基于几何代数理论的转子堆叠装配多目标优化

在航空发动机多级转子装配过程中,优化的转子堆叠装配方案对提高转子装配质量及安全运行有着重要的意义。为了提高转子安装相位优化效率和装配质量,基于几何代数理论并结合多目标优化方法提出了一种高效求解最优堆叠装配方案的方法。首先,对几何代数和齐次矩阵的计算效率进行对比验证,并基于几何代数理论改进多级转子堆叠装配误差传递模型;其次,针对航空发动机转子安装相位角度的装配要求,建立转子同心度和初始不平衡量的多目标优化模型;最后,采用非支配排序遗传算法求解该堆叠装配多目标优化问题,获得符合工艺要求的最优装配方案。算例结果表明,优化后的转子装配方案比随机装配方案同心度降低65.10%,初始不平衡量降低97.88%。     

基于模型的双转子-支撑系统快速故障识别方法

建立了双转子-支撑系统的有限元模型,模拟了质量不平衡故障和局部轴弯曲故障下的振动信号.根据有限元模型,提出了基于模型的双转子-支撑系统故障识别方法,依次通过单一故障遍历、双故障遍历和三故障遍历方法,实现了故障快速准确识别.仿真结果表明:该方法能够准确识别单一故障和多故障,同时确定故障发生的位置、严重程度和相位情况,优化了故障识别过程,理想情况下减少了98.9%的计算量,加快了故障识别的速度.此外,比较了添加了不同信噪比噪音信号的诊断结果,诊断结果相对误差控制在1%左右,表明该方法具有良好的抗噪声干扰的能力.      

突加不平衡激励碰摩转子反向涡动分析

建立了考虑叶片-机匣碰摩、挤压油膜阻尼的模型,推导了转子发生失稳的判别条件。从复非线性模态角度分析了突加不平衡激励下转子的动力特性,揭示转子反向涡动响应的形成过程及存在条件。通过参数分析获得转子发生反向涡动的敏感参数及其影响规律,并根据突加不平衡激励下转子反向涡动的响应特征分析某航空发动机叶片飞失故障。计算结果表明：转子能够发生反向涡动需要满足两个条件,其一,转子本身存在反进动模态失稳区;其二,冲击载荷使叶盘幅值达到反进动模态阻尼失稳点并进入反进动模态失稳区。实际航空发动机转子中具有因突加不平衡而发生反向涡动的风险,会造成支承结构破坏,严重威胁航空发动机的安全。增加转子阻尼、降低叶尖-机匣摩擦因数、降低静子叶片刚度、采用挤压油膜阻尼结构均有利于降低该风险。     

含浮环式挤压油膜阻尼器转子系统的突加不平衡响应分析

为了研究含浮环式挤压油膜阻尼器对转子系统突加不平衡响应的抑制作用,建立了浮环式挤压油膜阻尼器-转子系统的动力学模型,在模型中,充分考虑了转子与浮环式挤压油膜阻尼器的耦合作用.运用数值积分获取系统的动力学响应.研究表明,与传统挤压油膜阻尼器相比,浮环式挤压油膜阻尼器能更好地抑制转子系统的突加不平衡响应;在靠近临界转速时,浮环式挤压油膜阻尼器能抑制瞬态过程;较大的浮环质量和滑油黏度能更好地抑制转子系统突加不平衡响应.      

Voronoi图在航迹规划中的应用

航迹规划对军用飞行器完成任务具有重要的意义。Voronoi图由于其特有的简易性,近几年来逐步应用到航迹规划中。给出利用Voronoi图进行航迹规划的方法,针对实际的战场环境以及传统Voronoi图的不足,利用改进后的Voronoi图进行航迹规划。传统的Voronoi图难以满足实际的需要,当威胁体的等级并不相同以及突发威胁体的情形下,必须进行Voronoi图的重构以及航迹的重规划,因此在威胁体的威胁等级不同的情况下介绍了如何重新构造Voronoi图的方法,指出了突发威胁体的情况如何确定该威胁体的等级。最后给出了利用Voronoi图进行航迹规划以及重规划仿真结果,验证了Voronoi图在航迹规划中的可行性。     

转速和不平衡质量对齿轮拍击振动的影响

在考虑转速波动、不平衡质量及齿侧间隙等因素的情况下,建立了单级齿轮系统的拍击振动模型,其动力学方程式表示了一个多维映射系统。数值仿真结果表明,齿轮拍击振动时,在不同的激励因素及激励幅值下,将表现出不同的拍击特征,如:1周期、多周期及准周期拍击特征;转速波动引起的拍击振动规律不同于不平衡质量引起的拍击振动规律;其共同激励引起的拍击规律不同于这两个因素分别激励所引起的拍击振动的叠加;因此,必须同时考虑这两个因素对齿轮系统拍击振动的影响,才能较正确地揭示该系统的拍击振动特性。      

突扩燃烧室湍流射流的相互作用及其对燃烧与混合的影响

本文应用κ－ε湍流模型和快速化学反应的守恒标量简化ＰＤＦ模型,对有中心射流和环状射流相互作用的突扩燃烧室内的湍流流动,混合与扩散燃烧进行了数值模拟。研究了环状射流与中心射流的速度比在较大范围内改变时突扩燃烧室内湍流回流流场的变化,揭示了较大的射流速度比对突扩燃烧室内湍流混合与燃烧的强化作用。     

模型转子突加不平衡响应分析及试验验证

为准确获取风扇叶片飞失引起的瞬态载荷,利用显式动力学有限元仿真方法进行了接触建模和瞬态分析,开展了多层次的试验标定和校核工作,利用这些试验结果与分析进行了对比验证。结果表明:采用的显式动力学有限元仿真方法为准确模拟突加不平衡过程中的动态特征提供一种可行的仿真手段,形成了一套构件-组件-整机、从静力学到动力学的模型修正方法。按照测试优先级定义的主要传力路径载荷、突加不平衡载荷等物理量,确定了模型修正的测试参数选取方法。利用支承锥壁动应变测量数据,结合模型标定结果,可以准确地获得支点峰值径向动载荷,预测的峰值动态载荷与试验获取的结果误差小于10%,此方法可以运用到支点冲击载荷间接测量中,提高测量的精度及简便性。      

全转速系数矩阵降维重构的燃机不平衡量逆推方法

整机动平衡可大幅提高燃气涡轮发动机动平衡效率，但由于全转速范围内整机系统动力特性复杂，且结构的特殊性仅能够在机匣外表面测振，传统动平衡方法难以实现整机动平衡。为此，考虑全转速区间整机系统结构振动特性及分布式不平衡量的影响，通过仿真或试验获得全转速范围内各测点振动响应与各叶盘不平衡量间的响应系数矩阵，建立等效不平衡量逆推方程组。依据不平衡位置-转速-测点振动间的敏感性关系对全转速系数矩阵进行降维重构，获得优选配平位置、测点及转速的重构方程组，求得转子配平位置的等效不平衡量。典型双转子燃气涡轮发动机整机系统数值仿真结果验证了该方法的有效性。研究结果对实现燃气涡轮发动机整机动平衡具有一定的参考应用价值。     

2009年冬季平流层爆发性增温期间行星波活动特征

利用2008年12月至2009年4月的MERRA再分析数据资料，对2009年1月下旬北半球高纬平流层发生的强增温事件以及与之相关的行星波活动进行了研究.谱分析发现，SSW发生前后极区平流层内准16天行星波活动显著.利用二维谐波拟合法分别拟合温度场准16天波4个波模（W1，W2，E1，E2）的振幅和相位，结果表明:背景西风减弱时四个波模的振幅均有不同程度的增大，且都在50°-80°N范围内的平流层中上层达到最大值；准16天W2波的增幅最大且辐合最强烈，其引起的背景流最大西风减速超过4m·-1·d-1，说明准16天W2波在该次增温事件中占主导地位；行星波传播与零风线移动关系密切，准16天W2波在中高纬地区垂直向上传播并近似呈现经向驻波结构，然后分别向极点和赤道两个方向传播，这表明中高纬地区可能是行星波的一个源区.