深度动态失速流场的DMD分析

采用动力模态分解（dynamic mode decomposition，DMD）方法对一个风力机翼型处于深度动态失速时的非定常流场进行模态分析。首先采用数值模拟的方法获得深度动态失速工况下风力机翼型的非定常流场，然后用DMD方法对大量非定常流场数据进行模态辨识，从中取得关于该非定常流场变化过程的特征值和相应模态信息，最后直观地表达振荡翼型在深度动态失速下非定常流场的演化过程，揭示深度动态失速下复杂流场中不同尺度的相干结构及其相互作用。

风力机翼型在大攻角流场下的动力模态分解分析

采用计算流体动力学(CFD)方法,在恒定大攻角工况下,对风力机翼型的非定常流场进行数值模拟,并采用动力模态分解(DMD)方法对其模态进行辨识,以得到非定常流场的频率和相应的主要模态.结果表明:DMD方法可用于分析非定常流场的变化过程;DMD的各阶模态描述了非定常流场的主要流动特征,流场中非定常流动主要集中在近尾迹区域;采用包含主要流动信息的前4阶模态重构的流场能够反映不同时刻的时域流场;第2阶DMD模态重构的流场可以直观地描述尾迹区域内2个方向相反的涡依次脱落并向下游传播的非定常流动特征.

无叶扩压器中非定常流动的DMD模态分析

采用动力模态分解(DMD)对离心压气机无叶扩压器内的复杂流场进行分析,选取1.8kg/s设计工况和1.4kg/s非稳定工况下的非定常数值计算结果为基础数据,得到这2种工况下10%叶高平面上切向速度、径向速度的模态云图以及特征频率,评估了DMD方法分析离心压气机非定常流动特征的能力.对不同特征频率下的流场进行重构,直观深入地再现了无叶扩压器内部非定常流动的变化过程.结果表明:在小质量流量下,叶片扫描频率的影响效果虽然仍占据主导,但受到抑制;捕捉到失稳频率约为193Hz,失稳模态在扩压器内沿周向占据3个固定的位置交替波动,不稳定波动沿扩压器周向并不存在旋转.

小翼对风力机气动性能的影响

采用升力面法作为风力机气动性能预测模型对以美国国家新能源实验室NREL Phase VI风力机叶片为原型加装相应小翼的风力机进行气动性能预测与分析。结果表明加装小翼可在提高风力机功率输出的同时有效控制叶片载荷,降低风力机各部件的强度要求从而有效控制风力机各部件成本。

无叶扩压器失速的三维可压缩流模型

为了研究离心压缩机系统内无叶扩压器的失速问题,提出了一种三维可压缩模型.采用奇异值分裂(SVD)方法求解离散后的三维可压缩流欧拉方程,得到了无叶扩压器失速时的临界流量系数和失速团相对转速.研究显示,在无叶扩压器较长的情况下,入口马赫数对临界流量系数和失速团相对转速都有重要影响.此外,无叶扩压器临界流量系数还受到无叶扩压器出入口半径比、扩压器入口平均流动的轴向分布以及叶片后弯的影响.实验比较显示,三维模型的预测结果相比二维模型更为准确.

风力机非定常气动力降阶模型

由于在非定常气动环境下运行的风力机会受到非定常气动载荷的作用,采用2种降阶模型(ARMA模型和Volterra级数模型)对风力机翼型的非定常气动载荷进行了预测,并将预测结果与CFD仿真结果进行比较,以验证模型对非定常气动载荷的预测能力.结果表明:在流动附着工况下,ARMA模型有较好的预测能力,在流动分离工况下Volterra级数模型的精度较高;这2种降阶模型能够在相对较小的计算成本条件下给出不同工况下风力机随时间变化的气动特性,为风力机气动弹性方面的设计与优化提供参考.

非平行壁面无叶扩压器失速的三维模型

为了研究离心压缩机系统内非平行壁面无叶扩压器的失速问题,提出了一种三维模型.首先采用强隐式方法(SIP)求解扩压器内的平均流动,然后采用奇异值分裂(SVD)方法求解离散后的线性化三维欧拉方程,得到了非平行壁面无叶扩压器失速时的临界流量系数和失速团相对转速.研究的非平行壁面轮盖型线包括单收缩型、先收缩后扩张型以及等面积收缩型.结果显示,无叶扩压器的轮盖型对临界流量系数和失速团相对转速都有重要影响,收缩型轮盖面可以有效抑制无叶扩压器失稳,对于较长的扩压器抑制效果更为明显.此外,非平行壁面无叶扩压器的失速临界流量系数还受到入口马赫数、扩压器出入口半径比的影响.

不同参数对翼型动态失速流场影响的DMD分析

基于对CFD计算结果的动力模态分解(dynamic mode decomposition,DMD)方法来分析平均攻角、振荡幅度和折合频率对翼型动态失速流场的影响。首先对风力机S809翼型的多个动态失速非定常流场进行CFD数值模拟,得到翼型在振荡周期内升阻力系数随攻角的变化曲线,然后采用动力模态分解方法对非定常流场进行模态分析,从中得到非定常流场变化过程的主要模态和相应的频率以及能量等信息。通过对前8阶主要模态所包含的流场信息进行对比分析,DMD速非定常流场之间的差别。

基于改进Kriging代理模型的自适应序列优化算法在离心压缩机蜗壳设计中的应用

提出了一种基于改进Kriging代理模型的自适应序列优化算法,并利用Matlab软件开发相应的优化平台.采用该优化平台,针对某特定流量工况,以质量流量平均总压损失系数为目标变量对离心压缩机蜗壳系统模型进行气动优化设计,并对优化前后蜗壳模型进行对比计算,来验证优化结果在实际蜗壳系统中的适用性.结果表明:优化后蜗壳的总压损失系数小、静压恢复系数大,性能得到改善.

结构弹性对桨距角突变下风力机气动性能的影响

对桨距角突变情况下的风力机气动性能进行了数值模拟,着重分析了风力机叶片非对称性、叶片结构弹性及塔架结构弹性对气动性能的影响,并模拟了桨距角突变情况下风力机气动性能的过冲现象.结果表明:变桨前后主轴扭矩的波动主要是由于风力机2个叶片质量非对称引起的,而风力机叶片结构弹性加剧了风轮主轴扭矩在过冲过程的振荡;风力机叶片非对称性、叶片结构弹性及塔架结构弹性共同作用是导致轴向推力出现波动的主要原因.

采用Kriging代理模型的蜗壳优化设计

针对蜗壳周向截面面积分布发生变化对蜗壳性能产生影响的问题,进行了蜗壳的优化设计。为了减小蜗壳的总压损失,开发了基于Matlab平台的气动优化程序。通过改变蜗壳的几何结构,使得蜗壳的流量平均总压损失系数得到优化。蜗壳周向的两个截面的面积被设定为控制点,并用一个参数进行调整。采用商用CFD软件进行计算,得到数值计算结果。程序中采用Kriging代理模型以兼顾精度和计算成本的要求。最后得到以最小总压损失系数为目标的蜗壳最优截面面积分布。优化后的蜗壳在性能上相比原型有了一定改进。

基于自适应优化方法的响应时间数据分析

温度传感器的响应时间是其重要的特性参数,反应了其动态测试性能。在实际测试中,对于响应时间测试数据采用人工读取的方法得到结果,存在人为因素较多,响应时间结果多次读取不一致,精度难以统一的问题。因此提出采用基于Kriging代理模型的自适应序贯优化方法对测试数据进行寻优拟合计算。通过理论阶跃响应曲线的拟合结果,并加入适当修正,最终得到温度传感器的响应时间计算结果。计算结果表明,该方法可以自动精确计算得到温度传感器的响应时间结果,同时可以对同一温度传感器的多次测试数据进行对比量化判断。与传统人工读取方法相比,该方法具有计算精度统一,自动高效,人为因素较少等优势。

民机环控系统压力传感器测试台的设计

压力传感器作为民机环控系统中的关重成品件,其性能好坏直接影响飞机空气系统的管理。为保证其装机质量,提升飞机研制和批产效率,设计了一套压力传感器自动测试台,用于压力传感器的性能测试。首先介绍了压力传感器在机上的功能、分类以及性能参数;然后根据其测试特性,分别从硬件构架、设备选型、测试软件以及配套设备等四个方面阐述了压力传感器测试台的设计方案,实现通过测试软件对压力传感器测试压力和温度的自动控制,并在测试压力和温度达到稳定后,自动采集压力传感器输出的电压信号,经过数据处理后生成测试报告并判断测试结果;最后列出了压力传感器测试台的应用范围和意义。

民机照明成品件关键测试技术研究

照明成品件为现代民机提供照明,是照明系统最为重要的组成部分,它的质量和控制状态关乎民机产品质量和可靠性。从保障现代民机照明成品件部件级测试的角度出发,重点介绍了照明成品件关键测试技术的主要技术特点、测试项目、关键技术及其在民机生产测试领域的应用,强调其对民机成品件质量控制、系统装配质量和效率等方面的重要应用价值。

某型民机电源系统发电机控制器一体化测试系统研制

随着多电飞机、全电飞机高速发展,对民机电源系统各控制部件,尤其对发电机控制器(GCU)提出更高的质量要求和测试系统建设需要。为降低测试系统技术输入难度和后续能力扩展费用,提升我国民机系统核心部件的部件级测试水平,首先比对了国内外民机主制造商在部件级测试领域的能力现状,然后详细分析了某型民机电源系统发电机控制器的结构功能、技术指标,最后从该发电机控制器的测试需求出发,提出一种通用化、标准化、模块化的一体化测试系统,通过建立电源系统核心部件功能、性能验证及排故、维修能力,力求覆盖入厂接收检验严格管控、总装地面功能试验高效排故、外场运营维护快速响应多应用场景测试要求,最终实现我国民机测试保障体系的建设目标。

风力机动态失速降阶模型

在非定常气动环境下运行的风力机会引发动态失速的现象。由此对风力机翼型的非定常气动力用两种降阶模型(Volterra级数模型和基于代理模型的递归结构模型)进行了预测。本文对两种模型进行了简要分析。为了说明模型对非定常气动力预测的能力,将预测结果与CFD仿真结果进行了比较。结果表明在轻度失速工况下两种模型都有较好的预测能力,在深度失速工况下基于代理模型的递归结构模型的精度较高。因此也可以认为这两种降阶模型对风力机的气动弹性问题的分析和优化是有益的。

Pareto多目标算法在离心压缩机蜗壳优化中的应用

基于Pareto多目标算法构建了一套针对离心压缩机蜗壳的气动优化系统,该系统集成了参数化建模、ICEM网格划分、CFX计算和CFD组合优化技术.利用该系统以总压损失系数和静压恢复系数为目标变量针对椭圆截面离心压缩机蜗壳进行气动优化设计.优化后的模型与初始模型相比总压损失系数降低11.79%,静压恢复系数升高16.97%,蜗壳内部二次流减少,蜗壳与叶轮更加匹配,表明该方法能够有效地提高离心压缩机的整体性能.

翼型处于不同程度的动态失速时流场的DMD分析

本研究先对风力机S809翼型处于3种不同程度动态失速下的非定常流场进行CFD(计算流体动力学)数值模拟,得到了翼型在振荡周期内升阻力系数随攻角的变化曲线,然后采用DMD(动力模态分解)方法对非定常流场进行模态分析,从中得到了非定常流场变化过程的主要模态和相应的频率以及能量等信息。通过对前6阶主要模态所包含的流场信息进行对比分析,DMD方法成功捕捉到了复杂流场中不同尺度的流动结构,直观地显示了不同程度动态失速非定常流场之间的差别。

薄翼非定常气动力的涡方法计算

采用基于势流理论的涡方法,计算小扰动流场下薄翼的非定常气动特性。在中弧线和尾迹上布置涡量,建立两个控制方程和两个边界条件,数值求解薄翼的涡量分布并计算非定常气动力。将该方法用于二维平板绕流问题,计算了阶跃攻角和阵风两种工况,获得平板的涡量分布和非定常升力系数,结果与解析解Wagner函数和K(u|¨)ssner函数对比,证明了涡方法的准确性;最后采用ARMA降阶模型对涡方法的结果进行系统辨识,证明了ARMA降阶模型的有效性。以上研究将用于预测风力机非定常气动性能和气动弹性的分析。