均匀流场下平单轴光伏支架扭转气动失稳特征试验研究

由于发电量明显高于固定式光伏系统,平单轴光伏发电系统近些年得到了广泛的应用。平单轴光伏支架由于扭转刚度较低,在大风天气下容易出现扭转气动失稳现象,从而造成支架结构破坏。为了进一步深入了解该振动的发生条件和机理,本研究通过节段模型测振风洞试验研究结构自振频率、倾角、阻尼等参数对扭转气动失稳的影响,分析了气动阻尼和气动刚度随着风速和倾角的变化规律。研究表明,平单轴光伏支架的扭转气动失稳表现出较强的气动耦合效应,气动阻尼和气动刚度是影响平单轴光伏支架气动失稳的重要参数,对风速和倾角的变化较为敏感,该失稳现象具备自激振动的特点;扭转刚度的提高在某些倾角下可以有效地限制振幅,同时可提高结构在各倾角的临界风速;扭转气动失稳的倾角范围为-15°~20°,0°倾角附近临界风速较高,若采用小倾角进行保护时,建议将大风保护角度设为0°。

压气机气动失稳故障的声学诊断技术研究进展

基于声学原理和声学信号进行压气机气动失稳故障诊断具有重要的研究价值,对基于声学信号的压气机失稳监测和预警技术开展了回顾与总结。首先介绍了常见的气动失稳故障,包括失速、喘振和旋转不稳定性的发声机理与信号特征,然后介绍和总结了国内外关于基于声学信号开展压气机气动失稳故障监测、诊断和预警方法的最新研究进展。结果表明:进入气动失稳状态的压气机,在声音特征上通常表现为低频能量增加、周期性破坏和特定模态分量幅值变化。通过对声信号的深入研究分析,建立机理与信号特征的联系,有望设计出更加准确、灵敏的压气机失稳故障检测方法。未来一段时间内,研究如何在包含噪声与混响的信号中提取出用于失稳诊断的信号特征以及发展相应数据集以支撑数据驱动的失稳检测方法将是声学失稳检测技术面临的重大问题。

某涡喷发动机压气机气动失稳过程的非线性分析

对某涡喷发动机压气机的气动失稳过程进行了相关积分分析。对节流过程中压气机静压信号进行延时嵌入重构,发现失稳过程中重构相空间的吸引子结构发生了显著变化;应用相关积分值作为压气机内部流动状况变化的评价指标,发现节流过程中压气机第1级端部的流动最先发生不稳定,随后第2级先于第3,4级发生不稳定征兆;1,2级的失速类型为渐进型失速,3,4级为突变型失速;第3级叶根最先发生不稳定,且发展较快,最终导致全叶高失速;低通滤波可以提高相关积分方法检测失速征兆的时效性。分析表明,非线性的相关积分分析方法是进行压气机气动失稳过程研究的有效手段。

苏通大桥气弹模型气动失稳分析

大跨柔性桥梁气弹模型在风荷载作用下会产生明显的竖向、侧向位移和附加攻角。推导气弹模型实测位移修正表达式,对苏通大桥气弹模型高风速时实测位移进行修正,对比分析修正前后差异。绘制了苏通大桥主跨跨中断面、1/4断面和边跨跨中3个典型断面扭转中心的运动轨迹,分析其特点,对苏通大桥气弹模型气动失稳现象进行解释。基于随机搜索方法和随机子空间方法识别得到的模态参数,对苏通大桥气弹模型进行复模态颤振分析。分析结果表明:苏通大桥气弹模型可视为一种非常规索网复合系统,其气动失稳振动表现为保持平衡状态的竖向、侧向和扭转耦合滚动,扭转频率成分在竖弯和侧弯振动中参与很多,而竖弯和侧弯频率成分在其他两种振动中参与很少。

基于HHT的航空发动机气动失稳信号时频分析方法

针对航空发动机工作范围内存在的气动失稳现象,运用希尔伯特-黄变换(HHT)分析其信号的时变特征;通过对其处理非线性、非平稳信号分析新方法与其他时频分析方法的对比,并对HHT存在的问题进行针对性解决,使其适应航空发动机气动失稳数据分析的要求。并在Labview平台上通过数字仿真试验实现和验证了HHT方法;结果表明:此算法准确有效;通过航空发动机工程试验数据的处理过程,验证了HHT在处理此类相关问题时的可行性、适用性,同时指出其仍然存在的缺陷。

基于虚拟仪器的数字式气动失稳仿真系统的研制与应用

设计了基于航空发动机动态压力失稳特征的数字式仿真系统,重点阐述了基于虚拟仪器技术仿真系统的优化搭建过程及其关键技术,并在某型涡扇发动机消喘系统研制过程中成功地进行了应用。结果表明,新的优化方案能对发动机的失稳特征进行有效控制,其实时性和适用性均有实质提高。

短时傅里叶变换在压气机气动失稳分析中的应用

摘要:短时傅里叶变换技术作为一种重要的分析工具,可用来分析某型发动机低压压气机气动失稳的时域和频域信号,从而能清晰地了解其气动失稳的发生和发展过程。所获得的这些结果将为改进该低压压气机的气动设计提供科学依据。

数字嵌入式航空发动机气动失稳预警系统的研制与应用

如何对航空发动机失速和喘振这两类气动失稳进行测量、变换,以便对气动失稳进行控制,确保发动机安全和性能是当前国内外航空界的一项重要研究内容。以涡扇发动机为研究对象,在对整机与压气机部件失速和喘振现象深入研究的基础上,以DSP为核心,研制出气动失稳预警系统。在APTD专项试验中的应用表明:该系统具有实时性强、可靠性高和动态性能好的特点。在飞机、发动机与压气机部件试验以及燃机气动失稳预报和控制等工程应用中,具有广阔的应用前景。

高负荷正预旋子午较大后掠转子的一种尖部气动失稳

在高通流高负荷风扇预研中 ,遇到了设计常规轴流压气机时并不显现的新现象 :在级增压比为 2 .3 3 ,转子叶尖半径 0 .4 41 4m,切线速度 4 90 m/s的单级实验后掠风扇 ATS-2有预旋方案的通流设计中 ,转子叶尖流动滞止并且不收敛 ,或非正常地收敛。本文依据基本理论分析该问题的本质和解决方法 。

压气机气动失稳先兆检测快速算法的研究

要对压气机气动失稳进行在线预警和主动控制,就必须能够准确、及时地检测到失稳先兆。对某型发动机的压气机气动失稳前后出口总压信号的方差进行了详细分析,结果证实:压气机进入失稳以前,压力信号的方差有一明显的增长过程,在失稳前0.04 s检测到失稳先兆。在方差分析法的基础上对方差法进行了改进,改进的方差法比方差法提前0.07 s检测到失稳先兆,并有运算量小、运算速度快的优点,可用于工程实际,实现对压气机气动失稳的主动控制。

压气机气动失稳嵌入式预警系统的设计与实现

采用高性能DSP芯片TMS320F2812进行数据采集和处理,运用C语言和汇编语言混合编程,利用方差法检测失稳先兆信号,研制了压气机气动失稳嵌入式预警系统。实验结果表明,该预警系统能够实现对压气机气动失稳的在线预警,而且,实时性强、可靠性高,在发动机及压气机气动失稳的预报和控制工程中具有广阔的应用前景。

基于小波分析的航空发动机气动失稳信号分析方法

文章旨在做好航空发动机气动失稳信号的有效分析,通过应用小波变换的方式分析了小波变换的原理,以航空发动机气动失稳信号检测为例分析了小波变换过程的信号失稳检测,信号分析结果表明借助于小波变换的时频分析能力逐渐增强,故障诊断率高,应用价值较好。

封闭薄膜屋盖的风致气动力失稳分析

根据大挠度薄壳的无矩理论,建立了薄膜屋盖的控制方程。采用势流理论并结合空气动力学中的薄翼型理论推导了作用于封闭式薄膜屋盖表面的气动力,从而建立风与薄膜屋盖的动力耦合作用控制方程。分别得到了二维和三维薄膜屋盖模型的无量纲特征方程,并利用单模态法求解屋盖的临界发散失稳风速和双模态法求解屋盖的临界颤振失稳风速。通过二维模型和三维模型的结果分析和对比,得到了屋盖气动力失稳的临界风速及其相应的规律。

航空发动机气动失稳在线监测试验技术

针对航空发动机试验时缺乏有效安全监控措施的技术难题,开展航空发动机气动失稳在线监测试验技术研究。通过分析发动机试验失稳动态特征数据,设计基于时频-小波的气动失稳辨识算法,研制出具有国内自主知识产权的航空发动机气动失稳在线监测系统。结果表明:该系统能够准确、及时地检测到发动机失稳特征信号,辨识系统响应时间优于50 ms,工程实用性高,具备对发动机试验气动失稳在线预警能力。

基于小波熵理论的航空发动机失稳状态检测

航空发动机气动失稳状态严重影响发动机的性能和安全,如何对气动失稳先兆进行预测判断是发动机领域重要的研究内容之一。基于小波熵在非平稳、瞬变微弱信号辨识方面有着良好的定位能力和灵敏度,将小波熵用于气动失稳信号先兆的捕获。以实际发动机失稳信号为样本进行小波熵分析。分析结果表明,小波熵能够及时捕获失稳先兆信号并给出报警信息。而且此算法具有较好的普适性,有利于发动机失稳的在线预警。

基于薄膜大挠度理论的张拉平面膜结构气动稳定性分析

基于冯·卡门薄膜大挠度理论,采用达朗贝尔原理,结合势流理论和薄翼型理论,建立了张拉平面膜结构在风荷载作用下的非线性气动耦合控制方程,并利用伽辽金法对其进行求解。对其解的稳定性进行判断,得到结构发散失稳的临界风速。通过算例,分析了结构各参数对失稳临界风速的影响。分析表明,张拉平面膜结构气动稳定性受多个参数共同控制,合理控制双向跨度和预张力是提高其气动稳定性的主要手段。

临界雷诺数下带人工水线斜拉索气动性能研究

通过风洞试验,在临界雷诺数下,研究带上水线拉索模型的气动性能。测得不同风向角下拉索表面风压分布情况,得到作用在拉索模型上的气动力系数,分析临界雷诺数下拉索的气动稳定性。研究表明:基于准定常假定,在临界雷诺数下,拉索发生风雨激振的可能性较亚临界区低;上水线改变了拉索表面的流体分离并出现分离流再附现象,导致拉索气动力随上水线位置的改变而发生剧烈变化。

受限亚音速气流中倒置悬臂壁板静气弹稳定性的理论及实验研究

板壳结构在航空航天、高速列车、能量采集等诸多工程领域已经得到了广泛应用.将悬臂壁板倒置于轴向气流中并在壁板周围流场中设置刚性壁面可有效地调控壁板的失稳速度,是俘能器优化设计的重要措施之一.但针对刚性壁面作用下亚音速气流中倒置悬臂壁板的失稳机制仍需要开展深入研究.本文以受限亚音速气流中倒置的二维悬臂壁板为对象,以理论分析及风洞实验为手段,研究了单侧刚性壁面效应对倒置悬臂壁板静态失稳特性的影响规律.在理论分析中,首先应用镜像函数法来处理壁面约束条件,基于算子理论研究获得了以Possio积分方程为表征的壁板气动力,壁面效应实际表征为一包含移位Tricomi算子的复合算子;然后将壁板失稳方程的求解问题转化为定区间上的函数逼近问题;最后,依据Wererstrass定理并利用最小二乘法求解该最优函数,以获得系统的失稳临界参数.在试验研究中依据压杆稳定原理设计了壁板静态失稳的测试方法并完成了风洞实验.理论分析结果表明,壁板会发生发散(静气动弹性)失稳,临界动压随壁板与壁面间距的增加而增大并最终趋于稳定(无壁面情况);通过理论与风洞实验结果的对比分析,验证了本文气动力及理论分析的适用性及准确性.针对倒置悬臂壁板结构的气动弹性失稳问题,本文提出的方法不涉及系统方程的离散及特征值求解问题,而是将其转化为了定区间上的函数逼近问题进行求解,这为弹性结构静气动弹性失稳问题的研究提供了一个可行的新思路.

基于流固耦合方法的某风扇超声速非失速颤振研究

针对某典型大展弦比风扇的超声速非失速颤振问题,采用基于流固耦合方法的能量累积法,对该风扇转子的超声速非失速颤振现象及颤振边界进行数值分析。研究结果表明,设计转速下的风扇转子叶片在其近效率最大点处发生基于一阶振动模态、IBPA=334.3°的超声速非失速颤振现象;叶片超声速非失速颤振边界的一阶叶片结构固有频率为f=201.68 Hz。

基于小波分析的涡扇发动机起动过程压力脉动研究

利用小波分析所具有的时频特性特点,针对涡扇发动机起动过程存在的压力脉动异常现象,获取信号随转速变化的频谱图。重点介绍了发动机脉动频率分析方法,并结合试验测点布局,根据不同脉动的频率特点,对其脉动成分进行分解,分析出脉动频率产生的原因,为发动机起动问题的解决提供支持。研究结果表明:利用小波分析进行发动机起动过程的脉动异常研究,形象、直观,具有一定的工程应用价值。