压水堆主泵及液态金属泵转子动力学研究进展

核主泵是核电站的关键设备之一,也是反应堆冷却系统的唯一旋转机械设备,其稳定运转对整个反应堆的正常工作至关重要,因此,针对核反应堆主泵开展转子动力学研究,探究主泵转子部件的模态振型、固有频率和支撑系统的刚度阻尼、液膜厚度十分必要。以国内外有关压水堆主泵及液态金属泵的转子动力学研究为重点,围绕压水堆主泵、钠冷快堆主泵、熔盐堆主泵、铅冷快堆主泵4种核主泵类型,从核主泵及其转子部件的结构特点出发,对现阶段主泵导轴承润滑性能和主泵转子结构固有频率、模态分析、临界转速等转子动力学特性的研究进展进行综述和展望,以期对有关核主泵转子动力学特性的计算分析起到一定的借鉴和指导作用。

共轴高速直升机/发动机交联控制方法研究

针对常规的旋翼总距前馈方法难以有效实现共轴高速直升机/发动机快速交联控制的问题,本文提出并设计了适用于共轴高速直升机/发动机的新型交联控制方法。首先,基于共轴高速直升机/发动机综合仿真平台,揭示不同运行工况下,共轴双旋翼、推力桨操纵输入、发动机燃油输入变化规律;其次,在此基础上,提出了综合考虑共轴双旋翼、推力桨桨距的增益自调节交联控制方法,并针对不同的运行工况,开展了数值仿真验证。结果表明,在中等、高速度飞行时,相比于常规的旋翼总距前馈,新型交联控制方法可使动力涡轮转速的超调与下垂量减小36%与70%,可使直升机/发动机快速交联控制品质更优,进一步提升直升机/发动机综合系统的控制品质。

某型涡扇发动机主调性能试验器转速闭环控制系统研究

为了解决人工手动测试无法再现某型涡扇发动机高压转子转速(n2)的摆动故障,导致主燃油调节器维修效率低、维修质量差等问题,提出一种基于主燃油调节器性能试验器的自动控制算法。根据发动机台架试车数据与理论分析提出一种分段模糊自适应PID控制算法,利用模糊控制理论建立n2转速控制模型,实现n2从起动到最大状态的稳定工作,并筛选出引起转速摆动故障的主燃油调节器。试验结果表明,该控制系统能够在主燃油调节器性能试验器上进行n2闭环控制,从慢车到最大状态稳定工作时的n2转速与发动机台架试车数据基本一致,并且算法稳定性优于经典PID算法,能够在进行航空燃油燃烧的试车台试验之前,挑选出引起转速摆动故障的主燃油调节器。

基于LS-SVM方法的某核电站主泵故障诊断

主泵是核电厂非常重要的设备,它直接关系到整个核动力装置能否安全运行,对其进行有效的故障诊断十分必要。支持向量机(SVM)具有使用较少的训练样本达到较好分类效果、不需要故障分类的先验知识的特点,可以应用于主泵的故障诊断。为此,首先使用小波变换提取某主泵的转子质量不平衡、转子不对中、碰摩等三种典型故障的故障信息,然后使用最小二乘支持向量机(LS-SVM)方法对故障模型进行训练,最后对训练得到的模型进行故障诊断。诊断结果较好,从而验证了该方法的有效性。

核主泵内部流动干涉的瞬态效应研究

为了揭示核主泵叶轮和导叶的流动干涉效应,采用相似换算法和多参数匹配法,基于RNG k-ε湍流模型与块结构化网格,对缩比系数为0.5的模型泵进行非定常数值模拟。结果表明:扬程脉动幅值与运行工况有关,额定工况时扬程脉动的幅值最小,偏离最优工况时,扬程脉动幅值逐渐增大。导叶内部流道产生不稳定的流量脉动效应,大于0.8Qd工况时,导叶内流量脉动瞬态效应不明显;小于0.8Qd工况时,导叶内流量脉动趋于不稳定。考虑到机组的水力稳定性,运行工况应大于0.8Qd。动静干涉使导叶内静压分布呈现周期性脉动,导叶压力面平均脉动幅值最大,吸力面平均脉动幅值最小,压力脉动的周期与叶轮叶片数有关;导叶内静压分布与叶轮尾缘和导叶前缘相对位置有关,叶轮尾缘对导叶入口流动的阻塞效应,是诱发导叶内静压脉动的主要原因。

二回路系统钠泵流体动静压混合润滑轴承的润滑机制及动力学特性

对某型工程中的复杂二回路主循环系统钠泵流体动静压混合润滑轴承进行分析。采用流体动静压润滑理论,利用高级旋转机械动力学分析软件包ARMD对该型轴承进行建模和分析,揭示该型轴承相对于传统润滑轴承润滑机制的特殊性,研究不同外载荷、不同转速、不同初始偏心率下钠泵轴承的润滑性能参数及动力学特性参数的演化规律。研究结果表明:外载荷、转速和初始偏心率是影响钠泵轴承润滑性能的重要因素,最大压力、功耗、温升及刚度阻尼系数随外载荷的增大而增大,随初始偏心率增大而略有降低;最小膜厚则反之。该研究为进一步开展钠泵轴承-核主泵转子耦合系统的动力学特性的研究奠定基础。

基于比面积调控的核主泵动静叶栅数值优化研究

核主泵动静叶栅的参数匹配对水力性能有显著影响。为了提高核主泵整机效率,本文基于动静叶栅几何参数的匹配关系,采用正交试验方法,选取调控比面积的三因素及三水平,探讨比面积对泵水力性能的影响机制;基于各因素平均值,综合考虑叶轮和导叶几何参数及其交互作用对扬程、效率影响的显著性,确定最优组合方案。研究表明:比面积对扬程和效率影响显著,ξ取0.835时,动静叶栅几何参数达最优匹配度,此时扬程和效率均达峰值点。导叶叶片前缘区域,ξ对液流速度的影响较显著,导叶内部速度值呈线性下降趋势时,导叶叶片对液流的控制力较强。当ξ取0.835时,CFD验证导叶水力损失达最小值。获得最佳比面积ξopt为0.835,动静叶栅内部水力损失最小,提高了核主泵整机性能。研究结果为核主泵动静叶栅水力设计,提供了理论依据。

Ti1023主桨毂中央件的微动疲劳及其防护

微动疲劳普遍存在于航空结构中,是研究的热点之一。结合某型机Ti1023主桨毂中央件抗微动疲劳的工程实践,介绍了微动疲劳机理、影响因素和防护技术,为缺口敏感型Ti1023材料在其他动部件推广应用提供有益借鉴。

直升机复合材料主桨叶缺陷容限验证技术

目前直升机主桨叶结构多采用复合材料,作为直升机特有的关键性动部件,工作时一直处于复杂的受力环境中,其状况直接影响到直升机的飞行安全。复合材料主桨叶设计与生产工艺复杂,制造中很容易出现如分层、错位、皱褶、夹杂等内部缺陷,而使用时的高速旋转使其很容易受到外物如飞沙、走石等的冲击损伤。按照适航FAR/CCAR27/29.571条的要求,提出复合材料桨叶缺陷容限性能验证的方法并予以实施,降低了用户使用和维护成本,提高了结构的安全可靠性。

汽车空调旋叶式压缩机主轴转子的振动模型

主轴转子为汽车空调旋叶式压缩机的核心运动部件,其固有频率和振型直接影响压缩机的工作稳定性。通过对其振动理论分析、实验模态分析以及NX Nastran模态计算,确定了主轴转子的固有频率和振型。研究结果表明,转子系统的固有频率在3300Hz以上,远高于其工作频率,主轴转子的运转是可靠的。振动测试结果证明,压缩机外壳的振动总加速度远低于美国通用汽车公司"GMW标准"的规定上限,从而推断主轴转子工作过程中不会发生共振及由此产生的噪声和大的形变。分析结果也为主轴转子系统的故障诊断和振动控制提供了重要参考。

某复合材料主桨叶疲劳试验提前失效模式分析及改进

首先介绍了某复合材料主桨叶疲劳试验提前破坏情况,并从结构设计、制造质量和试验方法三个方面进行分析,最终找出了试验载荷超过了桨叶过渡段后缘抗屈曲能力是此次疲劳试验提前失效的主要原因,另外摆振刚度突变和模压桨叶质量差是导致在1000剖面附近开胶的重要原因。在第二次疲劳试验时,通过改进桨叶结构和制造工艺,调整试验载荷,最终获得了疲劳试验验证。

非线性弹性转子系统动力特性分析

以线性项和立方项之和来表示转轴材料的物理非线性因素,建立了具有非线性弹性轴的转子系统的动力学方程,利用多尺度法对系统的非共振、主共振、超谐共振和亚谐共振等非线性动力学响应进行了分析,为具有此类特性的转子系统安全运行提供了一定的参考。

动静转子间隙比对核主泵水力性能的影响

基于三维不可压缩流体的N-S方程和RNG k-ε湍流模型,运用试验和数值计算相结合的方法,对设计工况下不同动静转子间隙比Δδ的混流式核主泵水力模型的三维湍流流场进行数值计算,研究Δδ对模型泵水力性能及内部流场的影响.结果表明:在所取的间隙比范围内,设计流量工况下,随着Δδ的增大,泵的总扬程和效率先增大后减小;当Δδ=3.1时,泵的总扬程和效率都达到最大值;导叶和压水室内的水力损失受Δδ的影响较大,导叶内水力损失在Δδ=2.2时最大,压水室内水力损失在Δδ=5.8时最大,当Δδ在3.1~4.0时,在导叶和压水室内的水力损失均较小.叶轮出口和导叶进口的相对速度随Δδ的增大而相互趋近,从前盖板流线到后盖板流线相对速度基本呈单调递减,叶轮出口和导叶进口相对速度分布在Δδ=3.1时最合理.研究结果可用于分析混流式核主泵水力模型的内部流场特征,并为其高效水力模型的优化设计提供参考.

直升机旋翼干扰对尾桨气动噪声影响的数值研究

采用基于运动嵌套网格的CFD方法来模拟直升机旋翼/尾桨气动干扰流场,为旋翼/尾桨干扰噪声的计算提供准确的非定常气动力,并采用FW-H方程来计算干扰状态下的尾桨气动噪声。采用建立的计算模型,针对不同飞行状态下的尾桨噪声特性进行数值模拟,分析了旋翼尾流对尾桨气动噪声的干扰特性,并着重研究了尾桨重要的设计参数——旋转方向和垂向位置对尾桨噪声的影响规律。计算结果表明:悬停时,旋翼对尾桨的气动干扰影响会导致尾桨的噪声水平有所增加,但不会发生显著的变化;前飞时,旋翼干扰对尾桨噪声影响较大,且旋转方向和垂向位置对干扰噪声特性具有重要影响。

某轮主机增压器转子断裂故障的分析与处理

船舶机械设备在长期的运转使用中,由于多种因素,其技术状态和使用性能会不断下降。以某轮主机增压器转子轴断裂为实例,对增压器进行解体后,发现转子轴从压气叶轮端布司轴颈处断成两段,推力轴承、浮动轴承均有不同程度的损伤,增压器压气端叶轮与壳体之间有明显的擦碰痕迹。经判断,该断裂属于典型的弯曲—扭转疲劳破坏。鉴于此,要求轮机管理人员和船舶管理公司均要不断提高管理水平,综合运用各项知识与技能,确保船机设备及船舶的安全运营。

直升机主桨变距拉杆鸟撞验证技术

鸟撞对航空器的破坏往往是灾难性的。作为低空域航空器的直升机发生鸟撞的概率很高,特别是其高速旋转的旋翼系统部件如主桨叶变距拉杆,发生撞击时与鸟的相对速度大,极可能产生导致功能失效的严重危害。按照民用航空器适航条款的规定,采用鸟撞仿真分析和试验验证相结合的方法,准确评估主桨变距拉杆的抗鸟撞性能。

某型机球柔性桨毂限动装置碰撞机理分析

某型直升机在进行小重量发动机喘振试验试飞过程中,主桨毂下限动环出现了断裂故障。从结构断口处的金相分析、操纵和载荷测量数据分析、有限元应力分析等几个方面对故障产生的原因进行了定位,并给出了处理措施。

球柔性主桨毂中央件疲劳设计研究

为保证直升机动部件满足疲劳寿命可靠性要求,疲劳强度工作应贯穿于整个设计研制和使用过程中。本文介绍了新型球柔性主桨毂的核心部件中央件设计研制阶段疲劳工作的内容和方法,论述了其中的关键、难点以及解决办法。为我国直升机疲劳设计工作提供一些可借鉴的思路。

某型机主桨球面弹性轴承故障分析

简要介绍了某型直升机主桨球面弹性轴承在地面进行操纵系统检查时出现故障的现象,分析了主桨球面弹性轴承的受力情况,找出了故障发生的原因,给出了操纵系统检查的一些建议。

电动汽车用外转子轮毂电机的设计研究

针对应用于电动汽车智能车轮的轮毂系统,开发设计出新一代一体化轮毂电机。根据设计需求给出了外转子轮毂电机的总体设计方案,对其主要尺寸以及整体电磁结构进行分析计算。采用Ansoft软件对磁化方向长度、极弧系数、气隙长度以及定子叠高等影响因素进行分析研究,以提高电机的输出性能。最后对样机进行了计算和试验测试,设计结果与实验结果相符,表明了设计分析的正确性。