微结构表面上流体流动的数值模拟

根据固液界面的复合接触模式,考察了液体在光栅表面上的流动。运用二阶中心差分方法对Navier-Stokes方程进行离散求解,采用了零滑移和零剪切交错边界条件,开发了一个用于计算二维流动参数的计算系统。运用该系统对二维管道进行了模拟,得到了管道内流体的速度分布和压强分布,并计算了管道的减阻情况。计算结果与以往类似结果对比说明了系统的理论基础和实施方案的正确性;计算结果表明,流体在光滑与光栅结构表面构成的管道中的压强分布存在一定差异,光栅结构表面具有一定的减阻性能。最后,通过对不同的表面结构参数进行数值实验,得出了用于减阻衡量的关系式。
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急倾斜俯伪斜上保护层保护范围的三维数值模拟

 针对急倾斜俯伪斜采煤法上保护层保护范围的划定难题,基于有限元法,结合保护层顶底板煤岩层的物理力学参数和地质特征,采用3D- 软件模拟急倾斜俯伪斜上保护层开采中被保护层的应力场及变形场的变化过程,得出保护层的保护效果,分析被保护层的最大主应力和变形随上保护层采煤工作面推进的变化规律;并根据保护层开采的应力卸压保护准则和变形保护准则,确定保护层沿倾向和走向的保护范围。结果表明,急倾斜俯伪斜采煤法上保护层沿倾向上、下边界的卸压角分别为84.9°和68.0°;沿走向的卸压角在倾向上呈非均匀分布,大小为38.3°～51.0°;同时,由现场考察方法与数值模拟方法所确定的急倾斜俯伪斜上保护层保护范围基本一致。因此,采用数值模拟方法来研究急倾斜俯伪斜上保护层的保护范围是可行的,且结果偏于安全。     

航天发射场供气系统健康管理技术

针对新一代航天发射场采用全新的在线供气模式,难以有效评估单样本设备健康状态的问题,提出一种基于隐马尔可夫的设备健康状态管理与预测方法。首先,利用设备监测数据构建隐马尔可夫健康状态评估模型,通过对不同观测序列与不同观测次数下的预测准确率进行仿真,确定出最优的模型参数;其次,把实时数据代入模型,根据模型的计算结果取最小值,从而判断出设备的健康状态;最后,将当前数据与历史数据进行拟合,预测出系统的安全可靠寿命。经实际检验,该方法有效解决了单样本多状态设备的健康评估。     

基于电信号特征分析的电机故障诊断技术

介绍了电机故障诊断技术平台的组成,分析了电机常见故障下电信号的特征。利用宜昌和景洪工厂两台电机进行了实际对比测试,宜昌工厂电机定子电流特征频率在49.2Hz时表现出峰值-36.08dB,在50.8Hz时表现峰值则为-37.23dB,表明电机存在转子断条故障;景洪工厂电机在转子特征频率为113.51Hz时,出现峰值-58.47dB,表明电机存在静态偏心故障。经电机现场抽芯检查,验证了电机故障快速诊断平台给出的电机健康状态评估结果,证实了基于电信号特征分析的电机故障诊断技术的准确性。     

全轻纤维混凝土的SHPB冲击强度与耗能效应

以LC30全轻页岩陶粒混凝土为基准,对聚丙烯纤维、钢纤维和多壁碳纳米管不同组合掺入方式,分别进行了静力和分离式Hopkinson压杆(SHPB)冲击试验,利用HJC模型和LS-DYNA软件对素混凝土和钢纤维混凝土的动态应力-应变曲线进行了数值模拟。结果表明:全轻纤维混凝土不仅具有应变率效应和临界值,而且还具有强度效应和能量效应;并随应变率提高,其动态峰值应力和峰值应变、总能耗随之增大,且动态应力增长系数与应变率的对数具有显著相关性,但纤维掺入方式具有明显的差异性。其中,单掺时以聚丙烯纤维为最好,双掺时差异不大,三掺时为最好。数值模拟与试验曲线相近,但峰值应力较大和下降段差异较大,表明HJC模型对全轻混凝土及其纤维混凝土具有一定的局限性。     

薄壁结构高温随机振动疲劳寿命估算方法

为了研究涡轮转子叶片在高温环境中气流激振力作用下随机振动疲劳失效机理,从基础研究出发,采用薄壁板件为研究对象。基于高温试验台与振动台联合试验,结合数值仿真,得到了不同温度和不同振动量级组合下试验件根部与颈部的轴向动应力响应规律。基于疲劳累积损伤理论,采用改进的雨流计数法预估试验件的疲劳寿命。通过高温随机振动试验,同时参照常温随机振动试验,获得试验件在实际工况下的应力、应变、频率等动力学响应和寿命数据,并对各个试验组的响应与寿命进行数据统计,仿真与试验结果比较发现:数值仿真对试验件破坏位置判断准确,应力响应误差在5.6%以内,频率响应相差1%左右,疲劳寿命相差28.6%以内,证明了高温条件下随机振动疲劳分析方法是有效的而且精确的。     

基于PSO-BFA和改进Alexnet的滚动轴承故障诊断方法

现实中滚动轴承的工况复杂易变,无法有效地对其进行故障诊断。对此,提出一种基于粒子群优化的细菌觅食(Particle Swarm Optimization and Bacterial Foraging Algorithm,PSO-BFA)和改进Alexnet(第二代卷积神经网络)的滚动轴承故障诊断方法。该方法将Alexnet的结构简化,并分别在其前两层池化层之后添置局部归一化层以降低训练成本;将以小批量样本softmax的交叉熵为损失函数,按Adam迭代优化法小样本、少迭代次数训练改进Alexnet后的变负荷样本诊断精度设计为适应度函数,并结合PSO中粒子移动速度的更新方法更新BFA中细菌的游动方向来寻找改进Alexnet的结构等相关参数;根据PSO-BFA所得的参数,以相同的训练方法大样本、多迭代次数训练改进Alexnet,实现复杂工况下滚动轴承多状态故障诊断。实验结果表明所提出的方法对复杂工况下滚动轴承16种故障状态的诊断是可行的,且有更高的诊断精度、更好的抗干扰和泛化性能。     

考虑齿距累积误差的人字齿轮系统动态特性分析

基于Timoshenko梁理论和有限单元法,引入时变啮合刚度和综合啮合误差,建立了人字齿轮系统动力学模型,研究了齿距累积误差对人字齿轮系统动态特性的影响。研究表明:齿距累积误差使动态传递误差出现显著的轴频成分和调制边频带。当负载扭矩较小时,边频成分大于啮合频率及其倍频成分,随着负载扭矩的增加,啮合频率及其倍频成分逐渐增强。当齿距累积误差相位不同时,人字齿轮系统将出现明显的轴向窜动现象。同时,齿距累积误差相位差对系统振动影响显著,通过调整相位差可以显著降低系统振动。研究结果可为人字齿轮系统低噪声设计加工与装配提供理论依据。     

地震作用下顺倾岩体边坡锚固界面剪切作用分析

基于FLAC 3D软件,尝试修正的cable单元建立全长黏结锚杆锚固顺倾岩体边坡数值分析模型,改进剪应力提取方法,分别模拟分析了锚杆-注浆体界面上和注浆体-岩体界面上的剪切作用及其演化。研究发现:注浆体-岩体界面上比杆体-注浆体界面上的剪应力小得多,且均以锚杆上的中性点为界方向相反,分布很不均匀,中性点附近大,锚杆两端小,随边坡地震响应增强锚固界面脱粘并向锚杆两端发展,直至全部脱粘致使锚固破坏。获得了地震波作用下边坡两锚固界面上剪应力及其分布和脱粘破坏过程,揭示了锚固界面上的剪切相互作用和锚固破坏机制,并得到了试验印证。为边坡锚固设计和施工提供了参考。     

多级降压疏水调节阀流致噪声数值模拟研究

特殊工况用高参数调节阀在使用过程中出现的高噪声是阀门参数化设计和优化设计必须考虑的重要问题之一。建立高压降多级降压疏水调节阀三维模型,以流致噪声理论为基础,结合RNG k-ε和声学边界元方法(BEM),研究了套筒式减压结构不同结构设计参数对噪声特性的影响规律。研究表明:套筒节流区域的流体压力脉动程度最强,是诱发噪声的主要区域;不同套筒结构参数的调节阀噪声频谱均呈现明显的宽频特性;声压级随套筒孔径的增大而增大,较小的套筒孔径对调节阀的流致噪声有更强的抑制作用;声压级随套筒间隙的增加呈先递减后递增的变化规律,在套筒间隙为8 mm时声压级达到极小值51.02 dB(A)。