高速柔性转子-非定心SFD系统响应特征分析与试验验证

航空发动机转子系统通常在支承处设置挤压油膜阻尼器(squeeze film damper,SFD)来实现系统减振设计,与定心SFD相比,非定心SFD结构简单紧凑,减振效果良好,但是具有更强的非线性特征,动力特性更为复杂。以某航空发动机动力涡轮转子为研究对象,建立了多支点高速柔性转子-非定心SFD系统非线性动力学模型,考虑了非定心SFD静偏心的影响,采用数值方法求解转子系统响应,结合系统不平衡响应特征、分岔图、庞家莱截面、频谱等,开展了系统非线性动力学特性研究,并通过了转子试验验证。研究结果表明,非定心SFD油膜间隙较大时,转子系统存在较强的非线性运动,频率成分丰富,减小油膜间隙能够使系统在跨临界后为单周期运动,降低系统的非线性不平衡响应;但过小的油膜间隙将导致转子系统峰值响应和对应的转速显著增大,转子可工作转速范围变小,合理的油膜间隙可以兼顾非线性振动响应和峰值转速较小,实现转子系统在大转速范围内长时间运行。

带同心SFD的双盘悬臂柔性转子的稳态圆响应和稳定性分析

建立双盘悬臂柔性转子同心型挤压油膜阻尼器（ＳＦＤ）系统关于其稳态圆响应的扰动方程，利用李亚普诺夫第一近似理论对系统的特征矩阵进行了稳定性分析。其结果是系统参数的变化对于不稳定区的分布有很大的影响；由于油膜力的非线性，系统存在多个稳态圆响应的情况——双稳态现象；在稳态圆响应失稳区内存在其他形式的稳定的稳态响应和非协调响应。

双盘转子-非同心SFD系统的非协调响应和分叉特性

对双盘悬臂柔性转子 -非同心型挤压油膜阻尼器 (SFD)系统进行了非线性动力学分析。计算结果表明 :双盘转子 -非同心型 SFD系统具有丰富的非协调响应 ,系统响应中存在大量的亚谐、超谐、非协调 (正 ,反进动 )甚至轨道不规则的响应。非协调响应区的分布和大小与系统参数的选择有关 ,当参数选取得较好时 ,非协调响应得到一定的抑制 ,非协调响应区变小 ,系统具有较好的动态特性 ;在双盘转子 -非同心型 SFD中存在两种类型的分叉形式 ,即实分叉和周期分叉形式。当系统具有较优的参数时 。

耦合故障转子系统SFD参数多目标优化

对于高速旋转的转子部件,振动的影响极其重要,而故障一旦发生,将破坏转子系统正常工作条件,产生噪音并引起振动加剧,如不加以控制,则会因振动过大造成机器损伤或严重破坏事故。工作参数合理的挤压油膜阻尼器(Squeeze film damper,简称SFD)通过提供适当粘性阻尼可有效抑制转子的振动幅值和故障所产生的非线性振动特征,若工作参数选择不当,其振动状态将比不加阻尼器情况更差。选取转子典型工况(转速ω=1000rad/s),以无故障、不对中故障及不对中-碰摩耦合故障转子系统振动特征幅值为优化目标,对SFD工作参数进行多目标优化。结果表明:不同故障状态下的转子系统,优化参数结果不同且对参数的敏感度不同;优化后的SFD能有效减小系统的振动幅值,无故障时1倍频幅值降低23%;不对中故障时1倍频幅值减小约43.4%,二倍频幅值减小约27.5%,三倍频幅值减小约66.7%;不对中-碰摩耦合故障时1倍频幅值减小约7.4%,2倍频幅值小约51.5%,3倍频幅值小约16.8%,验证了针对故障状态转子可变结构SFD工作参数优化方法的可行性。

SFD-MIMO-OFDM译码算法及其在电力应急通信中的应用

提出了一种能充分利用空间分集、空间复用、频率复用增益,且能对抗时间选择性和频率选择性衰落的SFD-MIMO-OFDM系统,介绍了该系统的3类译码算法:线性译码算法、非线性译码算法以及准最大似然译码算法,并通过系统仿真分析了3类算法的复杂度和性能。最后,针对电力应急通信的3种主要场景,给出SFD-MIMO-OFDM系统及3类算法在应急通信中的应用方案。

基于堆叠式降噪自动编码器和深度神经网络的风电调频逐步惯性智能控制

风电调频的逐步惯性控制(SIC)策略在负荷波动后提供一个阶跃式功率增发,能够有效阻止系统频率下降,保障电网频率安全.但在其功率恢复阶段,容易出现二次频率跌落现象,需优化SIC以获得更好的调频效果.传统方法存在计算维度高和耗时较长的弊端,难以满足不同场景下快速提供最优控制效果的需求.为实现负荷扰动事件下风电调频的最优逐步惯性快速控制,引入深度学习算法,提出一种基于堆叠式降噪自动编码器(SDAE)和深度神经网络(DNN)的风电调频逐步惯性智能控制方法.首先,使用麻雀搜索算法获得最优参数,使用SDAE高效提取数据特征;随后,基于DNN对数据特征进行学习,并引入加速自适应矩估计优化网络参数,提升网络全局最优参数;最后,应用SDAE-DNN联合方法实现扰动事件后风电调频的逐步惯性在线控制.在IEEE 30节点测试系统中分别对单台风力机和风电场进行仿真分析,与传统方法、浅层反向传播神经网络及原始DNN所得结果对比发现,所提网络结构具有更优的预测精度和泛化能力,该方法能够实现良好的逐步惯性调频效果.

航空发动机转子在冲击载荷下的振动响应分析与试验

考虑挤压油膜阻尼器(squeeze film damper,SFD)非线性油膜力建立了转子的运动微分方程,将转子在冲击载荷下的振动响应分解为谐响应和冲击响应,分别建立了谐响应、冲击响应的有限元模型,并开展了振动响应计算分析。在振动台上开展了航空发动机转子在不同脉宽的垂向冲击载荷下的振动特性试验研究,获取了转子在冲击瞬时的振动响应,并与计算结果进行对比分析。研究结果表明:在一定范围内,转子的振动响应随冲击脉宽变大而变小;与试验结果相比,振动响应计算误差在10.44%~20.00%。研究为冲击载荷下航空发动机转子振动响应分析和试验提供了方法,具有重要的工程应用价值。

海湾扇贝自交家系的建立和自交效应

以1992年12月从加拿大引种到中国、以群体交配的方式在中国繁养了7代的海湾扇贝(Argopectenirradians)为材料,随机选取15个性腺发育成熟的个体,分为A、B、C3组,分别通过自体受精建立15个自交家系,每组设各自混群对照。结果表明,海湾扇贝自体交配家系的受精率较高,并与对照组相近;但孵化率变化较大,15个自交系的孵化率变化范围为1.35%～68.23%,平均为31.44%。自交家系F1面盘幼虫的生长速率明显低于对照组,附着变态时间也迟于对照。在15个自交家系中有14个获得成体子代,共1311个个体,但各家系间差异很大,从13个到186个不等。自交家系子代个体可以发育到性成熟并可繁殖F2,证明通过自交培育海湾扇贝家系在技术上可行。方差分析表明,除A组自交家系体重与其对照差异不显著(P≥0.05)外,其余绝大多数自交家系和对照组相比,在壳长、壳高和体重方面的差异显著(P≤0.05)或极显著(P≤0.01)。本研究还表明,海湾扇贝的自交可导致自交衰退,表现为发育迟缓和个体小型化。在面盘幼虫阶段自交衰退率为25.9%,成体阶段平均为12.7%。

参附汤方药4种方法提取液的成分比较

目的 选择参附汤方药成分的提取工艺。方法 以人参二醇、人参三醇、总生物碱、酯型生物碱、丹参酮 A、原儿茶醛、总糖、干浸膏为指标 ,在药材粒度、溶剂量、煎提温度、滤过、浓缩等条件相同的前提下 ,采用半仿生提取 (SBE)法、水提取 (WE)法、半仿生提取醇沉 (SBAE)法、水提醇沉 (WAE)法进行比较研究。结果 8个指标综合评价 Y值为 :SBE法 >WE法 >SBAE法 >WAE法。结论 参附汤方药成分的提取以 SBE法提取为佳。

基于两端开口的有限长挤压油膜阻尼器的试验研究

推导了有限长挤压油膜阻尼器阻尼系数的理论计算公式,利用脉冲激励法对两端开口的挤压油膜阻尼器进行了实验研究,通过对实验测量值与理论值的对比分析,得出影响挤压油膜阻尼器阻尼效果的参数和条件。研究表明,供油方式、供油压力均对挤压油膜阻尼器的阻尼效果具有一定的影响,且脉冲激励法更适用于阻尼系数较小的阻尼器。

非线性挤压油膜阻尼器-转子系统周期解的分叉及稳定性分析

应用油膜力数据库方法获得非线性油膜力 ,采用非线性动力系统的稳定性及分叉理论对非线性挤压油膜阻尼器 转子系统非线性动力特性、非协调运动及周期解分叉的稳定性进行了分析。揭示了SFD 转子系统在特定参数范围内存在系统亚谐波、概周期和混沌等非协调运动 ,及从同步周期运动分叉发生一系列倍周期运动、最后导致转子 轴承系统混沌运动的过程。数值计算得到了SFD 转子系统发生周期解分叉时的分叉点、分叉图及周期解分叉而失稳的 3种情况 :即鞍结分叉、Hopf分叉及倍周期分叉。最后采用Floquet理论对SFD 转子系统的稳定性进行了分析。研究结果为实际SFD 转子系统的设计和研究提供了理论依据。

带弹性支承的挤压油膜阻尼器转子响应与分叉

研究了弹性支承下的挤压油膜阻尼器(SFD)转子系统的非线性响应,及其响应的分叉情况。推导了弹性支承、带挤压油膜阻尼器的单盘转子系统的运动微分方程。提出了一种通过求解微扰方程的数值解来计算F loquet乘子的新方法,用来分析转子系统周期解的稳定性,并判断周期解发生分叉的类型。由数值仿真的结果可以看出,响应的分叉主要为鞍结分叉与二次Hopf分叉;支承刚度对油膜力与轴承响应影响很大,支承刚度过大时会引起SFD的油膜涡动。

挤压油膜阻尼器-滑动轴承转子系统动力学分析与优化设计

为了对挤压油膜阻尼器-转子系统中挤压油膜阻尼器(SFD)的各项参数进行优化设计,使转子系统的动力学性能达到最佳状态,本文综合运用转子动力学和油膜润滑基本理论以及数值分析方法,对SFD-滑动轴承转子系统的灵敏度及动力学优化进行了系统研究。灵敏度分析结果表明:轴承间隙c1、SFD间隙c2、油粘度η对转子系统的一阶临界转速的影响较大;SFD间隙c2、轴承间隙c1、转轴刚度K2对二阶临界转速的影响较大。据此得到优化的设计变量为c1、c2、η、K2,并采用遗传算法对临界转速进行了优化分析;经过优化后,系统的一阶、二阶临界转速差值由原来的510rad/s变为860rad/s,系统动力学性能得到较大改善。本文的优化设计结果可为此类转子系统的设计提供参考。

切削液对深孔直线度的影响分析与应用

利用切削液流体Reynolds公式和其引起的钻杆弯曲变形、倾角方程,建立了深孔加工直线度误差方程,揭示了流体入口压力、钻杆转动、涡动、挤压与深孔直线度之间的关系。指出在切削稳定状态下,减小流体入口压力,增加钻杆转速、减小钻杆涡动速度或者减小钻杆挤压速度均可改善深孔直线度。设计了新型多级喷射装置,通过增设分流腔和喷射级数来降低入口压力,可有效减小深孔直线度误差。设计了挤压油膜阻尼器(squeeze film dampers,简称SFD),利用油膜阻尼力减小深孔钻杆的涡动与挤压运动,来提高深孔加工直线度。试验了多级喷射装置和SFD共同作用下的深孔直线度误差,验证了钻杆在较低流体入口压力、较小涡动和挤压作用下加工的深孔有更好的直线度,为控制深孔加工直线度误差给出新的思路及设计方案。

基于集团的系统级故障诊断研究

本文首次在系统级故障诊断研究领域提出了集团的概念，讨论了集团的性质，并研究了基于集团的系统级故障诊断的可诊断性特征．本文首次将图论中的极大独立点集理论用于系统级故障诊断中，获得了一个简明、直观、易操作的，且基于相互测试的判定系统一步t故障可诊断的充要条件，并奠定了网络环境下系统级故障诊断研究的基础．本文还详细论述了基于集团的一步t可诊断算法及求集团算法，并论证了算法的正确性与完备性．

挤压油膜阻尼器同心度及碰摩对转子振动特性的影响

为了探明挤压油膜阻尼器存在不同心度以及碰摩故障时转子系统的振动特性,建立了带挤压油膜阻尼器的转子系统动力学模型,考虑了阻尼器不同心度以及油膜环碰摩故障等因素,并搭建实验器系统进行了实验验证。理论分析与实验结果表明,转子涡动半径越大,阻尼器的安装不同心度对转子振动影响越强;挤压油膜阻尼器不同心度越大,转子振动幅值越小,但非线性振动风险迅速增加;阻尼器偏心比过大时油膜内、外环可能发生碰摩,激起转子反进动固有频率,且振动幅值表现出剧烈波动现象。

挤压油膜阻尼器油膜周向惯性速度的分布

针对挤压油膜阻尼器(SFD)长轴承模型,根据含有流体惯性项的Navier-Stokes方程建立了油膜周向惯性速度的模型,并通过数值计算验证了模型的正确性。油膜惯性速度模型的分析结果表明,当油膜雷诺数Re小于2时,可忽略油膜惯性对油膜周向速度分布的影响,但随着Re值的增大,即转子速度的升高,这种忽略将增大油膜动力参数的分析误差。本文建立的SFD长轴承油膜周向惯性速度模型为深入研究油膜惯性对油膜动力参数的影响奠定了基础。

定心型挤压油膜阻尼器在航空发动机中的减振效应

以某型具有定心型挤压油膜阻尼器（ＳｑｕｅｅｚｅＦｉｌｍＤａｍｐｅｒ，ＳＦＤ）和锥齿轮啮合的发动机转子系统为对象，研究了定心型ＳＦＤ对发动机转子系统的减振作用，提出了分析ＳＦＤ对发动机减振作用应包含的内容和分析方法。同时，在支承刚度对该机减振效应有影响方面也进行了讨论。

挤压油膜阻尼器油膜阻尼系数识别及分析

为了进行挤压油膜阻尼器油膜阻尼系数识别的实验研究,首先,利用信号发生器和功率放大器对双向激励实验器进行激振;然后,借助阻抗头获得激励和响应数据;最后,基于机械阻抗原理,通过最小二乘法拟合,得到挤压油膜阻尼器的油膜阻尼系数。通过改变油膜宽度和油膜间隙,研究不同挤压油膜阻尼器参数对油膜阻尼的影响。研究结果表明,随着油膜宽度的线性增大,油膜阻尼呈现非线性增大的趋势。可以通过增大油膜宽度和油膜阻尼,来提高阻尼器的减振性能。随着油膜间隙的线性增大,油膜阻尼呈现非线性减小的趋势,减振性能下降。

激光自倍频晶体研究和应用进展

激光自倍频晶体是一类同时具有激光和非线性效应的复合功能晶体。以激光自倍频晶体制作的全固态激光器具有体积小,调整方便,稳定性高等优点。自1970年代以来,以LiNbO3,YAl3(BO3)4倍频晶体为基质的激光自倍频晶体实现了自倍频激光运转。近年来,以RECa4O(BO3)3(RECOB)为基质的激光自倍频晶体受到重视和广泛研究。本文从对激光晶体、非线性光学晶体及激光自倍频晶体的基本要求出发,在综述激光自倍频晶体研究历史的基础上,讨论了激光自倍频晶体中的基波和倍频光,探讨了NYAB和Nd:GdCOB一类晶体中晶体长度,Nd3+浓度和效率之间的关系。理论估算表明,当浓度适当,晶体长度10mm时,这两类晶体的光–光转换效率可达30%以上。本文总结了NYAB系列晶体的研究历程及RECOB系列激光自倍频研究的思路及取得的成果。在最近10年中,利用山东大学生长的Yb:YAB晶体,获得1.1 W自倍频绿光,光光转换效率为10%;在RECOB体系中,比较了各种晶体的特点,选定Nd:GdCOB为主要研究对象,经过晶体掺钕浓度和长度关系,位相匹配方向、膜系及热工程等多方面研究,获得了1.36 W的545 nm绿光输出,光–光转换效率为17.1%;输出功率为1.03 W时,半小时功率波动不超过1%。这是目前为止,Nd3+离子激光自倍频晶体的最好结果。文章最后介绍了激光自倍频晶体的可能应用。通过理论和实验分析,认为到目前为止Nd:GdCOB是以Nd3+为激活离子最后的激光自倍频晶体,而在Yb3+为激活离子时,Yb:YAB晶体最佳。