蜂窝衬套对篦齿封严静力与动力特性影响机理研究

蜂窝衬套对篦齿封严的泄漏特性和动力特性有较大的影响。本文建立蜂窝衬套篦齿封严数值求解模型,在验证数值方法有效准确的基础上,研究了蜂窝衬套篦齿封严泄漏量随进口压力、封严间隙及转速的变化规律,构造泄漏量理论公式;运用非定常动网格技术,建立多频椭圆涡动模型,分析了蜂窝衬套对篦齿封严泄漏特性和转子动力特性的影响机理。结果表明:蜂窝衬套篦齿封严泄漏量随进口压力、封严间隙的增加而增大,随转速的增加略有减小;在大间隙工况下(封严间隙大于0.5 mm),蜂窝衬套削弱气流的透气效应,减小泄漏量,对边距为0.8 mm蜂窝衬套篦齿封严的密封性能最佳。蜂窝衬套篦齿封严有着较大的直接阻尼和较小的交叉刚度,在高频涡动(频率大于120 Hz)时效果更明显;蜂窝衬套增大流场中的湍动能,增强气流能量的耗散速度,有利于提高封严性能;并且蜂窝衬套能够使周向压力分布更均匀,提高转子的稳定性。本文所构造的蜂窝衬套篦齿封严泄漏量理论公式,与数值仿真相对误差均在5%之内,能够准确地预测蜂窝衬套篦齿封严的泄漏量,满足工程实际需求。

基于Miner线性累积损伤理论的刷式密封疲劳寿命数值研究

基于Miner线性累积损伤理论对刷式密封刷丝的疲劳寿命进行分析,采用Goodman平均应力修正理论对刷丝材料的S-N曲线进行修正,利用有限元静力学和疲劳寿命分析方法建立刷式密封刷丝的疲劳寿命分析模型。在验证数值模型准确性基础上,通过分析刷式密封刷丝的不同结构参数对刷丝疲劳寿命的影响,对刷式密封刷丝的结构参数进行优化。研究结果表明:刷式密封刷丝容易失效的区域主要为刷丝根部区域,其次为刷丝中间区域;在刷丝材料的屈服应力内,随着最大应力幅值的增加,刷丝的疲劳寿命降低;随着刷丝直径的增大,刷式密封刷丝的疲劳寿命降低,随着刷丝倾角和刷丝长度的增大,刷丝的疲劳寿命逐渐增加;当刷式密封的刷丝直径为0.08~0.12 mm,刷丝倾角为45°~55°,刷丝长度为8~12 mm时为刷式密封刷丝可获得最佳的疲劳寿命。

空间在轨激光成像雷达指标优选宏模型

凝视成像激光雷达技术是空间非合作目标位姿测量重要手段。激光雷达指标选取极大影响航天器载荷,优化选取激光雷达指标,使之既能满足空间任务需求,又能有效减少航天器载荷,减少能源消耗,意义重大。传统解决此问题的方法是通过经验选取,激光雷达指标与目标属性相容性宏模型的提出,可以为激光雷达激光输出功率、分辨率、视场角和测距精度四项指标选取提供理论依据。具体的,利用目标尺度和雷达目标距离计算雷达分辨率和视场角初值,对雷达最大可测距离进行迭代求解,为优化激光雷达发射功率提供依据。充分利用深度共生矩阵二阶参数迭代优化,确定雷达最优分辨率和视场角。最后,通过点云配准算法迭代得出测量该目标的合适的测距精度。实验结果表明,激光雷达宏模型优化选取的雷达指标满足雷达指标选择的需求。

损伤车体表面重建及喷枪位姿规划研究

汽车喷涂行业职业病高发,寻找一种可以针对不同车型、不同部位进行自动识别的车体喷漆系统替代喷涂工人是亟待解决的问题.考虑到实际工况和工厂经济要求,提出一种基于线扫描传感器的车体表面重建系统及喷枪位姿规划方法.首先,介绍了整个系统的组成、各部件之间的关系及作用;其次,介绍了该系统的点云数据获取方法及点云数据重建显示;最后,阐述了系统点云数据法向量获取方法并通过MATLAB进行了法向量的可视化展示.该系统能够准确找到目标车体表面点云的法向量,为喷枪工作阶段的运动姿态进行实时引导.

新型涡流槽密封泄漏特性与动力特性研究

提出一种密封入口周向均匀设置有涡流槽的新型密封结构,建立了传统迷宫密封与新型涡流槽密封泄漏特性及动力特性求解模型,在实验验证数值计算方法准确性的基础上,通过比较分析了传统迷宫密封与新型涡流槽密封在不同进出口压比、预旋比工况下的泄漏特性与动力特性,研究了新型涡流槽结构对密封泄漏特性及动力特性的影响机理。研究结果表明:随着涡流槽数量的增加,涡流槽密封的泄漏量逐渐降低;在同一压比下,不同涡流槽数新型密封的泄漏量之间差值随着压比的增大而增大。当压比为6时,64涡流槽的新型密封较传统迷宫密封,泄漏量下降了3.37%;在高预旋比的工况下,不同涡流槽数量密封的切向气流力均与转子涡动方向相反,起到抑制转子涡动的作用,且随着涡流槽数量的增加,切向气流力也随着增大;随着转子涡动频率的增大,三种不同涡流槽数量密封的交叉刚度先减小到负值然后增大到正值。涡流槽密封的有效阻尼均高于传统迷宫密封,新型涡流槽密封可以提高转子系统的稳定性。

刷式密封刷丝浮升效应流固耦合数值研究

基于简化悬臂梁模型分析了刷式密封刷丝浮升效应理论,采用ALE(arbitrary Lagrange-Euler)流固耦合方法建立了刷式密封刷丝浮升效应三维瞬态数值求解模型,在验证了数值模型准确性基础上,研究了刷丝总体变形特性,量化分析了刷丝自由端轴向、径向和总体变形量,研究了结构参数与工况参数对刷式密封刷丝浮升效应的影响规律,揭示了刷式密封刷丝浮升效应诱发机理。研究结果表明:刷式密封刷丝浮升效应是前排刷丝受非定常径向气流作用产生的刷丝扰动现象,刷丝浮升效应会使前排刷丝向来流方向发生较大变形,并使前排刷丝与转子面产生径向间隙,泄漏量增加。当进出口压比从2提高至4,刷丝自由端平均变形量增加了47%,将前挡板保护高度从1.5 mm提高至2.5 mm,刷丝自由端平均变形量增加了36%,均使刷丝浮升效应增强。刷式密封前挡板与刷丝束间隙提供的径向气流通道,进出口压差在前挡板与刷丝束间隙内产生的径向压力梯度是刷丝浮升效应的诱发条件,提高刷丝直径和降低前挡板与刷丝束间隙均可降低刷丝浮升效应。