基于K-L信息测度的液体火箭发动机的泄漏故障检测

液体火箭发动机的泄漏是常见和极其危险的故障。研究快速有效的泄漏故障检测方法,是一个很重要迫切的课题。本文针对已有发动机的状态监测参数,建立ＡＲ模型进行时间序列分析,利用Ｋ－ Ｌ信息测度作为判别函数来检测发动机的泄漏故障。仿真结果表明,这种泄漏故障检测的方法是切实可行的。     

基于DFT的水射流红外热像频域时空分析

基于二维离散傅里叶变换及空间频谱分析,对水射流湍流脉动的空间尺度进行了研究,得到了由红外辐射温度表征的被动标量湍流场在对流区、耗散区、惯性子区的特征空间尺度及其时间演化规律.对射流不同区域的关心点重新采样,得到湍流场中关心点的时间序列,利用一维离散傅里叶变换,分析了对流区大尺度涡中心、惯性子区小尺度涡中心、耗散区及射流轴心线上各关心点的湍流波动特征.计算了时间序列频谱的分形维数,研究了自由湍流不同尺度区间上述各关心点湍流脉动的分形特征.      

频率细化的抽子列重排方法

通过对原数据序列抽取子序列并重新排列得到新的数据序列,在保持数据点数不变的情况下,使采样时间间隔变大,从而FFT变换后的频谱得到了细化。给出了仿真算例,讨论了细化倍数应满足的条件和该方法的适用场合。     

基于广义S变换的图像局部时频分析

 非平稳信号具有良好的时频局部特性,但是使用一些常规的信号处理方法对其进行时频分析具有一定难度。为了解决这一难题,引入基于广义S变换的时频分析方法来进行一维和二维空间非平稳信号的时频分析。同时,为避开对图像直接进行S变换带来的大时间开销和运算难度,选用不同尺度的局部窗口将二维图像转化成一维信号进行处理,再分别利用基本S变换和时频分辨率可调的广义S变换进行算法仿真和时频分析。试验结果表明,广义S变换比基本S变换具有更灵活的时频聚焦性。     

前缘高频振动对亚声速开式空腔内强噪声影响的数值研究

空腔流动现象广泛存在于各类航空飞行器中,对其包含的多种复杂物理现象的研究具有十分重要的工程及实际意义。采用大涡模拟方法对开式空腔噪声进行数值仿真,并研究了腔体前缘壁面施加高频振动后对腔体内部纯音噪声及模态的影响。研究发现随着壁面振动频率的提高,腔体内部的纯音噪声峰值逐渐降低,当腔体前缘壁面振动频率达到4000 Hz时,腔体内部1阶与2阶模态的纯音噪声峰值分别降低15 dB和17 dB。因此在腔体前缘壁面施加高频振动能显著地降低腔体内部的纯音噪声,为扩展开式空腔的工程应用奠定了良好的理论基础。     

机匣造型设计对涡轮叶尖泄漏流损失的影响

针对带叶尖间隙的T106高负荷低压涡轮叶栅,基于耦合了Langtry-Menter转捩模型的Menter's SST (shear stress transport)两方程模型,数值研究了涡轮叶片全机匣造型和部分机匣造型对叶尖泄漏损失的影响.计算结果表明:机匣造型设计的引入重新组织了叶尖区域内的涡系结构及损失成分,且这一改变明显受到机匣造型圆弧高度的影响;叶尖间隙内靠近压力面分离泡的展向尺度增大,分离泡形成的堵塞效应降低了叶尖泄漏流动能;而部分机匣造型处理可以缓解叶片通道内因局部扩张而引起的横向流动,使得出口展向损失减小区域进一步扩大,从而造成叶栅出口损失的明显下降;相对原始机匣,最大降幅可达6.1%.间隙敏感性分析表明,两种机匣造型在一定的间隙范围内能够有效降低叶尖泄漏流损失,而且部分机匣造型具有更宽的有效间隙范围和更大损失减小量.      

便携式舱内超声检漏仪的研制

针对载人航天器在轨声学检漏的物理过程,以气动声学喷流噪声理论为基础,对气体流过漏孔的声音在舱内传播及信号检测的机理进行了研究,建立了气体泄漏产生的声功率和漏孔的几何尺寸及舱内气压的关系式,发现在毫米级直径的漏孔产生的声信号的中心频率大于20kHz;研究了漏孔产生的声音信号传播的声压同接收方向和距离的关系式,模拟航天器舱内气体向太空泄漏时在舱内检漏的实际工况,进行了不同尺寸漏孔探测距离、探测方位的试验,初步验证了传感器接收到的漏孔声压和传感器法线与漏孔和传感器中心连线角的余弦成正比。完成了在轨检漏仪原理样机的研制,最小可检漏率达到10-1Pa·m3/s量级;定位范围优于20mm,质量小于12kg,功耗小于22W。     

基于Omega涡识别理论的自适应空化流动模型

液体火箭发动机涡轮泵内存在多种空化类型,其发生机理有所不同,现有数值计算方法通常采用同一套模型预测所有类型空化,导致预测精度不足。为提高复杂空化流动的计算精度,提出了自适应空化流动模型。基于先进的Omega涡识别理论和ZGB空化模型建立了相变系数自适应调整方法,以涡轮泵内两种典型空化（附着空化和泄漏涡空化）为对象,利用翼型实验对模型进行了验证。首先对比了几种涡识别方法的差异,发现Omega方法对阈值不敏感且物理意义明确,适合作为相变系数的取值依据;分析了相变系数对附着空化和泄漏涡空化的影响规律及两种典型空化的形成机理。结果表明：自适应模型相比ZGB模型,对泄漏涡空化的预测精度在大间隙下提升了约181%,小间隙提升了约27%,对附着空化的预测更接近实验结果;附着空化是吸力面脱落涡形成的原因,间隙泄漏流场的涡带和剪切层空化是由间隙泄漏涡和分离涡共同作用形成的。     

低速离心压气机叶尖小翼设计与扩稳机理研究

为了揭示叶尖小翼对离心压气机气动性能的影响机理,采用数值模拟方法研究了NASA低速离心压气机(LSCC)附加不同叶尖小翼的气动特性,并在分析离心叶轮失稳机制的基础上探究了叶尖小翼的扩稳机理.研究结果表明:平顶型小翼对离心压气机性能影响较小,凹槽型小翼均使得压气机效率有所降低.凹槽型压力面小翼方案使得压气机综合稳定裕度增...     

基于频谱法的航空起动发电机故障检测与诊断

对航空直流起动发电机的电枢电流波形进行频谱分析可有效地对电机的故障进行检测和诊断.由于电机在运行时其转速是变化的,而电枢电流的纹波信号与电机转速成正比,若对电流进行定时采样,则其频谱会散布在很宽的频率范围内,使频谱特征模糊化,难于利用频谱特征进行故障检测和诊断.采用与转速同步的电流采样方法,得到的频谱称为"阶比谱",在阶比谱上,频谱成分是单一的,因此容易用它来进行故障检测和诊断.文中对起动发电机进行了实验,对线圈短路、绕组元件与换向片开焊、相邻导体短路和转子偏心等四种故障成功地进行了检测和诊断.