基于经验模态分解的粒子图像测速流场重构研究

为了消除PIV流场数据中的错误数据并降低误差,利用经验模态分解将PIV流场数据分解为多个本征模态分量,对波形异常的本征模态分量进行滤波处理,并将处理后的本征模态分量与其他波形平滑正常的本征模态分量进行反向叠加,有效实现了流场数据的重构和错误数据的消除。当分解得到的本征模态分量较多且错误数据集中在某一个本征模态分量时,可以通过求解各个本征模态分量与原始流场数据的相关系数,将与原始流场数据相关的本征模态分量进行反向叠加重构并摒弃与原始流场数据不相关的本征模态分量,实现错误数据的直接消除。利用本方法分别对2个人为添加误差为1.7%和3.3%的标准模拟流场进行了处理,处理后的流场数据误差分别为0.002%和0.18%。采用该方法对某实验的原始流场数据进行处理,结果表明错误数据得到了有效消除,流场特性更加清晰准确。本研究可为减小变化缓和的流场数据的误差提供一定的指导。     

基于输出响应的识别结构参数的神经网络方法

讨论了在输入未知时结构模态参数基于频率响应函数的神经网络识别方法 ,并研究了不同的噪声水平和网络输入层结点数目的变化对网络输出误差的影响 .讨论了网络对不同阶数模态参数的识别精度 .数值结果表明该方法是可行的     

内压对飞行状态下密封结构动特性的影响

分析了内压对飞行状态下密封结构动特性的影响。基于三维有限元模型,借鉴空间自由体模态试验“悬挂法”的思想,采用弱刚度接地弹簧单元约束结构的刚体模态,分别计算了不同内压作用下,自由-自由和两端简支密封结构的固有频率和模态振型。结果显示内压对环向波数和轴向半波数较多的振动模态影响非常显著,但对环向波数和轴向半波数较少的振动模态影响不甚明显。     

控比环结构对环形射流泵性能的影响

以环形射流泵为研究对象,采用RNG k-ε湍流模型进行稳态计算,研究了不同工况下矩形、梯形和三角形等3种控比环结构对环形射流泵效率及泵内流动的影响.研究结果表明,具有三角形控比环结构的环形射流泵效率最高,其在泵最高效率流量比工况下比具有矩形和梯形控比环结构的环形射流泵效率分别高2.57%和1.64%;在流量比较小的工况中,不同控比环结构的环形射流泵效率相差较小,而随着流量比的增加,不同控比环结构的环形射流泵效率之间的差异也逐渐扩大;在3种控比环结构中,三角形控比环结构对泵内流体轴向流动的阻碍作用最小,工作流体的动能损失也最小.     

结构频率响应灵敏度计算及响应修改研究

提出了一种通过修改结构的设计参数从而修改结构频率响应幅值的方法,推导出了结构频率响应对设计参数的灵敏度计算公式。通过优化方法求解满足频率响应要求的设计参数的变化量,并采用模态缩减法减少结构重分析的计算量。算例表明,本方法具有较好的精度。     

超声内检测含缺陷管道壁厚确定方法

超声内检测器检测含缺陷管道时,回波信号高度敏感于探头与管道的空间相对方位,是影响管壁厚度检测精度的关键影响因素之一。利用自主研制的A扫描超声内检测实验装置,针对DN219×7.48 mm、Q235碳钢外壁含体积型缺陷管道,开展超声探头与被测管道分别在正对状态和存在轴向错位、环向错位以及两种错位共存4种状态下的超声检测实验,获得了不同空间姿态下的回波信号。分析了回波信号的时域波形特征,基于提取的时域特征参数,建立了管道壁厚计算过渡方式,并确定了壁厚计算方法。发现能确定含缺陷管段壁厚的错位范围比确定无缺陷管段壁厚的错位范围小;轴向错位对信号中缺陷底面回波特征的影响比环向错位大。结果表明:提出的含缺陷管道壁厚计算方法能准确确定管道壁厚,计算壁厚与实际壁厚最大误差小于5%,说明检测精度满足工程需要。     

布里渊光纤陀螺环形腔中偏振串扰及消除方法

建立了布里渊光纤陀螺环形腔中泵浦光及布里渊激光的偏振传输模型,推导出了2本征态的本征值,分析了环境因素波动引起的偏振误差.研究结果表明：采用保偏光纤构建光纤环形腔并旋转熔接点偏振主轴90°能使泵浦光及布里渊激光2本征偏振态在激光器中保持稳定的谐振间距,从而消除偏振串扰给陀螺带来的误差;采用单偏振单模光纤构建布里渊光纤陀螺环形腔能消除偏振串扰.针对2种消除偏振串扰的方法进行了实验,实验结果与理论分析相符.     

本征时间尺度排序熵及其在滚动轴承故障诊断中的应用

针对滚动轴承故障振动信号的非平稳、非线性特性,将经验模态分解方法和排序熵有机结合,提出一种新的基于自适应尺度的复杂度参数——本征时间尺度排序熵,用于描述不同本征模态分量的复杂程度,从而实现故障特征的量化描述。首先,将原始振动信号经过EMD分解得到若干本征模态分量,然后分别对各本征模态分量计算排序熵,即可得到不同本征时间尺度排序熵,最后利用该参数实现不同故障状态的有效区分与识别。实例分析结果表明了该方法的有效性和实用性,从而为机械设备状态监测与故障诊断提供了一种有效途径。     

基于模态应变能诊断结构破损的修正方法

针对单元模态应变能法诊断结构破损时由于模态截断引起的计算误差等问题,改进了求妥系统特征向量导数的典型模态法,提出了仅用部分低阶模态来确定结构破损位置和大小的修正方法,从而减小了模态截断对诊断结果的影响。     

联合经验模态分解与二次时频分布的参数识别方法

提出了联合经验模态分解和二次时频分布进行模态参数识别的方法.将多自由度系统的响应信号用经验模态分解法分解为单频率响应的振动信号,进而计算模态频率和阻尼;由单频率响应信号的二次时频分布及其与其它质点响应信号的互二次时频分布的比值来识别模态振型,并对一多自由度的线性系统进行了计算,结果表明该方法能较好地识别结构的模态参数,且抗噪声强.     

无线电能传输系统实本征态与零相角点分析

磁耦合无线电能传输(Magnetic coupling wireless power transfer, MC-WPT)系统的能效受原副边线圈距离的影响较大。在过耦合状态下,由于发生了频率分裂,会导致系统的能效随着传输距离的减小而下降。通过本征模态理论求取系统的实本征态工作条件使系统在过耦合区保证在零相角点处以最大能效工作。并从零相角点的角度出发对比该工作模式和实本征态模式的相似之处。从而实现了利用频率跟踪使系统在过耦合区保持恒功率和恒效率输出。最后,进行了仿真验证,证实了本文计算结果的正确性。     

基于相控阵超声导波扫描成像的大曲率油气对焊弯管缺陷检测

针对大曲率油气对焊弯管缺陷超声导波难以检测的问题,首先采用有限元方法分析环焊缝和弯头对L(0, 2)模态和T(0,1)模态导波的传播影响,提出基于相控阵超声导波扫描成像的检测方法;然后,采用相控阵技术控制L(0, 2)模态和T(0,1)模态导波的激励,提高2种模态导波的缺陷检出能力,同时应用A扫描和B扫描成像技术提高这2种模态导波识别缺陷的能力;最后,加工制作5根带缺陷的城镇油气管道系统中常用的大曲率对焊弯管,采用基于相控阵超声导波扫描成像的方法进行检测实验。研究结果表明:环焊缝使这2种模态导波产生反射,环焊缝和弯头使这2种模态导波产生衰减和模态转换,导致这2种模态导波难以检测出弯头及过弯头后直管部位的缺陷;该方法能够有效识别和定位大曲率油气对焊弯管的弯头缺陷和过弯头后直管中的缺陷。     

机械故障诊断中经验模态分解的模态混淆问题

经验模态分解广泛应用于机械故障诊断,但其模态混淆问题影响了方法的有效性。从机械故障诊断的角度提出了EMD模态混淆的基本概念,根据表现形式将模态混淆定义为"向下"、"交叉"和"向上"3种基本类型,通过深入研究经验模态分解的模态混淆问题,发现产生模态混淆的原因主要有2类:一类是由方法基本原理所导致,有模态向下混淆和模态交叉混淆2种表现形式,称为Ⅰ类模态混淆问题;一类是由筛分算法缺陷所导致,有模态向上混淆1种表现形式,称为Ⅱ类模态混淆问题。根据模态混淆产生的机理,提出了针对性的解决方案:对于Ⅰ类模态混淆问题需要引进辅助手段加以解决,例如异常排除法、信号滤波法和辅助信号加入法;对于Ⅱ类模态混淆问题,完善了本征模态函数的定义,改进了筛分算法最后进行了仿真,结果表明所提解决方案有效。     

环形行波超声电机非工作模态的影响及检测

为了研究非工作模态振型对环形行波超声波电机运行性能的影响,在参考理想环形行波超声波电机接触模型的基础上,将相邻高阶模态振型与工作模态振型相结合,构建新的接触模型,并采用解析法推导非工作模态影响下的环形行波超声波电机的输出特性.结果表明:电源频率距离工作模态频率越远,非工作模态振型占比越高;相同预压力和负载情况下,非工作模态振型占比越高,转矩转速波动越厉害;轻载时预压力越大,转速转矩波动越大,重载时情况与轻载时相反.由理论和试验分析可知,非工作模态振型对电机输出的影响较大且比较复杂,研究成果有助于为环形行波超声波电机的控制方案设计提供有价值的参考.     

Hilbert-Huang变换及其滤波特性研究

Hilbert-Huang变换是最新发展起来的处理非线性非平稳信号的时频分析方法.其基本的实现分为两步,经验模态分解和瞬时频率的求解.这种方法的核心部分是经验模态分解,任何复杂的信号都可以分解为有限数目并且具有一定物理意义的本征模态函数,对这些本征模态函数作Hilbert变换即可得到每一个本征模态函数的瞬时频率.经验模态分解方法是一个以信号极值特征尺度为度量的时空滤波过程,它充分保留了信号的局部特征,在信号的滤波和去噪中具有较大的优势.本文讨论了Hilbert-Huang变换时空滤波的实现过程,仿真验证了该方法的优越性.     

EMD分解下基于SVR的股票价格集成预测

为实现对非平稳、非线性股票价格时间序列的高精度预测,提出经验模态分解下基于支持向量回归的股票价格集成预测方法EMD-SVRF(EMD and SVR based stock price integrated forecasting)。首先,运用经验模态分解方法获得股票对数收益率时间序列的本征模函数及趋势序列,然后,利用ε不敏感支持向量回归为各本征模函数及趋势序列分别建立预测模型,并计算各本征模函数及趋势项的预测值,最后,集成得到股票收益率序列预测值。实验表明,相对现有的EMD-Elman网络和ARMA-GARCH等主流股价预测方法,EMD-SVRF具有更小的拟合误差和预测误差,是一种高精度的股票价格预测方法。     

光纤陀螺光纤环Shupe效应的三维有限元模型

针对传统二维热致非互易光纤环模型的局限性,建立了光纤环柱面坐标三维计算模型,可分析光纤环径向、轴向和周向温度不均匀变化导致的热致误差速率和热致误差角度．采用有限元方法对光纤环三维物理模型进行数值仿真,定量分析由温度激励造成的热致误差速率和热致误差角度．开展了光纤环温度激励实验,对比仿真和实验结果,验证了光纤环三维物理模型的有效性．并将光纤环三维计算模型成功地应用于光纤陀螺（FOG）纤环瞬态特性检测方法所用的温度激励源设计．     

基于类间可分性DAG-SVM的文本分类

本方法采用了以类间分布和类间中心距离作为依据,对有向无环图结构进行调整,以解决传统的DAG-SVM多分类结构固定、单个节点位置随意引起的"误差累积"严重的缺陷.实验表明,该改进后的DAG-SVM文本分类方法,对文本分类准确率有一定的提高.     

基于两步小波变换的管道损伤识别

鉴于信号提取位置的不确定性,研究了信号提取位置对损伤识别的影响.对管道进行数值模拟,提取前两阶径向和切向位移模态.对轴向节点的径向位移模态进行小波变换,小波系数的模极大值反映了损伤的轴向位置;继续对环向节点的切向模态进行小波变换,通过模极大值来识别环向损伤位置;最后讨论了轴向损伤处节点径向位移的小波系数模极大值变化规律.结果表明:两步法可以有效识别损伤位置,轴向位置不含损伤时位移模态的小波系数能显示损伤的轴向位置但小波系数有所减少.     

初始缺陷对除尘器壳体立柱轴压稳定性的影响

为考虑除尘装备壳体加劲钢板墙板-H型钢立柱结构体系中初始缺陷的影响,采用非线性有限元方法,研究初始几何缺陷和焊接缺陷对立柱承受轴向压力时失稳模态和稳定承载力的影响。研究结果表明:较为不利的初始几何缺陷形态是立柱截面的初始弯扭变形,较为不利的发生最大初始几何变形的位置在靠近柱顶的高轴力区。焊接残余变形对壳体立柱轴压稳定性影响很小,焊接残余应力对壳体立柱稳定性有微小的有利影响。构建壳体立柱轴压稳定性数值计算模型时,可以引入施加定向干扰的完善结构极值点模态缺陷,以充分考虑初始几何缺陷影响;无需考虑焊接残余应力影响。