间隙结构对轮缘密封封严性能及透平级气动性能影响的数值研究

采用数值求解三维RANS方程和SST湍流模型的方法,研究了间隙结构对轮缘密封封严性能以及封严射流对透平级气动性能的影响。首先,分别对Aachen的一级半透平以及实验测得的轴向轮缘密封结构进行了数值计算,验证了所用数值方法在透平级气动性能以及密封封严性能方面计算的有效性。在此基础上,分析对比了5种封严射流流量下出口面积相同的直缝间隙、倾斜间隙,以及在倾斜间隙基础上改型得到的渐缩、渐扩间隙等4种密封结构的封严性能和封严射流对透平级气动性能的影响。结果表明,轮缘密封间隙结构会影响到间隙射流,进而导致不同间隙结构下透平级总压损失不同。与直缝间隙相比,倾斜间隙可以有效减小封严射流造成的总压损失,同时具有较高的封严性能;渐缩、渐扩间隙的封严性能与倾斜间隙相近,其中渐扩间隙可以更为有效地减小封严射流造成的气动损失。     

鼠笼式调谐质量阻尼器用于转子振动控制的研究

基于鼠笼良好的环向对称性及结构紧凑等特点,提出了一种用于转子系统振动控制的新型鼠笼式调谐质量阻尼器(TMD)。通过有限元计算设计了这种质量阻尼器的结构,以转子一阶临界转速下的频率为目标频率进行振动控制,对TMD的质量、笼条数量、笼条直径、笼条长度等参数进行了设计;之后对所选取的3种TMD结构进行了模态分析,并通过转子动力学仿真,模拟了这3种结构的减振性能;最后搭建了转子实验台,验证了所设计的鼠笼式调谐质量阻尼器能够有效控制转子系统过临界时的不平衡响应,降振幅度达到34.6%。     

一种悬浮转子电动机的设计

介绍了一种悬浮转子电动机的专利设计,该设计包括设置在转轴上的转子和设置在所述转轴两端用于枢接所述转轴的环形支座,所述转轴两端的周向上均匀设置有至少两个扇形凸台,所述凸台在所述转轴的径向上开有通气腔体,所述通气腔体由一泵气装置提供气压,设计的电动机利用凸台内的通气腔体内的高于大气压的气体,使所述凸台脱离所述环形支座,使转轴类似气垫船悬浮起来,使电动机不使用润滑剂,解决磨损的问题和润滑剂劣化的问题.     

基于均值模型的转子发动机基本喷油策略研究

基本喷油量是开发发动机电控喷油系统的基础数据。在通用发动机均值模型的基础上结合某型转子发动机构造特点建立转子发动机的数学模型,在MATLAB/Simulink中仿真得到转子发动机的基本喷油量MAP图;并通过台架试验对模型仿真结果的准确性进行了验证。结果表明仿真得到的基本喷油量与实测值的误差在10%以内,仿真得到的基本喷油量MAP图可以作为电控转子发动机的初始喷油MAP图,用于转子发动机电控喷油系统的设计与研究。     

防旋板结构的迷宫密封转子动力特性研究

采用基于转子多频椭圆涡动模型和动网格技术求解非定常RANS方程,研究了高低两种预旋比下具有防旋板结构的迷宫密封气流激振转子动力特性。分析对比了在预旋比分别为0.13和1.32时无防旋板结构迷宫密封(Design 1)、带进口防旋板结构迷宫密封(Design 2)、在Design 2的基础上增加二级防旋板迷宫密封(Design 3)的平均周向速度、泄漏量、转子动力特性系数。数值模拟得到的Design 1的泄漏量和转子动力特性系数与实验数据吻合良好,验证了数值方法的准确性。研究表明：高预旋比会导致Design 1的直接刚度和有效阻尼降低,并使直接阻尼与交叉刚度增加;预旋比为1.32时Design 2相对于Design 1能明显降低交叉刚度,且降幅达到63.3%～86.3%,Design 3相对于Design 2的交叉刚度降低了12.9%～39.4%;预旋比0.13时Design 2的交叉刚度小于0,Design 3的交叉刚度绝对值相对于Design 2增加了24.4%～153.0%;Design 2相对于Design 1在预旋比为1.32时有效阻尼项穿越频率从175.1 Hz降低到28.3...     

矢量控制系统中转子电阻辨识方案的仿真研究

设计了一种基于自适应磁链观测器的无速度传感器感应电机矢量控制系统,给出了转速和转子电阻的辨识率,保证了系统在全速度范围内能够稳定运行。通过仿真和实验,对转子电阻随温度的变化对无速度传感器控制系统的影响进行了模拟研究。研究结果表明:给出的转子电阻的辨识方案具有更快的收敛速度;转子电阻的辨识对电机的速度辨识具有很好的修正作用。     

叶片安装角偏差对动叶性能影响的不确定性研究

为了揭示叶片安装角偏差对压气机性能的影响,基于非嵌入式混沌多项式法结合数值模拟,以NASA Rotor37为研究对象,进行了叶片安装角偏差的不确定性量化分析。在峰值效率工况和近失速工况下,进行气动性能统计分析,获得了不同输出参数的均值、标准差和概率分布,探讨各性能参数与安装角偏差间的相关程度并进行流场分析,深入研究安装角偏差波动对内部流场规律的影响。结果表明：安装角偏差对气动性能的影响程度与所处工况有关,近失速工况下,绝热效率受安装角偏差影响的敏感性更大,绝热效率的相对波动幅度相比较峰值效率工况增加了22.95%;总压比与安装角偏差呈较强线性负相关,绝热效率与安装角偏差呈较强线性正相关;不同工况下流场敏感区域有所不同,峰值效率工况下,激波及波后叶尖间隙泄漏流动轨迹受误差不确定性的影响程度较大;近失速工况下,波后间隙泄漏涡破碎区域和吸力面分离流动对安装角不确定性较为敏感;流场中不同区域的损失受安装角偏差影响程度不同,其中尾缘处的损失对安装角偏差的不确定性最为敏感。     

激光微织构分布与形状对轮轨线接触下润滑性能的影响

针对轮缘润滑在改善轮缘磨耗和钢轨侧磨的同时容易造成轨道污染和润滑脂大量浪费的问题,拟在钢轨轨距角表面制备激光微造型,探究激光微造型技术应用于轮缘/钢轨轨距角润滑的可行性.用TY-FM-20S多工位带旋转光纤激光打标机在钢轨试样表面制备了不同分布率的矩形、圆形、菱形激光微织构,利用大滑差在MMS-2A摩擦磨损试验机上模拟地铁车辆通过小半径曲线路段,并开展不同喷涂油量的轮缘/轨距角润滑模拟试验,引入正交试验设计对试验和结果进行分析,结果表明：涂油量对轮缘润滑效率的影响最大,其次是微造型分布率,而微造型形貌影响最小.利用正交试验分析法中直观分析法与方差分析法进一步得出,当采用菱形形貌、分布率为5.25%(40个形貌)及0.2 mL喷涂油量时润滑效率最优,即,合适的激光微造型形貌与分布可以显著改善轮缘润滑效率.     

迷宫齿蘑菇形磨损时密封泄漏特性和转子动力特性系数研究

采用基于转子多频椭圆涡动模型和动网格技术的Unsteady Reynolds-Averaged NavierStokes(URANS)方程求解方法,研究了迷宫齿蘑菇形磨损对密封泄漏特性和气流激振转子动力特性的影响,计算分析了未磨损以及磨损间隙分别为0.4、0.5、0.6mm时的密封泄漏量,流场以及转子动力特性系数。结果表明:迷宫齿蘑菇形磨损使得密封间隙内缩流面积增加,导致迷宫密封泄漏量随磨损间隙增加而增加,且当磨损间隙大于0.4mm时,泄漏量随磨损间隙增加而线性增加;迷宫齿蘑菇形磨损增加了密封的直接刚度,降低了密封交叉刚度的大小以及直接阻尼,但当磨损间隙超过0.5mm时,直接阻尼不再发生改变;随着迷宫齿蘑菇形磨损间隙增加,迷宫密封有效阻尼降低,从而使得转子稳定性降低,但仍然处于稳定范围内。     

挤压油膜阻尼器油膜压力的1种实用计算方法

针对挤压油膜阻尼器(SFD)长轴承模型,根据含有流体惯性项的Navier-Stokes(N-S)方程,通过建立油膜惯性速度分布模型,提出了1种工程上实用的油膜压力计算方法,即解析法与数值计算相结合的方法,给出了油膜压力和作用力的表达式.