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2018年  第33卷  第10期

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结构、强度、振动
航空发动机中“W”形金属密封环的设计方法
申秀丽, 翟宇
2018, 33(10): 2305-2314. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.001
摘要 PDF(1142KB) icon905 icon682
摘要:
针对密封性和强度,对“W”形金属密封环的压缩率选取范围进行研究。在压缩率确定的基础上,优化“W”形金属密封环所在处机匣的轴向间隙,探究“W”形金属密封环关键结构参数对强度的影响,基于灵敏度分析对“W”形金属密封环的结构参数进一步优化；研究“W”形金属密封环屈曲及轴向刚度间的关系,并采用刚度实验校核模拟结果,为评估屈曲临界载荷提供支持。结果表明:在该典型工况下,“W”形金属密封环的压缩率合理范围为3.2%～6.08%；壁厚对最大等效应力影响最大,最终优化结果为壁厚增大5.0%,波峰、波谷半径增大9.0%,接触半径增大7.7%,圆环外径减小5.8%,最大等效应力减小5.7%；屈曲“W”形金属密封环载荷与轴向刚度线性相关。
航空发动机安装边螺栓连接密封特性试验
艾延廷, 来纯强, 郝燕平, 孙丹, 吴立夫
2018, 33(10): 2315-2323. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.002
摘要 PDF(974KB) icon755 icon719
摘要:
通过试验的方法对影响安装边螺栓连接结构密封特性的因素进行了系统分析与研究，设计和搭建了安装边螺栓连接密封特性试验系统，研究了螺栓加载方案、预紧力和螺栓数量对安装边密封特性的影响规律。研究表明：JIS B 2251加载方案可以获得更均匀的预紧力，与其他方案相比，气体泄漏持续的时间长，达到600s，且加载工作量小；增大预紧力可使压力下降的持续时间增加，从6.0kN的400s至7.5kN的540s和9.0kN的650s；螺栓数量的增加使得t=0时刻的泄漏率从2.6cm3/s降到1.7cm3/s，从而提升试验件的密封性能。该研究可为安装边密封特性分析与结构设计提供参考。
纤维增强复合材料力学性能预测及试验验证
沙云东, 丁光耀, 田建光, 骆丽, 栾孝驰
2018, 33(10): 2324-2332. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.003
摘要 PDF(937KB) icon675 icon772
摘要:
针对纤维均匀排布的单向纤维增强复合材料结构力学性能预测问题,基于复合材料细观力学有限元方法,研究建立了代表体积元(RVE)模型,并施加周期性边界条件,实现了纤维增强复合材料基本力学性能的预测。通过将应用上述RVE模型所获取的B/Al纤维增强复合材料力学性能预测结果与解析解和试验数据进行对比表明,施加周期性边界条件的RVE模型的力学性能预测结果与解析解和试验数据吻合良好,验证了所建立计算模型的有效性。基于单向连续纤维增强SiC/TC4复合材料板材的力学性能测试试验,获取了不同铺层方案结构的纵向/横向弹性模量和泊松比,得到的纵向/横向弹性模量计算值与各自试验值均值的误差均小于5%，表明弹性力学性能参数基本一致，计算模型具有合理性。
带涂层干摩擦阻尼器的分子动力学仿真
樊江, 戴琦晖, 王晋斌, 申秀丽, 胡殿印, 王荣桥
2018, 33(10): 2333-2342. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.004
摘要 PDF(1092KB) icon738 icon657
摘要:
从纳米级微凸体间的剪切运动出发研究干摩擦阻尼器摩擦机理。采用更加精确的多体势,建立描述两个可变形半球状微凸体剪切运动过程的分子动力学模型。应用该模型分析了单晶铜微凸体剪切运动过程中切向力和法向力随相对位移、干涉深度和微凸体半径的变化规律,同时研究了剪切过程结束后剩余变形能的变化。通过多尺度分析和统计学工具,建立了干摩擦模型的微凸体模型,并与实验结果进行对比。研究表明:单晶铜在真空中发生干摩擦时,结合面的表面法向接触刚度与法向载荷成正比,滑动摩擦因数只与表面粗糙度参数有关。计算结果与纯铜摩擦实验结果相吻合,证明该方法可准确地分析覆盖涂层的干摩擦阻尼器工作面干摩擦特性,对于已知微观参数的表面,能够准确地预测滑动摩擦因数。
基于整机试车的涡轮叶片高低循环复合疲劳试验技术
王奉明, 朱俊强, 徐纲
2018, 33(10): 2343-2350. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.005
摘要 PDF(947KB) icon757 icon1135
摘要:
针对航空发动机涡轮叶片同时承受高循环载荷和低循环载荷的特征,以小推力涡喷发动机为研究对象,搭建了基于引电器的涡轮叶片动应力测量系统,利用数值模拟和试验测试结合的方法,实现了高度为30mm的涡轮叶片在40000r/min转速、950℃环境温度条件下的动应力测量,并以此为基础发展了整机高低循环复合疲劳试验方法,开展了高压涡轮叶片高低复合疲劳整机试验。研究结果表明,该型发动机转速在34920r/min时,叶片高循环振动应力达到112.7MPa,带来了涡轮叶片的高循环疲劳损伤且是引起涡轮叶片产生裂纹的主要因素,低循环疲劳载荷是导致裂纹扩展的主要因素,两者综合作用会显著影响涡轮叶片寿命。
某涡扇发动机高压涡轮盘螺栓孔低循环疲劳模拟件设计
郑小梅, 孙燕涛, 杨兴宇, 肖新红, 廖学军
2018, 33(10): 2351-2358. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.006
摘要 PDF(988KB) icon811 icon690
摘要:
以拉伸应变能寿命预测模型为理论基础，提出了低循环疲劳模拟试验件(简称模拟件)设计的基本准则。针对某涡扇发动机高压涡轮盘螺栓孔部位进行了模拟件优化设计，设计时综合考虑了试验器能力、螺纹连接强度和所需毛坯盘数量等限制因素。优化目标为模拟件与螺栓孔虚拟裂纹0.8mm内第一主应力和第一主应变分布一致，以及最大应力点第二主应力与第一主应力比值一致。对设计结果进行了弹塑性校核。采用该模拟件构型进行了试验研究，由模拟件试验数据得到的安全寿命和轮盘试验给出的安全寿命的差距为4.48%。
一种转子动力吸振器的参数优化方法
刘子良, 许琦, 李文龙, 姚红良, 闻邦椿
2018, 33(10): 2359-2366. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.007
摘要 PDF(848KB) icon667 icon642
摘要:
对用于抑制转子系统启机过临界转速时过大振动的动力吸振器进行参数优化设计,以达到最优抑振目的。利用有限元方法建立动力吸振器-转子耦合系统的动力学方程,求得耦合系统的半数值半解析的响应表达式。设计优化策略利用响应解与限边界的坐标轮换法相结合,寻找动力吸振器的最佳设计变量；将所得最优参数的动力吸振器与常规优化设计方法设计的动力吸振器的抑振性能进行对比,并分析动力吸振器对参数最优偏离的敏感性。结果表明：该参数优化方法优化的动力吸振器能降低1阶共振幅值达45.4%,说明了该方法的有效性；该方法比两种有效的常规优化方法优化的动力吸振器的抑振效果分别高11.2%、9%,可见其优化效果的优异性；与阻尼最优偏离相比,该参数优化方法优化的动力吸振器的抑振性能对刚度最优偏离具有更高的敏感性。
SHPB实验考虑绝热变形和端面摩擦的修正方法
俞晓强, 郑百林, 杨彪, 史同承
2018, 33(10): 2367-2375. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.008
摘要 PDF(903KB) icon657 icon639
摘要:
采用高温分离式霍普金森压杆(SHPB)实验技术对GH4169高温合金进行测试,获得了材料在高应变率下的温度敏感性，并拟合了Johnson-Cook本构模型的参数。结合数值计算方法对压缩实验中试件内部的应力、应变以及温度的分布建立了一个半经验的数学模型并提出了一种新的参数修正方法,将端面摩擦效应、绝热变形升温效应与SHPB实验结果进行解耦。实验结果表明：温度越高，GH4169高温合金的屈服强度以及流动应力越小。并且在SHPB实验中GH4169高温合金存在明显的绝热变形升温效应和端面摩擦效应,导致实验结果并不能真实反映材料的硬化特性。通过对原始Johnson-Cook本构方程的硬化项乘以1.2的修正系数,发现修正后的本构参数准确反映了材料在高应变率下的应力应变特性。
基于机匣振动信号的滚动轴承故障协同诊断技术
林桐, 陈果, 滕春禹, 王云, 欧阳文理, 肖圣迪
2018, 33(10): 2376-2384. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.009
摘要 PDF(1209KB) icon789 icon665
摘要:
针对基于机匣测点信号的航空发动机滚动轴承故障诊断问题,提出了一种滚动轴承故障的协同诊断技术。通过最小熵解卷积消除信号传递路径的影响以增强信号中的冲击性成分；通过小波变换提取共振频带；通过自相关分析抑制频带信号中的非周期性成分并进一步提升信噪比。依托带机匣的转子试验器分别对人工故障轴承和真实故障轴承进行了两组试验,试验结果表明:相比于其他典型方法,采用所提协同诊断法得到的包络谱中故障特征频率对应的谱峰更加清晰、明显。
燃烧、传热、传质
液体推进燃料着火特性影响因子与活化能分析
马洪安, 解茂昭, 曾文, 陈保东
2018, 33(10): 2385-2391. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.010
摘要 PDF(662KB) icon688 icon684
摘要:
采用反射激波管实验台，对液体推进燃料RP-3着火特性进行了实验研究，并分析了燃料的表观活化能。采用了最大OH-光谱斜率倒推法确定着火终点，判定得到了液体推进燃料的着火特性，并对不同燃料体积分数下的着火延迟进行了归一化处理。结果表明：推进燃料的表观活化能差异不大，约为154～171kJ/mol；对各参数影响因子进行分析，着火延迟时间与当量比成正比关系，与燃料体积分数和混合气压力成反比关系；与JP-10比较发现，着火特性数据受燃料体积分数、当量比的影响因子几乎相等。
反应机理对air/H2燃烧系统多场耦合仿真的适用性
樊雪松, 陈阳, 吴德权, 蔡国飙
2018, 33(10): 2392-2403. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.011
摘要 PDF(1506KB) icon743 icon651
摘要:
针对某air/H2燃烧系统,建立起流动、传热、燃烧多场耦合有限体积动态数值模型,构建了通用化的反应机理库和配套的物性参数库,分别采用热力计算方法和3套氢氧反应机理方法进行仿真；基于反应机理的仿真描述了点火与熄火过程,揭示了各基元反应和组分变化对燃烧流动瞬态过程的影响。与已经过试验验证的热力计算方法对比,结果表明：Williams机理符合最好,Conaire机理次之,Evans机理符合相对较差。相比Conaire机理,采用Williams反应机理使反应熄火温度由1200K降低至1155.3K,在1222.3K的低温工况下,计算结果误差由Conaire机理的4.7%降低至2.74%,使多场耦合数值系统的应用范围更广、计算结果更佳；低温工况下,H2O2及其相关反应对氢氧机理的描述精度会产生较大影响。
外激作用下自激热声系统的非线性动力学响应
吕丽君, 林宇震, 韩啸, 王志超
2018, 33(10): 2404-2413. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.012
摘要 PDF(1188KB) icon720 icon654
摘要:
在高温高压燃烧实验台上，以频率ff为78~716Hz，幅值A为0.026~0.629的外激信号激励有自激响应的同心分层旋流部分预混预蒸发火焰热声系统，研究其非线性动力学响应。结果表明：系统的自激频率fn为366.85Hz；当外激频率和自激频率的比值为1.022, 幅值A为0.629时，火焰主要被外激频率其谐波控制，其状态轨迹密集在很窄的封闭带中；当外激频率和自激频率的比值与A在其他的范围时，火焰不仅在ff和fn处响应，还在谐频、结合频和分频处响应。说明当外激幅值足够大并且外激频率靠近自激频率时，火焰发生锁相；当火焰未锁相时，出现了谐频、结合频以及分频的非线性响应，火焰准周期振荡。受迫范德波尔振荡器模型能够预测锁相、奇数谐频以及结合频2fn±ff。
基于多线组宽带模型与积分微分混合算法的喷管远程红外成像计算
刘笑瑜, 胡海洋, 王强
2018, 33(10): 2414-2423. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.013
摘要 PDF(1125KB) icon532 icon452
摘要:
针对现有宽带k分布模型不适合高温喷流3~5μm波段发射辐射在大气中远距离传输衰减特性计算的问题,将之前用于全光谱模型的多线组技术应用于宽带模型,并对光谱吸收系数的分组优化状态点进行了针对性调整。无限宽度多层气体辐射特性一维/准一维算例的计算结果表明,多线组技术可大幅提高原始全光谱与宽带模型对强非均匀气体辐射特性的计算精度,同时保持对灰体固壁辐射的良好兼容性。以此为基础,对带冷却装置Ⅴ形尾缘收缩喷管的耦合换热特性和远程红外特性进行了数值研究,结果表明:气体辐射对喷管固壁温度分布的影响不能忽略；多线组宽带模型对跨声速排气系统70km红外成像的预测误差在7%左右。
预燃级对TeLESS Ⅱ燃烧室冒烟排放的影响
李宇航, 张弛, 王建臣, 王波, 林宇震
2018, 33(10): 2424-2433. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.014
摘要 PDF(1042KB) icon716 icon509
摘要:
对不同预燃级结构的TeLESS Ⅱ燃烧室冒烟排放性能进行了研究。通过燃气分析试验方法分别考察了预膜空气雾化喷嘴和离心喷射空气雾化喷嘴在预燃级单独工作和主预燃级同时工作时的冒烟排放。结果表明在预燃级单独工作时,预燃级结构对冒烟排放性能影响较大,而在主预燃级同时工作时影响较小。通过数值模拟对两种预燃级结构在预燃级单独工作时的冒烟排放差异进行了分析,发现预燃级结构改变了燃油在主燃区内的分布,两种方案在主燃区内生成的碳烟前驱物乙炔质量分数和分布位置存在明显差异,最终导致燃烧室出口冒烟排放不同。
进口温度对分层旋流火焰燃烧不稳定性的影响
王志超, 林宇震, 韩啸, 吕丽君
2018, 33(10): 2434-2441. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.015
摘要 PDF(910KB) icon669 icon523
摘要:
为了研究进口温度对分层旋流火焰燃烧不稳定性的影响，实验在单头部燃烧室上测量了不同进口温度下的动态压力，并采用理论分析了进口温度对压力振荡的影响。实验结果显示：该燃烧室出现的燃烧不稳定性呈现的是Helmholtz模态，并且随着进口温度从530K增加至650K时，压力脉动主频增加，幅值减小。分析表明：进口温度的增加会增强燃油的雾化和蒸发，进而加强其与空气的掺混均匀性，减小了当量比脉动，从而抑制了燃烧不稳定性，压力振荡幅值减小。
气动热力学与总体设计
Numerical simulation and a hybrid method of supersonic turbulent base heating
YUAN Junya, CAI Guobiao, ZHAO Lu
2018, 33(10): 2442-2450. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.016
摘要 PDF(392KB) icon611 icon507
摘要:
Detached eddy simulation (DES) model was used to better capture large vortex structure and unsteady flow feature near cone base. Good base heating results were achieved using proper grid and numerical method. The influence of inflow conditions (like Mach number, Reynolds number) and configuration (bluntness ratio of the cone) on base heating was discussed based on numerical computational results. Compared with base heat flux, base pressure can be predicted more accurately by numerical simulation and the time consuming was shorter. A hybrid method combining numerical simulation with experimental correlation was proposed to predict supersonic turbulent base heating. A review of base heating experiment and correlations for slender cone was presented, and a revised correlation was proposed based on the above simulation results. Compared with the experiment data, the maximum error was 24%, a good result for base heating prediction. This proves that the hybrid method using the revised correlation performs well in predicting supersonic turbulent base heating of slender sphere cone and can meet needs of engineering design.
跨声速风洞中轴探管的应用
吴盛豪, 裴海涛, 陈吉明, 陈钦
2018, 33(10): 2451-2457. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.017
摘要 PDF(968KB) icon606 icon509
摘要:
以气动中心0.6m×0.6m连续式跨超声速风洞为试验平台,开展了轴探管不同开孔型式、不同长度及不同安装方位对测试结果的影响研究。测试结果表明:对称开孔型式轴探管测量结果普遍优于交错开孔型式；当试验马赫数小于1.0时,短轴探管测试结果与长轴探管相当,但当试验马赫数不小于1.0时,短轴探管头锥对测试结果影响较大；当试验马赫数小于1.0时,轴探管测孔加工质量的一致性对测试结果有显著影响。
基于简化射线模型的剪切层相位修正方法
张军, 陈鹏, 张俊龙, 卢翔宇
2018, 33(10): 2458-2464. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.018
摘要 PDF(788KB) icon526 icon498
摘要:
给出了基于简化射线模型的三维有限厚度风洞剪切层相位修正方法,利用数值模拟结果对该方法的物理依据进行了解释,并将其与传统的Amiet方法和平均马赫数法进行了对比研究,通过风洞试验对简化射线法的有效性进行了验证,最后给出了简化射线法对空间弯曲的剪切层的相位修正方法。结果表明:在来流马赫数小于等于0.3、测量角在40°~140°的范围内,当声源和传声器在同一个平面内时,对于风洞剪切层引起声波相位畸变修正,简化射线法、平均马赫数法和Amiet方法之间没有明显的差别,三种方法之间的相对误差小于1%。
基于难度系数平衡的涡轴发动机总体设计方法
张少锋, 陈玉春, 甘晓华
2018, 33(10): 2465-2475. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.019
摘要 PDF(1047KB) icon640 icon489
摘要:
为了实现第5代涡轴发动机从概念至初步设计阶段的总体方案设计，发展一种兼顾涡轴发动机总体性能与尺寸质量的总体设计方法。统计并评估国内外典型型号涡轴发动机的技术参数，建立涉及总体性能、总体结构、部件的气动/结构/强度/材料等数据库；在概念设计阶段，应用难度系数选取涡轴发动机的技术参数，开发涡轴发动机总体性能和尺寸质量设计的计算模型及程序。基于设计准则完成涡轴发动机总体性能以及各转子部件气动、结构、强度、尺寸及质量等总体方案设计。结果表明：所提出的总体设计方法能够快速有效的实现涡轴发动机的总体方案设计，并以此方法设计完成轴动功率为1500kW的第5代涡轮发动机，耗油率为0.248kg/(kW·h),功质比为10.26kW/kg。
涡流发生器对Bump进气道性能影响数值研究
何天喜, 王强
2018, 33(10): 2476-2482. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.020
摘要 PDF(912KB) icon670 icon512
摘要:
以一种Bump进气道为研究对象,通过在S弯扩压段入口处布置涡流发生器来控制流动分离,减小出口总压畸变。采用CFD数值计算软件对Bump进气道在设计点(Ma=2.0)与非设计点(Ma=1.8,0.8)工况下内、外流场进行计算,分析不同涡流发生器方案的效果。计算结果表明:在设计点工况下,安装涡流发生器能够抑制流动分离,改善进气道流场品质,减小出口总压畸变；在一些非设计点工况下会增大Bump进气道出口总压畸变；Bump进气道总压损失有所增大,不同叶片间距的涡流发生器对总压损失的影响相当。
火箭发动机
基于PLIF技术的气氧/气甲烷同轴剪切喷嘴试验
俞南嘉, 鲍启林, 李峰, 张洋
2018, 33(10): 2483-2491. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.021
摘要 PDF(1226KB) icon661 icon518
摘要:
以数值仿真的结果作为参考,开展了基于PLIF(平面激光诱导荧光)技术、高速摄影技术等非接触光学燃烧诊断技术的气氧/气甲烷同轴剪切喷嘴试验研究。通过联合光学诊断对不同设计工况的燃烧流场进行诊断测量,获得燃烧室内OH分布,燃烧流场发展演化过程、火焰的结构等信息,对燃烧流场进行详细的分析。研究结果表明:气氧/气甲烷剪切燃烧火焰存在明显的剪切燃烧层,且随着轴向距离的增加,火焰逐渐失稳；随燃氧速度比的增加,流场涡旋作用明显加强,火焰根部稳定段变短,瞬时火焰结构卷曲和褶皱增多；仿真计算的OH分布与试验测得的OH分布相似,仿真模型能够合理预测气氧/气甲烷同轴剪切喷嘴的燃烧流场。
宽频高幅值水力激振信号的产生与控制
刘上, 赵瑞国, 付幼明, 徐云飞, 李龙飞, 程晓辉, 张兴军
2018, 33(10): 2492-2499. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.022
摘要 PDF(937KB) icon603 icon468
摘要:
为了研究火箭发动机全尺寸泵后供应系统的动力学特性,运用脉动压力发生器设计了一种宽频水力激振系统,开展了液流试验和数据分析。结果表明：水力激振系统可以在0~1200Hz的频率范围内,产生时域幅值超过1.5MPa、高信噪比的压力脉动信号,达到了宽频率范围、高激励幅值的目的。通过对电动机转速的控制实现激励频率的可控变化,以满足不同频率激励策略的要求。提高管路系统的入口稳态压力,可以提高激振信号的幅值。通过合适的局部流阻分布,可以在宽频范围内提高水力激振信号的幅值,提高信噪比。
基于光纤传感器的SRM界面黏接应力监测
张磊, 常新龙, 张有宏, 刘万雷
2018, 33(10): 2500-2507. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.023
摘要 PDF(930KB) icon613 icon434
摘要:
界面黏接应力是SRM(固体火箭发动机)药柱结构完整性重要方面,也是健康监测的重要参数。为实现对黏接应力实时在线监测,设计了一种聚合物封装的FBG(光纤布拉格光栅)传感器,将其埋入HTPB(hydroxyl-terminated polybutadiene)推进剂/衬层界面黏接试件中。通过对试件在受到拉应力作用下FBG传感器反射光谱的模拟和应力响应测试试验研究了FBG传感器对应力响应规律。结果表明:FBG传感器中心波长随着试件的拉应力增大而减小,线性度较好,且传感器具有较高的灵敏度和稳定性。试件黏接性能测试试验中,FBG传感器性能保持完好,黏接试件强度满足技术指标,验证了传感器封装和埋入方式的可行性。
水下点火固体火箭发动机两相流流场数值分析
乌岳, 李卓, 江晓瑞
2018, 33(10): 2508-2514. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.024
摘要 PDF(834KB) icon766 icon544
摘要:
利用FLUENT软件,使用湍流模型和VOF(volume of fluid)模型对水下点火固体火箭发动机的气液两相流场进行数值分析,对点火初期喷管中燃气的流动过程和燃气泡的发展过程进行了仿真,数值模拟了固体火箭发动机尾流场燃气密度、压力和温度的分布规律。研究表明:点火初期,喷管内流场将有一个完整激波建立的过程,除此之后的喷管尾流区域,由于气体受到压力扰动的影响,激波结构被破坏,没有形成连续的膨胀—压缩波；射流过程中燃气泡头部一直保持较大直径,中部燃气通道存在随轴向周期性的膨胀-压缩现象；喷管尾流区,各流动参数出现不同程度的振荡现象:喷管出口燃气密度受外界水的压缩及传质传热的影响,出现峰值后逐渐稳定；喷管出口燃气总压由于受水环境的急剧压缩,在喷管出口附近形成一个高压区；喷管出口燃气温度经三次周期变化后,温度逐渐降至1750K以内。
叶轮机械
多级高负荷风扇处理机匣扩稳与静子匹配研究
袁巍, 吴闯良, 邓哲
2018, 33(10): 2515-2524. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.025
摘要 PDF(1278KB) icon513 icon434
摘要:
以双级高负荷风扇为研究对象,以三维数值模拟为手段,探索一种适合多级高负荷风扇而又不影响其大流量点性能的扩稳方案。最终,对风扇采用周向槽对风扇小流量点进行扩稳,同时调节处理机匣上游静子局部基元使之与处理机匣相匹配,解决了风扇大流量点的堵塞问题。风扇的稳定裕度提高到16.3%,同时风扇大流量点的流量也没有减小,从而兼顾了设计状态的推力水平。
基于迭代算法的复杂曲面零件三坐标测量快速精确定位方法
张现东, 卜昆, 董一巍, 李效基
2018, 33(10): 2525-2532. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.026
摘要 PDF(872KB) icon559 icon409
摘要:
针对复杂曲面零件在三坐标测量过程中存在着定位难、定位精度低的问题,基于改进的迭代最近点算法,提出了考虑半径补偿的预定位与精定位的多级定位算法；并通过建立定位点几何误差与叶片定位精度的数学关系模型,结合贪婪算法与六点原则,给出了近优的定位点序列生成方法。结合定位算法与定位点序列,给出了复杂曲面零件定位迭代流程,并开发了三坐标测量定位系统。以涡轮叶片为例,通过的定位仿真和定位实验,结果表明：该系统只需测量12～18个点即可使得叶片定位误差在0.1mm以内,证明该系统能有效的提高复杂曲面零件的定位精度和效率。
压气机叶顶区域周向模态特性的实验
姚丹, 田杰, 吴亚东, 欧阳华
2018, 33(10): 2533-2541. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.027
摘要 PDF(1211KB) icon515 icon435
摘要:
针对压气机叶顶区域流动周向模态测试对传感器数量的要求及传感器数量受限时所产生的模态混叠现象,提出一种基于两套测点数组合来校准预测高阶周向模态的方法。结果表明：应用该方法,在实验测试中将可识别的模态阶数提升至原来的5倍。研究了轴流压气机叶顶区域压力脉动,捕捉到包括叶片通过频率(BPF)和旋转不稳定性频率(RIF)带凸起的叶顶区域流动模态特性。随着流量减少,频谱上对应的宽频带凸起结构向低频移动,主要周向模态阶数降低,但旋转角速度有所上升。压气机叶顶区域流动的时变特性分析表明,旋转不稳定性在时域上幅值波动较大,不稳定性明显。
动力传输
基于曲面包络逼近原理的点啮合齿面整体设计方法
周凯红, 唐进元
2018, 33(10): 2542-2553. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.028
摘要 PDF(1077KB) icon509 icon416
摘要:
基于曲面活动标架理论,提出了点啮合齿面整体设计的曲面包络逼近方法：以第一齿面包络特征线为样条曲线,以第二齿面沿接触点迹线的齿面局部结构作为曲面插值条件,通过第一齿面运动不变量描述的运动变换,构造完全由第一齿面的运动不变量描述的第一齿面共轭运动空间作为第二齿面整体优化设计空间,确保齿面设计方法的可全局优化性和可加工性。根据点啮合齿面加载接触实验数据,以空载啮合时两齿面间隙作为预测和控制重载情况下的接触区形状和大小的设计目标参数,建立点啮合齿面整体优化设计的变分不等式模型。与以往点啮合齿面设计和齿面接触分析(TCA)方法相比,该齿面设计方法摆脱了以往齿面接触分析(TCA)中以特定机床加工参数作为齿面重构参数而给齿面优化设计带来的不必要的限制,能在满足预定的加载的啮合特性要求的同时,确保齿面能用盘铣刀通过多轴联动数控加工方法以展成法加工。仿真实例计算和分析表明：本齿面设计方法能形成完整的弧齿锥齿轮齿面,该齿面在满载啮合时,重合度达到2.122,传动误差幅值降低至0.063°,具有优良的加载啮合特性。
基于IITD和FCM聚类的滚动轴承故障诊断
向玲
2018, 33(10): 2553-2560. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.2018.10.029
摘要 PDF(1066KB) icon545 icon399
摘要:
基于Akima插值和固有时间尺度分解（ITD）中的线性变换，提出了一种改进的固有时间尺度分解（IITD），在此基础上，进一步提出基于IITD近似熵（AE）和模糊C均值聚类（FCM）相结合的滚动轴承故障的诊断方法。采用IITD方法对滚动轴承的振动信号进行分解，通过互信息分析，筛选出前3个含主要特征信息的固有旋转分量（PR），计算其近似熵值作为信号的特征向量，将得到的特征向量输入到FCM分类器中分析并得到分类结果。实验分析表明：分别与基于EMD、ITD近似熵和FCM聚类相结合的方法比较，该方法的分类系数更接近1，平均模糊熵更接近0，即此方法对滚动轴承的正常、内圈故障、外圈故障、滚动体故障信号以及对内圈的不同损伤程度信号均能更有效更准确地进行分类。

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