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2005年  第20卷  第5期

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研究论文
广义时变ARMA序列预测方法
王治华, 傅惠民
2005, 20(5): 713-717.
摘要 PDF(908KB) icon1267 icon614
摘要:
提出一种广义时变ARMA序列预测方法,给出时变序列和广义时变序列的预测公式及其均方误差。该方法能够对均值、方差、自回归系数和滑动平均系数都随时间变化的广义时变序列(或信号)进行分析和预测,可广泛应用于气象、通信、自动控制、结构响应分析和故障诊断等领域。大量计算表明,本文方法与传统方法相比,具有更高的预测精度。
用子波系数概率密度函数研究湍流多尺度结构的间歇性
姜楠, 柴雅彬
2005, 20(5): 718-724.
摘要 PDF(759KB) icon1841 icon586
摘要:
用热线风速仪在充分发展平板湍流边界层中测量流向速度信号的时间序列并进行湍流多尺度结构统计特性的实验研究。用热线风速仪以高于对应最小湍流时间尺度的分辨率精细测量风洞中平板湍流边界层不同法向位置的流向速度分量的时间序列信号,用子波分析对湍流脉动速度信号进行多尺度分解,将推广的自相似性(ESS)应用于子波分析。用子波系数的概率密度函数验证了多尺度相干结构对间歇性的影响,并证明与距壁面距离有关。对比研究了提取湍流边界层多尺度相干结构前后湍流多尺度结构函数间歇性的变化规律及概率密度函数的变化规律,验证了多尺度相干结构是湍流边界层产生奇异标度律的原因。当这些相干结构被分离出后,由子波系数计算的ESS标度律就回到K olm ogorov线性标度律,这一现象在整个湍流边界层都是很明显的。
周向总压畸变在轴流压气机中的传递特性分析
吴虎, 冯维林
2005, 20(5): 725-730.
摘要 PDF(484KB) icon1513 icon515
摘要:
基于轴流压气机叶排特性,建立了一种预测周向总压畸变沿轴流压气机传递的矩阵分析模型,应用于某一单级压气机,对其进口总压畸变传递特性进行了详细的数值分析,给出了对发动机稳定性分析中影响较大的总压、总温及气流角的周向分布。计算结果与实验结果比较表明,本模型和采用的方法合理,可行。
超燃冲压发动机进气道不起动仿真研究
鲍文, 常军涛, 郭新刚, 崔涛
2005, 20(5): 731-735.
摘要 PDF(832KB) icon1650 icon514
摘要:
对超燃冲压发动机进气道-隔离段进行了二维稳态流场数值模拟,给出了超燃冲压发动机进气道起动到不起动整个过程的数值模拟结果。得到了不同压比下、不同攻角下进气道-隔离段内部流场等压线图,分析了进气道-隔离段壁面静压分布特性,初步给出了进气道不起动状态的判断准则。
一种确定燃气涡轮轴发动机起动最小所需扭矩的工程方法
蔡建斌, 尹泽勇, 熊焰, 成本林, 黎亮
2005, 20(5): 736-739.
摘要 PDF(328KB) icon2017 icon520
摘要:
依据某型涡轴发动机冷运转试验数据,给出了发动机阻力矩和净力矩的计算方法。按照发动机在此温度条件下的最大允许起动时间,提出了确定发动机在该大气温度条件下起动时最小所需扭矩的方法,并通过试验表明用这种方法得到的计算结果和试验结果较吻合。
凸包(Bump)进气道/DSI模型设计及气动特性研究
钟易成, 余少志, 吴晴
2005, 20(5): 740-746.
摘要 PDF(1088KB) icon2087 icon513
摘要:
利用基于乘波理论的Bum p进气道设计软件,据锥型流精确流线法设计了一腹部进气布局的Bum p进气道。用CFD模拟手段,从对称面马赫数分布、凸包上的极限流线及横截面上压强系数分布等方面分析了进气道进口段流场特征,证明所设计的Bum p进气道流动特征符合预期设计目标。通过CFD计算和试验对比,分析了所设计的Bum p进气道超声速气动性能,表明在发动机设计状态,在来流马赫数M a∞为2.0时,出口平均总压恢复系数接近0.87,而在M a∞=1.8时该值不低于0.91。
基于部件特性未知的航空发动机故障诊断技术
肖洪, 薛倩, 廉筱纯, 吴虎
2005, 20(5): 746-750.
摘要 PDF(297KB) icon1576 icon558
摘要:
以航空发动机部件通用特性为基础运用单纯形优化方法,发展了一种预测发动机部件特性的自适应模型方法。并以此为基础运用气路分析原理,选取表征发动机性能参数变化的症兆变量和测量参数,建立了发动机故障诊断小偏差方程。诊断结果表明:症兆变量的选取和相对变化值大小对故障诊断误差有决定性的影响,其值的选取应以门限值1/3为最佳;故障诊断模型症兆变量与实际故障症兆变量变化值相对误差控制在5%内,且不会对故障类型的判断产生影响;故障诊断模型在已知的检验结果内无误诊现象。
转子振动故障信号的盲分离
李舜酩
2005, 20(5): 751-756.
摘要 PDF(990KB) icon1691 icon553
摘要:
介绍了盲源信号分离基本原理。基于最小化互信息原理,建立了用独立分量分析方法估计分离矩阵的加速梯度法,并给出了实现步骤。利用所建立的方法进行振动信号盲源分离的数值仿真,分离后的信号波形与源信号一致。对具有故障的实际转子进行多传感器信号采集并进行盲分离,不同故障的特征被分离开来。分析实例体现了所建立的方法在盲源信号分离中的有效性和对转子故障分离的实用性。
一种航空发动机数控系统可靠度分配的方法
赵德孜, 温卫东
2005, 20(5): 757-761.
摘要 PDF(662KB) icon1411 icon467
摘要:
在V ague集理论的表决模型中引入了倾向性因子,并据此提出了一种可靠性影响因素赋权的方法。将此方法与模糊综合评判理论结合,建立了综合评判系统各单元之间相对失效系数的模型。然后借助该模型及MATLAB软件,提出了一种具有冷贮备单元的航空发动机数控系统可靠度的模糊分配方法。该方法适用于缺乏可靠性数据的方案论证及初步设计阶段。
航空发动机涡轮叶片包容试验及数值模拟
宣海军, 洪伟荣, 吴荣仁
2005, 20(5): 762-767.
摘要 PDF(447KB) icon1810 icon491
摘要:
为了解断裂涡轮叶片与包容环的撞击过程,研究航空发动机的包容性能,提高飞机飞行安全。在高速旋转试验台上进行了飞断平板叶片与包容环的撞击试验,并采用基于撞击动力学理论的有限元数值计算方法模拟了撞击过程。结果表明,平板叶片撞击包容环产生两个撞击点,第二撞击点是较为危险的撞击点,撞击点处的径向凸起量随初始撞击动能的增大而线性增大,两撞击点间的距离随初撞击动能的增大而线性减小,数值模拟准确地反映了叶片与包容环的撞击过程。研究结果对航空发动机包容环结构的优化设计和包容能力的校核计算有一定的参考价值。
弹性模量对低周疲劳性能参数的影响
张国栋, 苏彬, 王泓, 何玉怀, 许超, 李骋
2005, 20(5): 768-771.
摘要 PDF(900KB) icon2034 icon466
摘要:
对材料1C r11N i2W 2M oV进行了500℃的等温低周疲劳试验和静力拉伸试验。考察了静力拉伸弹性模量与动态弹性模量的差别,以及弹性模量对该材料等温低周疲劳性能参数的影响。结果表明:当循环寿命较大(Nf大于5 000周)时弹性模量对等温低周疲劳寿命预测的精确度有较大的影响,分散带的大小有数量级的差别,应该采用疲劳试验机测出的弹性模量对等温低周疲劳寿命进行预测。
夹杂对粉末高温合金裂纹扩展寿命的影响
赵勇铭, 宋迎东
2005, 20(5): 772-777.
摘要 PDF(290KB) icon1598 icon481
摘要:
采用有限元方法中的奇异单元,研究了当粉末高温合金FGH 95中存在由夹杂引起的裂纹时,夹杂对裂纹应力强度因子的影响;并在此基础上,利用Paris公式,计算了夹杂对裂纹扩展寿命的影响。研究结果表明:当夹杂处于裂纹的不同位置时,对应力强度因子的影响趋势也不同,且硬夹杂的影响趋势与软夹杂相反;存在软夹杂时,将夹杂当作初始裂纹,不考虑夹杂的影响得出的裂纹扩展寿命结果是安全的,而对于硬夹杂得出的结果偏于危险,对于FGH 95粉末高温合金,夹杂相对于基体材料其弹性模量偏小,为软夹杂,因此将夹杂当作初始裂纹计算裂纹扩展寿命时不考虑夹杂的影响,将得到偏于安全的裂纹扩展寿命计算结果。这一结论为简化粉末冶金涡轮盘的寿命分析提供了依据。
一种结构可靠性的数值计算方法
蒋向华, 杨晓光, 王延荣
2005, 20(5): 778-782.
摘要 PDF(360KB) icon1708 icon527
摘要:
应力—强度干涉法是结构可靠度计算的基础,然而在结构疲劳可靠度计算时材料的等寿命强度很难求得。根据模糊概率积分法,给出了一种利用蒙特卡洛抽样直接求解结构可靠度的数值计算方法,经过数值试验表明,该算法简单、有效,而且实施过程简单,容易为工程计算所采用,具有一定的应用价值。
指数型单元混联系统可靠性综合的信息论方法
孙有朝
2005, 20(5): 783-788.
摘要 PDF(262KB) icon1596 icon519
摘要:
研究了一种求解具有多层指数型数据混联系统可靠性近似限的信息论方法。根据单元试验信息提供的信息量与系统折合试验应提供的信息量相等的原理,导出了单元试验信息等效折合的基本公式,给出了指数型单元混联系统可靠性综合的基本模型和方法步骤,建立了系统可靠性近似限的基本模型,并以实例形式说明了方法的具体应用。
双转子系统碰摩有限元接触分析模型及故障诊断
单颖春, 刘献栋, 何田, 李其汉
2005, 20(5): 789-794.
摘要 PDF(707KB) icon1530 icon469
摘要:
针对常用碰摩力模型的不足,应用AN SY S软件在求解转静子之间的碰摩力与法向相对位移之间的关系的基础上得到了碰摩力模型,并与整体传递系数法相结合建立转静件碰摩的动力学方程。采用整体传递系数法计算转子系统的动力特性,进而求解双转子系统的瞬态响应。利用时域波形、频谱分析和小波变换对响应进行了分析,得出并分析了相关的故障特征。
航空发动机涡轮叶片的多学科设计优化
吴立强, 尹泽勇, 蔡显新
2005, 20(5): 795-801.
摘要 PDF(878KB) icon1807 icon638
摘要:
叙及了多学科设计优化技术在航空发动机涡轮叶片设计中的应用研究,对涡轮叶片多学科设计优化方法进行设计的具体实施过程进行了介绍,讨论了结构、气动、传热、强度、振动和寿命以及优化算法等跨学科之间进行耦合优化设计的理论和方法。文末给出了一计算实例。
煤油/空气气动阀式脉冲爆震发动机试验
李建中, 王家骅, 范育新, 张义宁, 张靖周
2005, 20(5): 802-806.
摘要 PDF(696KB) icon1654 icon476
摘要:
为了研究煤油/空气气动阀式脉冲爆震发动机(简称PDE)的爆震波特性,建立了一整套试验系统,在进气加温和燃油加温的条件下,以液态煤油为燃料、以空气为氧化剂,在内径100 mm、长为2000 mm的爆震管内进行了大量的多循环爆震试验。研究了液态煤油和低污染空气(接近纯空气)形成的可爆混气的爆震波特性,研究了气动阀和空气加热器的设计方法等。研究结果为进一步研究液态燃料和高污染空气形成可爆混气的爆震燃烧机理提供了依据,为研制工程应用的PDE提供理论和实践基础。
RNG k-ε模型数值模拟油雾燃烧流场
郭尚群, 赵坚行
2005, 20(5): 807-812.
摘要 PDF(850KB) icon1818 icon471
摘要:
采用RNG(R enorm alization G roup)k-ε紊流模型对某环形燃烧室火焰筒内三维两相燃烧流场进行数值模拟。运用偏微分方程法和区域法生成贴体网格,EBU-A rrhen ius紊流燃烧模型估算化学反应速率,六通量热辐射模型估算辐射通量。在非交错网格下求解气相采用S IM PLE算法,液相采用颗粒轨道模型和PS IC算法。近壁区处理分别采用两层和三层壁面函数。计算数据与试验值比较表明,采用三层壁面函数的RNG k-ε模型更适用于模拟三维两相燃烧流场。
模拟涡轮叶片冷却通道的热驱动实验研究
杨敏, 常海萍, 房治有
2005, 20(5): 813-817.
摘要 PDF(693KB) icon1618 icon459
摘要:
在新型超级冷却技术机理研究的基础上,采用模拟涡轮叶片冷却通道的物理模型,对新型超级冷却热驱动换热特性展开实验研究。主要研究了旋转条件下,新型超级冷却的主要影响因素和热驱动换热特性。通过实验研究,结果表明:旋转速度、热流密度和冷气进口速度对新型超级冷却具有显著的影响,并且随着它们的增大,新型超级冷却的换热效果有不同程度的提高。
带喷管脉冲爆震发动机单循环性能分析模型
邱华, 严传俊, 熊姹
2005, 20(5): 818-821.
摘要 PDF(731KB) icon1606 icon532
摘要:
利用特征线理论下爆震波传播过程的解析解形式,采用爆震室内气体状态均一化处理方法,将爆震波到达爆震室出口或隔离气体接触面(部分充填下)以后通过收敛扩张喷管的排气过程简化为固定容积排气的零维模型,在此基础上得到了相应的性能计算模型。通过与试验数据的对比表明,模型可以有效评估喷管结构尺寸对发动机性能的影响趋势,通过引入一定的拟合形式,可以计算同一发动机结构下不同状态时的性能。
带60°肋U型通道中气膜孔对通道换热特性的影响
刘湘云, 陶智, 丁水汀, 徐国强, 邓宏武
2005, 20(5): 822-826.
摘要 PDF(734KB) icon1451 icon548
摘要:
以航空发动机涡轮叶片中段内部冷却通道为研究对象,将其简化为带肋变截面U型通道。对通道内有气膜出流时的换热特性进行了实验研究。实验模型中,矩形肋对称布置在上下2个表面,气膜孔仅布置在第2通道内。文中定义了气膜开孔率的概念,采用单元分析法研究了气膜开孔率和出流比对通道内单元努塞数分布和第2通道压力分布的影响。实验结果表明,气膜出流比一定时,随着开孔率的增加,换热增强;在两肋之间的3个气膜孔中,肋后孔对通道换热影响最大;气膜出流比与通道努塞数的关系为二次曲线。
带直肋及气膜出流的回转通道内冷气流动特性
刘军亮, 徐国强, 丁水汀, 陶智, 邓宏武
2005, 20(5): 827-830.
摘要 PDF(381KB) icon1616 icon610
摘要:
将航空发动机高压涡轮叶片内冷通道进行简化,以实验方法研究了带90°直肋及气膜出流的变截面回转通道内冷气的流动特性。根据肋和气膜孔的结构特点,将通道划分为若干个特征单元。结果表明:与无气膜出流时相比,通道出口段存在气膜出流时其有效压力分布发生了较大的变化,使得整个出口通道的有效压力下降,在气膜孔附近压力下降更为明显。在其他条件不变时,与单元内其他位置的气膜孔相比肋后气膜孔出流量较大。
高压涡轮导叶内冷通道流动特性计算分析
郭文, 吉洪湖, 蔡毅, 刘波
2005, 20(5): 831-835.
摘要 PDF(273KB) icon1610 icon490
摘要:
涡轮叶片内部冷却特性直接影响到叶片的壁面温度分布,必须对其展开详细的研究。本文利用网络法计算研究了某高压涡轮导叶内部冷却通道中的流动和换热特性,并进行了相应的流量特性试验研究。结果表明,改进后的计算程序可以较为准确地模拟出叶片内部冷却通道中的流量分配和压力、温度分布,以及冷气沿径向和弦向的压力损失。流量特性计算结果与试验结果吻合较好。
自耦合射流流动特性和相关参数影响规律的数值研究
谭晓茗, 张靖周
2005, 20(5): 836-840.
摘要 PDF(1115KB) icon1484 icon613
摘要:
为了得到压电驱动的自耦合射流的流场特性以及相关参数对其的影响规律,利用数值模拟的方法,借助于动网格技术模拟了压电驱动膜片的周期性运动,实现了自耦合射流腔体内部和外部流动的耦合计算,获得了和实验相一致的流动现象;当输入压电膜片的振动频率、振幅以及激发器腔室的几何尺寸不同时,自耦合射流的流动速度分布相应地进行改变。研究结果表明:数值模拟方法是合理的;模拟结果为实验参数的设定和实验件的优化设计提供了良好的理论依据。
冲压发动机燃烧室三维流场数值模拟
袁书生, 王玉峰, 李高春, 刘晖, 王晓伟
2005, 20(5): 841-846.
摘要 PDF(1489KB) icon1725 icon554
摘要:
采用有限体积法和S IM PLE算法对带V型火焰稳定器的冲压发动机燃烧室流场进行了数值模拟。目的是通过数值模拟得到燃烧室的流场,加以研究,指导实验。计算是在笛卡尔坐标系下进行的,计算中采用标准二方程湍流模型、EDM(Eddy-D issipation-M odal)燃烧模型和P-1辐射模型。得到了燃烧室流场的特征,并讨论了多种因素变化对流场的影响。结果表明,各种因素变化对燃烧室流场有较大的影响。
神经网络集成在发动机故障诊断中的应用研究
徐启华, 师军
2005, 20(5): 847-852.
摘要 PDF(659KB) icon1407 icon428
摘要:
提出一种基于A daBoost的集成神经网络故障诊断方法,利用多层前向神经网络作为故障弱分类器,通过简单地训练若干个单一神经网络并将其预测结果进行合成,实现了对航空发动机多类故障的诊断。针对一个涡轮喷气发动机气路部件的仿真实验表明,这种方法提高了最终故障分类器的泛化能力,便于工程应用。
基于非线性预测的发动机转速限控方法
宋志平, 韩崇昭, 魏瑞轩
2005, 20(5): 853-856.
摘要 PDF(389KB) icon1781 icon449
摘要:
研究对发动机最大转速进行非线性预测限制的方法。将发动机动态过程描述为二阶的V olterra级数模型,并由此建立它的非线性闭环预测模型。根据输入约束和控制目标,提出转速预测限制的滚动控制算法。对此进行了仿真,在超量的加速供油下,得到了预测限制的供油变化线和转速变化线。与比例反馈限制方法比较表明,预测控制方法能够解决燃烧延迟和发动机转子惯性的影响,准确实现转速限制,且其控制算法的计算量小,能符合实时性要求。
涡扇发动机自增益调度H_∞控制器设计
隋岩峰, 于达仁, 隋鹏
2005, 20(5): 857-861.
摘要 PDF(770KB) icon1460 icon476
摘要:
对可以用LPV(线性变参数)系统表示的涡扇发动机对象,将其凸分解为多胞表示,利用多胞特性将整个控制器设计转化为对胞体顶点控制器的设计。然后利用LMI(线性矩阵不等式)方法,对多胞的各顶点设计具有单一Lyapunov函数满足H∞性能且极点在给定区域的输出反馈控制器,综合顶点控制器得到具有同样多胞结构的全局连续变增益控制器。通过与一般的PID控制器进行对比验证了此控制器的有效性。
航空发动机多变量自校正控制研究
潘慕绚, 黄金泉
2005, 20(5): 868-872.
摘要 PDF(1094KB) icon1525 icon410
摘要:
针对航空发动机这一具有耦合和强非线性被控对象,采用基于带遗忘因子的最小二乘参数估计算法的最小方差多变量自校正控制,通过分析保证了闭环系统的可辨识性。仿真结果表明,控制器响应速度快,跟踪精度高,抗干扰和耦合能力强,估计参数能以较快的速度收敛。
包含处理机匣影响的压气机旋转失速稳定性模型
于巍巍, 王晓宇, 孙晓峰
2005, 20(5): 873-881.
摘要 PDF(606KB) icon1698 icon423
摘要:
通过引入等价分布源方法,建立了处理机匣非定常壁面边界条件的数学模型,从而可以计算处理机匣对压力扰动波的影响。同时,将这一计算模块引入稳定性模型中,发展了可以包含处理机匣影响的稳定性模型。与某低压压气机以及NA SA的37号压气机的实验结果对比表明,所发展的三维旋转失速稳定性模型完全满足预测压气机稳定性的需求。此外,对37号压气机的数值计算表明,处理机匣的结构参数,如长度、背腔高度和壁面开孔率等都对稳定性有影响。理论上表明可以通过设计这些结构参数达到扩大压气机稳定性裕度的目的。
倾转旋翼过渡状态瞬态响应分析与试验
杨卫东, 董凌华
2005, 20(5): 882-889.
摘要 PDF(1571KB) icon1518 icon487
摘要:
基于多体动力学分析方法建立倾转旋翼过渡状态瞬态响应分析模型,研究过渡状态下倾转旋翼非线性非定常气弹耦合动力学特性;通过引入倾转过程旋翼尾迹弯曲的影响,修正了直升机旋翼常规动态入流模型。集成非定常动态入流方程与倾转过渡状态的多体动力学方程,建立倾转旋翼过渡状态下时域非定常耦合分析模型。以两片桨叶的跷跷板旋翼为例,分析倾转过渡状态旋翼瞬态挥舞响应及旋翼气动力的时间响应历程。利用旋臂式模型机动飞行试验机进行倾转过渡状态下旋翼瞬态拉力的试验研究,试验与理论计算结果表现出很好的相关性。数值计算和试验结果表明:建立的时域模型能够有效分析倾转旋翼过渡状态的瞬态特性;倾转过渡状态旋翼尾迹弯曲对非定常动态入流的影响是显著的,对于倾转过渡状态动态入流尾迹弯曲的修正是很必要的。
某涡喷发动机压气机气动失稳过程的非线性分析
吴云, 李应红, 张朴
2005, 20(5): 890-894.
摘要 PDF(757KB) icon2107 icon392
摘要:
对某涡喷发动机压气机的气动失稳过程进行了相关积分分析。对节流过程中压气机静压信号进行延时嵌入重构,发现失稳过程中重构相空间的吸引子结构发生了显著变化;应用相关积分值作为压气机内部流动状况变化的评价指标,发现节流过程中压气机第1级端部的流动最先发生不稳定,随后第2级先于第3,4级发生不稳定征兆;1,2级的失速类型为渐进型失速,3,4级为突变型失速;第3级叶根最先发生不稳定,且发展较快,最终导致全叶高失速;低通滤波可以提高相关积分方法检测失速征兆的时效性。分析表明,非线性的相关积分分析方法是进行压气机气动失稳过程研究的有效手段。
爆震波多管点火特性实验
郭红杰, 梁国柱, 马彬
2005, 20(5): 895-899.
摘要 PDF(821KB) icon1713 icon446
摘要:
为了研究液体火箭发动机爆震波多管点火的同步性能、多次点火重复性能以及点火火炬性能,组建了氢氧爆震波多管点火实验系统。采用氢气和氧气为工质,常温供气压力0.10.5 M Pa（表压）,混合比1.87.2,进行了多次实验。实验结果表明:爆震波点火技术可以在与液体火箭发动机贮箱压力相适应的较低的供气压力下获得高温（>1300℃）高压（>1 M Pa）爆震产物,并且具备良好的点火重复性能和多管点火同步性能,多次点火重复性时间差和多管点火同步性时间差均小于0.3 m s。爆震波多管点火技术适合用于多燃烧室液体火箭发动机的同步点火。
航空发动机测试信号噪声特性分析
李文峰, 王永生, 杨纪明, 王苏
2005, 20(5): 900-904.
摘要 PDF(907KB) icon1742 icon500
摘要:
在采集到的航空发动机测试信号中不可避免地混有噪声或干扰信号,讨论了利用频谱分析、滤波、小波分解、双谱估计、以及自相关分析等提取发动机信号噪声的方法,分析了发动机信号噪声的类型和特性。结果表明:发动机噪声主要是加性、低强度的连续频谱,在某几个频率成分上也分布着线状频谱。噪声中既有白噪声、又有非平稳的入侵色噪声。

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