矿用井下无轨胶轮车失速阻拦系统

无轨胶轮车失速阻拦系统已成为煤矿运输系统急需的一项保护性措施。该系统应具有可靠性高、结构简便、便于维护等特点。对传统阻拦设备的缺点进行改进,提出一种自动变载的新式阻拦系统,并对柔性阻拦的可靠性进行验证。实验结果表明,该系统可以简化阻拦设备,并对失速车辆进行柔性阻拦,防止随车人员受到刚性阻拦造成的二次伤害。

基于深度算子神经网络的翼型失速颤振预测

失速颤振是弹性结构大幅俯仰振动与动态失速气动力耦合所发生的一种单自由度失稳现象,需有效预测其失稳分岔速度与失稳后的极限环振荡幅值.针对NACA0012翼型大幅俯仰运动气动力预测问题,发展了由嵌入门限循环单元或长短时记忆神经网络单元的分支网络(branch net)和主干网络(trunk net)组成的深度算子神经网络(deep operator network, DeepONet)结构.通过给定大幅俯仰运动下的动态失速CFD气动力数据对深度算子神经网络参数进行训练,建立了高精度动态失速气动力的数据驱动模型,并有效预测其他俯仰运动下的非定常气动力.更进一步,将基于深度算子神经网络的非定常气动力数据驱动模型与结构动力学方程耦合,采用数值积分方法预测失速颤振的失稳分岔速度和不同速度下的极限环振荡特性.结果表明,在动态失速气动力预测精度方面,与普通循环神经网络相比,深度算子神经网络通过引入主干网络结构,可考虑运动与气动力间的迟滞特性,气动力预测平均绝对误差降低2%,误差分散性更低;在失速颤振预测方面,极限环振荡幅值误差在2%以内,增加来流速度输入的深度算子神经网络模型预测误差显著小于固定速度输入的算子模型.

边界层和压力滞后对翼型动态失速性能的影响

为优化动态失速模型经验常数,提升动态失速发生时翼型气动性能预测精度,该文基于B-L动态失速模型,结合内蒙古工业大学风能太阳能利用技术教育部重点实验室风洞实验数据,探究压力滞后及边界层滞后时间常数对翼型动态失速性能的影响。主要结论如下:压力滞后与边界层滞后时间常数对动态升力系数的影响较大且与平均攻角有关。当平均攻角相对较小且气流处于附着流动与分离流动之间时,适当减小时间常数可使动态失速模型计算结果更接近实验值;当平均攻角相对较大,气流处于分离流动与完全分离流动时,可适当增大时间常数值。压力滞后与边界层滞后时间常数对动态阻力系数的影响不显著。动态升力系数仅在攻角逐渐减小的完全分离流动过程中,随着边界层滞后时间常数的增大而减小。

基于数据驱动模型的智能风机失速故障辨识方法

智能风机失速状态变化难以捕捉,导致故障辨识结果不精准,提出了基于数据驱动模型的智能风机失速故障辨识方法。分析智能风机压力-流量特征,计算固定流量系数和压力系数,通过不同故障模式空间映射分析风机失速状态变化。引入小波阈值除噪方法对重构信号进行小波包分解,结合小波包能量分析方法实现故障特征提取。将具有映射关系的融合单元应用到智能风机失速故障辨识过程中,构建基于数据驱动的故障辨识模型,结合故障特征提取结果实现智能风机失速故障辨识。分析实验结果可知,该方法应用下的低压、高压风机失速频谱波动范围分别是0~1100 Hz、0~4200 Hz,与实际结果一致,说明该方法的故障辨识结果更为精准。

多翼离心风机旋转失速阶段压力脉动分析

为了研究多翼离心风机在旋转失速阶段的压力脉动特性,以多翼离心风机为研究对象,利用Creo软件对其进行三维建模,并对模型进行网格划分,进行非定常数值计算.在叶轮出口不同周向、径向以及轴向位置设置监测点,分析旋转失速工况下风机内部压力脉动规律,计算结果表明:隔舌处监测点的压力系数最大,且随着流量的减小,压力脉动剧烈程度增大;叶轮出口受叶轮与蜗壳之间动静干涉影响,压力系数幅值最大,往蜗壳壁面径向移动,压力脉动程度减弱;压力脉动规律受轴向位置变化影响较小,旋转失速程度的变化会引起压力脉动的变化,旋转失速越强,压力脉动越剧烈,低频脉动范围越广,失速频率幅值越高.

纵荡对漂浮式风力机叶片动态失速影响研究

纵荡较明显地改变了漂浮式风力机的气动性能,也使局部翼型的绕流场发生剧烈变化,翼型产生动态失速的机理复杂化。以S809翼型为研究对象,从向后纵荡与下俯、向前与下俯、向后与上仰和向前与上仰四种复合运动、f_(y)=0.083 Hz和f_(y)=0.121 Hz两种纵荡频率,来分析纵荡对动态失速过程中的迟滞响应特性、翼型表面分离涡和荷载变化的影响规律。结果表明:纵荡方向影响翼型动态失速变化趋势,向后纵荡时翼型附近流体对边界层施加向下作用力,抑制分离涡产生;向前纵荡导致失速提前,形成大规模分离涡,流场迟滞响应明显。纵荡频率影响升阻力幅值大小,升阻力系数随纵荡频率增加而非定常程度加大。

基于拉格朗日功能平衡法的单轨吊失速保护器触发理论分析

通过假设分步法从机器人学的角度对单轨吊机车失速保护器触发装置进行运动学分析,并对点位进行了详细描述。采用拉格朗日功能平衡法对失速保护器触发机构中的滑动轴位移状况建立了完整的动力学数学模型,通过该模型可以描述在运动过程中的滑动轴位移与运行速度、各部件参数之间的关系。借助Adams软件构建虚拟样机模型进行动力学仿真分析,得出所需的速度-位移仿真结果图。分析结果表明,滑动轴的位移与运行速度有关,当运行速度到达所设定临界值2 m/s时,滑动轴能够伸出足够长度以满足失速保护工作要求,符合数学模型的预期计算。

矿用对旋风机旋转失速信号特征识别与提取

针对旋风机旋转失速信号特征的识别与提取,提出了一种参数优化的变分模态分解(VMD)方法。首先,为了消除人为选择VMD参数的影响,提出一种以平均包络熵为目标函数的蛙跳优化算法,对VMD算法的模态个数K和惩罚因子α进行优化选取,实现了参数K和α的合理自动选取;然后,通过模拟信号验证了参数优化后的VMD方法的有效性;最后,利用参数优化的VMD方法对风机失速信号进行处理和分析,研究风机失速的频谱特性,并与经验模态分解(EMD)结果进行对比分析。研究结果表明:与EMD方法相比,参数优化的VMD方法在处理模态混叠方面更具有优势,其处理效果明显优于EMD,分解得到的IMF分量个数也少于EMD,易区分特征频率;另外,以优化获取的参数组合处理风机的失速信号时,能够很好地揭示失速特征频率在失速发展过程中的变化规律,对应于频率分量的波动,从大尺度的频率波动转变为小尺度的频率波动。

涡流发生器对风力机翼段动态失速影响

为研究翼型动态失速过程中,涡流发生器(VGs)对其气动特性和流场的影响,本文采用延迟分离涡模型对加装VGs的风力机翼型DU91-W2-250翼段动态失速进行了数值模拟,分析了VGs对深失速和轻失速转化过程的影响。结果表明:涡流发生器对动态失速有抑制作用,有显著的增升减阻效果,翼段下俯段的气动性能改善效果要好于上仰段。由于分离程度不同,翼段加涡流发生器后,深失速下俯段升力低于上仰段,轻失速下结果则相反。

翼型动态失速的数值研究

用不可压缩流动的求解算法 ,结合WilcoxDC提出的k ω模式和k ωSST湍流模式 ,对翼型的动态失速进行了数值模拟。通过对典型的振荡翼型轻失速和深失速算例的计算结果分析可以看出 :(1)绕动态失速翼型的流场结构十分复杂 ,轻失速和深失速在流动特性上有很大区别。计算结果显示 :轻失速主要是由于后缘分离引起 ,分离涡的影响范围主要是在后缘附近。而深失速则首先形成很大的前缘分离涡 ,该分离涡在翼型表面上运动 ,并诱发出二次分离涡 ,引起翼型升、阻力系数的显著变化。 (2 )对于动态失速的翼型绕流 ,k ωSST湍流模式是较为有效的 。

风力机翼型大迎角分离和动态失速的数值研究

通过求解非定常、不可压缩雷诺平均的Navier-stokes方程和SST k-ω双方程湍流模型,数值预测了LS0413翼型在0°～360°迎角范围内大尺度分离与失速流场特性。并对该翼型的动态失速特性进行了数值模拟,典型的正弦振荡计算结果表明:1)SST k-ω湍流模型能够较好地模拟翼型升力和阻力系数的迟滞环变化趋势;2)绕翼型的流场结构在轻失速和深失速下存在明显的差别。

预防双馈风机调频期间失速的功率轨迹预设策略

为解决双馈风机阶跃惯性控制过程中易导致频率二次跌落和分机失速的问题,在斜坡形阶跃惯性控制方法基础上考虑风机有效旋转动能,建立转速减速阶段增发功率、加速阶段降低功率与线性下降阶段时间的数学关系,计算风机有功功率线性下降阶段不引起风机失速的最大持续时间,对功率轨迹线性下降阶段时间加以约束,使风机具有与斜坡形阶跃惯性控制相同频率支撑效果,同时防止风机失速、减少二次频率跌落。利用EMTP-RV平台对不同扰动大小、渗透率、风速情形进行仿真,验证了所提方法的有效性。

导叶式混流泵旋转失速的研究进展

针对混流泵等旋转流体机械内部流动中普遍存在的旋转失速不稳定现象,从导叶式混流泵外部性能曲线、内部流动结构和压力脉动的时频特性分析了旋转失速的表现形式、失速先兆、失速的形成及传播机制,探讨了影响混流泵旋转失速形成、发展的关键因素.混流泵发生旋转失速的典型表现是外特性曲线出现不同形式的正斜率(马鞍形),内部流场出现周期性传播的旋涡结构,旋涡造成了流道的堵塞,由此导致不稳定的压力波动;轮缘泄漏涡形态结构和运动轨迹分析为混流泵失速先兆研究提供了新的思路.流量工况是导致混流泵旋转失速现象发生的最直接因素,随着流量减小,会对失速团的数量产生明显的影响.叶片数、叶轮转速和轮缘间隙也是影响失速团数量、传播速度和发展过程的重要因素.基于近年来国内外的研究现状,提出了未来混流泵旋转失速需要进一步深入研究的内容和方向.

旋翼翼型动态失速非定常介质阻挡放电流动控制研究

针对动态失速导致旋翼翼型气动性能恶化的问题,借助介质阻挡放电非对称构型激励器,通过脉动压力传感器测量,开展了旋翼翼型动态失速非定常等离子体流动控制研究。重点对非定常等离子体控制机理和非定常激励参数影响进行了探究,试验验证了非定常等离子体激励的良好控制能力。研究表明:非定常流动控制可以减弱翼型的升力骤降,20%的占空比就足以取得明显的控制效果;激励频率F^(+)=1~2时的非定常控制效果最好,升力迟滞环面积减小16%,升力系数平均值提高6%。机理分析发现等离子体激励主要作用于动态失速涡脱落后,非定常激励明显削弱了动态失速涡脱落对翼型气动力的不利影响,同时非定常激励可以产生更多的涡以促进前缘逆压梯度的恢复和流动的重附着。

叶片冲角对双吸泵叶轮旋转失速的影响研究

为研究双吸泵叶轮内的旋转失速,本文采用剪切应力传输湍流模型对小流量工况下双吸泵进行数值仿真计算,并进行外特性试验验证,从而研究叶片不同进口冲角对外特性、内流场和叶轮内压力脉动的影响规律。针对某双吸泵开展小流量工况下的数值模拟研究,分析叶片不同进口冲角对外特性、内流场和叶轮内压力脉动的影响规律。研究结果表明:叶片进口采用小冲角方案可以有效抑制叶轮旋转失速,而且设计点扬程和效率分别增加6.4%和5.7%;紊流度均值高于2%时,叶轮内产生旋转失速;采用正则化螺旋度,判定失速涡团的涡旋方向与叶轮转向是一致的,但是传播方向却是与叶轮转向相反;由于失速涡团的作用,导致叶片进口边附近叶片载荷波动较大,叶片载荷最大近0.6 MPa;采用标准差对叶轮压力脉动进行分析,大冲角方案叶片的压力脉动标准差始终大于小冲角方案叶片。研究结果可以为旋转失速研究以及双吸泵水力性能优化提供一定的理论支持。

离心叶轮失速涡结构演化与耦合特征研究

为深入解析离心压气机旋转失速的涡流耦合演化机理,基于Eckardt离心叶轮全通道非定常数值模拟数据,利用涡系识别法和傅里叶频谱分析等方法研究了失速工况下叶轮中关键涡流结构的空间分布特征及非定常演化规律,发现失速流场同时存在两类涡流结构:叶片前缘龙卷风涡和叶顶泄漏涡,两类流动结构交替演化、相互作用,形成了以63%叶轮转速周向传播的失速团,促使离心叶轮失速。具体体现为:叶顶泄漏涡形成并发展,裹挟、牵引叶片前缘分离涡从叶顶开始剥离,直至完全从叶片吸力面脱落。脱落后的分离涡沿周向运动,受到叶片阻挡产生溢流,该溢流流体在叶片压力面与吸力面横向压差的作用下演变为龙卷风涡,该龙卷风涡在周向运动过程中被叶片“截断”为两段而后向下游扩散并逐渐耗散消失。之后新的叶顶泄漏涡又逐渐兴起,形成下一个涡流演化周期。两种涡结构此消彼长、周而复始,共同构成了失速演化特征。

单级跨声速压气机旋转失速模拟方法

为了研究多排跨声轴流压气机旋转失速先兆的表现形式与失速演化规律,基于自主研发的CFD软件ASPAC,通过发展动态重叠网格技术,流量出口边界条件以及节流阀边界条件,对单级跨声速压气机NASA Stage 35由近失速状态到完全失速状态的过程进行了模拟.结果表明,发展的数值模拟方法能准确地模拟多排压气机的旋转失速发展过程;均匀进气条件下,随着NASA Stage 35向失速状态逼近,某些动叶压力面前缘出现了叶顶间隙流溢流现象,促使压气机进入旋转失速状态;在失速先兆阶段,周向非均匀流动开始出现并沿压气机周向传播;当完全失速时,失速团充分发展并连续地沿周向旋转,结构几乎不随时间变化.

斜置槽道在翼型失速控制中的应用

翼型失速问题是风力机设计过程中需要重点考虑的气动现象,而引起失速的主要原因是附面层内流动能量不足,无法提供足够的附着力。利用翼型内部开槽,将大迎角状态时翼型下方的高动量气流引射进上部分离区可以有效解决这一问题。为了设计出具有更好气动特性的开槽翼型,研究了在不同宽度下2种不同形状的开槽对翼型气动特性的影响,通过观察不同开槽翼型的流场图和分析不同开槽翼型槽内、槽出口的气流流速,优化出具有更好气动特性的开槽翼型。经过优化设计的开槽翼型在深失速环境下,失速迎角增大了8°,相较于初始翼型,有了较大的气动性能的提升,并证明了开槽在较大迎角时有改善翼型气动特性的特征。

基于声学信息的航空发动机压气机旋转失速空间特征实验研究

航空发动机压气机旋转失速是一种严重的气动失稳现象,目前的研究以采用侵入式压力传感器测得信号进行时频分析为主,而对其空间特征的研究不足。本文开展某型发动机3.5级压气机逼喘试验,在进气口机匣周向均匀布置32个声阵列传感器,在9800 r/min的转速下匀速关闭节流阀,对逼喘过程中的声信号进行测量。采用频谱分析、互功率谱和短时傅里叶变换方法,对旋转失速及其先兆特征进行辨识。结果表明:压气机在进入旋转失速前存在7.73EO和8.48EO(EO为转频)的非同步压力脉动,其周向传播速度大于转速;在旋转失速发生前65转时出现了模态波先兆,其空间特征表现为一个低压区域以0.67倍转速沿着周向稳定传播;旋转失速发生后,失速气团以0.45倍转速沿着周向传播,模态波的空间特征与失速气团的空间特征相同,均占据了一半的叶片通道。通过对旋转失速先兆的监测可以实现失速气团特征的预测。

风沙环境下腐蚀翼型的动态失速研究

目的针对风沙环境下腐蚀翼型的动态失速问题。方法采用欧拉双流体计算方法对S802翼型进行动态失速模拟。在来流风速为10m/s条件下,研究不同振荡频率、沙粒直径及沙粒体积分数对腐蚀翼型动态失速的影响,得到不同工况下S802翼型气动力变化规律。结果在动态失速过程中,翼型的升力随沙粒体积分数的增大而增大,增幅约为9%;在研究沙粒直径范围内,沙粒大小对翼型的失速影响较小,随着沙粒直径的增大,升力大小及变化幅度范围未发生显著变化;此外,随着振荡频率的增加,翼型绕流流场的非定常效应愈加显著,翼型的升力变化范围有所增大,翼型表面的压力分布随振荡频率快速变化。结论研究结果对于恶劣环境下风力机叶片的维护具有重要指导意义。