Matlab在发动机试验数据处理中的应用

本文利用MATLAB强大的数据处理功能和绘图功能对发动机的性能试验数据进行处理,首先建立数学模型,再编制程序描点法绘出数据图,得出最初的描点图,再采用最小二乘分段多项式拟合法进行曲线拟合,最终得出较为完善的曲线图。采用最小二乘法分段多项式拟合法进形曲线拟合,即提高了工作效率,又可得出较为精确可靠的曲线方程和直观的拟合曲线。     

非线性最小二乘法在离心泵特性曲线拟合的应用

针对常用离心泵特性曲线拟合算法中出现的驼峰形曲线问题,通过比较多种常用的拟合算法,并分析其优缺点;以山西某泵站离心泵为例,采用非线性最小二乘法拟合水泵特性曲线;最后通过泵站离心泵的实测数据,与最小二乘拟合的结果进行对比分析。结果表明,非线性最小二乘拟合算法精确度可靠,拟合出的离心泵特性曲线符合实测数据的整体趋势,更加合理可靠。研究成果可为泵站运行管理提供参考。     

风电叶片螺栓套疲劳试验机跟随控制策略研究

为解决风电叶片螺栓套疲劳试验过程中实际载荷与期望载荷的跟随控制问题,设计一种风电叶片螺栓套疲劳试验机并对期望载荷与实际载荷间的跟随控制策略进行研究。采用基于最小均方(LMS)的谐波消除和幅值控制策略,通过LMS算法的权值调整机制,解决实际载荷的量测噪声和幅值衰减现象。通过Matlab/Simulink,建立试验机模型,对算法的有效性进行验证;搭建试验机平台,通过现场疲劳试验对跟随效果进行研究。结果表明,在基于LMS的跟随控制策略下,螺栓套期望载荷与实际载荷的跟随效果良好,载荷误差不超过±5 k N,为风电叶片螺栓套疲劳特性的研究与应用提供可能。     

架空输电线路微风振动监测与疲劳损伤计算研究

针对传统的输电线路微风振动疲劳试验和理论模型存在的不足,通过分析导线张力和气象条件对微风振动疲劳损伤的影响,改进了基于Miner线性累积损伤理论的导线疲劳损伤计算模型,设计了基于ZigBee无线网络的输电线路微风振动监测系统,提出了基于最小二乘法的基线校正方法来消除加速度传感器数据直接积分造成的振动曲线严重漂移现象,再经过两次积分得到不失真的振动曲线。系统运行结果表明,监测数据拟合轨迹与实测轨迹基本一致,可满足输电线路现场实时监测的需要。     

基于统计学的机体疲劳强度分析方法研究

介绍了一种发动机机体的疲劳试验与仿真计算方法,采用最小二乘法得到了基于计算和试验的S-N曲线,并对二者的结果进行了对比分析研究。研究结果表明:基于统计学的疲劳试验方法可获得机体的许用安全系数,而材料特性及制造工艺是造成仿真与试验结果存在差异的主要原因,根据疲劳试验的统计结果合理选择仿真计算中强度降低因子Kf,可以有效提高仿真计算的可信度。     

三次样条插值法影响流场测试精度的研究

目前处理五孔探针数据时采用的方法有线性插值法、最小二乘法等.对于相同的测试数据,采用不同插值方法所得到的结果存在差别.为了提高精度,通过理论分析,在这些方法的基础上提出了三次样条插值法.该方法将各标定数据点拟合为抛物线,从而使拟合曲线在非标定点上更接近真实曲线,同时拟合曲线在经过标定点时不发生偏离.为检验方法的合理性,...     

MW级风电机组偏航轴承连接螺栓的强度计算

以一个2 MW风电机组偏航轴承连接螺栓为分析对象,对其进行了极限、疲劳、滑移强度计算。首先基于极限载荷计算得到了螺栓的最小极限安全系数;然后利用ANSYS得到了螺栓的载荷-应力非线性曲线;根据该曲线将载荷-时间谱转化为应力-时间谱,利用雨流统计和P-M准则得到了螺栓的最小疲劳安全系数;最后对螺栓的滑移强度进行了计算。计算结果表明,偏航轴承连接螺栓的极限、疲劳和滑移强度满足设计要求。该方法为螺栓的结构设计与优化提供了一种实用的手段。     

风电机组单叶片吊装过程中叶根螺栓的强度分析

以风电机组单叶片吊装过程中叶根螺栓的受力情况为研究对象,采用ANSYS软件中的BEAM188单元模拟叶根螺栓,利用有限元分析建立仿真模型,并进行了叶根螺栓的受力分析,将仿真结果与理论结果进行对比,确保了仿真结果的正确性与有效性;分析了不同预紧力施加方式下,叶根螺栓的应力增量、安全系数,以及接触面接触状态与开口位移的变化情况,从而得到了对叶根螺栓施加预紧力时安全且合理的方案。结果表明:在风电机组的单叶片吊装过程中,随着叶根螺栓数目的增多,其应力增量逐渐减小、安全系数增加、开口位移降低;而在单叶片的实际吊装工况下,虽然无法实现向所有叶根螺栓施加目标预紧力,但仍需安装不能施加目标预紧力的叶根螺栓,并利用扭矩扳手进行校紧,以增加叶根螺栓的安全系数,减少开口位移,保证单叶片吊装过程中的安全性与可实施性。     

五孔探针实验数据处理的线性插值法

在使用五孔探针校准数据时通常采用样条插值或最小二乘法拟合,相同的探针校准曲线用这两种方法分别插值得到的结果有较大的差异。本文通过对两种方法理论上分析,提出了一种实用性更强的线性插值法。对于特性良好的探针,该方法的精度接近样条插值;对于特性较差的探针,能够在不改变探针特性曲线的基础上保证插值精度。相对于样条插值和最小二乘法拟合,该方法有着更为广泛的适应性。     

1200mm末级动叶片开发试验研究

1200mm末级动叶片是东汽自主开发的末级动叶片,叶片采用阻尼凸台拉筋和自带围带的结构形式。为了保证叶根强度、避免叶片在正常运行中发生共振现象,通过叶根强度试验和叶片的动调频试验,为保障叶片具有合格的强度振动特性提供支持,确保叶片在机组运行中的安全可靠。该文介绍了该叶片的叶根强度试验、动频试验的测试技术、试验结果及分析结论。     

Blade Parameterization and Aerodynamic Design Optimization for a 3D Transonic Compressor Rotor

The present paper describes an optimization methodology for aerodynamic design of turbomachinery combinedwith a rapid 3D blade and grid generator(RAPID3DGRID),a N.S.solver,a blade parameterization method(BPM),a gradient-based parameterization-analyzing method(GPAM),a response surface method(RSM)withzooming algorithm and a simple gradient method.By the use of blade parameterization method a transonic com-pressor rotor can be expressed by a set of polynomials,and then it enables us to transform coordinate-expressedblade data to parameter-expressed and then to reduce the number of parameters.With changing any one of theparameters and by applying grid generator and N.S.solver,we can obtain several groups of samples.Here onlyten parameters were considered to search an optimized compressor rotor.As a result of optimization,the adiabaticefficiency was increased by 1.73%.     

Investigation of modification design of the fan stage in axial compressor

The S2 flow path design method of the transonic compressor is used to design the one stage fan in order to replace the original designed blade cascade which has two-stage transonic fan rotors. In the modification design, the camber line is parameterized by a quartic polynomial curve and the thickness distribution of the blade profile is controlled by the double-thrice polynomial Therefore, the inlet flow has been pre-compressed and the location and intensity of the shock wave at supersonic area have been controlled in order to let the new blade profiles have better aerodynamic performance. The computational results show that the new single stage fan rotor increases the efficiency by two percent at the design condition and the total pressure ratio is slightly higher than that of the original design. At the same time, it also meets the mass flow rate and the geometrical size requirements for the modification design.     

某涡轮叶片热-机械疲劳寿命预测与试验验证

为了得到某燃气轮机涡轮叶片关键截面的真实寿命,设计并开展了涡轮叶片热-机械疲劳试验,获得了真实寿命数据,并基于试验结果提出了一种涡轮叶片低周疲劳与蠕变疲劳交互的寿命预测方法。首先,采用一维线弹性关系、修正公式以及循环应力应变关系3种名义应力应变处理模型计算获得了名义应变;然后,利用SWT寿命关系式预测模型预测了叶片的热-机械疲劳寿命;再将预测寿命与试验获得的真实寿命进行对比分析。研究表明：对于某型燃气轮机涡轮叶片,基于SWT预测模型的循环应力应变关系方法相比于一维线弹性关系和修正公式法预测精度最高,与试验寿命相比,预测误差在4倍分散带之内。     

水平轴风力机翼型大攻角分离流动的数值模拟

翼型的失速特性是失调速节型水风力机的气动性能分析和颤振分析的基础，许多涉及这类问题的研究大多只给出了翼型刚开始失速时的计算结果，然而在正常运行工况下叶片端部翼型的深失速特性是风力机的最关键的一类问题，通过求解二维非常，可压的Ｎ－Ｓ方程计算了风力机常用翼型ＮＡＣＡ４４１８的绕流特性，Ｎ－Ｓ方程在贴体坐标系中给出用Ｐｏｉｓｓｏｎ方程法生成了Ｃ型网格，数值计算了采用了一种改进的ＬＵ－ＳＧＳ格式。将翼型的     

带缘板阻尼叶盘系统高速旋转激振试验研究

在燃气轮机高压涡轮叶片上安装缘板阻尼结构可以有效降低叶片振动应力,为了掌握叶片振动特性,进而指导阻尼结构设计,以某船用燃气轮机高压涡轮转子为研究对象,开展带缘板阻尼叶盘系统高速旋转激振试验。设计了缘板阻尼结构形式,开发了雾化油滴喷液激振试验系统;同时,模拟常温环境下的叶片工作载荷,结合试验数据分析获取叶片安装阻尼器前后的动应力变化情况。试验结果表明：所设计的试验系统能够很好地模拟叶片弯曲和扭转共振状态;无阻尼激振试验获取的叶片模态参数与理论计算值相当,试验结果验证了理论计算方法的准确性;安装缘板阻尼器后叶片弯曲振动应力下降明显,存在最优阻尼参数使减振效果最佳;根据叶片幅频响应曲线可以看出,缘板阻尼器使叶片非线性力学特征增强,出现叶片振动能量相互传递的现象。     

Structural investigation of composite wind turbine blade considering various load cases and fatigue life

This study proposes a structural design for developing a medium scale composite wind turbine blade made of E-glass/epoxy for a 750 kW class horizontal axis wind turbine system. The design loads were determined from various load cases specified at the IEC61400-1 international specification and GL regulations for the wind energy conversion system. A specific composite structure configuration, which can effectively endure various loads such as aerodynamic loads and loads due to accumulation of ice, hygro-thermal and mechanical loads, was proposed. To evaluate the proposed composite wind turbine blade, structural analysis was performed by using the finite element method. Parametric studies were carried out to determine an acceptable blade structural design, and the most dominant design parameters were confirmed. In this study, the proposed blade structure was confirmed to be safe and stable under various load conditions, including the extreme load conditions. Moreover, the blade adapted a new blade root joint with insert bolts, and its safety was verified at design loads including fatigue loads. The fatigue life of a blade that has to endure for more than 20 years was estimated by using the well-known S–N linear damage theory, the service load spectrum, and the Spera's empirical equations. With the results obtained from all the structural design and analysis, prototype composite blades were manufactured. A specific construction process including the lay-up molding method was applied to manufacturing blades. Full-scale static structural test was performed with the simulated aerodynamic loads. From the experimental results, it was found that the designed blade had structural integrity. In addition, the measured results of deflections, strains, mass, and radial center of gravity agreed well with the analytical results. The prototype blade was successfully certified by an international certification institute, GL (Germanisher Lloyd) in Germany.     

燃气涡轮叶片内部冷却结构的设计与实验

通过某型号涡轮气冷叶片的设计与验证,建立了一种简化的气冷叶片流热解耦设计模拟方法,结合对流冷却、冲击冷却的实验结果,通过调整冷气参数,达到控制叶片表面温度的要求.在平面叶栅热风洞中,通过调整尾流板角度,控制叶片表面流动状态,满足叶栅流动的周期性条件,保证了热测量的正确性.完成了气冷叶片的设计、分析与验证的系列工作,为今后研制气冷叶片建立了扎实基础.     

基于惯性网络的兆瓦级风电叶片形变测量算法研究

针对目前风电叶片形变过程中挠曲度测量误差较大的问题,提出一种基于惯性网络的相对运动监测算法。首先根据应力分析对叶片建立主从式惯性网络,然后推导出主子节点间的相对运动解算方法并建立相对导航误差模型,设计相对导航误差估计滤波器,通过误差反馈保证子节点的位姿解算精度;其次构建联邦式的相对惯性导航误差估计滤波器进行主子节点的数据融合,提高风电叶片的形变估计精度及系统整体的容错性;最后对某型风电叶片进行静力加载试验,试验结果表明：该算法可准确测量出叶片上各节点在三维空间的位移曲线,3个子节点在挥舞方向的平均相对误差仅为0.92%、1.18%、1.07%。该算法可实时监测风电叶片的位姿状态,在叶片检测及风力机日常运行的安全监测上具有较好的理论研究意义与工程应用价值。     

某MW级风机叶片静力试验的有限元模拟分析

通过有限元方法对某MW级风机叶片的静力试验工况进行了模拟分析,计算了叶片的模态以及在静力试验载荷下的位移、应变。计算结果与全尺寸叶片静力试验结果较好吻合,验证了该分析方法的可靠性,可应用于风电叶片的结构校核和新叶片开发设计。     

大型风机叶片疲劳加载模式的能耗分析

设计了两套风机叶片疲劳加载试验方案:液压缸强迫加载模式和偏心质量块共振加载模式,并给出了两种模式下的能量耗散方程。采用多级载荷加载试验获得沿叶片展向的挠度分布情况和加载点刚度值,通过叶片的自由衰减试验获得阻尼比值。最后对aeroblade1.5-40.3风机叶片进行1个振动周期的能耗计算,得出在相同振幅下,共振加载模式的能耗小于强迫加载模式能耗的1/3。研究结果为后续的风机叶片疲劳加载试验打下基础。