基于Hessian局部线性嵌入和MLP-Mixer的液体火箭发动机涡轮泵轻量化故障诊断框架

作为液体火箭发动机推进剂输送系统的关键部件,涡轮泵的运行状态直接影响着整个运载系统的性能,然而,现有的故障诊断方法往往面临特性参数选择片面及计算复杂度高等问题。针对上述局限,提出了面向涡轮泵的轻量化故障诊断框架。所提方法利用Hessian局部线性嵌入算法对信号时域、频域及时频特征进行降维,并引入一种轻量化的深度学习模型MLP-Mixer作为分类器,进而实现不同故障状态的辨识。采用某型号涡轮泵试车数据验证了所提方法的有效性,结果表明,该方法能够在保障诊断精度的同时有效降低计算复杂度,提高诊断效率。

基于CFD-DEM算法的气力输送气固两相流特性分析

超轻粉体颗粒由于质量较小,在运输过程中易受气流扰动而飘散,物料的管道气力输送过程不稳定,易发生堵塞。为了研究超轻粉体颗粒在旋流气力输送中气固两相流流动特性,采用计算流体力学与离散单元法(CFD-DEM),对Komax型静态混合器内气固两相流动特性进行数值模拟研究。研究发现,带有Komax型元件的水平管道可以改变颗粒的流动情况,改善了水平管道内颗粒堆积和分布不均匀的现象;分别从颗粒相和流体相的流动状态分析得到元件长径比Ar=3时为最优几何结构;通过正交实验极差分析得到影响气固两相流动特性的因素顺序:输送气速>颗粒质量流量>颗粒粒径。当元件Ar=3时,颗粒-颗粒和颗粒-管壁的碰撞次数与碰撞强度呈现负相关,结合出口颗粒流分散状态,优选输送气速为3~4m/s;主要考虑输送气速对管内压降的影响,提出了带有Komax型元件的水平管道气力运输过程中压降与输送气速和轴向位置的经验拟合式。

从高钙富硼老卤中提硼研究

以青海某高钙富硼老卤为研究对象开展了提硼研究。结果表明,合适的萃取条件为:磺化煤油为稀释剂、异辛醇用量50%、萃取相比1.0、萃取混合时间15 min;合适的反萃条件为:反萃剂为pH=1的稀盐酸、反萃相比1.5、反萃混合时间15 min。以此条件在5级混合澄清槽中完成了连续逆流萃取—反萃运转试验,连续运转45 h,硼萃取率为95.49%,硼与钾、钠、钙、镁的分离效果较好;硼反萃率为99.59%,反萃液中硼含量达17.17 g/L。采用“溶剂萃取—反萃—高温蒸发—低温冷却结晶—重溶—冷却结晶—过滤洗涤—干燥”工艺高效分离提取硼,硼总回收率为92.33%,制备出的硼酸产品达国家标准(GB/T 538—2018)要求。

静态混合器结构优化设计与流场特性分析

为油田高能效驱油以提高原油产量,针对SK型和SX型静态混合器混合单元结构,通过创新设计和三维建模开发多重螺旋混合单元静态混合器,基于静态混合原理,利用FLUENT数值模拟软件,采用有限体积法,对所开发混合器内流体的流场进行仿真分析,研究该结构静态混合器的流动特性,结果表明,该种静态混合器使流体产生剪切和正反向涡旋作用,流体被充分扰动,混合均匀,满足油田注聚驱油要求,可为油田开发新型高效静态混合器提供一定技术支持。

500m^(2)烧结机强化混匀技术研究与应用

针对实际生产中,当混合机填充率无法达到设计水平以及混合料中配加难制粒物料时而导致的混匀制粒效果不理想,烧结矿转鼓指数差的问题,本文在500 m^(2)烧结机工艺中配加20%FMG粉矿的条件下,结合弗鲁德准数计算,对烧结机混料系统工艺进行了研究。结果表明,当一次混合机的设计转速低于合理转速(6.94 r/min)时,烧结混料系统混匀制粒效果较差,通过采取将一次混合机加水比例由80%降低至75%并后延加水位置3 m的技术措施,增强了一次混合机混合料的混匀水平,使混合料制粒效果由39.12%提高至48.98%,解决了配加20%的FMG粉矿之后出现的烧结混合料黏结团聚、制粒效果差的问题,消除了烧结矿断面不均匀现象,最终使得烧结矿转鼓指数由76.14%提高至78.44%。

穿孔对穿孔型Kenics静态混合器混合性能的影响

为了提升传统Kenics静态混合器的混合效果,在传统螺旋插入带结构中引入穿孔结构,设计出穿孔型Kenics静态混合器。采用浓度变异系数评估穿孔内径(d)、穿孔间距(S)、混合单元长径比(Ar)对穿孔型静态混合器混合性能的影响。模拟结果表明,设置的穿孔结构会显著改变流体的流动状态,在穿孔处区域产生加速流动,进而提升混合器的混合性能;随着d的增加,流体之间的对流和交换作用逐渐增强,混合效果逐渐增强,但随着d的持续增加,导致混合器内部螺旋通道被破坏,混合效果反而减弱;仅改变S对混合效果没有明显影响;对于相同的混合器长度,Ar的减小导致混合元件数量增加,液体之间的扭转、剪切效果增强,混合器混合效果更好。

基于全型面补偿的叶片弯曲回弹控制研究

为了研究高强度钢板在弯曲成形后的回弹变形,以某搅拌机叶片为研究对象,采用全型面迭代补偿法对叶片弯曲回弹进行数值模拟与实验研究。首先利用CAE软件对叶片弯曲成形进行数值模拟,并得到其型面关键点的回弹量;然后通过弯曲实验测其型面上对应关键点的实际回弹量;再将模拟回弹量与实测回弹量进行对比,来验证数值模拟的可靠性;最后将模拟回弹量对叶片模具型面先后进行两次全型面迭代补偿,最终将其弯曲后的回弹量控制在所允许的公差范围内。研究结果表明:模拟结果与试验结果在型面关键点的回弹量基本一致,全型面迭代补偿法能有效地控制制件的最终回弹量。

非牛顿流体在叶片式静态混合器中的传热强化特性

非牛顿流体在化学、食品和材料等领域具有关键作用,但高表观黏度使其通常具有低传热特性。叶片式静态混合器作为一种高效的传热强化设备,在化工过程强化中具有鲜明的技术特色。本文针对非牛顿流体在Kenics静态混合器(KSM)和Lightnin静态混合器(LSM)内的流动和传热特性进行了比较研究。重点分析了体积流量、元件长径比及流体浓度等参数对羧甲基纤维素(CMC)幂律流体的流动及传热影响。结果表明,在相同工况下,随着CMC溶液的体积流量增大,管道内的换热系数和压降均增大。静态混合元件的插入使得换热系数和压降显著提高且Lightnin元件产生的影响更明显。元件长径比和CMC溶液浓度影响流体在管道内的流动和换热。随着长径比的减小,传热性能得到提高,但其增大的阻力系数影响占据主导地位,综合换热性能系数(PEC)降低。溶液浓度的增大使得管道换热能力逐步削弱,并对管道内压降的提升有显著影响,综合换热性能降低。总结得出,在体积流量为4.5×10^(-4)m^(3)/s,质量分数为0.374%、长径比为3.0时,KSM的PEC最大为2.114。

立式紊流搅拌机多相流场及混合性能

为研究液体与固体颗粒在大容积立式搅拌机中的混合特性,建立了转轴与转筒耦合运动形式的双轴立式搅拌机和单轴立式搅拌机模型,利用计算流体动力学仿真软件Fluent中的双欧拉模型和RNG k-ε湍流模型,以污泥和铁尾矿颗粒作为混合介质,分别模拟2种搅拌机内部物料的混合过程,对流体流动特性以及固相颗粒体积分布规律进行分析,并对比分析了双轴搅拌和单轴搅拌对液固两相混合性能的影响.结果表明:相同工况下,2种搅拌机内的流场特性差异较大,双轴搅拌机内流体的紊流效果明显强于单轴搅拌机;固相颗粒在单轴搅拌机内从上到下呈阶梯状分布,而在双轴搅拌机内各处均匀分布;结合示踪剂扩散时间可得出,双轴搅拌机单位体积混合能耗远小于单轴搅拌机,所以双轴搅拌机的搅拌混合效果以及混合效率优于单轴搅拌机.研究结果可为大容积搅拌混合设备的设计与优化提供重要的参考.

Kenics型静态混合器中幂律流体与颗粒混合过程分析

针对Kenics型静态混合器内固体颗粒在幂律流体中的孤岛现象的产生机理进行研究。运用Fluent数值模拟固相颗粒与CMC水溶液在Kenics静态混合器中的混合过程,并利用浓度变异系数(COV)对颗粒分布特性进行量化分析。研究表明:提高流体表观黏度和流体入口速度,颗粒停留时间缩短,COV值降低,混合效果提高。在第4~8个扭旋叶片中间截面上均形成了两对对称的无粒子孤岛,降低流体表观黏度和提高流体入口速度,孤岛边界更清晰。扭旋叶片诱导的内流涡旋和近壁面涡旋有较高的涡量,涡旋中心局域形成无粒子孤岛,相邻叶片交错区域,随着涡旋耗散孤岛消失。

声共振混合器高黏度流体混合的功耗特性研究

声共振混合利用机械共振产生高加速度振动,从而促进流体流动,其功耗特性对于其设计及应用具有重要作用。为研究声共振混合器的功耗特性,基于CFD建立了声共振混合过程仿真模型,分析了高黏度流体声共振混合过程壁面对物料的作用力和做功功率,探究了黏度和振动参数改变对混合器功耗特性的影响,并建立了声共振混合器混合功率的预测函数。研究结果表明,在混合过程中,壁面对液相做功的瞬时功率呈现先减少后稳定波动的趋势,而有效功率呈现先增加后稳定波动的趋势,这种不同的变化趋势是由于两者的相位差发生变化所导致的。增加振幅、频率或等加速度下低频大振幅都能够增加瞬时功率和有效功率,并减少液相进入稳定流动阶段所需吸收的外界能量。

搅拌混合设备结构及应用研究

搅拌混合机是一种常见机械设备,文章主要进行混合机设备结构及应用技术的探索。文章研究对象为双螺旋锥形混合机、卧式螺带混合机、犁刀式混料机、桨叶式混合机、无重力混合机五种结构的搅拌混合机,主要针对设备性能、工作原理、结构配置、设备特点等方面进行研究。

育苗基质搅拌装置的设计与仿真分析

为提高育苗基质的搅拌效率,设计了一种新型育苗基质搅拌装置。确定了搅拌机的搅拌桶容量、搅拌器形状、附属装置及电机型号,利用EDEM颗粒有限元分析软件对比人工搅拌和搅拌机搅拌的搅拌效果。结果表明:搅拌机搅拌育苗基质的均匀程度更高,效果更好,搅拌时长到3 s时,搅拌机内的颗粒已经明显分散。

基于STM32的密炼机自整定PID温控系统设计

针对密炼机温度控制系统中人工整定PID带来的系统响应不及时、误差大等问题,该文设计了一种基于STM32的自整定PID温度控制系统。对于电动阀只能单极性调节问题,通过设置适当的工艺点来控制继电输出。为提高震荡曲线的辨识,采用参数归一化方法计算震荡曲线的临界增益。考虑密炼机的工作环境和系统响应曲线的频率特性,加入带有临界滞环控制的继电控制方法,提高了特征参数的精确性,更好地整定了PID参数。应用结果表明,基于STM32的PID整定温度控制系统能够将温度误差控制在1℃左右,且控制时间相比于人工PID控制系统提高了30%,极大地满足了密炼机的温度控制要求,具有良好的实用价值。

基于SMX静态混合器的天然气掺氢流动影响研究

为了获取均匀的天然气掺氢混合气,确保掺氢燃气管道稳定、安全输送,采用数值模拟与试验相结合的方法研究了天然气与氢气在SMX静态混合器中的掺混特性及影响因素,详细分析了掺混单元数量、运行工况和掺氢体积比等因素对掺混性能的影响。研究结果表明,氢气与天然气的混合主要依赖于混合单元不断改变流动状态,实现左旋和右旋相互交替,达到均匀混合。流动损失主要取决于静态混合器内流动速度,综合考虑SMX静态混合器的压力损失和混合均匀度性能指标,采用4个掺混单元、进口气流速度10 m/s是一个优选方案。此外,增大掺氢体积比和加长流经混合器出口下游管道长度均有利于提升氢气和天然气掺混均匀度,要结合燃气管道的具体情况来确定掺氢体积比的合理范围。

温室中颗粒肥搅拌器数值模拟及性能分析

针对我国农业用水较大、颗粒肥溶解不完全易对灌溉系统造成堵塞及混合液体混合不均等问题,设计一种新型混肥搅拌器。利用ANSYS对搅拌器的应力及模态进行分析;在FLUENT模块中,采用多重参考系(MRF)方法建立基础模型,利用欧拉方程与k-ɛ方程对混肥区域流场、流速和湍流动能进行模拟分析。结果表明:搅拌器变形区域主要集中在圆筒支撑上,其变形较小;搅拌器最低频率为30.536 Hz,外部激励与固有激励比值为1.7,则搅拌器与外部结构不会发生共振。对不同搅拌速度下的吸入及排出性能进行分析,对比搅拌器混合时间。当搅拌速度为800 r/min时,圆筒式搅拌器可表现出最优性能。

基于肖特基二极管的310 GHz紧凑型接收机前端

肖特基混频器是固态太赫兹接收系统的关键部件,与基于超导体-绝缘体-超导体混频器、热电子辐射热计混频器的接收机相比,基于肖特基二极管混频器构建的太赫兹接收机系统不依赖低温附属设备,具有成本低、重量轻、体积小、功耗低等优点。目前基于肖特基二极管混频器构建的太赫兹接收前端结构相对复杂,集成度普遍不高且损耗较大。针对太赫兹接收前端结构复杂、集成度低、损耗大等问题,基于太赫兹肖特基二极管设计了288~318 GHz二次谐波混频器及其本振驱动链路,并基于此混频器构建了太赫兹接收机系统。太赫兹接收机本振驱动链路由一个75 GHz的六倍频功放集成模块与一个150 GHz二倍频模块组成。本振链路的集成化设计使得该接收机集成度大大提高,集成模块尺寸为20 mm×20 mm×43 mm,测试结果表明:在288~318 GHz带宽内,实测的双边带变频损耗为5.8~9.4 dB,噪声温度为1055~1722 K,具有良好的射频性能。

基于电流模结构的超宽带无源混频器设计

采用SMIC 55 nm CMOS工艺,提出基于电流模结构的2~8 GHz超宽带高线性度直接下变频无源混频器结构.本设计主要结构为低噪声跨导放大器(low noise transconductance amplifier,LNTA)驱动I/Q两路电流模无源混频器,负载为低输入阻抗的跨阻放大器(trans-impedance amplifier,TIA),即LNTA-Passive Mixer-TIA结构.LNTA采用电容交叉耦合以及双端正反馈结构,解决阻抗匹配以及噪声等关键参数的折中问题.整个接收机链路获得较好的线性度及噪声性能,对于电源电压以及衬底噪声的鲁棒性也有所提升.后仿结果表明,在电源电压1.2 V情况下,射频输入信号频率为2~8 GHz,1 dB压缩点为−5.5 dBm,带内输入三阶交调点为−1 dBm,整体噪声系数为4 dB,核心版图面积为0.12 mm^(2).

基于Creo Parametric软件对密炼机啮合型转子的冷却结构优化分析

采用Creo Parametric软件建立密炼机啮合型转子的热分析模型,对转子的冷却结构进行优化分析。结果表明:“分体式+螺旋管道”冷却结构对转子有很好的冷却效果,分体式冷却结构可使转子的主体及凸棱冷却更均匀,螺旋管道冷却结构可以增大冷却水流面积和流速,冷却效果较好;与单螺旋冷却结构转子相比,双螺旋冷却结构转子的凸棱壁厚度和温度场分布更均匀,凸棱顶部最高温度较低。

基于高速ADC的数字双混频时差测量系统

使用双混频时差法进行时间和频率测量时,模拟部分引入的噪声会干扰信号过零点的判断,降低测量精度,而使用数字信号处理技术后不再需要判断过零点,量化噪声成为系统内的主要噪声来源,可以通过数字滤波器对其进行抑制。同时有利于设计结构紧凑的系统,更易于小型化,测量速度也可以进行灵活配置。通过引入高速模数转换器、数控振荡器、低通抽取滤波器、数字鉴相器等,设计了数字双混频时差测量系统,并研制了4通道的原理样机。测试结果表明,当频率源为10 MHz的信号时,原理样机中属于同片ADC(analog-to-digital converter)的两个通道间的本底噪声约为5×10^(-14)@1 s,属于不同片ADC的两个通道间的本底噪声约为8×10^(-14)@1 s,满足原子振荡器的测量要求。并以主动型氢钟VCH-1003M为参考,使用原理样机分别对Microchip的5071A铯原子钟和SRS的FS725铷原子钟的稳定度进行测量,测量结果与Microchip的相噪分析仪53100A和5120A无显著差异。