环形多孔气体静压止推轴承静态性能研究

为提升气体静压止推轴承的静态性能,设计一种新型环形多孔气体静压止推轴承。依据气体润滑原理、采用有限体积法对环形多孔气体静压止推轴承的三维物理模型进行数值模拟,研究节流器上节流孔数量、直径、分布方式和供气压力对气体静压止推轴承静态性能的影响。结果表明:节流孔数量对环形气体静压止推轴承的承载力影响显著,但孔数增加到一定程度后承载力增速放缓;节流孔直径对承载刚度影响较大,随着节流孔直径逐渐减小最佳刚度逐渐增大;节流孔排布方式和供气压力对气体静压止推轴承的静态性能均有明显影响。

多波段共孔径共焦面光学系统综述

多波段共孔径共焦面光学系统由于具备“一个光学镜头与一个探测器”的性能等效于传统光学系统(两个光学镜头搭配两个探测器)的能力,共口径共焦面成像能够实现视场与目标信息的匹配,为后续各波段信息融合提供前提条件。基于其光学元件数量少、体积小等特点,已经成为多波段光学系统新的研究方向。特别是环形反射式光学系统,凭借其体积小的优势,在枪瞄准镜、导引头、机器视觉等领域占据着重要的位置。本文以多波段共孔径共焦面光学系统发展为主线,分析了多波段共孔径共焦面光学系统的研究现状,全面介绍了多种类型的多波段共孔径共焦面光学系统,讨论了其光学结构特点、光学系统性能,并比较了这几种光学系统的优缺点,供光学设计领域研究人员共同研讨。

Modeling of Focused Acoustic Field of a Concave Multi-annular Phased Array Using Spheroidal Beam Equation

A theoretical model of focused acoustic field for a multi-annular phased array on concave spherical surface is proposed. In this model, the source boundary conditions of the spheroidal beam equation （SBE） for multi-annular phased elements are studied. Acoustic field calculated by the dynamic focusing model of SBE is compared with numerical results of the O＇Neil and Khokhlov-Zabolotskaya-Kuznetsov （KZK） model, respectively. Axia/dynamic focusing and the harmonic effects are presented. The results demonstrate that the dynamic focusing model of SBE is good valid for a concave multi-annular phased array with a large aperture angle in the linear or nonlinear field.

Analysis of Cold Flowfield of Multi-Annular Opposed Jets

The technique of the use of multi-annular opposed jets as different from using swirl and bluff body creates an excellent recirculation zone with desired size in a large space.The size of recirculation,the magnitude of reverse velocity and turbulence intensity are much greater than those formed by bluff body.Factors affecting the flowfield include the velocity ratio of the opposed jets to the primary air J,the diameter and construction of the opposed jet ring,secondary air velocity and configuration,and confined or unconfined flow condition and so on.This method is a promising way for flame stabilization in combustion technology.

核电多相无刷励磁系统中旋转整流器不同开路故障模式的特征分析及诊断

对于核电站频繁发生的多相旋转整流器开路故障,实际现场不仅需要可靠诊断,还需要对故障模式进行准确区分。利用故障在励磁机定子励磁电流中反映的特征来诊断无法被直接测量到的旋转整流器故障是一种有效的途径,但是以往研究均仅关注故障励磁电流的频域特征,能识别故障的发生而无法进一步对故障模式进行分类。为此,该文对旋转整流器一管开路、一相开路以及不同位置的两相开路故障后励磁电流时域、频域及频谱分布特征进行研究。首先,对某11相环形无刷励磁系统的运行特性进行理论分析,基于二极管导通顺序及故障二极管在电机运行周期中所处的位置,对故障励磁电流时域特征进行分析;其次,基于故障对励磁电流的影响机理,对励磁电流故障分量进行解析,得到了旋转二极管不同模式故障下的频域及频谱分布特征,并通过某11相动模样机实验验证了理论分析的正确性;最后,结合励磁电流时域、频域以及频谱分布三者特征,提出了二极管不同模式故障的诊断方法。样机实验表明,该文提出的诊断方法能实现所有故障模式的区分,可为一般多相环形无刷励磁系统旋转整流系统故障的保护提供依据。

水力喷射多簇压裂簇间流量分配特征

水力喷射压裂是非常规油气资源的有力增产手段。压裂液簇间流量分配直接影响多簇裂缝起裂与扩展。本文建立了水力喷射多簇压裂环空流动模型,研究了喷嘴周围的流场特征,分析了环空流速、射流速度、簇间压差和环空出口压力等关键因素对压裂簇间流量分配的影响规律。结果表明,环空中速度和压力变化集中于射流周围:射流中心静压高于环空压力,射流周围存在低压区和类似点汇流动的特征,且流场非均匀分布。本文条件下簇间无干扰:相同孔眼出口条件下最大簇间流量差异仅0.08 kg/s;最大簇间裂缝延伸压力差达到4 MPa,参考簇流量仅变化0.05 kg/s;延伸压力差改变,各簇孔眼流量仍以同一规律变化。孔眼流量与射流速度、环空出口压力等正线性相关,环空流速对孔眼流量无影响,上述因素均不引起簇间流量分配差异。簇间裂缝延伸压力差异是流量非均匀分配的主控因素:各簇孔眼流量随裂缝延伸压力减小而线性增加;簇间流量差异和簇间裂缝延伸压力差异呈正线性关系。实验条件下,环空流速低于3 m/s或环空出口压力高于40 MPa,压裂液利用效率可达100%。研究结果可为水力喷射多簇压裂设计提供理论依据。

风扇转子叶型侵蚀前缘再造型优化设计

针对前缘侵蚀风扇转子叶型的优化设计问题,以某小型大涵道比涡扇发动机前缘侵蚀风扇转子叶片50%叶展截面叶型为研究对象,开展侵蚀前缘再造型的多工况、多目标优化设计。选取0°、+4°和+6°攻角作为参考工况,应用层次分析法分别建立各工况的权重,通过商业软件NUMECA中FINE/Design3D模块开展大半径环形叶栅优化设计。结果表明:前缘优化显著改善了前缘侵蚀叶型的气动性能,优化后叶型不仅能够恢复60%以上的由于前缘侵蚀导致的总压损失系数增大,而且在+4°攻角下总压损失比原始叶型的减小了4.3%。此外,前缘优化对叶型吸力面前缘分离泡的产生和生长具有一定的抑制作用,使其附面层厚度保持较为良好的发展状态,有效地减小了附面层内部的流动损失。

轴向放置的轴向磁化多环永磁轴承径向磁力研究

针对轴向放置的轴向磁化双环永磁轴承径向磁力偏小以及磁力数值计算复杂等问题,设计了能充分利用磁能、具有更大径向磁力的轴向放置的轴向磁化多环永磁轴承。分析了磁环气隙磁导,结合稀土永磁材料特性、磁通连续原理和线性叠加原理,用虚位移法得到了该永磁轴承径向磁力解析模型。经由三坐标立式铣床和三轴测力仪改装的实验台测试验证,模型计算值和实验值基本吻合。

轴向放置轴向磁化的多个永磁环轴承轴向磁力研究

为了解决轴向磁化永磁轴承磁力偏小的问题,该文设计了能充分利用磁能、具有更大轴向磁力的轴向放置轴向磁化的多个永磁环轴承新结构。基于分析磁环气隙磁导及稀土永磁材料特性,结合磁通连续原理和线性叠加原理,用虚位移法对气隙磁能求偏导,得到了该型永磁轴承轴向磁力解析模型。模型表明:轴向放置轴向磁化的多个永磁环轴承轴向磁力与磁环剩磁感应强度的平方成正比;轴向磁力随磁环的径向宽度、平均直径、磁环数及磁路总磁导的增大而增大,随磁环轴向平均间隙、径向平均间隙增大而减小。在一定轴向尺寸内,单个永磁环磁化方向的长度小,则磁环数增多,轴向磁力增大。经验证,模型计算值和实验值基本吻合。

核电多相环形无刷励磁机转子绕组短路故障特征分析

多相环形无刷励磁机是大容量核电机组广泛采用的一种励磁机型,实现对其内部故障的可靠保护,对保障核电发电机组的安全运行具有重要意义。因多相环形无刷励磁机为转枢式结构,转子电枢绕组故障无法得到直接监测,但依据故障在定子励磁绕组中反映的特征来实现监测是一种有效的途径。通过理论分析正常运行及转子绕组短路时核电多相环形无刷励磁机的转子绕组与定子绕组产生的磁动势性质及其在气隙磁场中的相互作用,得到了两种运行情况下转子电枢电流和定子励磁电流的谐波特性。对某11相动模样机进行了正常运行和转子电枢绕组短路实验,通过快速傅里叶分析得到了实验电流的谐波特征,实验结果与理论分析相符。该方法适用于任意核电多相环形无刷励磁机的任意形式的转子绕组短路故障特征分析,可应用到核电多相环形无刷励磁机转子绕组短路故障诊断的进一步研究中。

多级离心泵内部间隙流动与泄漏损失

为研究多级离心泵前后密封口环对整体水力性能和容积损失的影响,以某高压离心泵为分析模型,建立叶轮、导叶和密封环一体化的整体模型并进行了三维流场模拟,得到不同工况下多级泵的水力性能和口环间隙泄漏量,分析间隙内的流场结构.结果表明,考虑环形间隙结构的全模型性能预测结果与试验值取得较好的一致,在设计点附近的泄漏量预测值与经验公式计算结果接近.高压多级离心泵内部泄漏损失对性能存在明显的影响,间隙内的回流和叶片出口处的损失随流量增加而减小,相反地,叶轮入口处的损失因流量和间隙泄漏量增加而增大.

能量均衡的围捕任务分配方法

随着水下机器人反围捕策略研究的不断深入,水下机器人围捕变得越来越困难。为此构建一种多层环状伏击围捕模型并设计了基于围捕任务的任务分配方法,使得水下机器人能够充分利用自身的特点更好地完成任务。同时,考虑在围捕过程中随时间推移,系统内能量会出现消耗不均的现象,据此提出一种能量均衡方法平衡系统能量的消耗。实验证明所提出的基于多层环状围捕模型的能量均衡策略任务分配方法能有效提高围捕成功率,延长系统寿命。

环形梯度多胞结构的多工况耐撞性研究

针对传统多胞薄壁结构在受到冲击时峰值力过大以及在斜向碰撞时易产生全局弯曲而失稳的问题,提出了一种新颖的具有梯度材料分布特性的环形梯度多胞管。提出并推导了环形多胞结构的平均碰撞力的理论模型,并进一步采用实验方法验证了理论模型的可行性。采用数值分析的方法,对比研究环形梯度多胞结构和均匀多胞结构在多角度冲击工况下的吸能特性。研究结果显示:梯度多胞结构比均匀多胞结构具有更好的能量吸收能力和承载特性,尤其在大角度倾斜冲击工况下,梯度多胞结构具有更明显的耐撞性优势;并且,随着梯度指数的增大,梯度多胞结构的峰值力、能量吸收能力都会降低,并呈现逐渐收敛的趋势,梯度厚度区间也对梯度结构的耐撞性有重要影响。

高速重载静压推力轴承温度场速度特性

针对重型立式数控装备中所用的大尺寸静压推力轴承的润滑问题,建立了模拟静压推力轴承本体及间隙油膜三维流动的数学模型及边界条件,采用ICEMCFD软件对环形腔的静压推力轴承内部流体温度场进行仿真模拟,获得了旋转速度和间隙油膜温度的关系,得到了其温度场的分布规律.结果表明:间隙油膜温度随着工作台旋转速度增加而增加,最高温度出现在半径内侧与外侧封油边和油腔形成的阶梯附近,最低温度出现在回油槽处.

环形腔多油垫静压推力轴承热变形

高速重载工况下立式车床静压支承摩擦副的热变形对油膜形状有很大影响,会导致油流状态、基本假设和边界条件都发生很大变化,难以用经典润滑理论性能计算公式来精确预测油膜的润滑性能。针对此问题,基于流固耦合方法对静压推力轴承工作台和底座的热变形进行了模拟仿真,揭示其变形分布规律。研究了环形腔多油垫静压推力轴承热变形与转速的关系,获得了考虑热变形影响的油膜润滑性能预测模型,并进行了验证试验,仿真结果与试验数据基本一致。本文所得结论可为静压推力轴承散热结构的设计、润滑和解决变形问题提供理论依据。

MPLS骨干网中环形管理组播树策略

在分析MMT,AMFM和ATMM等组播方案的基础上,针对其单一管理节点容易成为骨干网上组播的瓶颈,影响MPLS骨干网上组播树的健壮性问题,提出一种环形管理组播树的策略,通过对该策略的仿真分析,表明该策略能有效地解决单个管理节点超载和组播聚合树的信息丢失等问题,提高骨干网络中组播聚合树的效率和健壮性。

环形腔多油垫静压推力轴承膜厚高速重载特性

为了研究高速重载对静压推力轴承油膜厚度的影响,采用理论分析和实验验证相结合的方法,依据润滑理论和摩擦学原理推导出环形腔多油垫静压推力轴承旋转工作台转速、载荷与间隙油膜厚度的关系,设计了油膜厚度测试装置,并进行了实验验证。研究结果表明:随着旋转工作台转速升高和承载增大,惯性流量、剪切和挤压热增大,润滑油粘度下降,致使油膜厚度变薄,局部出现油膜破裂和干摩擦,导致静压支承摩擦失效。

环形传爆药柱多点起爆数值模拟及威力测试

为了提高传爆药柱起爆钝感弹药的能力,根据冲击波汇聚技术原理设计了环形传爆药装药结构。配合环形装药的尺寸,根据小尺寸装药爆轰理论设计了4点和8点同步起爆网络。用ANSYS/LY-DYNA软件分析起爆点个数对环形传爆药柱输出波形的影响,并进行了试验验证。结果表明,利用多点同步起爆网络起爆环形传爆药柱能有效提高传爆药柱的输出威力,在保证较小同步时间偏差的情况下,增加起爆点个数有利于提高环形传爆药柱的输出。

Q690耐张塔多环板空间节点力学性能研究

多环板空间节点杆件交汇繁多,应力分布复杂,为研究高强钢多环板空间节点的受力性能,开展Q690高强钢SJC1型耐张塔足尺试验,并建立了变坡和横担处空间节点的有限元模型,基于大风等不利工况研究了不同加载模式下空间节点的力学性能,揭示其空间耦合受力机理.分析结果表明:断线和大风等不利工况下环板或加劲肋与主材连接处、槽形插板与支管连接处应力较大,应严格控制焊接质量,防止节点由于焊缝开裂而破坏;在大风工况下所有杆件同比例加载至250%时,变坡和横担处节点分别在环板与主管交界处的99°和90°方向出现最大应力,横担节点设计安全冗余度较高;变化关键受力杆件加载比例,环板与主管交界处的应力增长主要沿支管轴线方向与节点板相交位置处分布,应力水平与支管所承受的荷载正相关,空间耦合加载下不同支管间的环板与主管交界处应力增长变化较小.

分数阶多机器人的领航-跟随型环形编队控制

针对多机器人系统的环形编队控制复杂问题,提出一种基于分数阶多机器人的环形编队控制方法,应用领航–跟随编队方法来控制多机器人系统的环形编队和目标包围,通过设计状态估测器,实现对多机器人的状态估计.由领航者获取系统中目标状态的信息,跟随者监测到领航者的状态信息并完成包围环绕编队控制,使多机器人系统形成对动态目标的目标跟踪.根据李雅普诺夫稳定性理论和米塔格定理,得到多机器人系统环形编队控制的充分条件,实现对多机器人系统对目标物的包围控制,通过对一组多机器人队列的目标包围仿真,验证了该方法的有效性.