基于模糊逻辑系统的转子振动控制方法研究

电流变液作为一种智能材料在振动控制工程领域有着广泛的应用。由于电流变效应具有非线性特性,使得难以设计基于常规控制理论的控制律。本文利用模糊逻辑系统能够逼近非线性函数的特性,设计了电流变阻尼器-转子振动系统自适应模糊控制方案。针对该转子系统的仿真计算表明,转子系统的振幅能够得到有效的抑制,自适应模糊控制器性能良好。      

航空发动机高压转子试验模型的动力学相似设计

为了获得能够替代航空发动机转子原型进行动力学试验的模型，提出了发动机转子系统试验模型的动力学相似设计方法。采用相似理论推导了转子系统缩比模型的动力学相似准则，继而建立缩比模型与原型的动力学相似关系。通过动力学优化方法对转子缩比模型的动力学等效模型进行修正，目标函数由固有频率、临界转速和振型组成。以双转子发动机高压转子系统的动力学相似设计为例，通过有限元仿真对设计方法的有效性进行了验证。结果表明，在设计转速范围内，动力学相似模型与原型的前两阶临界转速相似误差分别为3.92%和0.86%，对应振型的相关性均大于0.98，且模型与原型的模态应变能分布基本一致。通过该方法获得的动力学相似模型能够较好地预测原型的动力学特性，并有效降低模型试验的成本和难度。     

Effects of tooth bending damage on the leakage performance and rotordynamic coefficients of labyrinth seals

Tooth bending damage resulting from an intense impact by the rotor sometimes occurs in the transient operation. To investigate the influence of after-damage clearance and tooth bending length on the leakage performance and rotordynamic coefficients of labyrinth seals, three tooth bending damages were taken into consideration, including the unbent tooth damage (abbreviated as Unbent), the partial tooth bending damage (abbreviated as Pbent) and the complete tooth bending damage (abbreviated as Cbent). The transient CFD solution was utilized to calculate the leakage flow rates and rotordynamic coefficients of labyrinth seals with clearances of 0.3, 0.4, 0.5, 0.6 mm for three tooth bending damages. The obtained result shows that the Unbent tooth damage leaks least while the Pbent tooth bending damage leaks most, and an increase of 6.1% for Cbent tooth bending damage and an increase of 19.4% for Pbent tooth bending damage are discovered at the tooth clearance of 0.6 mm in comparison with the Unbent tooth damage. Compared to the Unbent tooth damage, the effective damping for Pbent tooth bending damage and Cbent tooth bending damage is lower and drops by 9.7%–33.6% and 8.5%–22.6% respectively at the tooth clearance of 0.6 mm, suggesting that Pbent tooth bending damage or Cbent tooth bending damage tends to weaken the seal stability when compared to the Unbent tooth damage.     

Nonlinear interval analysis of rotor response with joints under uncertainties

The dynamic influence of joints in aero-engine rotor systems is investigated in this paper. Firstly, the tangential stiffness and loss factor are obtained from an isolated lap joint setup with dynamic excitation experiments. Also, the influence of the normal contact pressure and the excitation level are examined, which revel the uncertainty in joints. Then, the updated Thin Layer Elements (TLEs) method with fitted parameters based on the experiments is established to simulate the dynamic properties of joints on the interface. The response of the rotor subjected to unbalance excitation is calculated, and the results illustrate the effectiveness of the proposed method. Meanwhile, using the Chebyshev inclusion function and a direct iteration algorithm, a nonlinear interval analysis method is established to consider the uncertainty of parameters in joints. The accuracy is proved by comparison with results obtained using the Monte-Carlo method. Combined with the updated TLEs, the nonlinear Chebyshev method is successfully applied on a finite model of a rotor. The study shows that substantial attention should be paid to the dynamical design for the joint in rotor systems, the dynamic properties of joints under complex loading and the corresponding interval analysis method need to be intensively studied.     

超声速来流基元叶型前缘加工误差气动敏感性分析

为研究叶型前缘加工误差对叶栅气动性能敏感性,以NASA Rotor 67转子70%叶高截面基元级叶型为研究对象,选择Clamped型非均匀B样条曲线实现叶型前缘数学描述。采用单因素法建立叶型前缘加工误差模型,提炼出叶片弦长误差、前缘轮廓度误差、几何进气角误差三个误差模型;随后结合L9(34)正交实验及数值模拟方法研究超声速来流条件下三维直列叶栅不同前缘误差类型对叶栅气动性能的敏感性。正交实验极差分析及显著性分析均表明:前缘轮廓度误差FP是影响叶栅气动性能的主要影响因素(75%以上可能性),叶栅性能随前缘轮廓度增加呈现恶化趋势,即叶型前缘越厚,叶栅总压损失越大,扩压能力越小。进一步分析轮廓度误差对叶栅性能影响机制得出:激波损失是叶栅性能随轮廓度误差加大而恶化的重要原因。     

构成轴流压气机出口不稳定的主要影响因素

为探讨构成转子出口不稳定性的主要影响因素,借助三维Ｎ－Ｓ方程数值求解轴流压气机孤立转子流场,计算了转子出口沿主流方向的不稳定参数并与实验结果加以对比,两者吻合较好。计算结果分析表明：转子下游的不稳定性主要由紊流脉动动能和尾迹亏损构成,且前者占主要成分。采用双方程紊流模型的三维Ｎ－Ｓ方程求解结果,可以有效地模拟转子出口不稳定参数沿径向的分布,对进一步深入探索转子出口流动的非定常效应具有重要的理论意义     

喘振载荷作用下转子系统瞬态响应研究

通过对发动机喘振载荷的空间域和时域分布的分析,提出非对称旋转失速团可产生的径向激振力,使转子系统发生横向振动。发展了利用压力脉动数据判定横向旋转气动载荷的处理方法,对燃气涡轮发动机在喘振载荷作用下转子系统的瞬态响应进行了计算分析。计算结果表明,在由喘振引起的气动载荷上转子系统会产生强迫振动和自由衰减振动相交替的低频周期振动。     

涡轮泵转子的临界转速研究(Ⅴ)临界转速的有限元法

通过对轴段和盘的受力分析得出轴段和盘单元的运动方程,把支承和密封对轴的作用力按节点力处理,再由单元运动方程综合出转子系统的运动方程。求解临界转速归结为实数特征值的计算,并以计算实例验证了有限元法的正确性、有效性和准确性。     

轴流压气机孤立转子内流场数值模拟

针对跨声速轴流压气机转子叶排中的流动，利用高分辨率的三阶NND格式和LU-SGS隐式推进迭代法，建立了孤立转子内三维N-S方程的高分辨率和高效率的数值分析程序。用该程序分别计算了NASA-37跨声速转子，计算结果表明：所建立的孤立转子程序能够较好的模拟轴流压气机叶排内流动情况。数值分析结果与实验吻合较好，从而证明了该程序的有效性。     

航空花键研究综述

花键传动简单可靠、比功率高,在航空器传动装置中具有无可替代的地位。花键转速高、传递扭矩大、重量轻、工作环境苛刻,某些花键甚至无法实现润滑和冷却,此外,外花键和内花键的支撑系统各自孤立,无法确保可靠的对中,诸因素导致花键连接的不对中及润滑、磨损问题广泛存在。从20世纪50年代开始,航空业发达国家一直持续对花键的设计、润滑与磨损、试验、排故、维修开展研究工作,形成了系统的花键设计、试验与运行维护方法;而我国对花键的研究较少,且航空花键研究甚为匮乏,无法满足航空领域对传动部件的需求,在观念上,花键常常被视为附属部件和普通连接部件,对其关注度不够。总结了国内外航空花键数十年的研究进展,从航空花键的失效、润滑、振动、磨损、不对中、转子动力学、试验研究等方面开展了详细的调研分析和归纳总结,并探讨了航空花键研究发展趋势,以期为解决我国航空花键面临的不对中、润滑与磨损等问题提供借鉴和参考。