工业汽轮机CAE技术研发与应用

本文以高转速大容量工业汽轮机长叶片为主要研究对象,将CAE技术应用于工业汽轮机的设计和分析中,并与工业汽轮机行业准则相结合,建立了一个以叶片开发为中心涵盖工业汽轮机各个部件的,集结构设计、气动设计、结构分析、气动分析、流固耦合分析和转子动力学分析于一体的企业型研究开发平台。这对提高我国工业汽轮机叶片及其他部件的设计与开发有着很重要的现实意义。     

水平轴风力机叶片曲面建模与等几何分析研究

针对传统水平轴风力机叶片气动外形建模与结构特性分析，大多采用不同的基函数，从而使叶片可动边界及结构分析模型存在较大误差，进而影响计算精度与求解效率等问题，利用等几何分析法将叶片几何形状与结构模型无缝连接，直接将叶片气动外形的非均匀有理B样条(NURBS)控制向量作为叶片结构控制参数，通过与有限元方法对比，两种方法得出位移最大值偏差为6.133%,应变最大值偏差为6.277%,最大值点位移与应变随时间变化趋势都呈线性变化，直线斜率K值近似相同，验证了等几何分析的正确性与可行性。     

融合生理因子的植物叶片表观建模

植物叶片具有复杂的内部结构、生理过程和光学特性,使得在计算机上准确模拟叶片的表观十分困难.为此提出一种基于生理因子的植物叶片表观材质模型.首先考虑单双子叶植物在结构上的差别,利用单N层板和双N层板抽象叶片内部结构;然后基于PROSEPCT模型推导得到叶片材质模型的漫反射和透射项,并采用CookTorrance模型作为高光反射项,形成BRDF+BTDF形式的参数化材质模型;最后采用一种叶色变化算法将模型扩展为时间-空间变化的叶片参数化材质模型.实验结果表明,该模型可以通过控制叶绿素、胡萝卜素和叶片结构参数等生理因子来实时地调整叶片的表观,实现空间变化、时间变化的叶片老化模拟,具有较好的真实感效果和绘制速度,能够满足实时交互的需要.     

叶片测量仪系统的工作原理及其应用

本文论述了叶片测量仪的结构及工作原理。介绍了叶片测量仪硬件和软件系统及住实际工作中的应用,并探讨了叶片测量仪的发展趋势和应用前景。     

虚拟植物叶片的可视化建模技术研究

植物叶片的真实感建模技术一直是虚拟植物仿真技术的研究热点和难点。从植物叶片的形态结构和纹理特征出发,提出一种基于图像的树叶仿真方法。通过对一幅树叶图像进行边缘检测并配合Marching Square算法,实现对树叶复杂轮廓信息的准确提取;利用Delaunay三角剖分的优化算法对叶片进行三角形网格化处理,得到具有均匀三角形网格的叶片模型;最后以叶脉作为变形控制骨架,采用基于Laplace方程的迭代变形算法完成二维叶片向三维变形叶片的重建,以模拟叶片表面的自然弯曲变形效果,增强叶片模型的真实感。相比于以往的树叶建模仿真方法,突出了叶脉在网格划分及树叶形变中所起的作用,所建模型能更逼真地反映真实植物叶片的形态特征,提高了叶片的真实感仿真程度。     

航空发动机叶片丢失整机响应及安全性分析

为了研究航空发动机结构叶片丢失后整机响应与连接结构安全性,在瞬态显式动力学软件ANSYS/LS-DYNA中建立了真实大涵道比涡扇发动机的全三维有限元模型,并开展了一个转动周期的仿真计算。结果表明:丢失叶片与包容机匣及追随叶片的撞击过程中,撞击力分别在叶尖首次撞击机匣、叶片根部受追随叶片撞击、叶根撞击包容机匣时出现峰值;风扇机匣与承力结构的位移和应力最大值区域随着丢失叶片运动而变化,且始终发生在丢失叶片同一方向上。前轴承和中轴承所受载荷较大,后轴承载荷较小,且随着发动机转动近似正弦曲线。前安装吊耳处位移最大,其次为推力杆前端,后吊耳处位移较小。     

基于TRIZ理论的叶片仿生设计与有限元力学分析

改善风力机叶片气动性能,提高叶片刚度、稳定性,已成为大型风力机叶片设计迫切需要解决的问题。生物体独特的外部形状、功能、结构、材料的完美统一,高超的环境适应能力,也为风力机仿生设计提供了不竭灵感。仿生过程是一个分析综合创新的过程,运用TRIZ产品进化理论对风力机叶片技术所处发展阶段进行研究,有助于更清楚地了解风力机叶片的发展趋势和创新的必要性,使研究工作更具系统性和规律性。应用TRIZ产品进化理论,对风力机叶片技术的相关专利数据进行统计并绘制曲线图,通过与标准曲线的区段比较找出风力机叶片所处的发展阶段和接下来的发展趋势与对策。将鱼鳍作为仿生对象进行建模与力学分析,得到仿生模型的力学指标。     

叶片-轮盘榫联结构的接触分析

叶片与轮盘之间的榫联结构存在接触和摩擦组合运动,在较高的热-机械载荷作用下容易发生微动磨损并导致疲劳破坏.本文采用有限元法对叶片-轮盘榫联结构进行接触分析,计算不同摩擦系数和不同转速情况下的叶片榫头和轮盘榫槽之间的接触压力、接触滑动距离.结果表明,摩擦系数增大,榫联结构接触面上的接触压力和滑动距离减小;转速增加,则接触压力和滑动距离增大.     

大型水平轴风力机叶片气动性能优化

为提高风力机将风能转化为机械能的效率,根据我国西北地区的风频风能曲线,用最优设计攻角沿叶片轴线的非线性分布修正传统Wilson算法,优化设计大型水平轴风力机叶片的气动性能. 该优化设计利用Matlab优化工具箱,优化速度干涉因子的迭代计算,提高计算效率;考虑多翼型和变攻角等因素对叶片外形优化的影响,从结构及加工工艺角度修正翼型. 通过对1.2 MW 风力发电机组叶片外形的气动性能计算和优化设计,结果表明该优化设计的有效性和可行性,可为风力机叶片外形设计提供参考.     

参数耦合下风力发电机叶片机械颤振检测研究

受气候、风速等因素影响,会使风力发电机叶片的运行条件发生较大变化,增加了颤振检测的难度。为此,该文提出参数耦合下风力发电机叶片机械颤振检测方法。建立风力发电机叶片结构模型,推导结构动力学方程,并利用优化后的参数耦合算法对其求解,获取非稳态气动载荷,通过动力学模型反馈得到叶片的结构响应和振动情况;构建非稳态气动降阶模型,采用能量法分析叶片的结构响应与气动载荷的时域或频域,计算能量交换角度,确定叶片的颤振程度,实现颤振检测。实验结果表明,该方法气动阻尼系数计算结果准确、检测正确率高、计算时间短。     

小型风机叶片结构损伤识别实验模拟研究

搭建小型风机叶片振动检测实验平台,采集风机叶片振动响应数据,利用自互功率谱法辨别叶片损伤前后的模态参数,通过实验数据对比风机叶片损伤前后固有频率的变化,当风机叶片发生损伤时,其各阶固有频率会下降,且随着损伤程度的增加,各阶固有频率的下降幅度越大,并利用轴向振型差法对叶片损伤进行了定位,在实验室条件下完成了风机叶片结构损伤的识别。     

改进YOLOx的风机叶片缺陷检测研究

针对风机叶片表面缺陷识别率低、背景复杂及目标尺度差异大等问题，提出一种改进YOLOx-s的风机叶片缺陷检测方法。在YOLOx-s颈部输出端引入轻量型通道注意力机制提取图像深层次信息，提升缺陷检测准确率；构建特征提取能力更强的残差结构替换主干网络中的Resunit，通过调整残差结构感受野，增强对小目标缺陷的检测能力；经无人机实景拍摄采集叶片表面缺陷信息，使用Imgaug数据增强技术对数据集进行扩充。实验表明，改进后的网络模型对自建数据集的检测速度为39帧/秒，与YOLOx-s网络模型相比，mAP值从93.18%提高到96.61%。实现了风机叶片表面缺陷的高精度、高速度以及高鲁棒性检测。     

大叶片CAD／CAM一体化加工系统软件

详细介绍了汽轮机未级大叶片的ＣＡＤ／ＣＡＭ一体化加工方法，尤其对大叶片的“５个难点”部位的空间曲线，曲面的Ｂ样条拟合方法及程序生成中的简化方法分别进行了研究介绍，并分析了可行性，进而介绍了大叶片ＣＡＤ／ＣＡＭ一体化加工系统的结构，功能特点和数控加工程序的生成及相应的框图。     

风力机叶片立体图的计算机设计绘制

本文的作者按照叶片设计的实际过程,在根据涡流理论设计叶片参数的基础上,提出了一种能在计算机上立体显示叶片截面及结构的设计方法,即用基于点的坐标的几何变换理论求解叶片各截面在空间实际位置的三维坐标,基于三维几何建模理论,完成了对叶片的实体建模.     

LU-ReNet植物叶片分割与计数模型

为完成一种植物叶片分割与计数模型LU-ReNet,利用Xception module和CoordConv改进模型编码器,通过改进的ReNet模型并参照Unet模型结构将CNN和RNN结合在一起.在CVPPP的A1、A2、A3基准数据集上,LU-ReNet模型取得了0.95的平均F1-score、95.54％的平均前景-...     

风力机叶片气动外形三维设计方法研究与应用

本文针对风力机叶片气动外形的设计现状,采用Schmitz设计模型,结合小型叶轮设计实例,提出了风力机叶片的三维设计方法。利用图形几何变换原理求解叶片各截面叶素的空间坐标,运用三维设计平台进行叶片三维实体建模,设计过程交叉组合,提出了三种设计方法,并分析了各自的特点。方法具有普适性,有助于提高叶片的设计质量和设计效率,为叶片气动外形的三维快速设计提供了参考。     

玉米叶片形态的几何造型研究

为了更好地进行玉米叶片几何造型模拟，基于对玉米叶片形态建成过程的观测研究，首先提取了玉米叶片形态结构和形态建成过程的主要特征，然后构建了参数化的玉米叶片几何模型。该模型用较少几个具有较明确的生物学意义的形态参数，就可实现玉米叶片形态和形变过程的矢量化，再结合VC 和OpenGL，就可在计算机上重现玉米叶片的虚拟生长，模拟结果表明，图像上的效果、产生的数据和实际叶片基本一致，从而为相关领域研究者提供了一个可视化的玉米叶片模型。该模型结构简单、易于交互、真实感强，可较好地模拟玉米叶片建成过程中的形态变化特征。     

基于DenseNet的西瓜叶片病虫害识别模型

叶片病虫害对众多植物的影响巨大，快速、准确地识别植物叶部病害，采取正确的措施进行防治具有十分重要的意义。文章提出了基于Dense Net的西瓜叶片病虫害识别模型，分析了模型的结构和设计思想，在经过数据扩充后的西瓜叶片病虫害图片数据集上进行了训练。实验结果显示，该模型在对真实环境下的西瓜叶片病虫害图片的分类准确率在86%左右，超过了AlexNet、Vgg和GoogleNet三种常见的卷积神经网络模型，可以基本满足病虫害识别需求。     

自动生成空心叶片三维有限元网格

本文对空心叶片的三维有限元网格自动生成了作了初步探讨。介绍了利用空心叶片造型提供的几何信息，求出了实现三维有限多格分割所需的全部立体单元的节点坐标、单元及节点编号的方法。     

叶片叶身表面造型系统研究

本文用Ｃ语言与ＡｕｔｏＣＡＤ９．０３版在２８６微机上开发叶片叶身表面造型系统，利用该系统可方便地实现叶片表面构型，为叶片模具设计提供工具。