基于小波分析的航空发动机起动过程失速检测系统设计

为提升航空发动机起动过程的成功率与安全性,设计基于小波分析的航空发动机起动过程失速检测系统;该系统集成了高精度的转速与流量传感器,能够实时捕捉起动过程中的动态数据,确保数据的准确性和完整性;在技术实现上,针对小波分析技术的运行要求,对信号处理器进行了内部结构调整,以提升数据处理效率;同时,改装了系统主控单元,优化了系统电路的连接方式,从逻辑和物理层面构建了高效的检测系统数据库;通过模拟航空发动机的起动过程,制定了严格的失速现象检测标准,并利用传感器设备采集了大量起动过程的工作数据;基于小波分析技术的强大能力,对这些数据进行了细致的变换与分解操作,成功提取了航空发动机起动过程中的关键工作特征,并通过特征匹配实现了失速现象的准确检测;系统测试结果表明,在理想与非理想场景下,优化设计后的系统转速检测误差分别降低了109.4 r/min和128.1 r/min,失速误检率也分别下降了10%和25%;这些显著的性能提升不仅验证了系统设计的有效性和可靠性,也展示了小波分析技术在航空发动机起动过程失速检测中的巨大潜力。

某型发动机压气机最先失速级判定的试验研究

针对某型发动机旋转失速 /喘振问题 ,通过试验的方法 ,寻找引起该型发动机失速起始级和在叶片上的位置 ,并利用 Matlab语言编写了试验数据处理程序。根据发动机失速的机理 ,提出了失速级的判别准则 ,利用频谱分析和时域分析的方法 ,对试验数据进行了处理与分析 ,结果发现该型发动机最先在第三级叶片上发生失速 。

跨音速压气机中的涡结构与失速机理分析

将一种新的涡识别方法应用于压气机流场的分析。该方法采用应变率张量和旋转张量的第四不变量，具有在识别流场中涡的存在的同时，分析该处涡处于拉仲（生成）或松弛（溃灭）状态的能力。通过将该方法与传统的动压头和流线、速度矢量等分析方法的结合，本文对所研究的跨音速压气机的失速过程进行了分析和讨论。

动态过程非平稳性度量及其在设备诊断工程中的应用

以随机过程Z_t构建所有两点间距离过程X_S,在证明X_S完全体现了Z_t的一、二阶矩函数变化的基础上,证明相关积分(Correlation integral)能够反映Z_t的非平稳性。以X_S的概率密度函数为依据引出了相关积分算式中参考距离的取值原则。以相关积分为基础定义了设备动态过程非平稳性的度量参数:绝对非平稳度、相对非平稳度、绝对非平稳率、相对非平稳率。分别以工程实例和试验例子论证了非平稳性度量参数工程应用的有效性。简单阐述了非平稳性度量参数在信号分析与故障诊断系统中的应用。

动态失速风洞实验数据处理中的频谱分析与数字滤波

动态失速风洞实验是一种非定常实验，其测量所得数据属于随机数据范畴。由于强迫振动频率范围较大，要从中获得有效的实验结果，除了做固定截止频率的模拟滤波外，还必须对其进行数字滤波处理。数据的频谱分析结果表明只须对天平测量信号做数字滤波处理；滤波原则是仅需滤掉天平、支架、模型系统的固有振动频率分量，同时尽可能多地保留实验强迫振动的各阶谐振信号。

工业化失速、房地产混同与中国城镇化进程的动力机制转换

为了论证中国城镇化进程中的动力机制正在转换以及探讨其如何转换的问题,基于2005—2018年中国国内30个省份的面板数据,引入新的观察窗口——“时间”“空间”以及“时空综合”窗口开展动态及多维观察。结果表明:(1)第一系列研究中,工业化对城镇化的影响正在淡化;服务业对城镇化进程的影响正在加强。(2)第二系列研究中,数据“相悖”事实,从三个方向表明应该对“房地产投资越高,越有利于城镇化发展”的观点持审慎态度;窗口“背离”怪象,其深层次原因在于当中西部地区从“双向促进”机制滑向“双向抑制”机制的同时,东部地区也从“半健康”状态演变到“亚健康”状态。总之,传统工业化正在失速,房地产与城镇化不能、也不应混同。适时抓住信息化引致的传统工业化的转型机遇,是通向未来的必然选择,未来的城镇化进程的竞争归根到底是品位的竞争。

液力涡轮制动停机瞬态过程的数值模拟

为研究液力刹车制动系统液力涡轮在停机过程中的制动性能,建立液力涡轮三维CFD计算模型,合理设置边界条件,利用SST k-ω湍流模型模拟其制动过程.分别采用准稳态计算方法和瞬态计算方法对液力涡轮的制动过程进行模拟计算,根据计算结果对液力涡轮制动过程中有代表性意义的不同工况点进行研究,并对比准稳态计算方法与瞬态计算方法模拟出的液力涡轮性能的异同.模拟计算结果表明,在液力涡轮制动初始阶段,准稳态计算与瞬态计算结果基本相似,流动无明显的回流涡结构,但制动力矩差别较大;瞬态计算方法结果表明,当转速降低至2 000 r/min后,叶轮出现了失速现象,随着转速的降低失速越来越明显,低转速下流线呈不规则状;失速发生前,瞬态计算的转轮内部压力明显高于准稳态结果,说明转轮中的能量损失大于准稳态计算结果.

小型通用民用飞机的失速试飞研究

介绍了小型通用民用飞机的失速试飞依据与要求、试飞方法与驾驶技术、数据处理与分析方法。提出了直接采用发动机慢车状态来确定无动力状态下飞机失速速度的试飞方法,并以小鹰-500飞机为例,给出了用本方法确定零拉力失速速度的符合性验证及失速特性的符合性验证结果。

基于安全准则的拦阻着舰参数适配特性研究

基于相关安全准则,对飞机着舰的开环参数适配特性进行了分析,推导出适用于着舰适配包线求解的数学解析式,进一步解算出载机质量与速度的适配曲面,并搭建了1套全量动力学数学仿真模型对其有效性进行了验证。在此基础上,分析了影响适配包线范围的多种影响因素。结果表明,适配包线范围由驾驶员视野、载机失速速度、拦阻装置特性及载机轴向过载等约束决定;最小着舰速度由驾驶员视野准则及载机特性决定,最大着舰速度则根据拦阻装置特性及轴向过载约束确定;减小下滑角或增大襟翼偏角可以有效提高载机低速着舰性能,增加舰船航速则可扩展最大着舰速度的范围。

飞机高高原机场冷发启动失败原因分析

高高原机场环境特殊,并非所有飞机都适应。在高高原机场起降,国内比较常见的高高原机型发动机一般是CFM56系列。通过对空客A319飞机发动机CFM56-5B在高高原机场冷启动失败原因的分析,为及时排除发动机启动故障提供依据,总结经验,可提高发动机在高高原运行的可靠性,减少航班延误率。本文从CFM56-5B性能与海拔高度、大气温度的关系入手,根据高高原机场过夜后的第一个航班启动失败具体表现,如启动超温、启动失速、点火失败、启动悬挂等,分析出高高原启动失败原因。针对这些问题,通过优化启动程序、采取相应启动措施,确保发动机在高高原机场有较高的启动成功率。

跨声速轴流压气机失速机理探究及失速过程的模态分解

为研究跨声速轴流压气机的失速机理,结合节流阀模型对跨声速轴流压气机NASA Rotor 35转子进行多流道数值模拟。为进一步探究跨声速轴流压气机在整个失速过程中流场的变化特征,应用本征正交分解(POD)方法对失速过程中叶顶区域的流场进行分析。结果表明:失速起始于叶片顶部区域,逐渐发展为失速团,并以低于转子转速作同轴同方向旋转;通过对比不同时刻的流场特征,"前缘溢流"在整个失速发展过程中始终存在,可作为流场开始出现恶化的判断依据;识别出失速过程中流场中存在的大尺度流动扰动结构。

缓存敏感的封闭冰山立方体计算

数据立方体计算通常会产生大量的输出结果,冰山立方体和封闭立方体是解决这个问题的比较流行的两种策略,二者可以结合使用.鉴于封闭冰山立方体(closed iceberg cube)的重要性和实用性,如何高效地计算封闭冰山立方体是一个值得研究的问题.提出一种缓存敏感(cache-conscious)的计算封闭冰山立方体的方法,在自底向上对数据进行聚集的同时,寻找覆盖聚集单元的封闭单元,将其输出,使用两种策略进行剪枝,去掉不必要的递归,同时使用Apriori剪枝技术,支持冰山立方体(iceberg cube)的计算.为了减少与内存相关的延迟,快速得到聚集结果,对多个维进行预排序,并将软件预取技术引入到数据扫描中.在模拟数据和真实数据上进行了详细而全面的实验研究,结果表明,封闭冰山立方体的计算方法是快速、有效的.

离心风机旋转失速时频特性及渐进过程分析

由于现代电站机组容量不断扩大,运行工况不断复杂化,越来越多的电站风机运行负荷不稳定,再加上管网阻力特性变化,使得风机极易出现旋转失速而引起振动,从而造成事故隐患。利用国内电站广泛应用的离心风机,进行了旋转失速实验,提取风机从正常状态到旋转失速发展过程的压力信号,运用Fourier变换以及小波包分析对压力信号的时频特性以及失速渐进过程进行了分析,并给出了分析的结果。

离心风机旋转失速时频特性及渐进过程分析

为了对风机失速时频特性进行分析,利用国内电站广泛应用的离心风机,进行了旋转失速实验,提取风机从正常状态到旋转失速发展过程的压力信号,运用Fourier变换以及小波包分析对压力信号的时频特性以及失速渐进过程进行分析,从而在一定程度上为失速的检测和控制奠定基础。

动叶可调轴流风机失速解析

近来随着电力需求紧张,火电机组负荷需要不断增加,很多机组经常在额定工况甚至超额定工况下运行,相应各轴流风机的出力也随之大幅增大,一旦操作不当或调节幅度过大会使得轴流风机发生失速的概率增加。结合昆明电厂锅炉2号锅炉1号引风机近期多次发生失速的情况,依据动叶可调轴流风机失速原理,对照几次失速前后工况的变化对引风机失速原因进行了分析,认为引风机失速的主要原因为引风机的动叶开度突然增大了,并根据实际处理情况总结归纳了引风机失速的处理措施。

选煤厂破碎机失速保护系统改进研究

为提高选煤厂破碎机工作效率以及运行保障能力,针对选煤厂破碎机原保护系统存在误报警率高、响应速度慢等问题,从更换检测元件类型、提高联轴器密封效果以及增加感应部位等方面进行改进。现场应用后,选煤厂破碎机失速保护系统误报警次数降低至零,破碎机工作效率在一定程度上得以提升。

单级轴流压气机失速起始的数值模拟

基于某亚声单级轴流压气机试验台孤立转子环境下预失速行为的研究成果,进一步数值研究了该试验台单级环境下的失速起始过程.数值探针的监测结果表明,失速起始过程中单级轴流压气机的流动失稳始于转子叶尖部位,这与前期针对该试验台流动失稳的测量结果是一致的.对数值模拟的瞬态流场进行分析表明,先兆波的型式已从孤立转子环境下的"突尖"型转变为单级环境下的"多个小失速团"型,说明静叶的存在改变了近叶尖载荷的周向分布规律.然而,"叶尖二次涡"的形成与运动依然是"多个小失速团"型先兆波浮现的流体动力学机理.

压气机失速过程中的壁面压力分布特征

为了深入认识失速团在不同时刻的特征,采用一种基于二维壁面静压谱的分析方法对几种典型状态下的单级轴流压气机转子叶尖流场静压分布特征进行了详细研究。结果表明:该方法能很好地观察不同时刻的失速团发展变化过程以及失速团的影响范围,同时还能判别失速团的个数以及大致的旋转速度。用此方法发现该压气机在进入失速后有1个大失速团,影响范围在4/5周向通道左右,而开大节气门后在退出失速的过程中失速团会分裂成为2个,且失速团的影响范围会变得很小,旋转速度增大。

带周向单槽的低速轴流压气机失速起始过程

为了深入认识周向槽轴向位置对压气机失速机制的影响规律,针对某叶尖敏感的低速单转子压气机开展实验测量与数值模拟相结合的研究。实验与计算结果均表明,位于叶片弦长中部的周向单槽扩稳效果最好,而位于叶片前缘下游20%~30%轴向弦长位置的周向单槽扩稳效果最差。进一步分析了利用非定常、多通道计算模型获得的数值结果,发现对于光壁机匣和扩稳效果最好的周向单槽机匣,泄漏流与主流交界面在近失速工况下到达叶片前缘位置,压气机通过突尖型失速先兆进入失速状态;对于扩稳效果最差的周向单槽机匣,泄漏流与主流交界面在近失速工况下仍位于叶片通道内部距离叶片前缘20%的轴向弦长位置,压气机经历了由准模态型失速先兆向突尖型失速先兆转换的失速起始过程。

某单级跨声速轴流压气机失稳过程试验

为了深入认识高负荷单级跨声速轴流压气机的失稳过程,揭示其不稳定流动现象的发生、发展及其诱导压气机失稳的物理本质,针对某单级跨声速轴流压气机开展试验研究,对整个失稳过程进行了稳态和动态试验测量.通过对原始信号进行低通滤波和FFT(fast Fourier transform)分析,结果表明:在失稳过程中,静子叶根区域首先出现大幅值、轴对称的轴向低频扰动,此时,该压气机50%叶高以下的加功能力有所下降,但整机并未完全失稳.由于该扰动具有频率低、轴对称、幅值大等典型特征,因此,将这一现象定义为局部喘振.随着流量进一步降低,该扰动会沿轴向和径向传播,最终发展到全叶高,此后,该扰动在转子叶尖区域诱发出旋转失速团,最终导致压气机完全失稳.