【摘 要】
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针对时变滤波经验模态分解(TVF-EMD)方法的不足之处,将样本熵作为适应度函数,采用灰狼优化(GWO)算法对带宽阈值和B样条阶数核心参数进行寻优,得到最优组合解,对不同的故障冲击试验振动信号进行分解.对本征模态函数(IMF)分量选取过程进行优化,采用多个加权指标对所有IMF分量进行计算,最终选取最优IMF分量,再通过包络谱分析提取出行星轮齿面剥落故障特征.在行星齿轮箱故障试验中,利用方均根法对剥落故障进行初步识别,根据GWO-TVF-EMD法分解得到各剥落故障信号最优IMF分量,使用包络谱分析明显判断出
【机 构】
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西安工业大学机电工程学院,西安710021;陕西水利电力勘测设计研究院水电工程分院,西安710001
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针对时变滤波经验模态分解(TVF-EMD)方法的不足之处,将样本熵作为适应度函数,采用灰狼优化(GWO)算法对带宽阈值和B样条阶数核心参数进行寻优,得到最优组合解,对不同的故障冲击试验振动信号进行分解.对本征模态函数(IMF)分量选取过程进行优化,采用多个加权指标对所有IMF分量进行计算,最终选取最优IMF分量,再通过包络谱分析提取出行星轮齿面剥落故障特征.在行星齿轮箱故障试验中,利用方均根法对剥落故障进行初步识别,根据GWO-TVF-EMD法分解得到各剥落故障信号最优IMF分量,使用包络谱分析明显判断出行星齿轮的故障频率.该方法能够提取3种不同程度齿面剥落故障的细节特征,理论值与实际值的相对误差为1.68％.
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由于飞翼布局飞行器取消了垂尾,其航向控制困难.为辅助和优化航向控制,基于射流控制技术设计了多种激励方案.设计并制作了航向射流控制激励器,通过风洞测力实验和二维数值模拟,对各方案的控制效果和作用机理进行分析,并选取出最优控制方案.研究结果表明:相同射流动量系数下,产生阻力比施加推力更容易获得偏航力矩.当激励开启后,射流包含与来流相逆的分量越多,与来流作用越明显,形成的分离区越大,控制效果越好.其中前对称吹气为最优控制方案,可以产生约70°阻力舵偏转效果,且力矩耦合程度较小.
为研究低压条件下氢氧喷注间距及液滴粒径对氢氧火炬式电点火器燃烧流动的影响规律,结合DPM离散相模型,采用6组分16步氢氧反应机理,选取考虑湍流燃烧效应的涡耗散概念燃烧模型进行仿真计算,并将结果与试验结果进行比对,温度结果符合得较好,压强计算偏差在5％以内,验证了仿真模型的准确性.仿真结果表明:低压条件下,氢氧喷注间距增加时,点火器头部内壁温度升高,室压降低,燃烧长度缩短;液氢液滴直径增大时,点火器头部内壁温度升高,室压降低,燃烧长度变长;改变液氧液滴直径对点火器燃烧流动影响较小.
针对旋转爆震发动机(RDE)壁面的高热负荷问题,开展旋转爆震发动机燃烧室壁面气膜冷却的数值仿真,探究气膜出流与爆震波、斜激波和燃烧室流场之间的相互作用以及气膜对壁面的冷却特性.研究结果表明:爆震波对气膜的压缩和冷却孔的堵塞作用明显,气膜对爆震波整体的传播特性影响较小.受爆震波和燃烧室流场的影响,气膜出流存在周期性的摆动情况,这在一定程度上影响了壁面的冷却效果.在爆震波覆盖的壁面区域,峰值壁温下降程度有限,但时均壁温的降幅超过26.9％;在斜激波覆盖区域,随着冷气量的增加,峰值壁温和时均壁温的降幅超过32.
在真实密度比条件下对单排和三排的扇形气膜孔的传热和流阻特性进行了实验研究.采用压敏漆(PSP)技术对单/三排定出口宽度的扇形孔进行风洞实验,研究了在真实密度比条件下不同孔形参数的扇形气膜孔的传热和流阻特性的差异,得到了不同孔形参数的扇形孔出现冷气射流吹离热侧壁面的大致临界吹风比以及实现展向平均气膜冷却效率最高的孔型结构参数.实验结果表明:在所研究的孔形参数范围内,扇形孔在吹风比小于1.5时没有出现冷气射流吹离壁面的现象,且倾斜角为20°、扩散角为15°的扇形孔的气膜冷却性能最好;而当吹风比为2.0时则出现
针对某涡轴发动机的涡轮叶片,建立了考虑应力松弛的蠕变-疲劳寿命分析方法.通过在黏塑性理论框架内耦合蠕变损伤,对某高温合金的非线性蠕变变形进行了数值模拟.结果 表明:基于对某涡轮叶片的弹塑性-蠕变分析研究,明确了叶片上前缘和尾缘等关键部位的蠕变损伤及其演化规律,也为确定叶片上的局部危险点提供了一种方法.该模型针对弹塑性应力应变曲线计算误差小于5％,而针对蠕变曲线的模拟精度则处于材料蠕变变形固有属性分散范围内.借助于线性损伤累积寿命理论,分析得到了某涡轮叶片尾缘孔局部考虑了应力松弛的蠕变-疲劳寿命,从而为叶片
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针对小样本无失效寿命试验数据可靠性问题提出了评估模型.模型采用Bayes理论构造服从原始样本的抽样函数,结合Bootstrap法生成大量服从抽样函数的随机数作为增广样本,再通过最佳线性不变估计法分析原始样本及增广样本得到Weibull分布双参数估计值作为可靠性评估结果.通过Monte-Carlo法仿真生成服从Weibull分布的随机数,分别采用该模型、配分布曲线法及现有Bayes理论对此随机数做评估,对比发现:该模型得到的参数估计较现有Bayes理论和配分布曲线法更接近Weibull双参数真值,且形状参数
针对图形系统自动生成图形拓扑形式的优势,提出了一种以隐式方式表征结构拓扑形式的分步拓扑优化设计方法.该分步优化方法首先以基结构法(ground structure method)的计算结果为基础,并通过均匀化方法得到设计区域内的离散拓扑信息,利用第一步所得的拓扑数据指导分形系统中每一级新增拓扑结构的生长方向,以类似细胞分裂生长的形式完成整体结构拓扑形式生成.最后以参数化建模方式完成模型的结构有限元的批量计算,并结合进化算法,完成对设计模型的优化.其中第一个案例通过本文仿生方法在多目标优化方法下得到了近似M
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针对航空发动机热端部件涡轮盘榫连接结构微动疲劳现象展开研究,开展了ZSGH4169镍基高温合金榫连接结构在不同温度和不同载荷下的微动疲劳试验.试验发现:在不同工况下,微动疲劳裂纹均产生在榫槽接触区的下缘,且两侧均有裂纹产生.榫连接结构微动疲劳寿命随着试验温度的升高,微动疲劳寿命显著降低;随着载荷的增加,微动疲劳寿命显著降低.温度和载荷都会对滑移幅值产生影响,且微动疲劳寿命随着滑移幅值的增加而降低.使用包含微动疲劳参数的高温微动疲劳寿命预测模型来对ZSGH4169微动疲劳试验进行验证,预测寿命均在2倍误差带