高速风洞试验中的视频测量技术进展

视频测量(Videogrammetry)技术因其对试验模型设计无特殊要求,受到国内外风洞试验机构的青睐。本文在介绍视频测量的理论基础之上,面向高速风洞试验的振动噪声环境,分析了飞行器精细化风洞试验对视频测量技术的需求,综述了大角度大重叠数字图像的外方位元素解算、标记点及其图像处理、相机标定和气动光学波前畸变场测量等技术进展。在2m 量级的高速风洞中,通过多个工程实例表明:视频测量的精度高,同期试验迎角视频实测数据的标准差≤0.0075°;同期动态变形实测数据的标准不确定度为5.232±0.082mm;为气动光学效应的研究与测量提供了新途径,其光路简单、无需使用价格昂贵的相干光源。     

航空发动机PID控制参数优化的改进遗传算法

提出一种基于参考模型特征指标的P ID控制参数寻优算法。采用遗传算法(GA)优化某型涡扇发动机P ID控制参数,以理想二阶系统作为参考模型,将其与实际闭环系统输出差值平方的时间积分作为系统的适应度函数。设计过程中只需选择二阶系统的自然频率和阻尼比就能准确地实现期望的动态和稳态性能。与传统的基于系统性能指标加权的适应度函数相比,新的适应度函数计算方法避免了加权系数与系统响应形式没有明确对应关系的缺陷。新方法所选参数物理意义明确,算法简单,易于实现。     

涡轮叶片尾缘斜劈缝气膜冷却数值模拟

采用数值模拟的方法,研究了涡轮叶片尾缘斜劈缝气膜冷却的流场特性,及其对叶背面尾缘温度分布的影响。研究了冷流喷射角为0°时,叶盆尾缘厚度H、叶盆尾缘倾斜角θ、冷气通道宽度d以及吹风比等因素对斜劈缝气膜冷却的影响。研究表明:尾缘劈缝冷气流出后呈先抬起后再附的流动特征,对应叶背面温度呈先升高后降低的分布特点,其最高温度出现在冷气出口下游约5H处;在冷气流量一定的情况下,叶盆尾缘的厚度和尾缘劈缝宽度对斜劈缝气膜冷却效果有着较大的影响,叶盆尾缘厚度越薄、冷气通道宽度d越小,气膜冷却效果越好;吹风比越大,气膜冷却效果越好;叶盆尾缘倾斜角θ对气膜冷却效果的影响很小。     

联合模糊c-均值聚类模型

提出一种新的结合了模糊c-均值聚类（FCM）算法和可能性c-均值聚类（PCM）算法优点的联合模糊c-均值聚类（AFCM）算法。它克服了PCM对初始值敏感、易产生一致性聚类的缺点，是PCM的扩展算法。试验表明：AFCM能同时产生隶属度和典型值，从而更好地处理噪声，避免了一致性聚类，同时提高了聚类准确性。     

可重复使用飞行器脉动压力数值模拟研究

相对于传统火箭或导弹,可重复使用飞行器的脉动压力问题更为复杂、且相关研究较少。本文采用RANS/LES混合方法模拟了可重复使用飞行器在竖立状态、跨声速飞行、超声速飞行3类典型状态下的非定常流场,并提取了典型特征位置的脉动压力。计算结果显示,竖立状态下的脉动压力发生在背风区和分离点,声压级约115 dB,频率不超过1 Hz;跨声速飞行时的脉动压力发生在机翼和尾翼上的激波振荡区域,声压级高达140 dB,频率在10 Hz左右;超声速飞行时的脉动压力发生在飞行器机翼、副翼的下表面等迎风面上出现较强逆压梯度的区域,声压级也高达140 dB,频率约为22 Hz。此外,飞行器底部等容易发生分离的部位也是容易产生较强脉动压力的位置。     

模拟叶尖间隙流的转动平面叶栅实验方案

通过对动叶叶尖进口端壁附面层的性状分析指出：采用平面叶栅模拟动叶叶尖间隙流时，端壁面静止和仅有端壁面运动进口端壁附面层与真实情况存在较大差异。根据转子静止、静子转动这一相对运动思想研制出动叶叶尖间隙流实验台。通过对叶尖附近叶片表面静压分布和间隙泄漏流量实验测量表明：端壁面与叶片之间的相对运动、进口端壁附面层内速度分布是对叶尖间隙流有重要影响的因素。     

行波液体静压轴承浮力及其稳定方法的实验研究

提出了一种基于蠕动传输作用的新型行波液体静压轴承。首先基于行波液体静压轴承原理,建立了轴承原理验证装置。然后基于差动螺纹机构建立了轴承面倾斜调整机构,实现轴承的完全上浮。利用所开发的轴承验证装置,实验研究了行波液体静压轴承在上浮方向上有导轨时的轴承承载能力,证明了行波液体静压轴承及其稳定方法的可行性,并给出了驱动参数,例如:驱动电压和驱动频率,以及轴承间隙高度对轴承浮力稳态值的影响规律。     

射流微泡曝气器溶氧性能测试与工程应用

射流微泡曝气器是一种基于新型微泡生成机理的曝气设备,具有广泛的工程应用价值。射流微泡曝气器溶氧性能测试分析的结果表明:当新设计的射流微泡曝气器进气量从0.2m3/h增至2.0m3/h时,其氧总转移系数从0.052L/min增加到0.338L/min,理论动力效率从0.659kg/kW·h增加到4.284kg/kW·h。与其他类型曝气器相比,该型射流微泡曝气器的氧总转移系数和理论动力效率均有显著提高。此外,射流微泡曝气器应用于实际工程中,废水出水水质中化学需氧量的平均去除率可达到76.6%。     

Compact Car-Body Surface Design with T-spline Surface

Creating proper B-spline surface models is a very challenging task for designers in car-body surface design. Due to the tensor-product structure of B-spline surface, some undesirable issues of the redundant control points addition, incomplete surface definition and the difficulty of trimming boundary alteration frequently occur, when designing the car-body surface with B-spline surfaces in local-feature-lines construction, full-boundary-merging and visual surface trimming. A more efficient approach is proposed to design the car-body surface by replacing B-spline surface with classical T-spline surface. With the local refinability and multilateral definition offered by T- spline surface, those designing issues related with B-spline surface can be overcomed. Finally, modeling examples of the door, hood and rear-window are given to demonstrate the advantage of T-spline surface over B-spline surface in car-body surface design.     

自由曲面型腔粗加工刀轨生成算法研究

在运用环切方式进行型腔类零件的分层加工时,预钻孔位置和刀具运动轨迹规划直接影响编程的繁简及切削效率。文中提出了一种型腔环切刀轨生成算法,使得在一个连通加工区域里只需抬刀一次,保证在相邻等距环的过渡时不发生干涉。预钻孔的位置可在加工区域里灵活选择,取消了对预钻也位置的限制。该文设计并实现了切除等距环尖角处未加工到的残留区域算法。算例表明,文中提出的方法易于实现,结果稳定、可靠。