燃气轮机压气机喘振监测方法研究

压气机喘振是一种对燃气轮机安全运行具有严重破坏作用的不稳定流动。在研究某燃气轮机控制系统的过程中发现,其控制逻辑中没有针对压气机喘振的控制策略。为了保证燃气轮机安全运行,避免发生喘振对燃气轮机造成破坏,在现有测点基础上研究了在燃气轮机控制系统中增加压气机喘振监测的方法。     

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)。     

水力冲击内蕴初始裂纹混凝土致裂机理

为研究水力冲击内蕴初始裂纹混凝土破碎机理,采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法建立了水力冲击含竖向裂纹混凝土数值模型,并基于图像处理技术,量化表征了混凝土致裂区破碎规律。研究表明:在初始裂纹弱作用区,水锤效应导致液固接触边界出现剪切断裂,贯通后形成近似"碗状"破碎坑;在初始裂纹强作用区,液固接触边界压剪应力和初始裂纹上部应力集中共同作用引发了初始裂纹上尖端裂纹;"水楔+砼楔"效应与初始裂纹下部应力集中导致了初始裂纹下尖端裂纹;水力冲击激发的应力波在自由边界和初始裂纹反射后相互叠加,引发了锥形裂纹;混凝土破碎度沿射流轴向呈非线性阶跃衰减,表明初始裂纹对混凝土破碎演化有明显阻断及强干扰作用。     

基于大型动三轴试验的粗粒土累积塑性应变概率模型研究

路基填土在长期交通动荷载作用下的累积塑性变形存在离散性。通过一系列粗粒土大型动三轴试验分析其累积塑性应变随围压、动应力及含水率的发展趋势和变化规律。结果表明:累积塑性应变及其稳定值随动应力的增加而增大,随围压的增加而减小,说明增大围压能有效抑制土体累积塑性变形的发展;土体的动力稳定性随含水率的减小而增加。基于半对数预测模型,运用灰色系统关联理论探究模型参数与含水率和动静应力比的相关性特征,并通过正态性检验论证得到控制粗粒土累积塑性应变发展速率的模型参数服从正态分布。基于概率失效理论,提出预测粗粒土填料累积塑性应变的概率模型,可较好地预测粗粒土填料在循环动荷载作用下的累积塑性应变发展区间。     

基于非线性瞬态响应的空间站柔性太阳翼在轨载荷分析

针对展开面积大、机构环节多、带有柔性索/膜结构的空间站太阳翼,建立精细的有限元模型、分析其在轨高强度激励条件下的瞬态变形和应力是强度设计所必须完成的环节。利用"间隙-接触"(Gap)单元的力学特性,将其倒置后作为钢丝绳与收藏箱的连接单元,一举解决了柔性阵面预紧力施加、钢丝绳不连续拉压刚度模拟以及收藏箱弹性变形补偿等多个问题,成功获得了太阳翼重要部件的瞬态剪力、弯矩等载荷结果,为产品设计提供了重要决策依据。结果表明基于线性模型的计算方法应用于此问题时存在显著不足。     

分数阶单自由度间隙振子的受迫振动

研究了含有分数阶微分项的单自由度间隙振子的受迫振动,利用KBM渐近法获得了系统的近似解析解。分析了分段线性系统的主共振,得到了分数阶阶次在0～2时分数阶项的统一表达式;发现分数阶微分项在分段系统中以等效线性阻尼和等效线性刚度的形式影响着系统的动力学特性,而间隙以等效非线性刚度的形式影响着系统的动力学特性。获得了主共振幅频响应的表达式,并得到了系统的稳定性条件;比较了系统主共振幅频响应的近似解析解和数值解,发现两者符合程度较高,验证了近似解析解的正确性;详细分析了分数阶项和间隙对系统主共振幅频响应的影响。研究表明KBM渐近法是分析分数阶分段光滑系统动力学的有效方法。     

二次空气系统中轴向旋转孔流阻特性的数值研究

通过计算流体动力学(CFD)研究了燃气轮机二次空气系统中轴向旋转孔的进口圆角比、长径比、压比和进口气流冲角对轴向旋转孔流量系数C_d的影响。计算结果表明,当孔的进口圆角比r/d0.2时,孔圆角的变化对流量系数影响显著;长径比、压比对进口有/无圆角的孔的流量系数影响规律不同,长径比越大时进口气流冲角对流量系数的影响越小;进口圆角比也会影响进口气流冲角对流量系数的影响规律。依据数值计算结果,对典型的旋转孔流量系数估算公式进行了修正,提高了经验公式的计算精度。