊, 方宗德
2004, 19(5): 730-734.
摘要 PDF(816KB) icon1526 icon454
摘要:
在已知弧齿锥齿轮齿面网格的条件下,分析了单齿啮合时弧齿锥齿轮齿面弹性变形对轮齿啮合点位置的影响。为此,首先形成一整套刚性齿面啮合点的数值计算方法;然后,采用赫兹接触理论计算齿面弹性变形,确定齿轮轮齿的微小转动及由此引起的啮合点位置的变动。将齿轮因齿面变形而产生微小转角,继而进行齿面啮合分析的过程定义为拟赫兹接触分析。结果表明,齿面弹性变形引起的齿轮轮齿的微小转动对啮合点的最终位置有一定的影响。
非零变位弧齿锥齿轮的切齿设计与分析
张金良, 方宗德, 邓效忠
2004, 19(5): 735-740.
摘要 PDF(779KB) icon1773 icon427
摘要:
借助于局部综合法,研究了非零变位弧齿锥齿轮的切齿设计。通过变位系数的选择,改善了齿面结构,提高了弧齿锥齿轮的承载能力;由局部综合法,利用二阶接触参数的可预控性,从而优化弧齿锥齿轮的啮合性能。从分圆型变位齿轮与Gleason轮坯计算所得齿轮之间的比较可以看出,由于节锥不变,轮坯外形尺寸不变,通过变位,齿根厚度增加,且在相同的大轮负荷力矩下,变位齿轮的最大拉伸应力、最大压缩应力和最大接触应力明显降低。

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