某型高温涡轮叶片冷却性能的实验研究

为了有效监测高温涡轮叶片的安全运行状态,基于响应面模型对某型高温涡轮叶片进行了实验研究,旨在探究关键工况参数对其冷却性能的影响,以提供可靠的数据支持。采用中心复合表面设计对某型叶片的工况参数进行设计,研究了主流入口温度、主流出口压力、主流进出口压比、冷气与主流温度比及流量比对某型叶片冷却效率分布、无量纲温度分布及温度非均匀度的影响规律,并在此基础上构建了响应面模型,探究了工况参数的耦合作用对某型叶片冷却性能的综合影响。实验结果表明:拟合得到的响应面模型有较高的精度,其均方根误差均小于0.001,决定系数均大于0.99;主流入口温度和出口压力对叶片冷却性能的影响均较小;在实验工况范围内,当主流进出口压比、冷气与主流温度比及流量比分别从1.3~1.5、0.6~0.7、3~8增大时,叶片的平均冷却效率分别增大了9.67%、9.39%、30.49%;叶片的平均无量纲温度分别提高了2.98%,降低了1.34%、3.78%;叶片的温度非均匀度分别降低了2.69%、28.79%,提高了50.27%。

航空发动机奇数只叶片的风扇转子动叶装配序列优化技术研究

针对航空发动机风扇转子奇数只叶片装配序列规划过程中存在的对顶角叶片重力矩差难以保证、叶片重力矩分布不够均衡的问题,研究了奇数只叶片的装配序列规划技术。首先,将单只叶片一分为二,形成33对“连体双胞胎叶片”,再转换成“66只虚拟叶片”,实现转子叶片数量“从奇变偶”的转换;然后,为每只“虚拟叶片”找到对顶角叶片,但是不能将“连体双胞胎叶片”真正分开或放在对顶角位置;最后,以对顶角位置上“两只虚拟叶片”的重力矩差为约束,以转子剩余不平衡量最小为优化目标,采用改进模拟退火算法规划动叶的装配序列,为转子装配提供优化的装配序列,优化转子的静平衡质量。实例验证表明,奇数只叶片数量“从奇变偶”转换,精确保证了对顶角叶片重力矩差,满足了设计部门给出的对顶角叶片重力矩差的设计指标(≤1200 g·mm),为奇数只叶片的转子动叶装配提供了优化的装配序列,并优化了转子的平衡质量。

道岔冲击激扰对高速动车组车体弹性抖动的影响分析

为探究高速动车组通过道岔区域后车体的弹性抖动,建立考虑车体弹性的高速动车组刚柔耦合动力学模型和道岔冲击激扰模型。根据模型分析道岔冲击激扰作用下车体的弹性振动响应特征,通过仿真复现高速车辆的抖车现象,并与现场测试数据进行对比。在此基础上,分析车辆过岔速度、道岔激扰个数和道岔间隔对高速车辆车体弹性抖动的影响规律。结果表明:道岔冲击会导致车体1阶菱形耦合共振;车辆过岔速度对车体弹性抖动有显著影响,当车速达到300 km/h时,车体出现明显弹性抖动;连续道岔激扰会使车体横向振动叠加放大;车体横向振动加速度与道岔间隔之间存在非线性关系,当道岔间隔在50~80 m范围时,车体弹性振动更剧烈。研究结果可为寻找控制高速车辆弹性抖动的有效措施提供一定理论参考。

高强极薄铜箔制造过程的质量管控要素及常见质量问题的应对分析

随着电子产品的小型化、轻薄化,对电解铜箔的厚度和性能都提出了更高的要求,厚度更薄且综合性能更强的高强极薄铜箔的研发及产业化生产已经成为我国亟需解决的重要问题。由于高强极薄铜箔的制造过程复杂且耦合性强,产品质量控制因素多且质量问题影响因素复杂,制造过程的质量稳定性控制已成为制约高强极薄铜箔产业化生产的主要瓶颈问题。因此,以电解式高强极薄铜箔制造过程为主线,对各阶段产品的质量管控要素、质量管控方式以及常见质量问题的应对方法进行了系统的分析和探讨,致力于形成系统化的领域专家经验知识,为高强极薄铜箔制造过程的质量控制及量化稳定生产提供解决对策。

气化细渣残炭的低温活化及其在超级电容器中的应用

为了高值化利用煤炭气化细渣,以气化细渣残炭为原料,KOH为活化剂,制备了具有多孔结构的碳材料。首先探究对比了不同碳碱质量比对制得的活性炭的结构和电化学性能的影响,结果表明:在N2气氛下、500℃活化90 min、碳碱质量比为1∶2时,活化的气化细渣残炭(CK-2)具有更好的电化学性能,在电流密度为0.5 A/g时,其质量比容量达到86 F/g,表现出了良好的倍率性能,较之前未处理的气化细渣残炭提高了约1.5倍。然后,将筛选的活化材料CK-2为活性物质组装为对称型电容器,在2 A/g的电流密度下,能量密度达到4.72 W?h/kg;10000次循环后,电容能保持初始值的89%,表现出了较优的能量密度及循环稳定性。

韭菜新品种久星31号的选育

久星31号是以天津青韭优选株系96-13-32为母本,以92-1优选株系19-5-6为父本,经有性杂交、系统选育而成的韭菜新品种。直立性强,春季返青早,平均株高49.0 cm,假茎长10.1 cm、粗0.6 cm;叶片深绿色,蜡粉少,长宽条形,先端锐尖,平均叶长38.9 cm,叶宽0.8 cm,单株功能叶片数5片,单株质量8.7 g;分蘖能力强,冬季不休眠,耐寒性强,对灰霉病的抗性强于对照791,蛋白质含量1.82%,β-胡萝卜素含量9.10μg·g^(-1),VC含量216.0 mg·kg^(-1),铁含量71.1 mg·kg^(-1);年收割6~7茬,每667 m^(2)产量12500 kg左右,适宜河南省以及生态型相似地区种植。

顺排圆台通道流动与传热性能的数值研究

为了探究新型顺排圆台结构对板式换热器流动与传热性能的影响,对顺排圆台扰流通道的流动与传热性能进行了详细的数值研究,分析了雷诺数、圆台角度、流向间距比和展向间距比对顺排圆台通道的流动与传热性能的影响规律,并在研究参数范围内采用幂函数拟合得到了圆台通道的流动、传热和综合热力性能关联式。研究结果表明:在不同雷诺数下,当圆台角度从0°增大到30°时,圆台通道的努塞尔数比增大了14.06%~18.45%,摩擦系数比降低了32.89%~34.64%,综合热力性能增大了31.42%~35.29%;当流向间距比和展向间距比均从1.5增大到2.5时,圆台通道的努塞尔数比分别增大了12.09%~15.46%和12.09%~15.46%,摩擦系数比分别降低了13.09%~14.69%和13.09%~14.69%,综合热力性能分别增大了14.83%~19.13%和14.83%~19.13%。拟合得到的流动、传热和综合热力性能关联式的误差分别分布在±12%,±8%和±10%以内,可以准确地预测圆台通道的流动与传热性能。

基于遗传神经网络的机场跑道局部影响的裂缝检测算法

针对机场跑道裂缝的自主识别和提取过程中存在的阴影、光照不均匀以及效率和精度难以兼顾等一系列问题,提出利用遗传算法优化神经网络的机场道面裂缝检测算法;首先,将拍摄的机场道面裂缝图像进行预处理,包括图像灰度化、高斯滤波以及ROI区域确定;设定神经网络拓扑结构,初始化编码长度以权值阈值及等参数,利用选择、交叉和变异等操作反复执行至最佳进化解,进而搭建匹配的神经网络,获得最大分割阈值;结果表明,遗传神经网络算法在综合评价、召回率和准确率3个评价指标上均具有显著提升,其均值分别为93.22%、96.28%、90.75%,实现了在复杂背景下对裂缝提取的目标,为机场道面的后期维护和保养提供了技术支持。

新型氨法捕碳体系中介稳区宽度的调控机制

碳酸氢铵的介稳区宽度是影响其结晶过程的重要因素,为进一步解析其具体调控机制,运用动态法探究温度、磁场、搅拌速率及溶析剂滴定速率等关键参数对碳酸氢铵介稳区的影响机制,并对操作条件进行优化调控。结果表明:随着温度升高和乙醇摩尔分数增大,碳酸氢铵的成核能垒降低,介稳区宽度呈变窄趋势;当温度相同时,在磁场条件下,超溶解度曲线呈下降趋势,介稳区变窄,但是随着乙醇摩尔分数的增大,其下降趋势减弱;搅拌速率从200 r/min增加到600 r/min的过程中,介稳区宽度先下降后上升;介稳区宽度随着溶析剂滴加速率的增加而增加,滴加速率提高到8 mL/min后,介稳区变化趋于平缓。升高温度,增加磁场,一定范围内增加搅拌速率,取适当滴加速率均能促进结晶过程。本研究可为氨法结晶捕碳工艺提供数据支持及优化策略。

阵列射流空间填充水滴形Kagome桁架的靶面冷却性能多目标优化

近年来随着4D打印技术的兴起,力学性能优异的Kagome桁架结构作为新型的扰流单元逐步应用于高换热设备。针对火焰筒中的阵列射流结构,在其射流空间置入水滴形Kagome桁架结构,通过试验验证数值模拟方法;采用数值模拟计算方法,研究了结构参数对靶面换热特性的影响;基于计算数据,拟合了靶面努塞尔数和压损的关联式,并计算出在该结构参数范围下的最优结构。结果表明,拟合二阶响应面模型准确,预测误差小于1.70%。桁架单元结构参数d和α对平均努塞尔数Nuave的影响比较显著,d、α、β2和α^(*)β对压损系数C_(p)的影响比较显著。在最优结构参数d=1.000 mm,α=45.001°,β=46.623°的情况下,Nuave、C_(p)和综合影响因子F的优化结果与模拟结果误差分别为1.24%、0.18%和1.20%。优化件相比于试验件C_(p)减少了0.93%,Nu增加了12.78%,F增加了13.13%。

燃气轮机火焰筒双耳孔冷却特性的分析

为进一步提高燃烧室火焰筒的冷却性能,提出一种具有更高冷却性能的双耳孔型气膜冷却结构。采用数值模拟方法对比分析吹风比在0.67~2.01时,传统圆柱孔、扩散孔、收敛孔、双耳孔的流动传热和冷却特性。计算结果表明:与其他3种孔型相比,冷却壁面长径比在0~40时,双耳孔出口冷却气流在高温主流作用下形成的肾形涡对尺寸较小,强度较弱,对涡中心的间距较大,且冷却气流横向分布更广,壁面换热系数比更低,提高了气膜冷却性能。在吹风比为2.01时,与圆柱孔相比,扩散孔的流量系数提高了13.7%,展向换热系数比降低了1.5%;收敛孔的流量系数没有变化,展向换热系数比降低了2.7%;但双耳孔的流量系数却降低3.1%,展向换热系数比降低了11.25%。在吹风比为1.33时,与扩散孔和收敛孔相比,双耳孔的流量系数更低,在长径比小于40时,双耳孔的换热系数比最低,冷却效果最好。

基于响应面模型涡轮叶片冷却性能的数值研究

为了给我国自主研发涡轮叶片提供理论基础,基于试验设计和响应面模型对某型叶片的冷却性能进行了数值研究。对某型涡轮叶片的设计参数进行了试验设计,数值研究了主流出口压力、主流进出口压比、冷气与主流温度比及流量比对叶片表面的无量纲温度分布的影响规律,并根据响应面模型拟合得到了叶片平均无量纲温度的经验公式。结果表明:根据试验设计和响应面模型拟合得到的叶片平均无量纲温度的经验公式有较高的精度;在设计参数范围内,涡轮叶片的平均无量纲温度随着主流出口压力(120~140 kPa)和冷气与主流温度比(0.6~0.7)的增大分别提高了0.57%和2.81%,随着主流进出口压比(1.3~1.5)和冷气与主流流量比(3~8)的增大分别降低了1.14%和3.68%。

新型柔性压电薄膜在管道泄漏检测中的应用

针对传统固体压电陶瓷式压电探头安装结构复杂、响应频率范围窄、对于复杂曲面不适应等缺点导致的在管道泄漏检测中灵敏度不高、检测范围较近等问题,提出一种采用新型柔性压电薄膜作为声发射传感器的管道泄漏检测方法。首先,将偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物P(VDF-TrFE)高分子柔性压电薄膜与传统压电陶瓷式、空气耦合式3种传感器布置于管道表面;然后,采用软硬件结合的方式采集不同状态下的管道壁面信号;最后,通过FFT等时频域信号处理算法对采集信号进行分析处理,通过时域和频域波形特征判断管道泄漏状态。实验结果表明:在泄漏信号响应方面,新型P(VDF-TrFE)柔性压电薄膜相比传统压电陶瓷式传感器表现出了更高的灵敏度和更大的响应值,能够检测出更小的泄漏,且该类型传感器受安装以及位置角度的限制较小;随着泄漏源距离的增加,P(VDF-TrFE)柔性压电传感器的衰减程度较压电陶瓷和空气耦合式传感器低,能够检测出更远距离的泄漏;P(VDF-TrFE)柔性压电传感器能够作为一种新型的声发射传感器应用于地埋管道泄漏等复杂结构损伤失效检测中,具有重要的研究意义和应用价值。

一种多源特征融合深度学习模型及复杂构件缺陷类型识别方法

复杂构件内部缺陷的类型识别对于保证装备制造质量及安全可靠运行具有重要的意义。针对现有深度学习模型用于缺陷类型识别时存在局部特征提取较差、缺乏考虑缺陷经验特性以及特征信息丢失的问题,提出了一种融合先验特征、全局特征以及ReliefF-Pooling策略的缺陷类型识别方法;实现了缺陷几何、纹理等先验特征与卷积神经网络全局特征的融合分析,并通过构建基于ReliefF-Pooling的特征优化方法,实现不同权重特征信息优化利用;最后,以某航天企业实际的复杂构件内部缺陷的射线检测为例进行了验证。试验结果表明,所提方法可以有效提升复杂构件内部缺陷的类型识别精度。

面向高强极薄铜箔制造过程的多维度质量控制系统设计

高强极薄铜箔的制造过程具有工艺复杂、各阶段耦合性强、产品质量影响因素多等特点,面向制造过程的质量控制技术及相关质量控制系统将是实现其高效稳定生产的重要保证。针对现阶段铜箔制造企业在高强极薄铜箔制造工艺稳定性和质量控制方面相关技术和软件系统上的缺失,提出了一套多维度质量控制系统设计方案。通过对铜箔制造过程及其质量管控需求进行分析,建立了具有三层架构的系统框架,重点从产品质量控制、工艺质量智能保证及生产系统运行质量监测3个维度对各子系统的内涵及功能进行了设计,为实现高强极薄铜箔的高效稳定及智能化生产提供保证,并可供质量控制领域自主工业软件研发借鉴。

工况参数对X型桁架阵列通道流动与传热性能影响的数值研究

针对不同工况参数下桁架阵列通道冷却性能优劣的问题,采用数值方法模拟了X型桁架阵列通道内的流动与传热特性,分析了不同雷诺数下入口湍流度和壁面热流密度对X型桁架阵列通道流动与传热性能的影响规律。结果表明:入口湍流度从5%增大到15%时,通道摩擦系数增大了1.69%~3.23%,通道平均努塞尔数提高了2.47%~2.57%;壁面热流密度从3 000 W·m^(-2)增大到10 000 W·m^(-2)时,通道摩擦系数增大了3.39%~6.45%,通道平均努塞尔数降低了11.14%~17.44%。随着雷诺数的增大,入口湍流度和壁面热流密度对通道流动与传热性能的影响程度都有所减弱。增大入口湍流度可以较小幅度地提升通道的综合热力性能,增大壁面热流密度则会降低通道的综合热力性能。

太原市永祚寺声环境舒适度评价及影响因素研究

采用客观数据实测和主观问卷调查相结合的方式,对太原永祚寺声环境舒适度进行评价,并探究其影响因素。调查结果表明,通过对永祚寺9个测点全天声压级测量发现平时日各测点均未超出声环境质量标准限值;节假日9个测点中大雄宝殿、宣文塔、北侧山门入口处均超出标准限值;庙会日中则有8个测点全天平均声压级均明显超出标准限值。主观研究表明,问卷实测A声级与永祚寺声环境舒适度评价呈显著相关,当寺内声压级超过59 dB(A)时,人们对声舒适度评价随声压级的升高而趋向不舒适;受访者对永祚寺内自然声和佛教有关的人工声的喜好度与声环境舒适度评价呈显著相关;受访者社会特征中年龄、学历、宗教信仰、来此目的及频率因素均与永祚寺声环境舒适度评价呈显著相关。

多参数相似性信息融合的剩余寿命预测

针对常规基于相似性信息的寿命预测方法的退化指标难以建立的问题,提出一种多参数相似性信息融合的剩余寿命预测方法。该方法并不进行退化指标的建立,而是利用单个原始参数数据直接进行基于相似性的寿命预测,然后将各参数对应的寿命信息进行融合得到设备的剩余寿命。为提高信息融合时的合理性,给出一种以相关性Spearman系数为基础的设备退化敏感性关键参数量化筛选及剩余寿命融合权重分配方法,结合各参数对应的剩余寿命信息,加权融合实现设备的剩余寿命预测。实验结果表明,相比于常规方法,所提方法在剩余寿命预测的准确性及改善预测精度方面更具优势。

圆台扰流换热器结构参数优化的数值模拟研究

为探究新型圆台扰流换热器流动、传热性能最优的结构参数,采用中心复合设计响应面法对圆台扰流通道开展了数值模拟研究,分析了当雷诺数为10000时,圆台径高比(2~4),圆台角度(0°~30°),流向间距比(1.5~2.5)和展向间距比(1.5~2.5)对圆台扰流通道的综合热力性能、传热性能和熵产的影响规律,并对圆台结构进行了显著性分析和参数优化,最后,结合流动结构对比分析了优化得到的通道性能提升的机理,并拟合得到了有关圆台扰流通道流动、传热和熵产的经验关联式。结果表明:圆台角度是影响通道综合热力性能的最显著参数;展向间距比对传热性能的影响最显著;对熵产影响最显著的是展向间距比。与参考通道相比,以传热性能最优得到的通道传热性能提高了44.11%;以熵产最低优化得到的通道熵产降低了28.24%。当以传热性能最好和熵产最低进行优化时,通道的传热性能提高了39.04%,但其熵产增加了12.69%。该研究结果可为圆台扰流换热器的优化设计提供理论基础。

微类桁架点阵结构填充内冷通道的多目标优化设计

为发展集热控、承载和轻量化于一体的新型冷却结构,提出采用点阵结构替代肋片,即在内冷通道中填充金字塔型和X型点阵结构,并对其进行了多目标优化。采用1阶固有频率、等效弹性模量和相对密度来评价结构的振动和轻量化性能,采用翅片法推导的努塞尔数来评价结构的换热性能,以点阵结构的杆件直径和杆件倾角为设计变量,以通道内点阵结构尺寸受限制和杆件屈曲为约束条件,建立了多目标优化模型,并采用NSGA-Ⅱ遗传算法求解。研究结果表明:对于努塞尔数和相对密度的双目标优化,优化问题对努塞尔数的整体敏感性高于相对密度;对于努塞尔数-相对密度-1阶固有频率的多目标优化问题,整体敏感性从高到低依次为1阶固有频率、努塞尔数、相对密度。分别给出了两类优化问题的Pareto解的拟合公式,可为点阵结构填充内冷通道的多目标优化设计提供指导。