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2008年  第23卷  第1期

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大飞机动力
等离子涂层涡轮导向叶片热疲劳寿命预测研究
魏洪亮, 杨晓光, 齐红宇
2008, 23(1): 1-8.
摘要 PDF(1974KB) icon1969 icon470
摘要:
针对等离子涂层涡轮导向叶片材料的变形特点,引入了粘塑性本构模型.进行了涂层高温氧化实验、带涂层构件热疲劳实验及有限元模拟研究.基于研究结果,建立了可以体现氧化损伤与热疲劳损伤耦合效应的寿命预测模型.计算分析了带涂层涡轮导向叶片的稳态温度场、涂层隔热效果和基于宏观尺度的应力应变场,研究了宏、细观有限元计算结果间的转换关系,提出了等效系数的方法,对涡轮导向叶片表面涂层的热疲劳寿命进行了预测.寿命预测结果合理,方法可行.
基于小波分析的转子故障信号自适应降噪技术研究
陈果
2008, 23(1): 9-16.
摘要 PDF(2453KB) icon1343 icon446
摘要:
在转子故障信号的小波降噪研究中,降噪效果常常依赖小波分解层数、故障转子转速和信号的采样频率,难于自动完成.针对该问题,提出了一种转子故障信号的自适应小波降噪新方法,该方法先对原始数据进行重采样,然后将重采样信号用小波变换分解到规定的层数,最后运用Donoho软阈值法实现降噪.该方法无需人为选取小波分解层数,降噪过程自动完成.大量的仿真和实验算例验证了方法的正确有效性.
考虑相关性的同级叶片系统强度可靠度分析方法
陆山, 高雅娟, 吕文林
2008, 23(1): 17-20.
摘要 PDF(330KB) icon1359 icon408
摘要:
提出了考虑相关性的同级叶片系统强度可靠度分析方法.该方法包括同级叶片强度随机变量相关系数的数值模拟方法、同级叶片强度临界状态函数之间相关系数的确定方法.并给出考虑材料相关性的同级叶片系统可靠度计算二阶窄界限公式.讨论了考虑失效相关的同级叶片系统强度可靠度不同计算方法.最后通过算例表明所提出方法的有效性.
非接触式转子叶片振动测试技术应用研究
李勇, 胡伟, 王德友, 李其汉
2008, 23(1): 21-25.
摘要 PDF(778KB) icon1609 icon437
摘要:
介绍了旋转叶片整数阶次与非整数阶次的振动理论分析,并利用非接触式叶片振动测量系统进行了模拟试验器和台架压气机试验验证.理论分析和试验结果吻合,表明由非接触式叶片振动测量系统测试振幅的变化特征,可确定整阶次共振与非整阶次叶片振动.
结构可靠度逐步逼近径向基神经网络响应面法
蒋向华, 杨晓光, 王延荣
2008, 23(1): 26-31.
摘要 PDF(690KB) icon1744 icon462
摘要:
提出了逐步逼近径向基神经网络响应面法计算结构可靠度,这种数值方法较好地解决了结构功能函数非线性及结构随机变量非正态分布时采用结构可靠度指标度量结构可靠度存在误差的问题.经过多个数值试验表明,该算法迭代收敛迅速、计算准确性较高、应用过程简单.利用这种方法对含有多个随机变量的结构进行可靠性分析和设计,特别是当结构功能函数具有较强的非线性或结构随机变量分布具有较大的偏斜度时,具有一定的应用价值.
发动机轮盘低循环疲劳寿命试验模拟件设计
刘廷毅, 耿瑞, 张峻峰
2008, 23(1): 32-36.
摘要 PDF(688KB) icon1612 icon419
摘要:
通过研究影响疲劳寿命的众多因素及寿命估算误差较大的原因,得出考核部位的应力梯度也是影响疲劳寿命的重要因素之一,并据此研究了一种模拟件,该模拟件可以根据给定应力曲线,通过优化计算几何参数,使模拟件最大主应力及应力梯度与实际构件考核部位的应力一致.其设计以ANSYS为平台.经实验验证,与实际构件寿命非常接近.该模式为机械部件低循环疲劳试验提供了一种简单且费用很少的方法.
辛算法在随机振动响应求解中的应用
罗务揆, 邢誉峰, 杨蓉
2008, 23(1): 37-43.
摘要 PDF(512KB) icon1435 icon437
摘要:
以能量差为基础的等效线性化方法来线性化Duffing系统,然后结合虚拟激励法和四阶辛差分格式来求解线性系统的随机响应问题,从而得到了一套高效高精度求解动力系统随机响应的方法.数值结果验证了该结论的正确性.
叶片振动应力的叶根振动监测法及实现技术
屈玉池, 刘军仓, 张永峰, 赵述元
2008, 23(1): 44-49.
摘要 PDF(645KB) icon1563 icon489
摘要:
提出一种航空螺旋桨叶片振动应力监测方法—叶根振动监测法,通过监测螺旋桨振动来获得叶根振动激励,建立叶片振动计算传递矩阵模型,并由叶根激励振动计算叶片的振动响应和振动应力,进而实现对叶片振动应力的监测.叶根振动可以通过直接测量或由螺旋桨转子支承机匣监测振动换算获得.最后,通过对比桨叶振动应力的计算结果与飞行试验实测结果验证该方法.结果表明,叶根振动监测法简便、易行,可以进一步应用.
复合材料机匣冲击后的力学性能分析
崔海坡, 温卫东
2008, 23(1): 50-54.
摘要 PDF(928KB) icon1131 icon463
摘要:
应用三维逐渐累积损伤理论及有限元分析技术,对复合材料机匣的冲击性能及冲击后在静载工况下的力学性能进行了分析.结果表明,冲击后机匣内部会产生基体开裂、基体挤压破坏、分层和纤维断裂等微观损伤;对于所研究的机匣,当冲击能超过26J后,在给定的静载工况下,其冲击损伤会大面积扩展.
气动热力学与总体设计
高阶格式及其在内外流场计算中的应用
王保国, 刘淑艳, 姜国义, 李翔, 张峰
2008, 23(1): 55-63.
摘要 PDF(1292KB) icon1484 icon417
摘要:
高阶格式这里包含两种不同的含义,一种是人们常说的高精度格式;另一种是高分辨率格式,因为它常与高精度有密切联系,但两者毕竟有严格的区别.在格式的构建上,相比之下高分辨率格式较高精度格式难得多.本文从4个方面讨论了高精度格式与高分辨率格式在相关领域中的应用并给出了大量算例,这对澄清人们对高阶格式的认识,弄清它们各自的适用范围是十分必要的.大量的数值计算与研究表明:对于复杂流场,尤其是既考虑激波与边界层相互作用,又要考虑壁面传热的流场,用低阶数值格式计算是无法得到与实验较接近的数值结果的,因此发展高阶格式对处理高温涡轮的气膜冷却问题以及高速飞行器的气动热计算是至关重要的.
一种通量加权型紧致格式
袁湘江, 涂国华, 许坦, 陆利蓬
2008, 23(1): 64-69.
摘要 PDF(619KB) icon1436 icon415
摘要:
将通量加权的思想引入到紧致格式中,构造了一个传统方法与紧致格式混合组成的加权型差分格式.利用该格式与二阶TVD格式分别计算了一维方波、组合波问题和一些黎曼问题,如Sod问题和Shu问题,以及一维定常激波问题.计算结果的比较表明加权格式无论在捕捉各种间断,还是在分辨各种复杂波系上,都具有较大的优势,并与精确解非常吻合.
现场测量管道声衬声阻抗的双传声器法实验研究
王光发, 景晓东, 孙晓峰
2008, 23(1): 70-74.
摘要 PDF(1155KB) icon1626 icon522
摘要:
对现场测量管道声衬声阻抗的双传声器法进行了研究.为解决实用声衬蜂窝单元尺寸过小,无法直接嵌入常用传声器的难题,采用了探针传声器技术,通过外径1.5mm的细管引出不易直接测量的声衬表面和背腔内声压信号,并设计了校准方法以确保测量精度.进而,在管内声场具有多重模态和声波斜入射的条件下,应用双传声器法测量了实用蜂窝夹层声衬的声阻抗,并与标准阻抗管的测量数据和一种理论预测模型进行了对比,结果符合良好,从而验证了本方法及测量装置的可靠性.
可跳飞自转旋翼飞行器推/升力系统参数优化
朱清华, 李建波, 倪先平, 张呈林
2008, 23(1): 75-80.
摘要 PDF(717KB) icon1564 icon601
摘要:
对自转旋翼飞行器推/升力系统参数进行了特性分析和多目标优化设计,解决了具有跳飞性能的现代旋翼机总体方案和系统设计难题.采用叶素理论和动态入流理论,以数值积分的方法建立推力和升力计算模型;在能量转换关系和自转旋翼气动特性的基础上,建立了旋翼机跳飞性能计算模型,分析了参数对跳飞过程的影响,并以算例验证了计算模型有效可靠.基于六西格玛和改进的遗传算法,对推/升力系统参数分层地进行了多目标优化,优化结果表明本文方法正确合理,优化后的系统参数提高了飞行器总体性能.
钝体头部边界层“逾越”型转捩机理研究
袁湘江, 陆利蓬, 沈清, 涂国华
2008, 23(1): 81-86.
摘要 PDF(7520KB) icon1414 icon372
摘要:
利用数值模拟的方法,研究了再入条件下,钝头体边界层中一种新的失稳机制.这种失稳机制无法用线性稳定性理论解释.最近的研究工作表明,流动中存在着一种与局部有限幅值扰动相关的失稳机制.它与常规的T-S波或二次失稳的过程不同.数值模拟了受空间模式的局部扰动影响的钝体头部超声速边界层的失稳过程.在模拟中,明确了不同扰动模型非线性相互作用的物理机制.
降落伞主充气阶段的动态仿真及流场分析
潘星, 胡利, 曹义华
2008, 23(1): 87-93.
摘要 PDF(1879KB) icon1838 icon508
摘要:
建立了有顶孔的平面圆形降落伞的轴向和径向动量方程,使用数值方法计算出选定的降落伞在主充气过程中各种参数的变化,对降落伞的主充气过程进行了动态仿真.在使用动量方程计算出的的充气模型的基础上,利用降落伞在各个时间结点时的外形和下降速度等相关数据,采用计算流体力学的方法和准定常假设,对降落伞充气过程中的流场进行了模拟和分析,对降落伞充气过程的机理及流场衍变情况进行了探讨.
适合机动飞行的旋翼气动模型研究
徐进, 高正
2008, 23(1): 94-99.
摘要 PDF(715KB) icon1493 icon458
摘要:
为改善对旋翼空气动力他轴响应的预测,在旋翼气动模型中引入时变的尾迹弯曲参数KR,以体现机动旋翼的尾迹畸变效应.与已有方法相比,该模型的计算结果更为接近实验数据.还建立了动态尾迹畸变模型,并分析了计入尾迹收缩效应的必要性.结果表明,为了正确计算机动飞行中的旋翼气动力,特别是操纵的他轴响应,应当在模型中采用随状态变化的尾迹弯曲参数KR.
叶轮机械
一种适用于压气机非定常流动的相位滞后算法
严明, 孙立, 刘相凤
2008, 23(1): 100-105.
摘要 PDF(765KB) icon1452 icon465
摘要:
应用相位滞后边界条件,以1∶1的转、静叶计算域,在不改变转子尾迹及静子势干扰的频率的条件下,计算叶轮机非定常流场.以NASAstage67为算例,计算结果与实验数据相吻合,表明采用的方法具有较大的工程实用性.
多级涡轮多工况气动优化设计研究
赵洪雷, 王松涛, 韩万金, 冯国泰
2008, 23(1): 106-111.
摘要 PDF(1356KB) icon1382 icon435
摘要:
采用将准三维设计和多级局部优化联合的多级涡轮多工况气动优化设计流程对某三级航空发动机涡轮进行多级气动优化设计.优化联合采用人工神经网络和遗传算法对各列叶栅进行三维局部优化,流场计算采用全三维粘性流N-S方程求解.通过优化设计,改善了各列的性能,并对各列间参数进行了优化匹配,两种工况的总效率均提高1%,总流量基本不变,总体性能提高,达到设计要求.
可调叶片的发展趋势及其气动问题的探讨
熊劲松, 侯安平, 袁巍, 周盛
2008, 23(1): 112-116.
摘要 PDF(889KB) icon1378 icon494
摘要:
根据航空军用发动机/压气机的发展趋势预测,可调叶片技术将在高负荷、高流动马赫数、宽调节范围、低流动损失4项指标上进一步提高.气动特性计算分析结果表明,采用可弯叶片技术方案可在较高的进气马赫数下获得较大的气流折转角和较宽的气流角调节范围.这一性能水平同下一代发动机/压气机的技术性能指标要求相比仍存在一定差距.
静叶片时序效应对压气机叶片非定常气动负荷的影响
颜培刚, 李绍斌, 陈浮, 王仲奇
2008, 23(1): 117-124.
摘要 PDF(1000KB) icon1442 icon461
摘要:
采用数值方法对两级低速压气机中径处的流场进行非定常模拟。研究第二排静叶在两个典型周向位置上的叶片气动负荷,分析各列叶栅气动负荷的非定常波动以及静叶时序效应对叶栅气动负荷的影响。对各列叶栅的非定常气动力和气动力矩进行频谱分析,探讨叶列间的非定常气动干扰。结果表明,时序效应对静叶片气动负荷的影响明显高于动叶片的。时序效应能够提高压气机的性能与叶片寿命.
槽道进气角和转折角对叶栅流场特性影响的研究
周敏, 王如根, 曹朝辉, 张相毅
2008, 23(1): 125-129.
摘要 PDF(921KB) icon1797 icon477
摘要:
数值模拟了槽道进气角和转折角对开槽叶栅流场特性的影响.结果表明,槽道出口射流可以吹除叶片吸力面尾缘附面层分离气流,改善叶栅性能;存在使叶栅性能提高最大的最佳槽道进气角,随槽道进气角增大,槽内气流将因槽道几何转折角增大而增加流动损失,从而减小气流出口速度,降低其作用效果;当槽道进气角较小时,由于槽道进出口两端静压差减小,槽道对气流的加速作用下降,射流的作用效果也将降低.
首届试验仿真与数据挖掘测试与分析会议（624）
烧结多孔结构的渗透和流阻特性研究
孙纪国, 王建华
2008, 23(1): 130-133.
摘要 PDF(369KB) icon1438 icon497
摘要:
为研究粉末冶金多孔结构的渗透性和流阻,以空气和氢气为介质进行了实验.实验显示微孔内流雷诺数低于1时,介质流量与穿过多孔结构的压降呈线性关系;当内流雷诺数高于1时,其流量与压降呈非线性特征.分析表明:传统的堆积床经验关系式将低估氢气和空气在烧结材料微孔中的流阻;相反,高估烧结多孔结构的渗透性能.并用粉末烧结结构的氢气和空气渗透实验数据拟合了多孔结构渗透率及摩擦阻力关联式.
不同气体对涡流管能量分离效果的影响
张国庆, 吴玉庭, 丁雨, 马重芳
2008, 23(1): 134-137.
摘要 PDF(483KB) icon1405 icon405
摘要:
通过实验的方法,分别对以空气、氮气、氩气和二氧化碳等气体为工质的涡流管的能量分离效应进行了研究,得出了涡流管的冷热效应、制冷量、单位制冷量和COP(性能系数,CoefficientofPerformance)随冷流率变化的特性曲线.研究表明:涡流管的冷热效应与工质的摩尔质量有着重要的关系,摩尔质量越大,其制冷和制热性能就越好;另外,在一定程度上还受气体本身的焦耳-汤姆逊系数的影响.对于制冷量和COP,除了跟工质的制冷效应和比热容有关外,跟摩尔质量也存在着相应的正比关系.
几种紧凑回热面传热和流动的实验和数值研究
彭浩, 孙志江, 凌祥
2008, 23(1): 138-144.
摘要 PDF(806KB) icon1205 icon455
摘要:
运用计算流体动力学方法,建立单元控制体模型,对回热器主要型面(不锈钢锯齿型面、CC型一次表面)的传热及流动特性进行了数值模拟,并与实验结果进行对比,结果表明,数值结果与实验结果吻合的较好.在此基础上,研究了CC型面结构参数等对传热流动性能的影响,并且通过j/f的大小比较了不同结构参数下CC型面以及不锈钢锯齿型面的表面性能,为回热器的优化设计提供依据.
双环腔燃烧室置换单环腔燃烧室可行性研究
李锋, 尚守堂, 程明, 彭浪清, 杨晖, 宋博
2008, 23(1): 145-149.
摘要 PDF(884KB) icon1527 icon422
摘要:
在保持燃烧室的扩压器尺寸、外机匣最大直径以及燃烧室出口尺寸与单环腔燃烧室一致的前提下,将燃烧室重新设计为径向分级的双环腔结构.采用相同的物理模型,用Fluent软件对单、双环腔主燃烧室分别进行全流程的三维数值模拟.结果表明,采用双环腔燃烧室,可明显提高燃烧室的总压恢复系数、燃烧效率;降低燃烧室出口温度分布系数、NOx/CO等污染的排放,尤其是慢车状态下的CO排放.用双环腔燃烧室置换单环腔燃烧室是可行的.
自动控制
三种不同结构超声速燃烧室流场的数值研究
周建兴, 朴英, 陈美宁, 岂兴明, 刘兆舒
2008, 23(1): 150-155.
摘要 PDF(950KB) icon1431 icon482
摘要:
采用有限体积法求解可压缩N-S方程及组分方程,对三种不同结构的超声速燃烧室进行了数值研究.研究结果表明,凹槽改变了燃烧室波系结构,促进氢气和空气的混合,利于燃烧,所形成的相对稳定的回流区可用于点火和稳定火焰;喷射二次氢气可消除仅一次喷氢所带来问题,进一步促进氢气和空气的混合及燃烧,但带来比较大的总压损失.
新型自适应Terminal滑模控制及其应用
黄国勇, 姜长生, 薛雅丽
2008, 23(1): 156-162.
摘要 PDF(505KB) icon1393 icon396
摘要:
针对一类高阶MIMO非线性系统设计了基于快速模糊干扰观测器的自适应Terminal滑模控制方案.通过设计快速模糊干扰观测器,克服了传统模糊干扰观测器在误差较小时收敛速度慢的缺点.严格证明了跟踪误差及观测误差均在有限时间内收敛到零的小区域.最后在高超声速条件下,对空天飞行器再入过程的姿态控制进行仿真,结果表明了所设计干扰观测器的优越性和闭环控制方案的有效性.
应用神经网络信息融合诊断航空发动机故障
赵世荣, 黄向华
2008, 23(1): 163-168.
摘要 PDF(791KB) icon1611 icon417
摘要:
研究了基于神经网络信息融合技术,同时结合模糊集合论对发动机气路部件进行故障诊断的方法,并以某型涡轴发动机为对象进行了仿真分析.研究结果表明该方法的故障诊断过程相对简单,对模型的精度要求不高,能够降低虚警、误报、漏报等情况的发生.
航空发动机气路故障诊断的平方根UKF方法研究
张鹏, 黄金泉
2008, 23(1): 169-173.
摘要 PDF(1293KB) icon1515 icon457
摘要:
设计了适用于双轴涡扇发动机健康参数估计的平方根UKF滤波算法,解决了线性卡尔曼滤波器估计结果准确性依赖于线性模型精度;常规UKF算法中由于计算误差及噪声信号影响引起误差协方差矩阵负定而导致滤波结果发散等问题.提出了根据测量残差变化改进滤波收敛速度与稳定性的方法.发动机渐变与突变故障模式下仿真结果表明,平方根UKF估计算法收敛速度快,稳定性强,精度高,是一种有效的发动机气路部件健康参数估计与故障诊断方法.
基于遗传算法的航空发动机多目标优化PID控制
李玥, 孙健国
2008, 23(1): 174-178.
摘要 PDF(500KB) icon1360 icon464
摘要:
提出采用多目标遗传算法,对航空发动机PID控制器参数进行优化设计.使用先进多目标遗传算法NSGA-Ⅱ对航空发动机PID控制器进行参数整定.针对某型航空发动机在飞行包线内的飞行状态进行控制器参数的优化选取,仿真结果表明,与传统手动试凑调节PID控制器参数进行比较,转速阶跃响应过程的性能指标得到了很好的优化,获得了令人满意的优化效果.
动力传输
高速圆柱滚子轴承工作温度研究
王黎钦, 陈观慈, 古乐, 郑德志
2008, 23(1): 179-183.
摘要 PDF(1187KB) icon1596 icon458
摘要:
将滚子与套圈滚道摩擦生热视为移动热源,建立了高速圆柱滚子轴承温度场计算模型;使用ANSYS的APDL语言发展了轴承工作温度分析的参数化程序,输入热流密度等边界条件,程序能够自动建模精确的分析高速圆柱滚子轴承工作温度.以一个型号轴承为例,分析了不同工况参数对轴承工作温度的影响,结果显示轴承内圈转速、径向载荷和润滑油入口油温对轴承工作温度影响显著.
单曲柄双摇杆扑翼驱动机构的优化设计
周凯, 方宗德, 曹雪梅, 张明伟
2008, 23(1): 184-188.
摘要 PDF(1376KB) icon1556 icon499
摘要:
微扑翼飞行器在试飞过程中时常发生向左或者向右倾斜栽落的现象,这是由于左右扑翼动作的不完全对称性引起的.由此建立了驱动机构在一个运动周期内左右扑翼角之差和角速度之差的数学模型,并在机械学、仿生学等约束条件下利用模式搜索法对目标函数进行了优化设计.优化前后的参数对比分析和试飞试验均表明:该优化显著增强了微扑翼飞行器的运动对称性.
基于传动性能和垂直轮位的弧齿锥齿轮齿面设计
曹雪梅, 方宗德, 许浩, 朱自冰
2008, 23(1): 189-194.
摘要 PDF(1068KB) icon1448 icon423
摘要:
根据齿面印痕的位置、方向及传动误差幅值的要求,在齿面上设计三个啮合点,通过对这三个啮合点的控制,达到对齿面啮合质量的全程控制.为了满足不同的加工要求,在此基础上,按照给定的垂直轮位的值对小轮加工参数进行再设计,保证传动误差的幅值不变且接触迹线仅有较小的改变.最后分别用该方法和美国Gleason公司的软件设计一对齿轮,并进行齿面印痕、传动误差和齿面对比,两种设计是基本一致的.
火箭发动机
火箭发动机喷管辐射及壁温的计算研究
张小英, 蔡国飙, 朱定强
2008, 23(1): 195-200.
摘要 PDF(1544KB) icon1839 icon461
摘要:
研究了火箭发动机复合喷管的耦合换热及瞬态壁温的计算方法,考虑了扩散控制的C/C喉衬的稳态烧蚀,建立了封闭腔-净辐射模型计算喷管内的辐射换热,改进了喷管辐射换热的计算方法.计算了两种复合喷管的壁温随时间的变化,并与有关文献的结果进行对比.研究表明:在火箭发动机喷管的入口段,高温燃气对壁面的辐射换热热流比对流换热热流强;采用封闭腔-净辐射法计算火箭发动机喷管的辐射精度较高.

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