压气机动应力测试的叶-盘耦合分析方法

为评估发动机压气机转子叶片的振动特性和工作可靠性,基于循环对称结构模态分析基本理论,建立了大叶片在轮盘装配条件下的耦合振动特性分析方法。以压气机某级为研究对象通过循环对称建立叶-盘耦合结构有限元模型,得到叶-盘系统在静态和工作转速下的模态及应力分布,并通过与实验结果的对比验证了该方法的可靠性。利用Campbell图确定了叶片的危险转速,并评估特定转速下系统频率裕度,为压气机工作叶片动应力测量提供数值仿真技术支撑。     

基于流固耦合的涡轮叶顶间隙分析研究

利用CFX对不同叶顶间隙下3级涡轮的运行工况展开数值模拟,对涡轮的气动性能进行了分析。以已计算得出的流场作为气动载荷,利用workbench平台对涡轮叶片的结构特性进行单向流固耦合分析。综合考虑了叶顶间隙以及叶片、轮盘和机匣变形量之间的相互作用。研究结果表明,叶顶间隙对流场的气动特性产生了影响,而因流场气动力而产生变形的叶片和轮毂又使叶顶间隙发生了改变;在涡轮运行过程中叶片径向变形量要大于轴向变形量,并且温度是影响叶片及轮盘变形的最主要原因。     

放射治疗机最佳适形多叶组合光栅叶片形状设计

讨论了三维适形放射治疗中的多叶组合光栅叶片形状设计.根据放射治疗中剂量精确适形的要求,确定了多叶组合光栅叶片侧面的梯形聚焦形式和榫槽配合防漏射结构.使用遗传算法对叶片端面形状进行了优化设计,使端面产生的半影大小和一致性得以改善.针对几种典型的射野参数进行了设计计算,结果表明优化设计的端面形状在任何叶片位置所产生的半影接近于常数,设计的叶片形状可达到最佳剂量适形效果.     

阿根廷米轨内燃动车组转向架基础制动装置优化设计研究

研究各种常用基础制动装置在阿根廷米轨内燃动车组动力车上的适应性进行分析,确定采用轮盘制动的基础制动方式。针对米轨轮对内侧距较小,轮盘制动布置困难,通过对基础制动零部件结构进行优化设计,解决了米轨动车组动力车轮盘制动布置困难的问题,实现了轮盘制动方式。     

某航空发动机压气机叶-盘耦合振动分析

基于循环对称结构模态分析基本理论,建立并验证压气机叶-盘结构耦合振动特性分析方法和流程。在能够线性求解的前提下,考虑叶-盘间实际连接情况,不忽略叶片榫头与轮盘榫槽间应力状态对振动特性的影响。选取某民航发动机高压压气机第三级叶-盘结构为分析对象,提取结构特征参数,在ANSYS软件中建立起叶-盘结构的三维有限元模型,并进行耦合振动仿真分析。首先计算该叶-盘结构在不旋转工况下的频率和振型,然后计算其在常用转速工况下存在预应力时的频率和振型,分析得到离心载荷对频率和振型的影响规律。最后分析其行波振动特性,计算3节径1,3,5阶行波节径振动频率。考虑外缘叶片受到周期性气体力对叶-盘的激振影响,画出共振特性曲线,为后续结构分析和排故提供依据,同时也为压气机叶-盘结构的振动特性分析提供了便于工程应用的方法。     

离心式压气机的叶轮结构与气流特性

分析讨论了离心式压气机叶轮叶片结构形状,对叶轮气道内和压气机壳中气流特性的影响,并提出改进叶片形状结构,使气道向流线型靠近,以提高离心式压气机的性能。     

冷却结构对中压透平级蒸汽冷却性能的影响

采用耦合流场计算和共轭传热的数值方法,研究了超超临界汽轮机中压缸前两级蒸汽冷却结构对动叶叶根和轮盘等部件冷却性能的影响,对比分析了原始结构和3种冷却孔结构中的中压缸前两级固体部件的温度分布。结果表明:4种冷却结构均可以对再热中压缸第一级动叶叶片、叶根、轮盘进行有效冷却;减小叶根底部冷却孔面积能够增大叶根和轮盘表面被冷却蒸汽覆盖区域的面积,提高冷却效果;封闭叶根底部冷却孔能够完全阻止主蒸汽入侵,达到叶根和轮盘固体域相对最佳的冷却效果;4种冷却结构均可保证第一级后部腔室下游蒸汽在较低的温度水平,从而实现对下游部件的进一步冷却。研究结果证明了,通过冷却孔的结构优化设计可以利用冷却蒸汽抑制高温主流蒸汽入侵轮盘腔室,有效提高超超临界汽轮机中压再热前两级的蒸汽冷却效果。     

基于代理模型的轴流式喷水推进泵优化设计

基于代理模型的敏感度分析以及预测方法,对喷水推进轴流泵叶片结构参数进行了优化设计研究,选取叶轮叶片和导叶叶片的安放角作为优化参数,选择效率、扬程作为优化设计的目标函数;针对优化结果,采用数值模拟的方法进行了外特性以及空化性能对比分析.结果表明：导叶叶片安放角对喷水推进轴流泵性能影响较小,叶轮叶片安放角是影响喷水推进轴流泵性能的主要因素;优化后喷水推进轴流泵的外特性以及空化性能均得到提升,效率提高了3.5%.同时,结果表明代理模型优化设计方法可以较好的适用于喷水推进轴流泵的优化设计.     

集雪器螺旋叶片的结构参数优化及动力特性

对小型除雪机螺旋集雪器的结构参数进行了优化设计,并进行了动力学特性分析.对雪颗粒在螺旋叶片上的运动进行了分析,建立螺旋叶片上雪颗粒运动的数学模型,得到螺旋叶片的结构参数与雪颗粒运动速度的关系,确定了螺旋叶片的外环直径、内环直径、螺距及转速等参数的最优值.通过对集雪器螺旋叶片进行力学分析,得到螺旋叶片受力时的应力分布和位移变形情况,确定了螺旋叶片厚度的最优值.应用模态分析方法,分析了集雪器的工作转速对螺旋叶片振动性能的影响.分析结果表明,经参数优化后的除雪机效率更高,在许用工作转速内,动态性能稳定,不会发生共振现象.     

离心法净化工业油雾中叶轮的形状优化设计

叶轮是离心设备中重要的组成部件,提高叶轮的工作效率是工业油雾净化的一个重要目标。为了改善工业生产环境,对离心叶轮的形状优化设计过程进行研究,对叶轮叶片翼型截面形状的设计与性能进行分析。利用CATIA软件建立叶轮的结构几何模型,由MATLAB计算得到叶轮叶片截面形状。计算结果表明,对离心叶轮的优化有效减轻了叶轮叶片工作时的噪音,提高了使用寿命,使升阻比提高了0.8%,净化效率进一步提升。     

新型比例溢流阀动特性的研究

本文根据新型压力直接检测型比例溢流阀的工作原理和结构特点,提出了简便的“信号流图”动态分析模型,从而分析了阀的动态性能,并提出了改进措施和优化目标参数,然后对阀进行了数字仿真和试验研究。结果表明,给出的数学模型简单、准确、合理,对提高阀的动态性能和设计具有指导意义,据此提出的改进措施也使阀的动态性能有了一定的提高.     

动态优化中的试验方法及其应用

本文讨论动态优化的试验问题。认为在动态优化前后应该对原始模型和优化结果模型进行试验验证,以检验动态优化方法和优化结果的正确性。文中列举了模型试验的两种方法和实际框架结构的算例与试验结果。     

机械结构动特性的灵敏度分析与修改

在对机械进行模态分析后．需要对结构进行动态特性的优化改进。本文提出和改进了三种分析方法，从理论上和计算方法上进行了论证。而通过实例的计算得到了较好的结果。     

基于连续统敏度的结构动态形状优化方法

为实现连续体结构动态形状优化设计,运用连续统敏度分析方法,得到了结构体积、固有频率的物质导数. 在此基础上,采用控制点的虚拟位移为设计变量,运用一阶泰勒展开建立优化模型,设置设计变量的运动极限保证了优化迭代的稳健性. 数值算例表明,该方法的实现不必修改有限元源程序,敏度计算所需的有限元分析次数少,适用于各类优化模型.     

Evolutionary computation based optimization of image Zernike moments shape feature vector

The image shape feature can be described by the image Zernike moments. In this paper, we points out the problem that the high dimension image Zernike moments shape feature vector can describe more detail of the original image but has too many elements making trouble for the next image analysis phases. Then the low dimension image Zernike moments shape feature vector should be improved and optimized to describe more detail of the original image. So the optimization algorithm based on evolutionary computation is designed and implemented in this paper to solve this problem. The experimental results demonstrate the feasibility of the optimization algorithm. Biography: LIU Maofu (1977–), male, Associate professor, Ph.D., research direction: image mining, natural language processing.     

基于伴随方法的动态非定常气动外形优化设计

为实现动态非定常条件下的气动外形优化设计,基于非定常形式的欧拉方程及伴随方程,建立了一套完整的针对非定常动态问题的气动外形优化设计方法,并采用所建立的方法,对俯仰振荡的NACA0012翼型在跨声速(Ma=0.8)及限制条件下进行了翼型时均减阻外形优化. 对优化设计的结果进行了分析. 研究结果表明:该动态非定常气动外形优化设计方法具有较高的可靠性和实用性.      

光学非球面超精密磨床床身动态分析与优化

采用CAD/CAE集成技术,在CATIA和ANSYS Workbench软件平台上建立了超精密磨床床身的CAD三维模型和有限元模型,对其结构进行了动态分析与优化,并得到了床身的最优结构,分析结果表明综合改进后的床身结构相比原床身结构的动态性能有了明显的改善,达到了设计要求。     

非对称勾形磁场的三维优化设计与实现

根据坩埚内熔体对流的类型和分布区域,分析控制对流对勾形(cusp)磁场磁感应强度和磁场位形分布的要求,提出了磁场优化设计目标。采用有限元三维(3D)建模法对cusp磁场进行了建模,利用所建立的模型对比了对称结构和非对称结构对磁场位形分布的影响,分析了在非对称cusp磁场线圈横向层数一定的情况下磁场纵向层数、屏蔽体厚度、上下线圈间距对磁感应强度、磁场位形、磁场功率的影响,优化了磁场结构;根据优化的结构参数制造了磁场并进行了实验测试,结果表明非对称cusp磁场的位形分布与设计结果一致,从而验证了3D优化建模方法的有效性。     

含缺陷盒段类T型结构单元剪切失效分析

界面脱胶或弱胶接是复合材料整体化结构制造过程中出现的主要缺陷形式,对此目前还缺乏成熟的分析手段,从而严重制约了复合材料整体化结构在飞机上的应用。本文首先开展了含界面缺陷/损伤的盒段类T型结构在剪切载荷作用下的失效分析,建立了相应的失效判据和失效分析方法,研究了损伤起始和扩展的过程,以及界面缺陷类型、尺寸对结构性能的影响。最后通过人为制造不同类型和尺寸的界面缺陷试验件的试验,验证了分析方法的有效性。     

基于随机有限元的结构优化设计

主要探讨了用随机有限元法分析结构可靠度及优化设计的方法,优化方法采用直接法中有代表性的复形法,设计中考虑了荷载和抗力的随机性;优化模式中,用强度、稳定等的可靠性约束取代传统的优化模式中的确定性静态约束,进行结构体形优化．最后对工程实例进行分析计算,得出一些有益的结论．