矿用对旋风机旋转失速信号特征识别与提取

针对旋风机旋转失速信号特征的识别与提取,提出了一种参数优化的变分模态分解(VMD)方法。首先,为了消除人为选择VMD参数的影响,提出一种以平均包络熵为目标函数的蛙跳优化算法,对VMD算法的模态个数K和惩罚因子α进行优化选取,实现了参数K和α的合理自动选取;然后,通过模拟信号验证了参数优化后的VMD方法的有效性;最后,利用参数优化的VMD方法对风机失速信号进行处理和分析,研究风机失速的频谱特性,并与经验模态分解(EMD)结果进行对比分析。研究结果表明:与EMD方法相比,参数优化的VMD方法在处理模态混叠方面更具有优势,其处理效果明显优于EMD,分解得到的IMF分量个数也少于EMD,易区分特征频率;另外,以优化获取的参数组合处理风机的失速信号时,能够很好地揭示失速特征频率在失速发展过程中的变化规律,对应于频率分量的波动,从大尺度的频率波动转变为小尺度的频率波动。

电厂锅炉引风机故障的原因与维修对策分析

阐述发电厂锅炉引风机故障问题的发生原因,故障的维修技术,包括失速故障的维修措施、叶片断裂故障的维修,提出选择合适的技术方案创新现有的维修模式。

水泵水轮机泵工况流动结构演变对驼峰特性的影响

为了揭示水泵水轮机在泵工况流动结构演变对特性曲线驼峰特性的影响,采用SAS湍流模型对多个工况点的流态进行全流道数值模拟,得到两者之间的关联性.结果表明,当水轮机在40%~80%最优流量运行时,导叶内发生旋转失速;当流量低于40%最优流量时,转轮进口产生的回流涡结构在尾水管边壁侧产生螺旋回流阻碍过流,并改变转轮叶道在空间上的过流能力,进而改变转轮出流特性;转轮出口下环侧流速降低,使导叶所有叶道均产生剧烈流动分离,导致旋转失速消失,并产生回流流入转轮.转轮进口回流涡结构的出现,改变了水轮机内的流动分离特性,使水头损失突然增大,产生驼峰特性.

基于DMD方法的翼型大迎角失速流动稳定性研究

基于剪切应力输运湍流模型的SST-DDES混合方法对NACA0012翼型大迎角分离流动进行非定常数值模拟,采用动力学模态分解(Dynamic Mode Decomposition,DMD)数学工具对失速初始状态、浅失速状态以及深失速状态的流场进行稳定性分析。结果表明:DMD方法准确地提取了翼型大迎角流动中的主频和高阶倍频及对应的流场模态结构;与FFT分析结果相比,频率最大差异小于0.16%;且发现两者提取的频率在流动中的主导作用顺序也一致。通过特征值对相应的模态进行稳定性分析,所有模态的放大率均非常小,所有模态处于弱发散、弱收敛或稳定极限环状态。DMD提取的一阶模态主要表现为分离涡演化过程中最主要的静止分离涡结构,前三阶低频对应的模态涡结构与流动中以此频率进行演化的涡结构比较一致,更高阶的倍频主要表现为尾涡和尾迹区的涡结构。且发现不同模态系数之间存在相位差,说明分离涡流动中不同频率对应的涡结构运动不同步。

某型教练飞机尾旋特性试飞研究

为了解决某型教练机大迎角/失速/尾旋设计定型的技术难题,依据GJB3814《军用飞机失速/过失速/尾旋试飞验证要求》,开展了尾旋试飞技术研究,提出了符合军标验证要求的尾旋特性试飞方法,包括不同进入方法、不同改出方法、最佳改出方法以及改出过程中误操纵等。通过试飞发现:该飞机对偏离是敏感的,但对尾旋等过失速模态是阻抗的;该飞机存在"过失速旋转"、"落叶飘"、"振荡正飞陡尾旋"以及"倒飞尾旋"四种典型的过失速模态;"三中立"法可以较迅速改出发现的四种过失速模态,与失速改出方法具有同一性且不需要过多驾驶技巧,为试飞员推荐的最佳改出动作。

周期扰动下低压压气机旋转失速先兆辩识

为了尽早预测压气机旋转失速的发生,通过在进口施加进气周期干扰以达到识别旋转失速先兆的目的。以一台单级低速低压轴流压气机为研究对象,通过全周数值模拟再现了压气机旋转失速现象。在旋转进气畸变扰动下,具体分析不同干扰对压气机空间模态随分岔参数变化的影响,并考察幅值灵敏度在识别失速先兆中的作用。结果显示,在各种进气条件下压气机一阶、二阶空间模态的幅值及其灵敏度在各自不稳定边界均表现出明显增大的现象。通过监测一阶模态幅值灵敏度的演化,在进气畸变干扰的条件下,相比均匀进口条件能够提前识别出失速先兆。

一种H型垂直轴风力机翼型的深度失速研究

以自主研发的H型垂直轴风力机的翼型为研究对象,分别采用URANS、LES和DES三种不同的湍流模型,在Fluent中进行2.5 D的非定常计算,对比研究该翼型在发生深度失速时的升阻性能以及翼型周围流场的分布.研究结果表明:该翼型的静态失速攻角为30°,相比原模型的失速攻角23°有明显的提高;在翼型的攻角小于静态失速攻角时,三种湍流模型模拟计算的升力和阻力的性能相差不多,且和原模型的试验值比较接近;在翼型发生深度失速后,DES湍流模型的模拟结果不仅具有一定的可靠性,而且能够捕捉到翼型周围存在的涡流状况.

水泵水轮机泵工况压力脉动和转轮受力特性

为研究水泵水轮机在泵工况下的内部流态变化对压力脉动和转轮叶片受力的影响,采用SAS-SST湍流模型对某一模型水泵水轮机的多个非设计工况进行非定常数值模拟,分析了水轮机内部流态对导叶与转轮之间无叶区、尾水管内的压力脉动和转轮叶片径向受力的影响。结果表明:在流量为40%~80%设计流量时,导叶区内产生旋转失速,转失速涡团初生于固定导叶进口,并随着流量的降低向活动导叶进口发展,且覆盖区域逐渐增大。旋转失速使压力和过流沿周向不均匀分布,导致压力脉动和转轮径向受力波动大幅上升。在40%设计流量时,失速涡团发展最为充分,无叶区压力脉动和转轮受力波动的低频分量幅值最高。旋转失速产生的低频脉动可向尾水管传播,形成的低频压力脉动幅值约为无叶区低频脉动幅值的10%。当流量低于40%设计流量时,导叶区旋转失速消失,复杂的涡结构形成的压力脉动低频成分没有周期性。此外,转轮进口的流动分离使尾水管内产生复杂的回流涡结构,导致尾水管内形成频谱丰富的压力脉动;流量降低使转轮进口回流涡结构的湍动能增加,导致尾水管内压力脉动幅值大幅上升。小流量工况下,转轮进口的涡结构演变是转轮径向力波动的主要影响因素。

水泵水轮机制动工况转轮受力分析

为了研究水泵水轮机制动工况下转轮及叶片受力状况,以某抽水蓄能电站混流式水泵水轮机模型机为研究对象,对其选定开度下制动工况进行了定常与非定常数值计算,并与试验数据进行了对比验证,探讨了制动工况下的内流机理,定量分析了该工况下叶片载荷及转轮所受径向力.结果表明:该工况叶片进口处正、背面压力差值较大,易造成该处流动紊乱;叶片进出口及背面中部表面压力梯度和涡量较大,产生的旋涡对叶道内流动及轴与机组稳定有一定影响;转轮旋转过程中受到大小呈周期性变化的非对称性径向力作用,其周期数与叶片数相同,值为86.90~133.18 N,相差46.28 N;转轮区域出现双失速团旋转失速现象,其对叶片正面有间断性冲击作用,产生额外交替应力.因此水泵水轮机在进行工况转换时应尽量避开运行在飞逸线附近正斜率的制动区域.

风洞实验中机翼振动对气动特性影响的计算分析

通过求解非定常N-S方程研究了弹性机翼在低速气流中振动时的气动特性,并与刚性机翼气动特性做了比较。通过结构有限元方法计算出模型机翼的结构模态和相应振动频率,假设机翼以最小刚度的弯曲模态振动,计算了不同振幅下不同迎角、尤其是失速迎角附近的升力特性。计算结果表明,在小振幅下机翼的平均升力特性和刚性机翼相差很小,但当振幅达到一定幅度后,振动机翼下平均升力特性与刚性机翼的结果有较明显的差别,主要表现在最大升力系数的降低和失速迎角的减小。此结果可以解释实际风洞实验中最大升力系数往往小于CFD结果、实验中最大升力系数对应的迎角也比CFD结果小的现象。

基于DMD方法的无叶扩压器流动稳定性分析

针对无叶扩压器的失稳现象,采用计算流体动力学(CFD)方法对二维无叶扩压器在不同入口流动角下收敛和发散过程中的非定常流场进行动力模态分解(DMD),并对非定常计算过程中稳定和不稳定工况的变化流场进行了分析。结果表明:通过DMD方法获得的模态特征与二维无黏线性化稳定性分析得到的结果基本一致,在不稳定工况下具有相同的周向模态数以及相近的失速团相对叶轮转速。

PA-44-180型飞机失速警告控制方式的改进研究

本文首先简介了PA-44-180型飞机的特点及失速状态。之后通过对中飞院PA-44-180型飞机失速警告系统控制方式的研究,掌握其工作特点。并针对系统的设计缺陷,提出对其控制线路进行改进的可行方案。按照该方案对中飞院执管的PA-44-180型飞机进行改进后明显提高了失速警告系统可靠性,方便了机务日常维护工作,进而对保障该型飞机机群的安全运行有较大意义。

改进动态面控制方法及其在过失速机动中的应用

为提高模型飞行试验中飞机过失速机动控制品质,发展了一种考虑非定常气动力效应与舵回路作动器模型的改进动态面飞行控制律。针对一般仿射模型情形的控制律设计了流程:首先针对子系统推导动态面控制律,然后综合全系统并考虑控制约束导出滑模控制律,在一定的假设条件下,证明了闭环控制系统为输入-状态稳定。在应用提出的控制方法进行过失速机动控制律设计中,为准确预测飞机非定常气动力效应,利用过载测量量反解飞机气动力、采用微分方程模型计算飞机非定常力矩。由于综合了作动器动力学模型,控制律的控制效果受作动器带宽影响较小,可以有效消除由作动器动态响应引起的控制效果变差问题,同时控制律中对非定常气动力效应的有效预测也有利于过失速机动品质的改善。

周向畸变进气下压气机动态失速特性研究

为研究周向畸变进气下压气机动态失速特性,在一大尺寸低转速压气机试验台上进行了均匀进气和180°周向畸变进气下压气机动态失速实验。采用时域观察、频域快速傅里叶变换以及时频域的同步压缩小波变换、基于同步压缩小波变换的空间模态分析和小波相干性分析等方法对动态失速信号进行分析。结果发现,畸变进气下,压气机旋转失速发生前出现0.225倍转子转动频率的一阶模态扰动,该扰动在相对畸变网不同位置区域周向传播速度不一致。宽带非定常扰动在畸变区尾缘附近最强,在畸变区前缘附近最弱,并存在周向尺度转化现象。转子转动频率扰动周向也出现强度变化,最大值出现在非畸变区中心附近的测点。周向畸变条件下集总系统模型对比实验结果的分析表明:实验和模型结果符合较好,旋转失速前非定常扰动周向强度和尺度变化主要受流量系数变化的影响,而一阶模态扰动周向传播速度不均匀现象是畸变进气下压气机系统特性作用的结果。

城市摊位可视化管理系统的设计与实现

城市摊位管理不便日益成为制约地摊经济发展的重要因素之一,针对地摊分布不够集中,管理手段难以施展,城市资源共享性差,街区、摊位资源等难以得到合理调配等问题,通过实际调研与分析,提出并设计了一套城市摊位可视化管理系统。通过建立特色街区模型,将传统的流动式摆摊转换为相对固定的摆摊形式,利用手机、街区摄像头等获取实时信息,采用地图、数据分析等手段为管理人员提供一种可视化的、便捷的管理方式。系统由Web应用和微信小程序构成,基于模型-视图-控制器(MVC)开发模式设计,数据库使用MySQL搭建,摊位定位及特色街区展示基于高德地图应用程序编程接口(API)实现,数据可视化呈现利用Echarts框架实现。测试结果表明该套系统对街区和地摊信息进行了便捷化地管理和形象化地展示,能辅助城市管理人员解决摊位管理困难的问题,有效促进城市摊位管理的良好发展。

一种基于十七区域图的电压无功控制方法及其应用

本文提出一种变电站的电压无功控制方法,包括:①利用十七区域图方法来划分变电站电压无功合格率并进行相应控制策略的一种电压无功优化控制方法;②设置测量变量U、Q的采样数据时间,采集n个测量变量,并对各个测量变量进行粗差剔除;③十七区域图下控制优先模式分为只考虑电压,只考虑无功,电压优先,无功优先,综合考虑五种模式。结合各个优先模式所对应的相应区所对应的控制策略专家知识库。将采集到的实时电压U、实时无功Q确定出当前系统所处的十七区域图的具体区域位置,结合优先模式再根据控制策略专家知识库得到当前的控制策略,满足控制条件时则进行变压器档位调节出口或电容器投切出口操作,实现电压无功的优化控制。应用本方法可以有效地降低现有设备损耗、提高电压合格率、减轻工作人员的负担,实现变电站的无功电压自动控制,使系统电压和无功达到最优的经济运行方式。

水泵水轮机泵工况旋转失速压力脉动特性及转动机理

水泵水轮机在泵工况部分负荷下运行,叶道内易发生旋转失速,可诱发剧烈的低频压力脉动,严重影响水电站的安全稳定运行。本文采用尺度自适应(SST-SAS)湍流模型对某模型水泵水轮机泵工况进行全流道非定常数值模拟,得到不同工况点下旋转失速引起的压力脉动特性及失速涡团的周向转动机理。结果显示,在40%~80%设计流量下运行时,导叶区发生旋转失速,失速涡团的转动频率为叶轮转频的3.3%~8.1%。旋转失速发展强度越剧烈,转动越慢。旋转失速周向转动的机理是:失速与非失速相邻导叶流道内存在较大压力梯度,在其作用下,失速流道内流体从活动导叶与固定导叶之间通道流向非失速流道,加剧非失速流道内流动分离。被阻碍的水流与无叶区主流叠加流向下一流道,并在活动导叶吸力面进口前缘产生局部低压,导致当前非失速活动导叶流道在进口与出口之间的逆压梯度增强,使流体反向流动,流道产生失速。

离心压气机失速模式及自循环机匣处理的作用机制

通过对离心压气机不同转速下实壁机匣和处理机匣两种状态流场的数值模拟,研究了失速模式随转速的变化及不同失速模式下机匣处理作用机制的转变.结果表明:随转速的降低,失速模式由100%设计转速时的扩压器失速逐步向导风轮失速过渡,导风轮失速也经历了由80%设计转速时的端壁失速和叶片前缘失速向50%设计转速的通道大范围完全失速的发展过程.自循环机匣处理对离心压气机失速裕度和效率的影响都与失速模式紧密相关,其扩稳作用仅对80%设计转速时的叶片前缘失速有效.在80%左右设计转速,机匣处理使主流效率有朝大流量工况点变化的趋势,从而使效率降低.当转速低至50%设计转速时,主流通道形成大范围回流区,机匣处理的二次回流可以减少叶轮对通道回流区气流的做功量,从而提高效率.

倾转旋翼飞行器发动机短舱倾转角度-速度包线分析

针对倾转旋翼飞行器过渡飞行中的变体、变速特点提出了一种确定倾转旋翼飞行器从直升机模式向固定翼飞机模式过渡的发动机短舱倾转角度-速度包线分析方法.该方法从低速段包线和高速段包线两方面开展研究,分析倾转过程中旋翼和机翼的气动力匹配关系,以机翼失速限制确定低速段的发动机短舱倾转角度-速度包线,以旋翼可用功率限制确定高速段的发动机短舱倾转角度-速度包线.最后以XV-15倾转旋翼飞行器为样机,计算分析其发动机短舱倾转角度-速度包线,并与XV-15的发动机短舱倾转角度-速度包线进行对比验证.结果表明,建立的倾转旋翼飞行器发动机短舱倾转角度-速度包线确定方法合理有效.

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。