风冷非道路柴油机排放特性研究

利用车载排放检测仪(SEMTECH)和电子低压冲击仪(ELPI)进行了某非道路风冷非增压柴油机的气态污染物的测量和排放颗粒物粒径及质量分布特征研究.试验按照非道路柴油机排放标准规定的工况进行测量.试验结果表明:试验用非道路柴油机气态污染物中NOx的排放较差;微粒数量排放均成单峰对数正态分布,积聚模态微粒数浓度随负荷增加而增大,随负荷的减小积聚模态的粒径分布向小粒径方向移动,变化规律与车用柴油机相似,但粒径整体要大于车用柴油机;不同粒径微粒的质量呈双峰分布,分别对应积聚模态和粗粒子模态,积聚模态微粒对总质量排放的贡献较大,但与车用柴油机相比分担率有所不同.     

二维无叶扩压器旋转失速的正交模态分析

为了直观地揭示扩压器内部非稳定流动的周向传播和发展过程,采用本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition,POD)对数值模拟得到的非稳定流场进行分解,辨识出不同阶的扰动模态,对成对和孤立模态在空间分布和时间变化上进行了分析,成对模态在周向空间分布上存在相位差,在时间变化上具有相近的振动幅度和周期,在时域上表现出周向传播的特性。孤立模态为"过渡态",代表对平均流动的修正,表示平均流动从一个状态过渡到另一个状态。重构了各阶模态在不同时刻的幅值信息,并对各阶模态幅值变化进行了傅里叶变换,得到对应的频率信息,并与线性稳定性方法预测结果进行了对比。     

基于水动力计算的锅炉出口温度及热负荷分布分析

为了精确掌握电站锅炉高温受热面出口区域的温度,给出了水动力计算流程,测定了管壁温度分布,并根据原有出口温度分布状态计算出炉膛宽度方向上的热负荷分布。研究结果得到:在炉膛宽度方向上并未形成连续的热负荷分布。热负荷分布状态和炉内燃烧过程紧密关联,在锅炉燃烧过程中,会由于风量或粉量分布不均匀的情况等因素导致热负荷出现偏差。根据热力与锅炉水动力计算数据推断出下炉膛水冷壁管出口温度,发现实际测量值和计算值基本一致,表现出相同的温度分布规律。     

超声检测数字信号处理方法研究

以钛阶梯试块为研究对象采集超声信号，以不同的信号处理方法分别从时域和时频域处理采集信号，通过短时傅里叶时频二次分析和小波时频分析分别做出频率集中处的能量分布图，并根据始波和一次底波能量峰值的采样点数差值计算其时间间隔，根据已知声速测量试块的厚度；通过小波去噪和经验模态分解对去噪后的信号找出始波和一次底波峰值，并根据其采样点数差值计算其时间间隔，根据已知声速测量试块厚度。通过对信号处理后的波形测量试块厚度比较不同超声信号处理方法。     

基于小波包的EITD风力发电机组齿轮箱故障诊断

基于三次样条插值和固有时间尺度分解中的线性变换,提出了集成固有时间尺度分解(EITD)方法,将该方法与小波包变换相结合,实现了风电机组齿轮箱故障的精确诊断.首先使用三次样条插值拟合基线控制点,将振动信号分解为一系列固有旋转分量;然后选择相关系数最大的PR分量进行小波包分解,计算分解后小波包系数的能量分布,选择能量比重较大的小波包系数重构PR分量;最后计算重构PR分量的关联维数,实现振动信号的故障诊断.利用所提出的方法对风电机组齿轮箱振动信号进行了分析,结果表明:与经验模态分解(EMD)方法处理后直接计算关联维数和经小波包的EMD方法处理后计算关联维数相比,采用小波包的EITD方法处理后计算关联维数更具有区分性,可有效识别齿轮的工作状态和故障类型.     

基于动力学模态分解法的轴流压气机叶顶非定常流动分析

对跨声速轴流压气机转子进行非定常数值模拟,采用动力学模态分解法对叶顶区域的非定常流动进行模态分析,进一步认识叶顶区域流场的非定常流动机理。研究发现:动力学模态分解法捕捉到叶顶区域非定常流场的特征频率6.83kHz,对应模态是形成叶顶区域流场非定常波动的主要模态。各阶模态中低阶模态结构主要集中在叶片前缘,表征大尺度的压力波动;高阶模态结构为集中在叶片压力面的正负交替结构,表征小尺度高频的压力脉动,是对流场信息的细化补充。采用前5阶动力学模态重构的流场能够包含叶顶区域非定常流场的主要流动信息与结构,可以实现对流场的降维处理。通过第1阶动力学模态重构的流场发现在近失速工况下叶顶区域的非稳定流动激发了压气机进口处周向传播的谐波扰动,谐波扰动与叶片振动的相互作用和反馈,强化了叶顶区域的非稳定流动,是产生流动不稳定性的原因之一。     

折流燃烧室几何结构简化和流量统计对比

以多喷嘴阵列燃烧器为对象,研究了甲烷预混模式下不同当量比燃烧的自激热声振荡特性,实验过程中同步测量了热释放率和压力脉动信号并获取了OH*时序图像。利用相空间重构和本征正交分解分别解析了压力脉动、反应区相干结构和各阶模态能量占比。研究结果表明,在当量比0.62~0.85范围内,随着当量比增加,燃烧室内依次出现低频振荡、稳定燃烧、间歇振荡和极限环振荡4种典型燃烧状态;当发生极限环振荡时,压力重构曲线为极限环,其轴线附近没有数据点分布,前3阶能量占比达到70%以上,反应区沿轴向发生明显的交替变化,沿径向具有较好的对称性和均匀性;稳定燃烧时,重构曲线凝成一团,前20阶能量占比不足25%,不存在明显的主频,瞬态火焰形态具有较好的一致性;甲烷预混多喷嘴阵列燃烧器的自激振荡模态为单一轴向振荡模态,和传统旋流燃烧有很大的不同,这可为后续进一步开展多喷嘴阵列燃烧器热声产生机理和抑制方案的研究提供参考。     

基于子结构法的汽轮发电机组模型轴系及弹簧基础模态分析

针对有限元法分析大型汽轮发电机组轴系及弹簧基础模态时节点数多、求解困难的问题,在计算中引入了子结构模态综合法(CMS)。以某轴系及弹簧基础模型试验台为研究对象,建立了三维有限元模型,应用CMS法进行了联合模态分析;同时采用锤击法对试验台顶台板进行了模态测试。研究结果表明:采用CMS法与直接有限元法在单独计算弹簧基础模态频率时误差极小,在0.13%以内;基于CMS法的顶台板拓展结果与顶台板模态实测结果较为吻合,模态频率误差在工程允许范围内;CMS法作为一种解决复杂结构动力学问题的方法可以有效地应用于轴系及弹簧基础的模态分析。     

电站锅炉管阵列内声传播特性及时延值测量

对电站锅炉管阵列内声传播特性及时延值进行研究,利用Fluent软件对非均匀温度场与均匀温度场、不同管排数及不同布置方式的管阵列内声传播特性进行对比,并搭建管阵列实验台,引入快速集合经验模态分解(EEMD)算法对管阵列内时延值进行测量.结果表明:管阵列内声传播存在声阻带,且在非均匀温度场集合经验模态分解下声阻带向低频段移动,管排数越多,声阻带效应越明显,管道间节距对错列与顺列布置方式下的声阻带有一定影响;基于快速EEMD处理,选用低频段声信号能够获得有效时延值.     

一种低噪声齿轮室盖板的设计方法

采用仿真预测与试验测量相结合的方法对某款直列四缸柴油机前端齿轮室盖板结构响应及噪声辐射进行研究。结合噪声测试、声源识别及模态分析提出一种板面结构低噪声优化思路:噪声测试得到关注频带,声源识别得出关注频带辐射具体位置,模态分析判断辐射噪声位置与模态振型是否重合,若重合则进行结构优化。同时,提出一种通过开孔破坏整体刚度耦合与更换高阻尼材料相结合的低结构噪声优化方法。通过这种方法,使关注频带噪声降低了1.95dB(A),发动机前端整体噪声降低了0.96dB(A)。提出一种简单模拟齿轮室盖板安装状态边界条件的方法:对比齿轮室盖板计算与试验模态振型来调整约束节点位置,对比其固有频率来调整约束节点数。并通过对比优化后齿轮室盖板的试验模态与计算模态,固有频率相对误差为6.97%,验证了边界条件的可行性。     

声学法重建炉内温度场的算法研究

基于声学测温的基本原理和理想状态下炉内温度场的分布规律,提出了每条声波传播路径上温度的抛物线函数,利用数值计算插值方法中的平方反比法,得出了测量平面上划分的各网格点温度值,从而实现了二维温度场的重建。基于领域经验,借助工程数学软件MATLAB,对本重建算法进行了计算机仿真,得出了二维温度场的网格立体图和等温线图。最后,将仿真出的温度场和理想温度场比较,进行误差分析,验证了本重建算法的正确性和可行性,取得了声学测温图像重建的一定进展。     

随钻声波测井响应数值模拟分析

随着随钻声波测井技术的蓬勃发展,该技术已成功应用于地层纵波速度测量,但对地层横波速度测量,尤其是慢速地层横波速度测量则仍存在困难。应用圆柱坐标系下三维时域有限差分方法数值模拟了随钻多极子声波测井响应,通过计算所得模式波频散曲线以及随钻测井响应,对随钻测井环境下井孔内多极声场传播的特点和规律进行了详细分析。结果表明,在快速地层中,随钻偶极子声波测井响应主要由速度略低于地层横波速度的模式波和速度低于流体声速的模式波构成,而随钻四极子声波测井响应曲线主要由速度接近于地层横波速度的模式波和声速接近于流体声速的模式波构成;对慢速地层情况,随钻偶极子声波测井响应主要由钻铤弯曲模式波和地层弯曲波构成,随钻四极子声波测井响应则主要由地层四极子波构成;由于钻铤模式波对地层横波测量具有强烈干扰,并且地层弯曲波速度与地层横波速度有较大差别,因此随钻偶极子声波测井仪器在慢速地层中直接测量横波速度是不合适的;而地层四极子波在低频下不存在钻铤模式波或可以降低钻铤模式波对测量结果的干扰,且在低频时以地层横波速度传播,因此随钻四极子声波技术适合用于测量慢速地层横波速度。该结论为充分利用随钻声波测井信息和设计随钻声波测井仪器提供了理论依据。     

声波团聚脱除柴油机尾气中超细颗粒物的试验研究

利用低频率高强度声场试验装置,进行了脱除柴油机尾气中超细颗粒物的试验研究.由电称低压冲击器ELPI实时在线测量烟气中颗粒浓度在声波作用前后的变化,系统研究了声场强度、停留时间和颗粒数目浓度对细颗粒脱除效率的影响.结果表明,低频高强声场对柴油机尾气中的超细颗粒具有较高的团聚清除效果,提高声场强度、适当延长停留时间和增大初始颗粒数目浓度均有利于颗粒物的声波团聚脱除.当声波频率为1 kHz、团聚窜内声场强度达到161.5 dB时,0.023～10 μm粒径的颗粒数目浓度可减少55.7%.试验结果表明低频高强声波场是一种控制柴油机尾气中超细颗粒排放的有效方法.     

声学法锅炉温度场检测技术及应用

声学法锅炉温度场检测技术是近年来发展起来的一项新技术。介绍了声学温度场检测技术的声学原理和通过测量声波传感器间的声波传播时间 ,然后利用最小二乘原理重建温度场的测量方法 ,并进行了炉膛截面二维温度场重建仿真。对声学烟温测量方法在锅炉烟温测量中的应用及存在的问题进行了分析和讨论。     

声波测试技术在李家河水库坝基开挖爆破中的应用

声波测试技术能够快速检测岩体的损伤程度,在坝基开挖爆破前后进行声波测试并将测试结果进行对比,能够检测出爆破对岩体的影响范围,及时反馈并指导爆破网络设计。李家河水库坝址岩体以花岗岩为主,在右坝肩EL860—EL845层Ⅰ区开挖爆破中应用声波测试进行检测,结果表明,爆破对岩体的影响范围在0.375 m以内,爆破对坝基的影响较小。     

基于声学测温的水冷壁局部超温监测研究

以理论和试验相结合的方法,对锅炉热态时水冷壁附近的温度场及声线分布进行了研究,开发了基于声学测温的水冷壁局部超温监测系统,并在国内某300MW锅炉机组上进行了试验研究.结果表明：声学测温技术应用于水冷壁局部超温监测是完全可行的;锅炉热态时,水冷壁附近的声线会朝着炉膛内高温侧发生弯曲;系统测得的烟气温度作为基准量能很好地反映水冷壁向火侧壁面温度的变化情况;线性扫频信号可以作为监测系统的声源信号,扫频区间在500～3 000Hz为宜;此系统中,互相关时延估计法能准确地计算出声波飞渡时间.     

用复声强法和模态分析法研究内燃机表面噪声

本利用复声强法测量内燃机表面噪声场分布，对各测点声压值进行了频率分析，结合内燃机表面覆盖件有限元模型的模态分析，确定部分覆盖件主要由于共振产生了较大的表面辐射噪声，通过改变覆盖件结构改变其自振频率，达到了降低表面辐射噪声的目的，结果证明，通过结构参数的改变来降低表面辐射噪声是行之有效的。     

伪随机序列声源信号在电站锅炉声学测温中的应用

为了获得电站锅炉炉膛温度信息,开发了单路径炉膛烟气温度声学监测系统,引入伪随机序列作为声源信号.在国内某200MW和300MW锅炉上进行了热态试验研究,并利用自制的K型陶瓷热电偶对测量温度进行了标定.结果表明：伪随机序列信号可以作为声学测温的声源信号,但由于其频带过宽,必须进行处理,使其能量集中;测温系统测量的烟气温度与热电偶测量温度相比,误差在2%以内;基于伪随机序列声源的声学测温系统所测温度曲线与负荷曲线吻合,具有很好的稳定性.     

声波对V形预混火焰锋面皱褶的影响

对声波扰动下V形预混火焰的锋面皱褶进行了动态分析,建立了声波扰动V形预混火焰的实验台,通过精细热电偶探测火焰锋面皱褶的变化,测量了不同声波扰动频率下的V形预混火焰的锋面皱褶.实验结果与分析结果一致,表明V形预混火焰锋面皱褶的频率与声波扰动频率相同,火焰锋面皱褶的幅值随着声波扰动频率的增大而减小.     

基于少量声学数据的炉内温度场重建

针对炉内温度场声学测量中只有少量声学数据问题,提出了基于平面像素分割和正则化的温度场重建方法.利用二维温度场像素之间的邻近关系,给出了正则化矩阵的一般求取方法,并对正则化参数进行了研究.分别对单峰对称和非对称、双峰对称和非对称的温度场模型进行了仿真实验,得出了三维显示图和等温线图,并给出了温度场的绝对误差和均方根误差.仿真结果表明:该模型的准确度较高,时各种温度场计算有一定的通用性.