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2007年  第22卷  第1期

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研究论文
非线性时间序列的动力学混沌特征自动提取技术
陈果
2007, 22(1): 1-7.
摘要 PDF(871KB) icon1418 icon424
摘要:
提出了一种非线性时间序列混沌特征的自动提取方法.该方法直接根据非线性时间序列, 依次计算出延迟时间、嵌入维数、相关维数、最大李雅普诺夫指数、相轨迹特征以及Poincare特征等混沌特征, 整个特征的提取过程自动完成, 毋须人工干预.最后用算例表明了该方法的有效性和正确性.该方法对于利用非线性混沌特征进行非线性系统故障诊断和趋势预测具有重要意义.
旋转叶片频率转向与振型转换特性
王建军, 卿立伟, 李其汉
2007, 22(1): 8-11.
摘要 PDF(464KB) icon1804 icon417
摘要:
通过对典型旋转叶片的有限元分析, 讨论了旋转叶片动频特性的“频率转向”和“振型转换”问题, 尤其是关于多模态耦合的复杂“频率转向”和“振型转换”的现象和特点.首先讨论了旋转叶片动频特性中的两阶模态间“频率转向”和“振型转换”问题, 说明了这种耦合振动问题的机理, 然后研究了多阶模态相互耦合所导致的复杂“频率转向”和“振型转换”现象, 对其基本特点进行了详细的分析和说明.
航空发动机润滑系统通用分析软件开发
刘振侠, 黄生勤, 吕亚国, 郭晖
2007, 22(1): 12-17.
摘要 PDF(992KB) icon1637 icon440
摘要:
发展了一种全新的航空发动机润滑系统通用分析软件.采用流动换热的网络算法, 将发动机润滑系统分解成由相应的典型元件和节点组成的网络, 用有限的元件和流动介质类型就可描述通用的发动机润滑系统.元件分为简单元件和组合元件, 并和润滑系统结构一一对应, 方便了元件的初始化.软件前台采用图形建模方式生成计算网络, 后台采用了网络自动识别技术, 方便了复杂网络的建立.可视化界面及支撑数据库, 提高了软件的易用性.
航空发动机真实机匣的包容性试验
范志强, 高德平, 覃志贤, 王维, 纪永汉
2007, 22(1): 18-22.
摘要 PDF(966KB) icon1984 icon487
摘要:
为了研究某发动机机匣的包容性, 在旋转试验器上进行了该机匣的包容性试验.试验考虑了相邻叶片的影响, 得到了叶片断裂甩出时的转速、断叶撞击机匣的应变响应和断叶撞击机匣过程的高速摄影照片.试验结果表明, 断叶与机匣碰撞了两次, 第2次撞击时在未断叶片作用下断叶击穿机匣, 机匣的失效模式主要是剪切破坏.采用包容曲线法对机匣的包容性进行了计算, 计算结果与试验结果吻合良好.研究结果对航空发动机机匣的包容性设计有一定的参考价值.
涡轮叶片的多学科设计优化系统
王婧超, 李立州, 岳珠峰
2007, 22(1): 23-29.
摘要 PDF(1381KB) icon1522 icon483
摘要:
建立了一个全三维涡轮叶片的一体化多学科设计优化系统, 并对某叶片进行涉及五学科的设计优化分析.在此优化系统中, 采用5次多项式方法进行三维涡轮叶片的参数化建模, 单元线性插值法完成学科间载荷信息的传递, 多岛遗传算法及二次序列规划法联合进行整个优化问题的寻优.实例分析结果表明, 一体化优化使涡轮叶片性能得到明显提高, 所建系统稳定、高效, 具有应用于工程实践的可行性及可靠性.
特殊形状橡胶密封圈的性能分析
孙健, 迟可伟, 冯茂林, 张文明
2007, 22(1): 30-36.
摘要 PDF(1646KB) icon1549 icon441
摘要:
采用非线性有限元法对特殊截面形状的橡胶密封圈进行了分析.通过轴对称有限元分析模型, 分析了其在矩形沟槽内装配压缩过程中的变形和应力变化, 以及应力的分布情况, 同时还对承受单侧压力的密封情况进行了研究.对于密封圈的抗扭转特性以及在特殊压力负载情况下的密封特性也进行了模拟并且和普通O形圈进行了对比.结果表明, 所采用的方法能够预测特殊形状的密封圈在压缩中的变形和应力等特征参数, 加深了对其密封性能的了解, 并对同类密封结构设计有一定的指导意义.
小子样武器装备可靠性评定过程中专家信息的规范化描述
刘琦, 武小悦, 张金槐
2007, 22(1): 37-40.
摘要 PDF(334KB) icon1682 icon419
摘要:
在对航空航天领域可靠性工程中专家信息的特征进行分析的基础上, 分别对模糊描述、概率描述法、专家打分法、主观语言描述方式的专家信息规范化进行了研究, 并对基于专家信息的验前分布确定过程进行了分析.建立了专家信息规范化的广义验前信息描述、基于不确定性加权验前信息描述、最大熵法验前信息描述的验前分布确定模型.论文的研究对于小子样条件下运用Bayes方法分析系统可靠性时, 基于专家信息的验前分布确定具有重要的工程指导意义.
预处理方法在叶轮机械三维数值模拟中的应用
严明, 赵秋颖, 梁磊
2007, 22(1): 41-47.
摘要 PDF(2123KB) icon1592 icon421
摘要:
应用预处理方法求解三维可压缩流动Navier-Stokes方程, 发展了一种适用于叶轮机械的既可以求解跨声速流动也可以求解不可压流动的数值模拟方法, 对NASA Rotor67和北航低速大尺寸压气机算例进行了计算, 计算结果与实验数据相吻合, 表明本文采用的预处理方法具有较大的工程实用性.
基于小生境遗传算法和RANS方程的平面叶栅气动优化设计
舒信伟, 谷传纲, 杨波, 王彤
2007, 22(1): 48-53.
摘要 PDF(758KB) icon1665 icon371
摘要:
发展了一种将小生境遗传算法与RANS方程数值求解相结合的平面叶栅全局优化设计方法.该方法针对遗传算法的搜索原理和平面叶栅的气动外形特点, 提出了与之相适应的Bezier曲线参数化表达, 构造了用于优化设计的适应度函数.优化设计变量是平面叶栅的参数化Bezier曲线特征多边形控制点坐标, 目标函数为极大化叶栅的升阻比, 约束条件综合考虑了叶栅的进出口几何安装角及叶片强度和性能等要求, 约束条件的处理采用松紧罚函数法.优化得到的叶栅升阻比比初始叶栅提高了8.3%.
某掠形跨声风扇设计与数值模拟
丁建国, 胡骏
2007, 22(1): 54-59.
摘要 PDF(668KB) icon1529 icon400
摘要:
采用与计入三维激波结构轴对称流设计程序相匹配的任意中弧线叶片造型程序, 进行某单级跨声、小展弦比、具有小前掠和后掠的内外涵风扇设计.在设计过程中, 通过调整风扇转子压比、叶型最大相对厚度和前后缘厚度等参数沿展向的分布, 以及弯度和最大弯度位置沿弦向的分布, 从设计上减弱了叶片上部的激波强度、降低了激波及其关联的损失, 克服了该风扇转子高相对马赫数与低损失、高效率的矛盾, 内外涵数值模拟结果表明, 该风扇具有宽广的高效率区和高喘振裕度.
风扇进气畸变三维非定常数值模拟技术研究
郑宁, 邹正平, 徐力平
2007, 22(1): 60-65.
摘要 PDF(1835KB) icon1698 icon423
摘要:
采用三维欧拉方程加体积力模型的方法, 发展了一套三维非定常进气畸变数值模拟程序, 以实现风扇/压气机在进气畸变条件下的全环面三维非定常数值模拟.利用该程序模拟计算了某航空发动机风扇进口稳态总压畸变条件下特性和流场结构, 并与试验结果进行了对比, 结果表明该程序用较小的计算机资源即可以实现对风扇全环面三维非定场畸变流场的模拟, 能够以较高的精度预估气流畸变对压气机/风扇特性的影响.
高超声速二维进气道参数化设计方法初探
范晓樯, 李桦, 李晓宇, 丁国昊
2007, 22(1): 66-72.
摘要 PDF(634KB) icon1429 icon422
摘要:
通过高超声速二维进气道流动与几何参数制约关系分析和参数敏感性分析, 确定了能够对二维进气道进行参数化设计的5个基本几何控制参数, 初步建立了高超声速二维进气道的参数化设计方法.结果表明该方法选择的基本参数能够敏感地反映进气道的关键性能和尺寸, 为二维进气道型面优化设计提供了切实可行的途径.
使用GAO-YONG湍流方程组计算翼型分离流
任鑫, 李百合, 尹幸愉, 高歌
2007, 22(1): 73-78.
摘要 PDF(1032KB) icon1678 icon411
摘要:
采用SIMPLE方法求解GAO-YONG不可压湍流方程组, 对不同来流迎角下的NACA0012翼型绕流结构进行了数值模拟, 给出了翼型绕流分离流结构随迎角的变化特征和翼型在分离绕流中的气动力参数.与实验数据以及大涡模拟结果的比较表明, GAO-YONG不可压湍流方程组能够对翼型绕流的分离点、分离涡形态、表面压力分布、升阻特性做出较好的预测, 能够模拟翼型大攻角分离流动, 计算结果优于FLU-ENT软件中的k-ε、k-ω、k-ωsst模型的计算结果.
提取流管实验装置中声衬声阻抗的模态方法
管莹, 王同庆, 王利
2007, 22(1): 79-84.
摘要 PDF(659KB) icon1520 icon434
摘要:
发展了一种模态匹配方法进行有均匀流条件下敷设声衬的二维矩形流管中声传播的计算, 计算结果与NASA流管实验结果和CAA计算结果符合得很好.在此基础上, 着重介绍采用求极值的变尺度法优化目标函数和给定求解范围寻找目标函数最小值两种方法进行管内未知声阻抗的提取, 给出了算例验证, 并分析了随机误差和已知声压点数对计算结果的影响.
高超声速侧压式进气道溢流特性研究
贾地, 范晓樯, 冯定华, 李桦
2007, 22(1): 85-89.
摘要 PDF(492KB) icon1534 icon427
摘要:
首先介绍了高超声速侧压式进气道的构型, 定义了侧压式进气道可能存在的两种溢流模态———构型溢流和压差溢流;然后对构型溢流进行了理论分析和计算, 阐明了侧板后掠的侧压进气道设计参数对构型溢流影响;最后对不同侧板配置方式的侧压式进气道进行了数值模拟, 通过对比分析发现由唇口板位置所决定的溢流窗大小对进气道溢流特性的影响显著.
基于本体的航空发动机设计知识组织模型构建与分析
陈永当, 杨海成, 杜兵劳
2007, 22(1): 90-95.
摘要 PDF(588KB) icon1457 icon414
摘要:
为实现航空发动机设计知识的集中组织与管理, 进行知识组织模型技术研究, 提出基于知识本体的知识组织模型构建方法.研究了面向航空发动机设计的知识本体的结构、设计准则、构建方法以及映射技术, 并分析了基于本体的知识组织模型的特征, 给出了基于知识本体的面向航空发动机设计的知识组织模型的实施框架.此框架对航空发动机设计知识管理的应用研究有参考价值.
液体火箭发动机试验台贮箱增压系统数值仿真
陈阳, 张振鹏, 瞿骞, 朱子环
2007, 22(1): 96-101.
摘要 PDF(1964KB) icon1732 icon430
摘要:
在不考虑传热传质的情况下建立了一种简化的贮箱模型, 并采用液体火箭发动机试验台气路系统通用模块化建模与仿真软件对容腔放气过程和某试验台贮箱增压系统在发动机点火工作段的增压过程进行了仿真, 计算结果与分析解和试验结果获得了较好的一致, 验证了软件的有效性和通用性.对两个系统的建模过程表明软件所采用的模块化建模与仿真方法适用于对复杂管网的建模, 在液体火箭发动机系统仿真上具有较好的应用前景.对贮箱增压系统的仿真表明, 合理设计PID控制参数并根据经验预置与额定流量相近的调节阀初始开度, 对于提高增压系统起动过程的平稳性有利.
基于成败试验的导弹贮存可靠性Bayes分析模型
刘飞, 窦毅芳, 张为华
2007, 22(1): 102-107.
摘要 PDF(510KB) icon1590 icon423
摘要:
针对传统导弹贮存可靠性分析方法的缺点, 提出了一种Bayes分析模型.这种模型以狄氏分布为先验分布, 综合利用了历史信息和专家信息, 结合导弹检测时间段的成败试验数据, 给出了各检测时间段可靠性的联合后验分布, 然后利用Gibbs抽样算法进行后验推断, 得到了各阶段可靠性的Bayes估计和区间估计.此外, 基于当前试验数据, 利用这种模型以预测未来导弹贮存可靠性.算例表明这种Bayes模型参数含义清楚, 利于工程应用.
低温液体推进剂充填管路的数值模拟
高芳, 陈阳, 张振鹏
2007, 22(1): 108-113.
摘要 PDF(2109KB) icon1631 icon422
摘要:
研究了低温液体推进剂供应管路预冷充填过程的计算方法, 利用一维均相平衡态流体动力学模型和涵盖预冷过程中主要传热工况的传热模型, 考虑了低温液体推进剂的可压缩性, 用有限容积法求解管流方程, 用有限差分法求解管壁内的一维非稳态导热方程.计算了某型低温液体推进剂火箭发动机实验台系统供应管路的预冷充填过程, 分析比较了仿真与实验的结果, 为发动机和实验台系统的改进及新系统的设计提供了依据, 仿真结果及分析结论已应用于现有发动机实验台系统的改造和长距离液氢输送管道的设计中.
通道深宽比对液体火箭发动机推力室再生冷却的影响
吴峰, 曾敏, 王秋旺, 孙纪国
2007, 22(1): 114-118.
摘要 PDF(1729KB) icon1572 icon415
摘要:
应用湍流模型对液体推进剂火箭发动机再生冷却推力室通道的流动与传热进行了三维数值模拟, 冷却工质为氢气, 其密度、导热系数、动力粘度随着温度和压力而变化, 冷却剂比热容及金属固体物性随着温度而变化.计算采用标准k-ε两方程湍流模型及气-固耦合算法.保持再生冷却通道个数及冷却工质进口流量不变, 通过改变通道肋壁厚度来改变冷却通道深宽比, 研究不同深宽比对推力室壁面再生冷却效果的影响规律.计算结果表明:增加通道深宽比对推力室壁面能够起到强化传热的作用, 但同时也增加了冷却通道的进出口压差.这是由于冷却工质流速的增高, 从而提高了推力室传热系数.随着深宽比不断增加, 推力室再生冷却效果趋于饱和, 而冷却工质进出口压降则不断上升.
面向对象的涡扇发动机及控制系统仿真平台
周文祥, 黄金泉, 窦建平, 沈峰
2007, 22(1): 119-125.
摘要 PDF(1641KB) icon1479 icon458
摘要:
研究了面向对象的航空发动机数值仿真平台实现机理, 构建了涡扇发动机及其控制系统模型库, 采用面向对象方法完成了模型库及辅助类库的代码实现;研究了交互式仿真界面及模块化构建仿真系统的关键技术, 在此基础上结合模型库、辅助类库构建了涡扇发动机及其控制系统通用仿真平台, 仿真结果表明, 该平台可计算发动机从零加速到最大状态的全程实时动态仿真, 动态误差小于8%, 控制系统响应快, 超调小, 能够满足发动机控制仿真的需求.
传感器测量偏差下的航空发动机智能性能诊断
袁春飞, 姚华
2007, 22(1): 126-131.
摘要 PDF(962KB) icon1472 icon505
摘要:
以某型涡扇发动机为研究对象, 构建了基于神经网络的航空发动机智能性能诊断方法, 讨论了测量噪声及测量偏差对诊断结果的影响及其处理方法.建立一簇并行的神经网络组和发动机模型, 通过比较各模型输出与发动机测量参数之间的误差, 判断传感器是否存在测量偏差.仿真结果表明, 该方法能有效消除测量噪声, 准确判断并隔离有测量偏差的传感器, 得出正确的发动机性能诊断结果.
增广LQL方法及其在航空发动机控制中的应用
王永庭, 郭迎清, 王海泉
2007, 22(1): 132-136.
摘要 PDF(509KB) icon1483 icon449
摘要:
将LQL(Linear quadratic L2bounded uncertainties)控制方法应用于航空发动机控制系统设计.并提出了增广LQL控制方法, 应用其设计了航空发动机控制系统.在飞行包线内对控制系统进行了仿真, 结果表明增广LQL控制方法控制精度高、鲁棒性强.
航空发动机的支持向量机自适应PID控制
梁华, 李应红, 尉询楷, 刘建勋
2007, 22(1): 137-141.
摘要 PDF(626KB) icon1597 icon406
摘要:
首先介绍了支持向量机(SVM)的原理, 建立了支持向量机回归(SVMR)模型.将SVMR与基于支持向量机的控制器相结合, 组成自适应PID支持向量机控制(SVMC)系统.最后用于某型航空发动机, 通过在选定的设计点处进行控制系统的设计, 利用支持向量机强大非线性映射能力、网络结构的自动最优化特性, 使控制系统在发动机偏离设计点工作时控制系统仍保持很好的性能.为通用非线性控制提供了一种新的控制思路.
脉冲爆震发动机气动阀性能分析
范育新, 王家骅, 李建中, 张义宁
2007, 22(1): 142-149.
摘要 PDF(1910KB) icon1671 icon454
摘要:
通过数值模拟和试验对两种不同结构的脉冲爆震发动机(PDE)气动阀进行了研究.结果表明, 两种气动阀都能在PDE工作中起到单向阀功能, 双旋流气动阀由于切向旋流作用, 其雾化、掺混作用优于锥形气动阀, 而锥形气动阀阻力损失小.同时, 还数值模拟了锥形气动阀关闭后的流场结构, 得到了进气过程中及气动阀关闭后PDE内的流场分布, 结果显示, 气动阀关闭后, 大涡很快脱落形成一系列小涡, 大大增强了流场内的紊流度.
燃烧室污染物生成大涡模拟模型的研究
颜应文, 赵坚行, 张靖周
2007, 22(1): 150-155.
摘要 PDF(660KB) icon1472 icon434
摘要:
采用亚网格动力学模型和联合概率密度函数(PDF)亚网格模型对污染物NO的生成进行大涡模拟.计算中采用的数学模型有:k方程亚网格尺度模型来估算亚网格湍流粘性;亚网格EBU燃烧模型估算化学反应速率;在交错网格体系下, 采用SIMPLE算法和混合差分格式来求解差分方程.数值分析两种不同亚网格污染物生成模型和两种进口气流温度对NO排放的影响, 计算结果与实验数据比较表明:两种亚网格污染物生成模型都能较好的预估燃烧室污染物NO的生成, 但亚网格动力学模型的计算工作量要比联合概率密度函数亚网格模型少得多, 更适合工程应用.
滚动轴承振动的灰自助动态评估与诊断
夏新涛, 陈晓阳, 张永振, 王中宇, 柏有才, 刘春浩
2007, 22(1): 156-162.
摘要 PDF(916KB) icon1610 icon403
摘要:
以灰预报和自助再抽样方法为基础, 提出灰自助动态评估与诊断模型, 以评估和改进滚动轴承的振动.该模型用动态不确定度、估计区间、估计真值、平均不确定度、平均真值和系统误差测度等6个参数, 描述滚动轴承振动的基本特征.对HKRB轴承的试验表明, 该模型对随机误差的概率分布与系统误差的类型没有任何要求, 在平均不确定度为最小的条件下分离出系统误差.评估的可信度达到100%.根据灰自助动态评估结果, 还诊断出影响轴承振动的误差特征, 揭示了来自轴承零件制造的误差根源, 为实施滚动轴承振动的生产过程控制奠定了基础.
高速球轴承的生热分析
陈观慈, 王黎钦, 古乐, 郑德志
2007, 22(1): 163-168.
摘要 PDF(1041KB) icon1570 icon418
摘要:
在结合球轴承的拟静力学和生热分析的基础上, 对球轴承各热源分别进行生热计算, 得到了高速球轴承各个单元间的局部生热和轴承总生热, 分析了输入转速、载荷等多种参数对轴承各单元间的局部生热和总生热的影响, 结果显示球轴承的生热绝大部分来自球与内圈滚道的自旋生热, 并且转速、轴向载荷和内圈沟曲率系数对生热的影响最大.同时将球轴承作为一个整体用现有经验公式计算轴承生热, 其结果严重偏离台架功耗试验结果, 而从局部热源出发计算轴承总生热更为准确, 为轴承的三维温度场计算、润滑油油量选择等奠定了良好的基础.

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