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2011年  第26卷  第5期

气动热力学与总体设计
再入飞行中DSMC与Navier-Stokes两种模型的计算与分析
王保国, 黄伟光, 钱耕, 李翔, 李学东
2011, 26(5): 961-976.
摘要:
首次提出了再入飞行过程中“小Knudsen数特征区(即 域)”的概念,并用直接模拟蒙特卡罗(DSMC)算法与求解Navier-Stokes方程两种模型详细研究了在这个区域中的流动.数值计算表明:采用王保国教授课题组自己编制的DSMC源程序和求解多组分、考虑热力学非平衡以及化学反应非平衡、弱守恒型Navier-Stokes方程组的源程序均可以完成在该区域的流动计算,而且所得流场气动参数的分布趋势大体上基本一致,对应点处相应参数的值相差较小.计算中发现:采用DSMC程序计算时,当来流工况的Knudsen数越小、越接近Kn1时则计算所需的时间越长,使用该程序可以得到 域的Kn1值,其值近似为0.0019;采用Navier-Stokes方程的程序时,当来流工况的Knudsen数越大、越接近Kn2时则计算越不易收敛,使用该程序能够得到Kn2值,其值近似为0.0125.计算中还发现:在流场计算过程中,分别采用DSMC与Navier-Stokes方程的源程序,其对应的来流工况Knudsen数取值分别越接近Kn1Kn 2时,均会出现收敛速度明显变慢的现象.为此,文中给出了加速流场计算收敛的3种措施.正是由于小Knudsen数特征区的存在,因此整个再入过程的所有飞行工况可以通过适当选用DSMC与Navier-Stokes方程的程序完成.显然,这个结论对再入飞行过程中的数值计算来讲是非常重要的.
非结构网格在积冰数值模拟中的应用
张强, 高正红, 傅林
2011, 26(5): 977-983.
摘要:
基于非结构网格对翼型表面的积冰进行了数值模拟研究.通过求解气体欧拉方程得到翼型的绕流流场,使用穿透型壁面边界模拟水滴对翼型表面的撞击,采用迭代法对水滴控制方程进行数值求解,得到翼型表面的水滴收集特性;采用不同的积冰冻结模型模拟霜冰和明冰的冻结过程;利用冰层时间推进法模拟积冰过程,基于积冰法向生长假设生成积冰外形.对NACA 0012翼型霜冰和明冰的结冰情况进行了预测研究,通过将冰形预测结果与实验结果进行对比说明所提出的积冰模拟方法是有效的,最后分析了积冰对翼型气动特性的影响.
抛物化Navier-Stokes方程在求解高超声速流动稳定性分析 的基本流中的应用
刘建新, 禹旻, 罗纪生
2011, 26(5): 984-990.
摘要:
通过在边界层内部使用边界层上缘的流向压力梯度代替该处的流向压力梯度,对传统抛物化Navier-Stokes(PNS)方程求解中的流向压力梯度的处理方法进行改进,从而使它可以求解用于稳定性分析的高超声速流动的基本流,并分别计算了平板、零攻角钝锥和小攻角钝锥三种典型算例.对于流向没有分离,且横向流动不强的流动,使用PNS方程计算高超声速流动稳定性分析用的基本流是可靠的.特别是改进后的方法求得的基本流的稳定性分析结果与直接求解Navier-Stokes(N-S)方程的结果非常吻合,但计算的时间消耗和空间占用都减少了一个数量级.
高温高压超声速气液两相流场数值模拟
芮守祯, 邢玉明, 梁材
2011, 26(5): 991-996.
摘要:
采用欧拉-拉格朗日方法对燃气-蒸汽发射动力装置内高温高压超声速燃气中横向喷雾的气液两相流进行了数值模拟研究,气相采用RK(Runge-Kutta)-AUSM+(advection upstream splitting method+)格式求解Navier-Stokes方程,液相应用颗粒轨道模型,两相之间的耦合通过在气相各守恒方程中添加源项来实现.针对不同的喷水孔径、喷水压差以及水气质量比进行了数值模拟计算,分析了各种条件下的液滴蒸发情况以及对气相流场和能量输出的影响,为燃气-蒸汽发射动力装置的设计优化和能量调节技术提供了理论依据.
飞机结冰冰型微结构特征的分形研究
杜雁霞, 桂业伟, 柯鹏, 王勋年
2011, 26(5): 997-1002.
摘要:
基于分形几何的基本理论,采用结冰风洞实验与金相显微实验相结合的方法,对飞机结冰冰型的微结构特征进行了研究.采用计盒维数法对冰型微结构的分形维数进行了计算,获得了不同条件下前缘结冰及溢流结冰冰型的分形维数,并建立了冰型分形维数与结冰条件之间的关系.研究表明,来流温度和速度对冰型的微结构特征及其分形维数有着重要影响.来流速度越高或温度越低,冰型微结构分形维数越大,反之分形维数越小.在相同条件下,溢流结冰的微结构分形维数要低于前缘结冰.
首届试验仿真与数据挖掘测试与分析会议(624)
折流燃烧室两相喷雾燃烧流场数值模拟
颜应文, 宋双文, 胡好生, 王倚阳, 雷雨冰, 赵坚行, 林志勇
2011, 26(5): 1003-1010.
摘要:
在任意曲线坐标系下对折流燃烧室两相喷雾燃烧流场进行数值模拟,采用偏微分方程法生成三维贴体网格,采用k-ε双方程模型模拟湍流黏性,分别采用EBU(eddy break-up)-Arrhenius燃烧模型、EDC(eddy dissipation concept)燃烧模型以及二阶矩(second-order-moment,简称SOM)燃烧模型模拟化学反应速率,在非交错网格下,采用欧拉-拉格朗日方法模拟气液两相喷雾燃烧过程,气液之间相互耦合采用PSIC(particle-source-in-cell)算法求解.数值分析不同湍流燃烧模型对折流燃烧室两相喷雾燃烧流场的影响,计算结果与试验数据比较,表明采用不同湍流燃烧模型所得的两相喷雾燃烧流场有所不同,其中SOM燃烧模型和EBU燃烧模型都能较好地数值模拟折流燃烧室两相喷雾燃烧过程.
涡轮机匣换热实验
张书华, 张丽, 朱惠人, 许都纯
2011, 26(5): 1011-1016.
摘要:
为了得到涡轮机匣内部壁面的换热规律,用瞬态液晶测量方法对某型涡轮机匣上表面的换热分布进行了全表面测量.机匣具有包括冲击、凹槽、阵列孔抽吸等的复杂结构,实验结果表明,射流冲击是造成上表面传热系数增强的主要因素,在冲击影响区域换热较强,其余区域换热较弱.实验结果对涡轮机匣内部流动换热计算、温度场计算、叶尖间隙控制具有重要的参考价值.
一种基于谱方法的三维热声不稳定模型
李磊, 孙晓峰
2011, 26(5): 1017-1024.
摘要:
研究流体的流动参数,包括热源热释放的周向不均匀分布对热声不稳定现象的影响,将欧拉方程进行线化处理之后,对轴向和径向方向进行基于切比雪夫多项式的谱离散,周向方向则进行基于傅里叶多项式的谱离散,建立了一种三维热声不稳定数值模型.通过对圆柱管道共振频率以及声场的求解,进行了一系列算例的验证,证实了该方法的可靠性,并且通过热释放温度周向非均匀的算例,证实了某些周向对称分布参数下,可以使用截面平均的集总参数来代替非均匀分布参数;而在非对称的分布情况下,当周向不均匀分布很强烈的时候,这种使用截面平均参数的近似算法会带来偏差.
双管爆轰单引射增推机理的数值研究
张焕好, 陈志华, 孙晓晖
2011, 26(5): 1025-1030.
摘要:
基于二维Euler方程,结合高精度Roe/HLL(Harten-Lax-Van Leer)混合格式与自适应网格加密技术,对引射模态下的双管爆轰非定常单次引射复杂流场进行了数值模拟.结果分别描述了方管爆轰波喷出及引射管内二次爆轰波的传播过程.双爆轰波喷出爆轰管后,以欠膨胀射流形式向外传播,同时,它们相互作用延长了引射管尾气排出时间,减少了引射管内环境气流吸进量,从而降低了双管爆轰引射效率,并与相关实验研究结果相符.
富油燃烧/快速淬熄/贫油燃烧(RQL)工作模式下驻涡燃烧室排放性能试验
金义, 何小民, 蒋波
2011, 26(5): 1031-1036.
摘要:
针对使用液态燃料(航空煤油)的富油燃烧/快速淬熄/贫油燃烧(RQL)工作模式驻涡燃烧室排放性能开展了系统的试验研究,分析总结了驻涡区余气系数、进口空气流量和进口空气温度等参数影响RQL工作模式驻涡燃烧室排放性能的变化规律.结果表明:随着驻涡区余气系数增大(α=0.61~1.53),CO和UHC(未燃碳氢化合物)体积分数升高,NOx体积分数降低;随着进口空气流量增大(Wa=0.4~0.6kg/s),CO,UHC,NOx体积分数均升高;随着进口空气温度升高(283~473K),CO和UHC体积分数降低,NOx体积分数升高.
环形爆震波聚焦起爆数值模拟
秦亚欣, 高歌
2011, 26(5): 1037-1042.
摘要:
对三种带不同结构形式的环形预爆管的爆震发生器进行了数值模拟,来研究环形爆震波聚焦起爆现象及其气动特性.数值计算采用多组分理想气体详细的化学反应机理、二维轴对称非定常流动的Navier-Stokes方程来模拟化学动力学和流体动力学过程.研究发现用低的点火能量对环形预爆管中的燃料和氧化剂点火产生层流火焰,层流火焰在狭窄管壁的作用下完成爆燃向爆震转捩,形成环形爆震波,环形爆震波在聚焦腔经过反射、汇聚,最终引爆主爆震室中的可燃混合物;并对稳定爆震的距离和强度进行了对比研究.通过分析对环形爆震波衍射、反射、聚焦的气体动力学特性及复杂波系发展规律有了更深的认识,为进一步试验提供参考.
射流点火对爆震管中爆燃转爆震影响的实验
于军力, 秦亚欣, 高歌
2011, 26(5): 1043-1047.
摘要:
采用射流火焰的点火方式进行了爆震管中乙炔和空气混合物从爆燃向爆震转捩的实验研究.爆震管一端开口一端封闭,在封闭端与爆震管垂直安装预燃室,采用火花塞在预燃室中点火,形成射流火焰引燃爆震管中的混合物.基于光电转换原理研制的火焰测速系统测量了爆震管中火焰传播速度.实验表明,与在爆震管壁面火花塞点火相比,射流火焰点火加大了爆震管中初始火焰速度,减小了火焰从爆燃向爆震转捩的距离.通过对不同实验条件下爆燃转爆震过程的分析,探讨了射流火焰点火方式减小火焰从爆燃向爆震转捩距离的机理.
航空发动机高温部件系统模拟技术
侯升平, 陶智
2011, 26(5): 1048-1051.
摘要:
对航空发动机高温部件系统模拟技术进行研究,在涡轮等高温部件及其冷却系统组成的流固系统研究中采用整体域划分思路,并对两部分组成的整体域统一求解.将该方法在某模型中进行分析验证,应用到某涡轮系统及周围冷却空气模拟中,并对强弱耦合两种耦合模拟方法的结果进行了比较分析.
火焰筒切向进气发散小孔冷却数值模拟
汪涛, 索建秦, 梁红侠, 王蓉隽
2011, 26(5): 1052-1058.
摘要:
针对发动机燃烧室由于高温升和低污染而使可用冷却空气大量减少的技术难题,设计了一套切向进气发散小孔的单管燃烧室模型.使用热流固耦合方法,通过对Navier-Stokes(N-S)方程的求解,对其流场特性和火焰筒壁温进行了数值模拟研究.计算在三维坐标系下,采用拉格朗日法计算燃油颗粒的轨迹,非预混模型计算燃烧,离散坐标模型计算辐射,使用标准k-ε湍流模型,在固壁附近运用壁面函数法,计算了两种工况的火焰筒壁温分布.结果表明,在燃烧室总油气比为0.046,冷却空气质量分数为30%,进口空气总温为830K,总压为3MPa工况下,燃烧室最高壁温为1015K,温度梯度最大为22.5K/cm,完全满足推质比为12一级的军用发动机和民用发动机对燃烧室火焰筒在冷却空气质量分数为30%、总油气比为0.046条件下对于壁温的要求.
叶轮机械
某涡扇发动机多级高负荷风扇/压气机气动性能数值模拟
金东海, 桂幸民
2011, 26(5): 1059-1065.
摘要:
针对某涡扇发动机高空低雷诺数下的应用需求,利用Numeca三维数值模拟软件对其多级高负荷风扇/压气机进行地面0km及高空21km工况下各转速的气动性能评估和流场分析.结果表明:该4级风扇的三维数值模拟结果与实验结果吻合良好,仿真精度能够满足工程精度要求,从0km升至21km,风扇进口叶弦雷诺数从106降至105量级,风扇流量衰减2%~3%,压比略有降低,效率衰减3%;在9级压气机的三维数值模拟中,考虑了级间引气对气动性能的影响,从0km升至21km,压气机进口叶弦雷诺数同样从106降至105量级,流量和总压比略有降低,效率衰减随转速降低而增大,衰减量达4%~7%.
Numerical analysis for the matching of the core driven compression system in a double bypass engine
ZHANG Xin, LIU Bao-jie
2011, 26(5): 1066-1076.
摘要:
The numerical analysis for the matching of the core driven compression system in a double bypass variable cycle engine was presented in this paper. The system consists of a one-stage-core driven fan stage (CDFS), an inner bypass duct and a five-stage high pressure compressor (HPC), providing two basic operating modes: the single bypass mode and the double bypass mode. Variable vanes are necessary to realize the mode switch of the system. The correct matching in the double bypass mode requires a proper combination of the mass flow, total pressure ratio and blade speed. The work capacity of the system decreases in the double bypass mode and the pressure ratio tends to decrease more for the CDFS and the front stages of the HPC. The overall system efficiency is higher in the double bypass mode. The radial distributions of aerodynamic parameters are similar in different modes. The notable redistribution of mass flow downstream the CDFS in the single bypass mode leads to strong radial flows and additional mixing losses. The absolute flow angles into the inner bypass increase for the inner span and decrease for the outer span when the system is switched from the single bypass mode to the double bypass mode.
基于CFD/CSD技术的压气机叶片流固耦合及颤振分析
王征, 吴虎, 史亚锋, 杨金广, 蔡晋
2011, 26(5): 1077-1084.
摘要:
针对叶片故障的原因颤振问题,基于计算流体动力学/计算结构力学(CFD/CSD)耦合算法,研究了压气机典型叶片的流固耦合(FSI)问题及颤振特性.使用有限体积法求解非定常三维Navier-Stokes方程和有限元法求解三维结构体模型,在两个求解器间由载荷转换、网格变形传递和同步化方法完成数据交换及求解.以高性能风扇NASA(National Aeronautics and Space Administration) Rotor 67为例,对其工况下的气弹响应进行分析,计算结果与实验数据进行对比,以确认方法的正确性和有效性.结果表明可根据循环功和平均压力分布来分析叶片的颤振机理,从而为压气机稳定性的判定提供重要依据.
轴向间距对某跨声速轴流压气机叶排间干扰的影响规律
史亚锋, 吴虎, 陈立新, 王征, 杨金广, 李密
2011, 26(5): 1085-1091.
摘要:
对不同轴向间距下的某跨声速轴流压气机内流场在设计转速时进行了定常数值模拟,结果表明当转子与上游静子轴向间距减小时,压气机的效率和压比有明显降低,而转子和下游静子间距减小时,压气机的效率和压比反而有所提高.进一步的非定常数值模拟结果表明:①转子与上游静子轴向间距减小时,转子前激波与静子尾缘干扰增强,造成了效率和压比的下降;②转子与下游静子轴向间距减小时,由于转子尾迹通过静子叶排时的恢复效应,由尾迹造成的掺混损失会减小,效率和压比会有所提高.
AUSM +方法在黏性内流模拟中的应用
江小松, 刘建军
2011, 26(5): 1092-1098.
摘要:
简要阐述了三维雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程求解程序中使用的对流迎风分裂格式改进形式(AUSM+)以及Spalart-Allmaras(S-A)一方程湍流模型,然后对Sajben收缩扩散通道内跨声速流动和高速透平静叶排内部流动进行了数值模拟,并将数值结果与实验结果进行了比较,结果表明自主开发的三维RANS方程求解程序可以准确模拟复杂的内部流场.
轻型航空发动机二级涡轮增压匹配模拟
王艳华, 李云清, 陈小龙, 李波
2011, 26(5): 1099-1103.
摘要:
为了使现有轻型航空发动机在海拔高度为10km的高空保持原有动力性不变,需要采用二级涡轮增压,保持发动机在不同海拔高度时稳压腔内的进气密度与海平面的一致.对原发动机在一级涡轮增压的基础上进行二级涡轮增压匹配.这里采用AVL-Boost软件建模,根据实验校验一级涡轮增压模型,然后建立二级涡轮增压模型.考虑小型离心式压气机高海拔工作特性受雷诺数影响,确定了压气机匹配工作点.计算表明,匹配方案可行,原发动机满足飞行设计要求.
一种改进的压气机叶尖泄漏流堵塞预估模型及数值验证
程朝青, 崔健, 李志平, 龚一方, 李秋实
2011, 26(5): 1104-1110.
摘要:
基于压气机叶尖间隙内的流动为Couette流动的实际情况,改进了适用于低速压气机的麻省理工学院Khalid叶尖泄漏堵塞预估模型;同时考虑叶尖泄漏流经过激波后堵塞迅速增加,发展了适用于跨声速压气机的叶尖泄漏流堵塞预估模型.对某低速轴流压气机单转子、跨声压气机单转子进行全三维黏性数值模拟,将计算得到的叶尖泄漏堵塞量与模型预测得到的堵塞量进行对比,结果表明此模型较Khalid模型能够更加准确地预测低速压气机的堵塞,同时能够用于预测跨声压气机叶尖泄漏流堵塞.
新组合压缩方式压气机的可行性探索
卢稳, 聂超群, 林峰
2011, 26(5): 1111-1117.
摘要:
结合容积式压缩和叶片式压缩的特点,提出一种流体压缩新概念,并以此为研究背景,开展理论分析、数值模拟和实验验证方面的工作.研究结果表明:叶片式串联容积式的组合压缩方式可以兼顾叶片式和容积式的优点,一方面具有和容积式一样可靠的稳定性,而尺寸体积远小于同流量的容积式压缩机;另一方面,在同流量条件下比叶片式压气机压比更高,稳定性更好.
大飞机动力
基于改进模糊SVM的转子振动故障诊断技术
艾延廷, 费成巍, 王志
2011, 26(5): 1118-1123.
摘要:
首先对常用的隶属度确定方法进行改进,提出了基于改进模糊支持向量机(FSVM)的融合故障诊断方法,并建立了改进FSVM故障诊断数学模型;然后,利用转子振动模拟实验台对四种典型的转子诊断故障进行模拟,并提取其故障信号特征;最后,通过实例计算分析,验证了该方法在转子振动故障诊断方面是可行的和有效的.
确定性仿真结果检验与状态分析方法
傅惠民, 邬文娟
2011, 26(5): 1124-1127.
摘要:
为判断多状态的仿真结果正确与否,建立了变异系数相等情况下的确定性仿真结果检验方法.同时,在变异系数相等或方差相等的情况下,分别建立了一种确定性仿真结果状态分析方法,可对仿真结果的各个状态逐一进行分析,以确定哪些状态已被正确仿真,哪些状态尚未被正确模拟,从而指导仿真软件的编制.
基于BP神经网络的金属橡胶本构关系的预估方法
李宇燕, 黄协清, 李福林
2011, 26(5): 1128-1134.
摘要:
采用BP(back propagation)神经网络算法对金属橡胶的本构关系系数进行学习训练,对BP神经网络做了比较详细的介绍,讨论了如何运用神经网络去预估金属橡胶的非线性本构关系系数,选择了BP神经网络参量,通过对金属橡胶的静态压缩实验数据进行参数识别,获得仅材料密度变化、材料密度和形状因子两种因素同时变化两种情况的BP神经网络预估模型,从而实现了对金属橡胶材料非线性本构关系的预估, 通过实验进行验证,发现理论与实验结果吻合较好,说明采用BP神经网络预估金属橡胶材料的非线性本构关系是可行的.
某超高速转子系统减振结构研究
陈巍, 杜发荣, 丁水汀, 韩树军, 李云清
2011, 26(5): 1135-1141.
摘要:
为解决某超高速转子系统的失稳碰摩问题,以干摩擦阻尼耗散转子涡动能量理论为依据,采用一种自由安装式干摩擦片减振结构(干摩擦阻尼器).该结构在转轴上安装波形弹性垫片及干摩擦片,通过螺母预紧力矩向波形弹性垫片及各干摩擦片提供轴向正压力.干摩擦片随转子振动并产生相对运动,从而耗散转子涡动能量,达到减振、增强转子稳定性的目的.通过实验不同数量的干摩擦片和不同预紧力矩的组合寻找满足工程稳定性的减振器结构参数.结果表明:干摩擦阻尼器适用于高速、轻载转子系统的减振、增稳,可以有效降低转子振动,控制转子涡动发散的趋势;所用实验方法有助于快速获得满足工程稳定性的减振结构参数.
碳陶双基体复合材料壳结构的振动分析
张大义, 洪杰, 任德新
2011, 26(5): 1142-1147.
摘要:
针对某碳陶双基体复合材料的冲压发动机燃烧室衬套结构,在缺少复合材料机械性能参数的情况下,提出一种振动分析的工程实用方法.建立了衬套结构的有限元模型,通过固有振动特性和随机载荷环境中的振动响应计算分析,对结构的动力学设计进行评估,为复合材料壳结构的振动分析以及冲压发动机中典型壳结构的动力学设计和评估提供参考.
Research on influence of typical microstructure characteristics of Ni base single crystal on creep rupture and deformation analysis of turbo blade
CAO Juan, WANG Yan-rong, SHI Duo-qi
2011, 26(5): 1148-1158.
摘要:
Considering the influence of typical microstructure characteristics on creep performance,a series of UM-F single crystal alloys which had similar element components but different microstructures were used to analyze the relationship between creep life and microstructure characteristics of Ni base single crystal.Three main factors were proposed:misfit,volume fraction of precipitate and maximum matrix channel width.The Microstate parameter Ymicro was established to estimate the deformation state of the materials.The linear relationship between the initial value of microstate parameter Y0 and creep life under a certain temperature/load was affirmed.By analyzing the high temperature region of turbo blade using the material parameters of DD3,the creep deformation and the life prediction of the critical points of blade were obtained and the result closed to the test.
基于离散单元法的二维颗粒阻尼研究
唐伟, 王延荣, 王相平, 杨剑秋
2011, 26(5): 1159-1165.
摘要:
针对自由端带空腔的L型悬臂梁建立了二维颗粒阻尼物理模型,发展并利用离散单元法(DEM)对二维颗粒阻尼进行了数值仿真,重点考查了二维空腔尺寸对颗粒阻尼的影响规律:①高度非线性的颗粒阻尼能够显著地抑制结构振动,阻尼值至少比金属材料阻尼大一个数量级;②当无量纲加速度Γ<1时,颗粒阻尼很小;当Γ>1时,随Γ增加,颗粒阻尼先增大后减小,即存在临界无量纲加速度使得阻尼最大;③颗粒阻尼的峰值随水平无量纲碰撞间隙的增加而增大,并向Γ减小方向略微偏移;而随垂直无量纲碰撞间隙增加,该峰值也增大,但却向Γ增大方向偏移.所发展方法的计算值与实验结果吻合很好,可用于颗粒阻尼器的设计及应用.
磁悬浮柔性转子系统变学习速率单神经元自适应PID控制
庄华强, 谢振宇, 章淑锳, 吴凯峰, 石庆才
2011, 26(5): 1166-1171.
摘要:
为同时保证磁悬浮轴承柔性转子系统所需的低频和高频特性,在一般单神经元PID(proportion integration differentiation)控制的基础上,将转速信号引入磁悬浮轴承数字控制器,在不同转速段选择不同的学习速率以调节控制参数得到合适的磁悬浮轴承的刚度和阻尼.试验结果表明,变学习速率单神经元自适应PID控制能够明显减小转子在各阶临界转速时的振幅,有助于磁悬浮轴承柔性转子系统的安全稳定运行.
自动控制
线性拟合法建立航空发动机状态变量模型
陆军, 郭迎清, 陈小磊
2011, 26(5): 1172-1177.
摘要:
针对非线性拟合法建立航空发动机状态变量模型过程中的初值问题,提出了一种能够避免该问题的线性拟合法,即在离散域情况下,利用已知的状态序列来构建系统矩阵与模型响应之间呈线性关系的目标函数,从而使非线性最小二乘问题转化为线性最小二乘问题.应用该方法建立某型涡扇发动机的小偏差状态变量模型,并与非线性拟合法进行了对比研究,结果表明该方法不仅避免了初值问题,而且具有较高的建模精度,从而验证了该方法的有效性.
涡轴发动机自适应混合诊断模型高斯加权聚类方法
佘云峰, 黄金泉, 鲁峰
2011, 26(5): 1178-1184.
摘要:
针对整个飞行包线内涡轴发动机健康参数估计问题,提出基于高斯加权聚类的机载自适应混合模型建立方法.机载自适应混合模型由卡尔曼滤波器和神经网络组成,由于飞行数据样本庞大,采用高斯加权模型对涡轴发动机飞行数据进行实时聚类,利用聚类数据更新神经网络权重,并实现自适应混合模型工作范围的自动扩展.仿真结果表明了该方法的有效性,采用高斯加权聚类的自适应混合模型提高了全包线内性能跟踪的精度.
动力传输
气体润滑弹性波箔片轴承动态特性分析
许怀锦, 刘占生, 吕伟剑, 李华峰
2011, 26(5): 1185-1193.
摘要:
通过摄动方法并结合气体润滑压力控制Reynolds方程和气膜压力、气膜厚度及箔片变形等变量的Taylor展开式,推导出弹性波箔片轴承气膜动力特性系数计算微分方程组.同时,考虑气体可压缩性等因素,建立气膜厚度、箔片变形和气膜压力三者之间关系的数学模型方程组.运用Newton-Raphson迭代法和有限差分法耦合求解气膜动力特性系数计算微分方程组和气膜厚度数学模型方程组,得到弹性波箔片轴承气膜刚度和阻尼等动力特性系数随偏心率、转速、扰动频率及轴承长径比等参数变化的规律特性,为箔片轴承设计、优化和弹性波箔片轴承-转子系统理论及试验分析奠定基础.计算结果表明,随着偏心率和转速的增大,润滑气膜主刚度均有不同程度的提高,同时,润滑气膜刚度和阻尼的大小与扰动频率关系密切.
螺旋锥齿轮齿面误差分析与自动反馈修正
李天兴, 邓效忠, 李聚波, 杨建军
2011, 26(5): 1194-1200.
摘要:
基于齿面检测信息,识别并分析了齿面误差及其影响因素,推导出了机床运动参数与齿面误差的映射关系;开发了齿面误差自动识别系统来自动确定误差类型及机床运动参数修正项;建立了四轴联动数控铣齿机运动修正模型,通过数值优化计算实现了机床运动参数的自动修正,并经由测量加工网络完成了修正参数至数控机床的自动反馈.实验及应用表明,通过齿面误差的自动识别、机床运动参数的自动修正与反馈处理,达到了有效减小齿面误差的预期效果,齿面精度能够满足设计要求,很好地实现了螺旋锥齿轮的数字化闭环制造.