基于点云的航发叶片分割及打磨轨迹规划方法

针对航发叶片打磨过程中点云分割效果差和轨迹规划中曲面拟合所带来的计算量大的问题,提出了一种基于点云的航发叶片分割及打磨轨迹规划方法,旨在改善点云分割效果并降低计算量。通过结构光相机采集待打磨叶片点云,进行滤波等预处理,并对随机采样一致性(Random Sample Consensus,RANSAC)平面分割算法进行改进,提升算法效率。设计一种结合点云颜色信息的区域生长分割算法,实现叶片待打磨区域的稳定分割。提出一种直接基于点云的三重截面法,配合B样条曲线拟合算法生成预打磨轨迹,并基于等残高算法优化行距,完成打磨轨迹规划。经实验验证,平面分割算法相较于传统方法效率提升40.25%,数据处理效率大大提高。此外,通过改进的区域生长分割算法,叶片打磨轨迹规划效率得到明显提高,其实现效果显著增强。

离心压缩机半开式叶轮子午面模型气动优化与分析研究

为提高离心压缩机气动性能,以沈阳某压缩机企业研发的半开式叶轮为原型开展研究,确定子午面型线对叶轮气动性能的影响规律。采用Bézier曲线加载叶片角,实现叶轮几何建模参数化,进而完成对叶轮子午面的气动优化,在原有叶轮基础上进一步提升等熵效率与压缩比,实现叶轮气动性能的提升。研究结果表明,叶片角加载Bézier曲线靠近叶片尾缘的控制点对叶轮气动性能的作用更为显著,优化后叶轮压比、等熵效率同比显著提升,叶轮气动性能得到改善。

预扭反动式静叶关键参数研究与设计优化

为提高工业透平汽轮发电机组预扭反动式静叶片出图效率,文章利用空间解析几何建立预扭反动式静叶片切割面、阵列面和加厚面的空间平面方程,推导相关截面的关键参数的计算公式,并利用软件进行三维建模测量验证。该研究成果优化了设计步骤,简化了制图流程,实现了参数化快速出图。

基于SPH算法的平面刀土壤切削过程模拟

以我国华北一年两熟区保护性耕作地土壤为原型,利用ANSYS/LS_DYNA对平面刀切削土壤过程进行数值模拟,并通过理论分析和试验,验证SPH算法在模拟平面刀切削土壤过程方面的可行性。结合MAT147土壤材料模型,SPH算法及点-面侵蚀接触,运用ANSYS/LS_DYNA软件对平面刀切削土壤过程进行有限元分析。仿真结果表明,SPH算法能够直观模拟平面刀切削土壤整个过程,最大等效应力为5.851 MPa,主要集中在与平面刀接触的土壤上;平面刀切削全过程表明,土壤所受等效应力波动较小,切削过程比较平稳;稳定切削时切削功耗在10.2 kW附近波动,通过理论和试验验证,仿真切削误差不大于0.05。由此说明SPH算法进行平面刀切削过程的数值模拟是可行的。

条带式旋切后抛防堵装置设计与试验

针对我国华北平原一年两熟区玉米秸秆覆盖地小麦少免耕播种机易堵塞、动力防堵装置功耗大等问题,设计了一种条带式旋切后抛防堵装置。结合防堵装置工作原理,从秸秆流动、抛撒、防堵装置受力角度分析确定影响防堵性能和功耗的关键因素为:防堵装置与开沟器间距、旋切刀滑切角、刀轴转速;通过离散元模拟仿真与正交试验有限元仿真结合,以秸秆拥堵量和作业功耗为性能评价指标,对防堵单体和开沟器的组合装置进行参数优化,仿真结果表明,旋切刀滑切角为50°、刀轴转速为320 r/min、间距为100 mm时综合作业质量较优,防堵单体及开沟器功耗为2.8 k W,秸秆拥堵量为43根/dm,通过性能良好;对优选方案旋切刀进行有限元校核,其最大应力为1.387×108Pa,满足强度要求。在玉米秸秆覆盖地进行了小麦播种田间试验,结果表明,条带式旋切后抛防堵装置在3种秸秆覆盖量0.8、1.6、2.4 kg/m2和3种前进速度1、1.25、1.5 m/s作业条件下,通过性能均满足免耕施肥播种机国标要求,所设计旋切刀与传统旋耕刀相比,在通过性能基本一致的情况下,功耗减小13.83%,土壤扰动量减小37.5个百分点,沟深稳定性系数提高8.2个百分点。

基于可拓学的刨床刨刀往复运动机构设计

基于可拓学的可拓策略生成方法,提出了机械运动方案设计中,机构选型的确定方法。建立问题的可拓模型和核模型,通过拓展分析、可拓变换,生成解决矛盾问题的多种策略,并建立评价标准,对生成的各策略进行优度评价。以实现刨床刨刀往复运动机构的选型过程为例证明该方法的有效性。

汽轮机小焓降叶片型线的平面叶栅试验研究

针对高中压典型级的小焓降叶片型线进行平面叶栅试验研究。试验结果表明:小焓降叶片型线具有典型的后部加载特性,显著地降低了对进汽攻角的敏感性,叶型均具有良好的攻角适应性。

一种电磁纵走式双帘焦平面快门

针对某航空摄影相机宽幅面、高频次成像的特点,结合各种类型快门的工作特性,设计和研制了一种焦平面帘幕式快门。采用旋转电磁铁启动快门的上紧运动,结合扇形齿轮、凸轮和连杆等传动组件完成上紧操作,利用电磁衔铁的吸合来锁定上紧状态,然后通过依次释放前后帘的电磁衔铁,在动力弹簧的驱动作用下,使前后帘叶片组之间形成一个固定宽度的狭缝,该狭缝从像面扫过时对成像介质形成曝光,通过程序改变后帘电磁衔铁释放的延迟时间值,可达到调节曝光时间的目的。通过快门测试设备的检测结果来看,该快门的曝光时间调节范围为2～20 ms,绝对误差为0.1 ms,曝光均匀性优于10%,最高工作频率为8 fps,成像试验的结果表明快门能够满足面阵航摄相机的成像要求。

叶片表面喷气对叶栅性能影响的试验研究

航空发动机的不断发展,使涡轮前的温度越来越高。尽管材料科研发展迅速,但仍赶不上温度提高的要求,涡轮叶片必须采用气冷,这就对涡轮气动性能带来了影响。本文介绍了用平面叶栅吹风试验方法研究气膜冷却叶栅在各种工况下对叶栅气动性能的影响,获得了许多有价值的结论。

电缆包装盘的拱形刀具设计

介绍了只需将四面刨床的刨刀形状加以改进,就能将四面刨床改造成为专用拱形刨床的方法,以使设备可以满足电缆包装盘生产的要求。

高马赫数超声压气机转子叶型优化设计

为进一步提高压气机叶尖轮缘速度和增压比,将唯一进气角原理和数值最优化技术用于叶型设计,获得两个高马赫数、高压比、低损失的"S"形超声压气机叶型。首先根据压气机流动机理,提出超声压气机叶栅的性能指标;然后通过吸力面叠加厚度的方式生成初始叶型,保证叶栅的来流马赫数和唯一进气角;最后采用基于修改量的叶型参数化方法,以给定总压比为约束条件,以总压损失系数最小为目标对初始叶型优化。设计结果表明:在设计点,叶栅1和叶栅2的总压损失系数分别为0.119和0.158;在高来流马赫数条件下,超声叶栅需采用大稠度设计才能实现多道斜激波加一道正激波增压;在叶型吸力面前端构造一个斜坡也可增加叶栅通道内的斜激波数量;平直的吸力面后段有利于削弱激波对附面层干扰,将平直吸力面后段与钝尾缘(或翘尾缘)相结合可有效抑制附面层分离,减小尾迹区。

燃气轮机涡轮盘-片多轴低周疲劳寿命研究

针对燃气涡轮转子盘-片,考虑多轴应力对其疲劳寿命的影响。引入三种基于临界面法的多轴疲劳寿命预测模型,将临界面定义为最大破坏平面,并给出了寿命预测模型的执行步骤。结合转子盘-片实例进行了应用研究,结果显示:基于临界面法的多轴疲劳寿命预测结果具有较高的精度,其中Fatemi-Socie(FS)改进模型得到的结果与转子盘-片的实际疲劳寿命基本一致,并且模型中引入有限元计算是可行的,可以减少做一些复杂的实验。因此,研究结果具有一定的实际工程意义。

有关叶栅损失的探讨

介绍了叶栅损失的构成和影响因素 ,对叶片的斜置和复合斜置 ,平铣汽道及圆弧汽道对叶栅损失等的影响 ,静叶的气动性能对级特性的影响等进行了分析和探讨。

加工误差对压气机叶栅气动性能的影响

目的 研究不同区域加工误差对叶片气动性能的影响。方法 选用轴流压气机出口级静叶叶中截面,以叶型厚度变化和中弧线变化为特征,分别在叶型前缘、最大厚度和尾缘区域添加加工误差,采用数值模拟方法,对比设计叶型气动性能,研究叶型各区域几何偏差对性能的影响。结果 叶型前缘几何偏差对气动性能的影响最大,偏差造成的中弧线偏移对性能变化起主导作用。尾缘区域几何偏差对性能的影响趋势与前缘区域完全相反。考虑叶型整体偏差时,轮廓度正偏差造成的性能恶化更加显著。结论 所得的几何偏差影响规律可为实际叶片加工过程中工艺的制定和超差审理提供数据支持。

直板叶片振动响应试验的相似关系确定方法

针对直板叶片弹性振动响应相似问题,基于板壳振动理论,根据方程分析法得到叶片振动响应相似关系,并采用ANSYS有限元软件对原型与模型进行数值仿真对比。基于振动响应的机理分析,通过相似关系得到载荷加载时间等参数,结合有限元预测系数法对模型叶片振动响应时程曲线进行校正。针对不完全几何相似关系,通过敏感性分析法确定畸变模型与原型在固有频率、加载时间以及位移等参数下的相似比。结果表明:通过相似理论结合有限元预测系数法可以提高模型时程曲线预测精度;采用敏感性分析法得到了振动响应不完全几何相似关系,解决了大时间相似比下的响应预测问题。为实际工程中大型复杂结构的相似模型设计奠定了理论基础。

基于z-θ流面的径流式叶片中弧线造型设计方法

提出一种基于z流面的径流式叶片中弧线造型设计方法。在子午流面中,定义径流式叶型中弧线径向半径沿轴向的变化规律;在z流面中,结合进出口的气流参数,定义叶型中弧线周向角沿轴向的变化规律;组合生成叶型的中弧线。利用Bézier曲线描述中弧线的子午型线和z流面型线,在升级算法和曲率优化的基础上保证了连接处的曲率连续。沿中弧线法线方向依据一定的厚度分布规律生成径流式叶型,并实现了含大小叶片离心式压气机的参数化造型设计。在设计空间中,以超拉丁方试验设计方法采样原始数据,在此基础上生成具有最小无偏估计的Kriging近似模型,基于此近似模型实现了气动优化设计,提高了离心式压气机的气动性能。

多排叶片间交界面处理方法分析

多级叶片排的定常数值模拟中通常采用混合平均的手段来处理动、静叶之间的交界面,这种人为的数值掺混会对通过交界面流动产生影响。本文介绍了多级叶片排间交界面的几种处理方法。通过一个二维、三排叶片算例的计算,分析了这些处理方法对界面处熵增及流量、动量和能量守恒的影响。

应用统计外推求解近海风机面外叶根部弯矩最大值

根据IEC61400-3要求,为了确立统计外推程序以预测近海风机的长期载荷,选用NREL5MW单桩式近海风机和浮式近海风机进行研究.在风机时域仿真中,对FAST软件进行编译,将塔筒载荷计算程序嵌入FAST,弥补了现有软件的不足.对于仿真得到的短期载荷,分别应用全局最大值法和分块最大值法拟合Gumbel分布来预测面外叶根部弯矩的最大值,并进行对比.根据对比结果,进一步提出了分块最大值法的最优分块数,并通过最大门槛值法进行验证,从而为近海风机的极限载荷计算提供参考.

刨边机在螺旋焊管机组上的应用

介绍了刨边机在华北石油钢管厂螺旋焊管机组上的使用情况及在使用过程中易出现的机械故障,分析了刨刀的实用性及影响其使用效果的多种因素并提出相应的对策加以改进,取得了良好效果。

基于预筛选和局部单应性的风电叶片图像匹配方法

将动态摄影测量方法应用到风电叶片动态监测中,对于优化风电系统设计、保证系统安全可靠运行具有重要意义。图像特征点自动匹配是动态摄影测量系统中的关键技术,匹配方法的优劣直接影响最终的测量精度。在实际风电叶片动态摄影测量中,叶片运行时的摆振会加剧叶片的非平面性,使得直接采用极线或单应性匹配技术匹配双目图像特征变得更加困难,因此提出一种基于预筛选和局部单应性的双目图像匹配方法,可用于风电叶片平缓连续曲面测量场。首先,通过双目摄影测量系统获取叶片像点图,对左相机采集到的像点图通过极线约束筛选出各个点在右像面中的候选匹配点集;其次对当前待匹配点及其候选匹配点集中的每个点分别抽取一个以该点为中心的局部近平面区域并做相应组合;之后针对每一组近平面区域分别采用改进的随机抽样一致算法估计相应的最佳单应性矩阵模型;最后通过局部单应性变换及合理的误差阈值在多个候选点中确定当前待匹配点的最终匹配点。该方法已成功应用于风电叶片的摆振测量实验,像点匹配率不低于96%且匹配准确率不低于97%,能够满足实际风电叶片图像匹配精度的要求。