基于机理数据协同驱动的重型燃气轮机 控制系统参数解析余度构建研究

针对重型针对重型燃气轮机控制系统传感器解析余度的构建问题,提出了一种机理数据协同驱动的控制系统 参数解析余度构建方法。首先基于重型燃气轮机工作原理,建立参数的机理模型;然后引人网络架构搜索法 得到最优前馈神经网络结构,通过前馈神经网络训练机理模型的误差,得到数据驱动模型,将其作为机理模 型的补偿部分,补偿部分提高了参数解析的精度。仿真结果表明本文提出的参数解析方法的有效性,用该方 法可获得精准的解析模型。 燃气轮机控制系统传感器解析余度的构建问题,提出了一种机理数据协同驱动的控制系统 参数解析余度构建方法。首先基于重型燃气轮机工作原理,建立参数的机理模型;然后引人网络架构搜索法 得到最优前馈神经网络结构,通过前馈神经网络训练机理模型的误差,得到数据驱动模型,将其作为机理模 型的补偿部分,补偿部分提高了参数解析的精度。仿真结果表明本文提出的参数解析方法的有效性,用该方 法可获得精准的解析模型。     

某型涡喷发动机快速起动特性分析及试验研究

为研究某型低压油泵体制涡喷发动机的快速起动特性和供油匹配方法,设计了起动方案。针对该起动方案,基于对发动机快速起动特性及影响因素的分析,获得了供油规律的匹配方法,并利用快速起动模拟试验系统对该供油匹配方法进行了试验验证。研究结果表明:缩短点火前供油时间能有效降低由于积油燃烧而对起动加速性造成的不利影响;起动初期的加速率与初始油门量呈正相关,但此阶段应着重考虑点火的最佳油气混合比;压力雾化喷嘴和蒸发式喷嘴供油的切换点选择在低转速阶段时,对发动机的起动性能影响较小;简单阶跃式增油方式可满足快速起动后期的转子加速要求,油门阶跃点应匹配在发动机进入高转速阶段;起动后期采用合适的二阶油门量可进一步优化起动特性。     

基于直流辉光放电等离子体的气体压力传感器

研究了一种基于直流辉光放电等离子体原理的气体压力测量方法,设计了一种等离子体压力传感器,并对该传感器的放电维持电压与气压之间的关系进行了稳态及动态标定实验.稳态标定实验结果表明,50μm间隙适用于气压量程0.4～2.0atm(1atm=101325Pa),220μm适用于气压量程0.5～5.0atm,此时电流选取在3.0～5.0mA之间.动态标定实验在激波管实验台上进行,结果表明等离子体压力传感器和参考Endevco压阻式传感器的上升时间基本一致,均为1μs;且通过计算动态传递函数可得,该等离子体压力传感器及其电源、电子电路系统的固有频率为146.6kHz,未来可以为航空发动机、冲压发动机严苛高温环境及超高速流动中的高频压力脉动信息的获取提供支撑.     

基于模糊PID信号补偿的电液伺服系统 容错控制方法研究

针对燃气轮机电液伺服系统在工作过程中可能出现的电液伺服阀功能故障和液压负载扰动问题,提出模糊PID信号补偿自适应容错控制方法——当系统输出与理想输出的误差超过阈值时,模糊PID控制器可以及时的对输入信号进行补偿,进而纠正系统的输出。以双喷嘴挡板力反馈两级电液伺服阀控制的液压缸系统为研究对象进行数学建模,在输出流量不足、输出流量过大、零偏和正弦负载扰动四种典型故障状态下仿真,验证控制器的控制效果,结果表明,受控系统在四种故障下均实现了容错,输出以极小的误差跟随理想输出,几乎没有超调,且能极大的平抑扰动,控制效果优异。     

微混喷嘴结构对氢混燃料/空气掺混均匀性的影响分析

采用数值仿真方法开展了燃气轮机燃烧室微混喷嘴中富氢燃料/空气掺混均匀性问题研究。首先分 析了三种不同微混喷嘴结构的燃料浓度分布和掺混均匀性指数变化规律，发现采用燃料轴向进气、空气径向 进气的燃料/空气掺混方式，能够在合理的总压损失范围内，获得更好的掺混均匀性。然后分析了三种喷嘴 的流场特性，不同径向位置处的轴向速度分布表明，燃料和空气的射流速度会对喷嘴内燃料/空气掺混水平 造成影响，燃料径向喷人和从喷嘴中心区域轴向喷人在轴向高速射流作用下被吹向下游，不能均匀的沿径向 扩散并分布到喷嘴流道内部，使燃料/空气掺混均匀性提高受限。最后分析了富氢燃料中氢含量变化对掺混 均匀性的影响，研究结果表明，氢含量变化会带来燃料射流速度的改变，当燃料射流速度超出合理范围后，会 导致掺混均匀性下降。研究结果为微混喷嘴燃料/空气喷注策略设计提供参考。     

大型航空构件专用热氢处理炉流-热-固耦合仿真分析

采用冷壁结构设计的大型航空构件专用热氢处理炉结构复杂,多层隔热结构炉胆隔热屏板厚度极薄,导致网格划分和模拟计算十分困难。本文采用等效热阻的简化思路,在保证计算精度的前提下,将多层结构的炉胆等效为一层,节约了计算资源,实现了热氢处理炉的全尺寸流-热-固耦合仿真。评估了热氢处理炉的隔热效果,在炉温1000 ℃时,炉胆外壁面温度只有200~350 ℃,呈条纹状分布;冷壁结构设计的炉壳外层壁面温度约25 ℃,具有较好的保温隔热效果;最大热应力264 MPa,位于料台底座;拉伸性能测试表明,料台底座Q235钢经300 ℃渗氢处理后抗拉强度约为565 MPa,安全系数为2.14。本文分析了热氢处理炉的温度场、热应力场,并评估了其安全储备系数,为大型热氢处理炉全尺寸仿真提供了思路,为结构设计提供了数据支撑。     

旋流杯结构对火焰筒头部流场影响的试验研究

为深人研究旋流杯安装角、两级流量比、二级流通面积和套筒扩张角对火焰筒头部冷态流场的影响， 采用2D-3C粒子图像测速仪在常温常压下开展了相关试验研究。结果显示:适当增加叶片安装角可增大气 流的径向与切向速度分量，这一效果有助于提高油气掺混质量；内外两级流量比的增加将导致高速脉动区域 向内部移动，有利于燃油雾化，但回流区较窄、轴向速度较大，不利于稳定火焰和合理温度场的形成；随着二 级旋流面积的增大，回流区直径增大，射流速度降低，有利于稳定火焰;套筒扩张段在一定程度上对旋转射流 起引导作用，增大套筒扩张角将导致气流径向扩散能力加强。