基于喘振问题的压气机设计优化

在增压发动机的设计开发中,增压器发生任何故障,对整个发动机的工作性能及开发进度都产生极大的影响。某款汽油涡轮增压发动机进行台架试验,发动机在1 300 rpm~1 700 rpm之间运行时,增压器发生喘振。通过相关的CFD仿真分析,改进压气机设计,在台架上重新进行试验。试验结果表明:增压器压气机优化以后,不再出现喘振问题。     

废气涡轮增压柴油机的喘振原因及防喘方法

增压柴油机在运行时,由于各种因素的影响有时会发生喘振现象。喘振会使废气涡轮增压器气流参数大幅度脉动,性能严重恶化,并出现强烈的“啸叫”声响。因此,柴油机的运行情况也明显恶化:功率下降、排温增高、转速不稳。由此可见喘振是增压柴油机运行中的重大危害之一。本文将阐述废气涡轮增压柴油机在工作时喘振的内在机理和外界条件,以及介绍几种新颖的防喘方法。试验证明,这些方法既可以扩大压气机的稳定工作范围、防止喘振,又可以改善压气机性能。     

航空发动机飞行试验喘振故障分析研究

针对发动机在飞行试验中出现的喘振停车故障,通过分析风扇和压气机可调导向叶片调节、尾喷管喉道面积调节、主燃油控制、进气扰动、消喘控制等影响因素,逐一查找喘振原因并制定排故措施。分析结果表明:发动机供油量设计与喘振裕度不匹配导致发动机在加速过程中出现了喘振,发动机稳定裕度不足是喘振的主要原因;发动机消喘切油过深使发动机出现停车,启动供油和消喘切油的综合作用引起发动机出现转速悬挂,直接导致发动机排气超温和消喘失效;减小发动机加速供油量以及关小压气机可调导向叶片可以有效提高发动机稳定裕度,但会影响发动机加速性能。     

离心压气机机匣处理多工况性能预测与分析

机匣处理作为一种高效、经济的扩稳技术,越来越多的被用以提高压气机的稳定工作裕度。为了研究机匣处理对离心压气机多工况性能的影响,本文对3种进气回流机匣结构的压气机模型和无机匣处理的实壁压气机模型分别进行了数值仿真分析。数值计算结果与最优模型的试验结果吻合较好,比较准确的预测了喘振边界的位置,验证了计算方法的可靠性。结果表明,只有结构合理的进气回流机匣处理才能在各个转速下均显著扩大压气机小流量的稳定工作范围,其中机匣处理的开槽位置和前置导流挡板对其性能有着重要影响。     

涡轮增压器常见故障的排除方法

1.压气机喘振 涡轮增压器在某一转速下工作时,其压气机气流流量受某些因素的影响而减少到一定程度,压气机中的气流便会出现强烈的振荡现象,引起其叶片振动,并在压气机进口处出现喘息的噪声,造成进气压力明显下降,此现象称为压气机喘振,严重的喘振会导致压气机损坏。产生压气机喘振的原因有:     

基于ANSYS CFX三维轴流压气机转子的失速和喘振模拟仿真

根据NASA关于轴流压气机动叶rotor37的实验数据,利用CAD软件SolidWorks建立rotor37的三维实体模型,然后基于ANSYS CFX软件对所建rotor37三维模型进行流体的失速与喘振模拟仿真,并且将模拟仿真结果与实验数据进行比较验证,验证结果表明所建立的模型流场特性接近实际情况,能够较好地预测压气机失速与喘振的阈值,对于实际情况下压气机的运行具有指导意义。     

进气畸变对发动机压缩系统稳定性影响的数值模拟

介绍了一种在发动机环境下评定航空燃气涡轮发动机压缩系统稳定工作边界的数学物理模型。研究了进气畸变对航空燃气涡轮发动机压缩系统稳定工作边界的影响。对总压畸变进气条件下压气机稳定工作边界的变化进行了计算分析,结果表明进气总压畸变对发动机稳定性有很大的影响,使得压气机稳定工作边界在压气机的特性图中向右下方移动,降低了发动机的喘振裕度。主要数学物理模型可以正确地反映发动机压缩系统的工作状况,用它判断发动机不稳定工作点的重复性和灵敏度都比较好。     

整体涡旋流畸变对轴流-离心组合式压气机喘振特性影响的数值研究

为研究整体涡旋流畸变对轴流-离心组合式压气机喘振特性的影响，本文采用气腔模型来研究压气机出口的容腔效应，分别模拟了均匀进气以及不同旋流强度的正向及负向整体涡旋流畸变作用下，组合式压气机的喘振过程。研究发现，正向整体涡旋流畸变作用下，离心叶轮进口截面近盘侧存在强度较大、范围较广的正向旋流，一定程度上抑制了叶轮内的流动分离；相反地，负向整体涡旋流畸变作用下，离心叶轮进口截面近盘侧存在强度较大、范围较广的负向旋流，使叶轮内的流动分离加剧甚至引发回流，使得压气机系统进入深度喘振工况。正向整体涡旋流畸变的旋流强度越大，组合式压气机的喘振圈及喘振频率越小；负向整体涡旋流畸变作用下，旋流强度越大，喘振圈越大、喘振频率越高。     

吞雨过程中压气机转子气动及动力学特性分析

在航空发动机吞入雨水过程中,水滴的吸入会影响压气机的气动并引起动力学变化。本文以Rotor67为研究对象,针对不同吞雨量和颗粒尺寸进行了数值计算。计算结果表明:水滴在跟随气流进入压气机会影响压气机的总压比、总温比和气流速度沿叶高方向的变化规律,并恶化压气机的流场,使工作点向左移动。水滴的进入还会降低压气机的总温比、总压比和质量流量。水滴不断地撞击叶片表面,会增加压气机的轴向扭矩。在吞雨量为5%,直径分别为200μm和600μm的情况下,压气机的稳定工作范围分别降低了36.5%和34.7%,喘振裕度分别降低了51.2%和48.9%。     

弯掠前缘叶型对小型跨音速离心压气机性能的影响

为了探索提高跨音速离心压气机喘振裕度的方法,根据国外某型微型涡喷发动机压气机参数,设计了直纹面叶轮和弯掠前缘叶轮。利用Fine/Turbo分别对这两个叶轮进行CFD计算,对比叶轮内部流场及性能曲线,分析两种叶型对离心压气机喘振裕度的影响。结果表明,弯掠前缘叶型能有效的提高压气机喘振裕度并且改善叶轮出口流场。     

Active surge control for variable speed axial compressors

This paper discusses active surge control in variable speed axial compressors. A compression system equipped with a variable area throttle is investigated. Based on a given compressor model, a fuzzy logic controller is designed for surge control and a proportional speed controller is used for speed control. The fuzzy controller uses measurements of the change of pressure rise as well as the change of mass flow to determine the throttle opening. The presented approach does not require the knowledge of system equilibrium or the surge line. Numerical simulations show promising results. The proposed fuzzy logic controller performs better than a backstepping controller and is capable to suppress surge at different operating points.     

具有避障的机器人集群系统分布式编队控制

针对具有线性二阶积分运动学模型的机器人集群系统,基于机器人之间的相对状态信息设计了分布式编队控制器.通过变量替换,将机器人集群系统的编队问题转换为一致性控制问题,推导得到了机器人集群系统实现期望编队队形的充分性条件.利用人工势场函数的方法,设计了具有避障功能的机器人编队控制器.最后,仿真实验证明,机器人集群系统实现编队并能够避免与障碍物发生碰撞.     

禽蛋工业化腌制温度控制方法设计

为提高禽蛋腌制的工业化水平,确保腌制液温度稳定和产品品质,以禽蛋腌制温度控制为研究对象,设计了一种温度控制系统.该温度控制系统主要包括腌制箱、电加热炉、温度传感器和调压模块等.利用调压模块改变电加热管功率进而调整炉水温度,通过换热器调节腌制装置内部腌制液的温度.基于三阶滑模变结构设计了一种温度控制器,引入辅助变量项构建三阶微分动态方程,可消除传统滑模控制存在的抖振问题.仿真和试验结果表明,与常规 PID 控制相比,三阶滑模控制在稳定性、超调量和调节时间等方面均具有一定优势.腌制温度更加平稳,温度调节更加迅速,温差比较小,实际温度和设定温度之间的偏差小于 ０.５℃ .     

基于神经网络的火电厂脱硫控制系统研究

以某火电厂 ２×３００MW 机组为研究对象,设计了以石灰石 石膏湿法为工艺基础的烟气脱硫控制系统.对脱硫控制系统中吸收塔的浆液pH值的控制进行了改进,设计了基于神经网络自适应控制器.该控制器能有效提高浆液pH值的控制精度与稳定性.     

基于导纳控制算法的电液比例系统联合仿真研究

为了满足某液压机器人对于特殊工况下的混凝土振捣需求,设计了基于导纳算法的柔顺控制器.以电液比例阀控缸系统为研究对象,建立了系统的动态数学模型,并利用 MATLAB 、 AMESim 和 Simcenter３D 软件各自优势,搭建了一种多学科融合的机电液一体化联合仿真平台,对电液比例阀控缸系统进行了弹簧阻尼负载和刚性碰撞 ２ 种不同工况下的多算法联合对比仿真分析.结果表明,设计的导纳柔顺控制器使得电液比例系统具备了对环境刚度的快速响应能力,导纳算法可根据实际负载力对内环位置控制器的位移信号进行及时修正,有效避免剧烈的刚性碰撞,体现良好的柔顺性和鲁棒性.     

中型无人直升机电动舵机控制器设计与实现

针对某中型无人直升机对电动舵机控制回路的特殊需求,设计了一种以“ DSP ＋ FPGA＋ 功率驱动”为主控单元的舵机控制器.其软件设计遵循模块化和层次化的原则;其硬件由主控模块、驱动模块、信号采集模块和电源模块协同合作,能够同时对 ５ 路电动舵机进行控制.针对舵机控制过程中存在的“快、准、稳”问题,提出一种外环采用线性自抗扰控制、内环采用常规控制的复合控制策略;同时搭建相应的测试验证环境.测试和实际试飞结果表明,该舵机控制器解决了负载动态变化的不确定性和小信号指令跟踪差的突出问题,取得了较好的工程应用效果.     

离心压缩机喘振特性及喷射扩稳研究

以某单级离心压缩机为研究对象,搭建工况动态特性实时监测系统,通过控制排气调节阀的开度展开喘振实验研究,在此基础上,设计和实现离心压缩机的主动控制喷射扩稳,通过小孔喷射高速气流实现喘振裕度的提升.研究表明:出口压力脉动幅度大大高于进口压力脉动,进气管道流动进入深度喘振的起始时刻要落后于排气管道进入深度喘振的起始时刻;机匣...     

图像拼接技术在爬壁机器人位置伺服控制系统中的应用

针对传统爬壁机器人对裂缝图像拼接效果差而导致位置控制结果不精准、工作效率较差的问题,提出基于图像拼接的爬壁机器人位置伺服控制系统.选取 STM３２F１０３RCT６ 为主控芯片,采用气动方式设计机械气动结构,利用 PLC 位置伺服控制器实现故障电路检测.设计视觉控制平台,避免强电磁场影响.软件部分依据 CCD 相机实现机器人视觉监测,采用图像拼接技术删除相邻图像的边缘处重叠部分,实现对墙壁裂缝的准确监测,利用机器人运动速度及机器人预设位置轨迹计算爬壁机器人的位置伺服控制值,将该值传输至系统硬件,实现位置伺服控制.由实验结果可知,所设计系统对裂缝全景图像拼接的精准度较高,机器人的位置伺服控制准确率为 ９７．５％ .     

大惯性摇摆台建模与半实物仿真

针对船舶横摇海试困难的情况,为测试高海情下的船体及内部设备可靠性,在实验室条件下搭建摇摆驱动试验台架,模拟海上航行船舶以特定频率和幅值长时间摇摆.提出了能量原理辅助角度反馈进行力矩规划控制策略的实现方案,以装载人机交互软件的控制台、装载实时控制系统的控制柜作为实物介入,液压执行机构、摇摆台滚筒、水流环境等数学模型模拟末端执行机构运动响应,设计并搭建了大惯性摇摆台控制系统半实物仿真平台,并分析仿真方案及控制策略的有效性和实用性.     

无模型控制器在气缸压力控制系统中的应用研究

气动伺服系统存在纯时延、非线性、时变等特点,传统的控制策略(如PID控制)在解决非线性系统时效果不理想,因此提出一种无模型控制算法。此方法在被控对象结构复杂、参数时变时控制效果较好。首先对气动伺服系统进行建模,建模过程包括阀口流量、比例流量阀及缸内压力建立一个二阶模型;其次设计无模型自适应控制器(Model-Free Adaptive Controller,MFAC)用于气动伺服系统压力控制;最后利用LabWindows/CVI平台进行试验验证。结果表明,针对气动伺服系统设计的无模型控制器是有效的,相比于传统PID控制有更快的响应速度和更高的控制精度。