航空发动机高速锥齿轮瞬态动力学分析与试验研究 被引量：14

1

作者 栾孝驰 沙云东 +3 位作者 郭小鹏 廖宇楠 赵奉同 刘欣 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期2806-2815,共10页

针对航空发动机中央传动锥齿轮由行波共振引起的掉块故障,采用瞬态接触动力学分析方法与试验验证相结合的手段,对行波共振发生时从动锥齿轮的共振特性和应力分布开展研究。基于声测法开展了航空发动机中央传动锥齿轮行波共振试验,研究... 针对航空发动机中央传动锥齿轮由行波共振引起的掉块故障,采用瞬态接触动力学分析方法与试验验证相结合的手段,对行波共振发生时从动锥齿轮的共振特性和应力分布开展研究。基于声测法开展了航空发动机中央传动锥齿轮行波共振试验,研究中央传动锥齿轮行波共振特性,获取了从动锥齿轮行波共振动频、危险转速以及破坏断裂特征。仿真计算结果与试验结果对比分析表明:试验中出现三节径共振皆是前行波共振,四节径共振是后行波共振;三节径共振危险转速范围为74.2%~76.2%,四节径共振危险转速范围为102.8%~104.2%。数值仿真与试验测试中结构静频值具有一致性,三节径误差小于2%,四节径误差小于5%,验证了仿真计算模型的准确性。仿真计算四节径行波共振时从动锥齿轮齿根处和辐板应力集中,应力分布形式与齿轮故障复现试验断裂形式基本一致,辐板正面应力值大小与试验结果基本吻合,误差在0.5%~9.5%,满足工程级应力预测要求,验证了瞬态接触动力学分析方法对齿轮行波共振应力预测的有效性。试验表明该齿轮结构是否存在初始缺陷是发生齿轮断裂故障的重要因素之一。 展开更多

关键词 航空发动机 中央传动锥齿轮 行波共振 断裂故障 声测法 动力学分析

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RP-3航空煤油模拟替代燃料的着火延迟特性 被引量：6

2

作者 刘靖 胡二江 +1 位作者 黄佐华 曾文 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期467-473,共7页

为了获得一种新的国产RP-3航空煤油模拟替代燃料的着火延迟特性,在化学激波管中完成了初始压力分别为0.1MPa与0.3MPa,当量比分别为0.5,1.0与1.5,着火温度为1000~1700K条件下该模拟替代燃料着火延迟时间的试验测试,分析了初始压力与当量... 为了获得一种新的国产RP-3航空煤油模拟替代燃料的着火延迟特性,在化学激波管中完成了初始压力分别为0.1MPa与0.3MPa,当量比分别为0.5,1.0与1.5,着火温度为1000~1700K条件下该模拟替代燃料着火延迟时间的试验测试,分析了初始压力与当量比对该模拟替代燃料着火延迟时间的影响规律,并与相应工况条件下RP-3航空煤油的着火延迟特性进行了对比分析。结果表明,不同工况条件下,该模拟替代燃料的着火延迟时间的对数与着火温度的倒数呈线性关系;其着火延迟时间随当量比的降低或着火温度、初始压力的升高逐渐缩短;相同工况条件下,该模拟替代燃料的着火延迟时间与RP-3航空煤油的着火延迟时间吻合较好。 展开更多

关键词 RP-3航空煤油 模拟替代燃料 点火延迟时间 化学激波管 影响因素

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活性粒子对航空煤油着火特性影响机理分析 被引量：1

3

作者 王美琪 陈雷 +3 位作者 曾文 杨昆 宋鹏 郑玮琳 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期370-376,共7页

为了研究等离子体中的活性粒子(OH自由基)对航空煤油着火特性的影响,选择正癸烷骨架机理作为航空煤油替代燃料。用零维均质完全混合模型和零维完全预混模型对等离子体点火和燃烧过程进行计算分析,计算敏感度和各组分摩尔分数来揭示活性... 为了研究等离子体中的活性粒子(OH自由基)对航空煤油着火特性的影响,选择正癸烷骨架机理作为航空煤油替代燃料。用零维均质完全混合模型和零维完全预混模型对等离子体点火和燃烧过程进行计算分析,计算敏感度和各组分摩尔分数来揭示活性粒子的添加对正癸烷着火特性的影响,并采用敏感性分析方法对反应机理进行了适当修正。结果表明:修正后机理的着火延迟时间曲线与正癸烷自点火曲线趋势一致。OH自由基的添加显著缩短航空煤油的着火延迟时间:在750K时,加入0.1%OH自由基相比正癸烷自点火着火延迟时间缩短约41%;加入0.5%OH自由基缩短约52.3%。加入0.8%OH自由基缩短约58.2%。加入OH自由基之后大部分基元反应的敏感度向着促进反应进行的方向增加。 展开更多

关键词 活性粒子 骨架机理 着火延迟时间 敏感度 航空煤油

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某超燃冲压发动机尾喷管的三维流场特性 被引量：4

4

作者 王建明 齐晓航 +2 位作者 栾思琦 王成军 陈宝岭 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第14期6063-6068,共6页

超燃冲压发动机结构简单,推重比大,应用前景广阔。但其流场结构十分复杂,研究超燃冲压发动机三维流场结构具有重要的意义。采用计算流体力学软件对某超燃冲压发动机尾喷管的三维流场进行数值模拟,先后得到了流场的密度、马赫数、涡量及... 超燃冲压发动机结构简单,推重比大,应用前景广阔。但其流场结构十分复杂,研究超燃冲压发动机三维流场结构具有重要的意义。采用计算流体力学软件对某超燃冲压发动机尾喷管的三维流场进行数值模拟,先后得到了流场的密度、马赫数、涡量及速度矢量线图。结果表明:喷管内及侧壁面出口处存在膨胀波。各个壁面出口处附近的流场存在羽流激波和剪切层,内喷管出口周围的羽流激波和剪切层呈环状分布在流场周围,上壁面尾部受羽流激波的影响产生一道由压强决定的管内斜激波。内喷管出口及上壁面尾部处也均存在流向涡结构。 展开更多

关键词 超燃冲压发动机 膨胀波 激波 剪切层 流向涡

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基于摩擦热效应的刷式密封摩擦副匹配性实验研究 被引量：1

5

作者 杨艺潇 孙丹 +3 位作者 兰可心 赵欢 冯毓钟 张杰一 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期636-645,690,共11页

刷丝与转子涂层相互作用产生的摩擦热效应直接影响刷式密封的密封性能和使用寿命。分析了刷式密封摩擦副之间的摩擦热效应理论,设计搭建了刷式密封摩擦副摩擦热效应实验装置,设计加工了6种不同结构参数与刷丝材料的刷式密封实验件和4种... 刷丝与转子涂层相互作用产生的摩擦热效应直接影响刷式密封的密封性能和使用寿命。分析了刷式密封摩擦副之间的摩擦热效应理论,设计搭建了刷式密封摩擦副摩擦热效应实验装置,设计加工了6种不同结构参数与刷丝材料的刷式密封实验件和4种不同涂层材料的摩擦转盘,实验研究了工况参数、结构参数以及不同摩擦副材料对刷式密封摩擦热效应的影响,通过对比分析刷式密封最高温度以及磨损前后摩擦副的磨损形貌及磨损量,获取了刷丝与转子涂层材料的匹配性关系。研究结果表明:刷式密封最高温度会随着摩擦时长的增加先迅速升高后趋于稳定,随着干涉量的增大而升高,干涉量由0.3 mm增大至0.4 mm,刷丝平均最高温升达39.96℃;最高温度随着刷丝束厚度的增加而升高,随着后挡板保护高度的增大而降低;当刷丝材料为钴基高温合金GH605时,最佳转子涂层材料为WC,当刷丝材料为镍基高温合金GH4169时,最佳转子涂层材料为ZrO_(2),此两种匹配材料能够在相同工况下产生较低的摩擦热量,且耐磨性能高于其他匹配材料。 展开更多

关键词 刷式密封 摩擦热效应 摩擦副 匹配性 干涉量

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不同压力边界下迷宫密封封严特性对比研究

6

作者 李玉 苏国征 +2 位作者 孙丹 任国哲 刘海波 《润滑与密封》 北大核心 2025年第5期52-59,92,共9页

针对迷宫密封在不同压力边界条件下的封严特性问题,建立迷宫密封封严特性求解模型。在验证模型准确性的基础上,研究等背压不等压差、等压差不等背压和等压比不等背压等压力边界,对迷宫密封泄漏特性、速度分布特性和密封-转子系统稳定性... 针对迷宫密封在不同压力边界条件下的封严特性问题,建立迷宫密封封严特性求解模型。在验证模型准确性的基础上,研究等背压不等压差、等压差不等背压和等压比不等背压等压力边界,对迷宫密封泄漏特性、速度分布特性和密封-转子系统稳定性的影响。研究表明:在等背压条件下,随着压差增加,迷宫密封的泄漏量和泄漏系数增加,速度比降低且降幅逐渐减小,平均周向速度降低,密封-转子系统稳定性增强;在等压差条件下,随着背压增加,泄漏量增加,泄漏系数降低,速度比略有上升且沿气流流动方向增幅增加,平均周向速度增加,密封-转子系统稳定性降低;在等压比条件下,随着背压增加,泄漏量增加但泄漏系数基本不变,速度比降低且降幅逐渐减小,最终趋于一致,平均周向速度降低,密封-转子系统稳定性增强。此外,泄漏系数可用于表征迷宫密封的流通能力,以排除背压对出口气流密度及泄漏量的影响。该研究为迷宫密封在不同压力边界下的性能分析提供了理论依据。 展开更多

关键词 迷宫密封 封严特性 压力边界 密封-转子系统稳定性 泄漏特性

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阻尼环结构参数对篦齿封严气弹稳定性的影响

7

作者 刘海波 李玉 +2 位作者 孙丹 任国哲 杨泽敏 《润滑与密封》 北大核心 2025年第10期50-57,共8页

为探究阻尼环结构参数对篦齿封严气弹稳定性的影响,基于能量法与谐响应分析,建立带阻尼环的篦齿封严装置流固耦合数值求解模型。在验证模型准确性的基础上,研究阻尼环截面长度、厚度以及截面形状下的幅频响应、气动阻尼比等结果,进而评... 为探究阻尼环结构参数对篦齿封严气弹稳定性的影响,基于能量法与谐响应分析,建立带阻尼环的篦齿封严装置流固耦合数值求解模型。在验证模型准确性的基础上,研究阻尼环截面长度、厚度以及截面形状下的幅频响应、气动阻尼比等结果,进而评估阻尼环减振效果。研究表明:篦齿封严安装阻尼环前在第二节径处出现最大幅值振动,且气动阻尼比为负值,发生气弹失稳;安装阻尼环后第二节径处振动幅值有所降低,气动阻尼比增大,气弹稳定性提高;减振效果随着阻尼环截面长度和厚度的增加而增加,并且当截面长度较大时,圆形截面阻尼环有更好的减振效果;当阻尼环截面长度小于安装槽长度的40%时,圆形截面阻尼环失效,而方形阻尼环有较好的减振效果。 展开更多

关键词 篦齿封严 阻尼环 气弹失稳 气动阻尼比 幅频响应

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多通道振动信号与滑油屑末信息融合的滚动轴承状态监控方法

8

作者 栾孝驰 白天 +2 位作者 赵俊豪 沙云东 雷志浩 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第1期298-310,共13页

针对单一检测手段难以对航空发动机主轴承进行状态监测以及准确诊断故障的问题,提出多通道振动信号与滑油屑末信息融合的滚动轴承状态监控方法。该方法首先通过建立的多通道振动信息加权融合模型将多个振动传感器测得的数据进行加权融合... 针对单一检测手段难以对航空发动机主轴承进行状态监测以及准确诊断故障的问题,提出多通道振动信号与滑油屑末信息融合的滚动轴承状态监控方法。该方法首先通过建立的多通道振动信息加权融合模型将多个振动传感器测得的数据进行加权融合,然后利用CEEMDAN对融合后的信号进行分解,根据峭度-相关系数筛选准则筛选出强冲击性分量进行重构,得到一个富含轴承故障特征信息的振动信号;再选用总有效值作为时域特征参数、提出特征能量作为频域特征参数;通过选取隶属度函数,根据实际情况及专家经验定义模糊推理规则,基于模糊推理理论将总有效值和特征能量进行第1次融合为振动信息参数F1;然后将测得的滑油金属屑末数作为剥落屑末信息参数F2,再基于模糊推理理论将F1与F2进行第2次融合分析;最后监测滚动轴承状态并诊断轴承故障。开展航空发动机主轴承剥落扩展试验,安装振动及滑油屑末检测系统,同步采集轴承剥落全程的振动及滑油屑末信息,并应用所提出方法对所测得数据进行分析。结果表明,多通道振动信号与滑油屑末信息融合的滚动轴承状态监控方法可进行故障特征综合分析并有效判别轴承运行状态。 展开更多

关键词 滚动轴承 振动信号 滑油金属屑末 多通道信息融合 峭度-相关系数准则 状态监控 航空发动机

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加权特征参数信息重构方法及其在主轴承故障诊断中的应用

9

作者 赵俊豪 栾孝驰 沙云东 《推进技术》 北大核心 2025年第1期253-263,共11页

为解决航空发动机内滚动轴承微弱故障识别受到环境噪声干扰和重要信息易被忽略的问题,提出一种新的加权特征参数信息重构方法,并将其运用到航空发动机的主轴承故障检测中。该方法首先采用粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)... 为解决航空发动机内滚动轴承微弱故障识别受到环境噪声干扰和重要信息易被忽略的问题,提出一种新的加权特征参数信息重构方法,并将其运用到航空发动机的主轴承故障检测中。该方法首先采用粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)优化变分模态分解(Variational mode decomposi-tion,VMD)中的参数,得到K0个模态分量;然后提出一种新的加权特征参数信息重构公式,将所有模态分量按照该公式进行加权重构,过滤噪声成分,并更大程度地保留有效信息;最后对重构信号进行包络分析提取出轴承故障特征信息。通过对航空发动机中介轴承试验故障数据进行分析,得到结论:该方法可降低噪声成分对整体信号的干扰,有效突显出故障特征信息,诊断强背景噪声强干扰工况下的轴承微弱故障,因此是一种有效的用于航空发动机主轴轴承故障特征提取与诊断的方法之一。经仿真信号计算,降噪后的信号峰值因子提升1.62 d B,有效增强了冲击性成分。 展开更多

关键词 航空发动机 滚动轴承 加权特征参数信息重构 故障诊断 变分模态分解

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基于ALE流固耦合方法的刷式密封泄漏特性理论与实验研究 被引量：11

10

作者 李国勤 孙丹 +2 位作者 刘永泉 战鹏 信琦 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1850-1860,共11页

现有刷式密封流固耦合求解模型因刷丝变形接触导致网格畸变而难以计算。本文提出了基于ALE(Arbitrary Lagrange-Euler)流固耦合方法考虑刷丝变形接触的三维瞬态双向流固耦合求解模型,设计搭建了刷式密封泄漏特性和可观测刷丝运动轨迹的... 现有刷式密封流固耦合求解模型因刷丝变形接触导致网格畸变而难以计算。本文提出了基于ALE(Arbitrary Lagrange-Euler)流固耦合方法考虑刷丝变形接触的三维瞬态双向流固耦合求解模型,设计搭建了刷式密封泄漏特性和可观测刷丝运动轨迹的实验装置。实验研究了刷式密封刷丝运动状态对泄漏特性的影响,不同压比条件下的泄漏特性变化规律,在验证刷式密封流固耦合求解模型准确性基础上,数值分析了不同时刻刷式密封速度分布与刷丝运动状态,并研究了不同结构参数对泄漏特性的影响规律。研究结果表明:基于ALE流固耦合方法解决了传统刷式密封求解模型因刷丝变形接触导致网格畸变而难以计算的问题,可准确计算刷式密封流场特性和力学特性;刷式密封刷丝吹下效应会降低泄漏量,刷丝颤振现象主要发生在气流入口处的前排刷丝域,会引起泄漏量增大,在气流力作用下,刷丝束轴向厚度变小,有利于减小泄漏量;在本文研究条件下,刷丝固定端与自由端的中间部位最先发生变形,随着时间的变化,气流速度逐渐趋于稳定,最大速度出现在末排刷丝与后挡板接触位置,刷丝自由端变形最大;刷式密封泄漏量随径向密封间隙的增大而增大,与径向密封间隙0mm时相比,径向密封间隙0.2mm时泄漏量增加了51.6%~62.8%。随着刷丝排数的增大,泄漏量逐渐减小,当刷丝排数大于25排时,其对泄漏量影响较小。随着刷丝间隙、刷丝与后挡板之间的轴向间隙、后挡板保护高度的增大,泄漏量先逐渐增大后趋于平缓。 展开更多

关键词 刷式密封 ALE流固耦合 泄漏特性 刷丝运动状态 变形接触

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基于噪声测试的轴承滚动体划伤故障特征识别 被引量：5

11

作者 栾孝驰 沙云东 +1 位作者 张峰旗 那万晓 《机械设计与制造》 北大核心 2023年第2期15-19,共5页

围绕航空发动机轴承典型故障不易诊断的问题,提出了基于噪声信号的非接触式测量方法。在实验室条件下设计并搭建具有复杂传递路径的轴承故障模拟转子试验台,用线切割的方法加工了轴承滚动体划伤故障,开展了该种故障下不同转速工况的试... 围绕航空发动机轴承典型故障不易诊断的问题,提出了基于噪声信号的非接触式测量方法。在实验室条件下设计并搭建具有复杂传递路径的轴承故障模拟转子试验台,用线切割的方法加工了轴承滚动体划伤故障,开展了该种故障下不同转速工况的试验测试,获取了故障轴承噪声信号及振动信号。对采集到的噪声信号进行频谱分析和小波阈值变换分析,振动信号进行包络谱分析。分析结果表明:基于噪声信号的诊断方法避免了复杂传递路径对信号的衰减作用,可以有效提取轴承滚动体划伤故障信号特征,识别效果明显优于振动信号。这里提出的基于噪声信号诊断的方法为航空发动机轴承故障诊断提供了新手段。 展开更多

关键词 滚动轴承 噪声 故障诊断 小波阈值变换方法 航空发动机

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麻疯树油/RP-3航油混合燃料燃烧特性实验研究 被引量：2

12

作者 吴宗霖 马洪安 +2 位作者 付淑青 刘宇 曾文 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期2358-2365,共8页

为研究麻疯树油/RP-3航空煤油混合燃料的燃烧特性,在定容燃烧弹内完成了体积混合比分别为1:0,1:1和1:3,初始温度500K,初始压力0.1MPa,当量比为0.7~1.5混合燃料的实验。分析得到了混合燃料的火焰发展特性、火焰半径变化率、拉伸火焰传播... 为研究麻疯树油/RP-3航空煤油混合燃料的燃烧特性,在定容燃烧弹内完成了体积混合比分别为1:0,1:1和1:3,初始温度500K,初始压力0.1MPa,当量比为0.7~1.5混合燃料的实验。分析得到了混合燃料的火焰发展特性、火焰半径变化率、拉伸火焰传播速度、马克斯坦长度、无拉伸火焰传播速度等燃料燃烧特性,并与RP-3航空煤油对比。得到以下结论:在当量比为0.7~1.2时,火焰传播稳定,火焰前锋面较光滑;在当量比增至1.3~1.5时,火焰前锋面出现大量裂纹、胞状结构和微型火团,与其他大分子碳氢燃料的燃烧性质相似;在初始温度和初始压力一定时,无拉伸层流火焰传播速度随当量比先增加后减小,在当量比为0.9~1.0附近时,无拉伸层流火焰传播速度达到最大值;混合燃料的马克斯坦长度与当量比呈反比,在当量比为0.7~1.2时,马克斯坦长度为正值,燃烧趋于稳定;在当量比为1.3~1.5时,马克斯坦长度为负值,燃烧趋于不稳定。与RP-3航空煤油对比,掺有麻疯树油时马克斯坦长度轻微降低,燃烧稳定性稍差;在当量比小于1.0时,无拉伸火焰传播速度轻微降低,在当量比大于1.0时,无拉伸火焰传播速度显著降低。 展开更多

关键词 替代燃料 麻疯树油 混合燃料 定容燃烧弹 马克斯坦长度 无拉伸火焰传播速度

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基于能量法的篦齿封严环气弹稳定性数值研究 被引量：2

13

作者 苏国征 孙丹 +2 位作者 李玉 王志 任国哲 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期187-196,共10页

针对航空发动机篦齿封严环气弹稳定性问题,采用基于三维插值及非定常动网格技术的能量法,建立了篦齿封严环气弹稳定性数值求解模型。在验证数值方法准确性的基础上,研究了供气压力、转速和进气畸变对篦齿封严环气弹稳定性的影响,分析了... 针对航空发动机篦齿封严环气弹稳定性问题,采用基于三维插值及非定常动网格技术的能量法,建立了篦齿封严环气弹稳定性数值求解模型。在验证数值方法准确性的基础上,研究了供气压力、转速和进气畸变对篦齿封严环气弹稳定性的影响,分析了篦齿封严环气动力、气动功分布特性,揭示了进气畸变对篦齿封严环气弹稳定性的影响机理。研究表明:在本文研究中,外篦齿封严环相对于内篦齿封严环更易发生气弹失稳;随供气压力增加,外篦齿封严环气弹稳定性呈现降低趋势,当供气压力为0.55 MPa和0.7 MPa时,外篦齿封严环存在气弹失稳的风险;转速2000 r/min和4000 r/min相对于6000 r/min具有更大的气弹失稳风险。相比于360°圆周进气,90°圆周进气的外篦齿封严环气动力存在相互抵消的耦合作用,所以90°圆周进气的外篦齿封严环具有较高的气弹稳定性。篦齿封严环在发生气弹失稳时,齿腔底部做功占总气动功百分比会显著增加,故在进行结构优化时,可改变齿腔底部的结构参数以对篦齿封严环气弹稳定性进行改善。 展开更多

关键词 篦齿封严环 气弹稳定性 能量法 进气畸变 气动功

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基于循环提取有效信息的主轴承故障特征增强方法 被引量：10

14

作者 栾孝驰 赵俊豪 +2 位作者 沙云东 佟鑫宇 张振鹏 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期251-262,共12页

针对航空发动机主轴承发生故障时特征信息提取不充分的问题,提出一种基于循环提取有效信息的主轴承故障特征增强方法。该方法首先对原始振动信号进行小波包分解,计算得到各个节点分量的相关系数值和峭度值,将其进行归一化融合为一个综... 针对航空发动机主轴承发生故障时特征信息提取不充分的问题,提出一种基于循环提取有效信息的主轴承故障特征增强方法。该方法首先对原始振动信号进行小波包分解,计算得到各个节点分量的相关系数值和峭度值,将其进行归一化融合为一个综合参数P i;其次根据特征信息循环提取准则定义一个置信区间,该区间将所有节点分量划分为高信噪比信号、低信噪比信号和高噪信号3个部分;然后不断筛选出高信噪比信号直至达到终止条件;最后重构所有高信噪比信号,并进行包络解调提取出轴承微弱故障特征。经仿真信号验证,去噪信号的信噪比相对于去噪前提升了11.31 dB。基于航空发动机中介轴承模拟试验台所测数据开展了特征信息循环提取方法有效性的综合验证,并对某型航空发动机主轴承振动信号进行了分析。实践表明:该方法适用于强背景噪声干扰工况下滚动轴承的特征提取,能准确诊断航空发动机主轴承故障。 展开更多

关键词 滚动轴承 航空发动机 小波包分解 特征信息循环提取准则 故障特征增强

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蜂窝衬套对篦齿封严静力与动力特性影响机理研究 被引量：2

15

作者 王泽铭 徐文峰 +3 位作者 任国哲 孙丹 李玉 温帅方 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期161-172,共12页

蜂窝衬套对篦齿封严的泄漏特性和动力特性有较大的影响。本文建立蜂窝衬套篦齿封严数值求解模型,在验证数值方法有效准确的基础上,研究了蜂窝衬套篦齿封严泄漏量随进口压力、封严间隙及转速的变化规律,构造泄漏量理论公式;运用非定常动... 蜂窝衬套对篦齿封严的泄漏特性和动力特性有较大的影响。本文建立蜂窝衬套篦齿封严数值求解模型,在验证数值方法有效准确的基础上,研究了蜂窝衬套篦齿封严泄漏量随进口压力、封严间隙及转速的变化规律,构造泄漏量理论公式;运用非定常动网格技术,建立多频椭圆涡动模型,分析了蜂窝衬套对篦齿封严泄漏特性和转子动力特性的影响机理。结果表明:蜂窝衬套篦齿封严泄漏量随进口压力、封严间隙的增加而增大,随转速的增加略有减小;在大间隙工况下(封严间隙大于0.5 mm),蜂窝衬套削弱气流的透气效应,减小泄漏量,对边距为0.8 mm蜂窝衬套篦齿封严的密封性能最佳。蜂窝衬套篦齿封严有着较大的直接阻尼和较小的交叉刚度,在高频涡动(频率大于120 Hz)时效果更明显;蜂窝衬套增大流场中的湍动能,增强气流能量的耗散速度,有利于提高封严性能;并且蜂窝衬套能够使周向压力分布更均匀,提高转子的稳定性。本文所构造的蜂窝衬套篦齿封严泄漏量理论公式,与数值仿真相对误差均在5%之内,能够准确地预测蜂窝衬套篦齿封严的泄漏量,满足工程实际需求。 展开更多

关键词 篦齿封严 蜂窝衬套 泄漏特性 动力特性 公式构造

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纤维增强复合材料涡轮轴失效模式分析方法验证

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作者 沙云东 黄靖轩 骆丽 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第8期33-37,43,共6页

针对连续纤维增强复合材料涡轮轴结构失效模式分析问题,基于宏-细观力学跨尺度分析方法,建立了与轴结构试验件尺寸相符合的有限元仿真计算模型,预测轴结构的危险位置并计算应变和位移响应,与试验结果进行对比验证。通过研究层合板主偏... 针对连续纤维增强复合材料涡轮轴结构失效模式分析问题,基于宏-细观力学跨尺度分析方法,建立了与轴结构试验件尺寸相符合的有限元仿真计算模型,预测轴结构的危险位置并计算应变和位移响应,与试验结果进行对比验证。通过研究层合板主偏轴之间的关系应力的转化,将危险单元各个方向的宏观应力响应计算结果转化到细观力学RVE模型上,即为细观力学RVE模型受载情况;建立细观力学代表性体积元(RVE)模型,通过编程模拟实现模型的周期性边界条件,模拟复合材料轴结构损伤演化情况,并计算纤维增强复合材料应力响应,确定失效包线,结合损伤演化过程判别轴结构危险位置失效模式。开展复合材料失效模式验证试验,通过声发射及扫描电镜技术,实现对失效过程中不同失效模式的判别。将模拟仿真计算结果与试验结果对比分析,验证连续纤维增强复合材料涡轮轴结构失效模式分析方法的有效性。 展开更多

关键词 金属基复合材料 低压涡轮轴结构 失效模式分析方法 试验验证

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实际气体参数对迷宫密封静力与动力特性影响机理研究 被引量：6

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作者 孙丹 邹静岚 +3 位作者 赵欢 肖忠会 孟继纲 于小丹 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期14-22,30,共10页

理论分析了考虑实际气体参数的迷宫密封泄漏量计算公式与流动控制方程,基于转子多频椭圆涡动方法研究了不同气体介质对迷宫密封静力与动力特性的影响,揭示了实际气体参数对迷宫密封静力与动力特性影响的机理。结果表明:气体摩尔质量对... 理论分析了考虑实际气体参数的迷宫密封泄漏量计算公式与流动控制方程,基于转子多频椭圆涡动方法研究了不同气体介质对迷宫密封静力与动力特性的影响,揭示了实际气体参数对迷宫密封静力与动力特性影响的机理。结果表明:气体摩尔质量对迷宫密封的泄漏量呈正相关影响;在相同转子涡动频率下,随着气体摩尔质量的增大,主刚度系数、主阻尼系数和交叉阻尼系数的绝对值逐渐增大;密封气流力随着气体摩尔质量的增大而增大,CO2介质密封气流力是CH4介质密封气流力的1.63倍;随着转子涡动频率的增大,气体摩尔质量对有效阻尼系数的影响从惯性效应转移到摩阻效应,有效阻尼系数随着气体摩尔质量的增大在低频时增大、在高频时减小。 展开更多

关键词 迷宫密封 实际气体参数 泄漏量 动力特性 多频法

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基于WPD-KVI-Hilbert变换相结合的滚动轴承早期故障特征精准识别 被引量：21

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作者 栾孝驰 沙云东 +4 位作者 柳贡民 徐石 赵宇 赵奉同 朱林 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期356-367,共12页

为了能够有效地从轴承早期故障激励的高频振动信号中提取出故障特征信息,基于最优小波包基选取方法和峭度值最大筛选原则,提出了一种改进的小波包分解(WPD)、峭度值指标(KVI)与Hilbert变换相结合的滚动轴承早期故障特征识别方法。计算... 为了能够有效地从轴承早期故障激励的高频振动信号中提取出故障特征信息,基于最优小波包基选取方法和峭度值最大筛选原则,提出了一种改进的小波包分解(WPD)、峭度值指标(KVI)与Hilbert变换相结合的滚动轴承早期故障特征识别方法。计算选取最优小波包基,确定分解层数;采用WPD方法对轴承故障振动信号进行分解,获得若干个Node分量;基于峭度值指标最大原则筛选出有效的Node分量进行信号重构;对重构信号进行包络解调分析,提取出故障特征频率对轴承故障进行诊断。采用建立的方法对凯斯西储大学滚珠轴承外圈、内圈故障实验数据和自行开展的滚棒轴承外圈、滚动体故障实验数据进行了分析与诊断。研究结果表明:该方法能够有效提高故障信号高频分辨率、保留周期性冲击成分,并能准确有效提取出滚珠和滚棒轴承故障特征频率的1~7倍频及其与轴转频调制的系列边频带频率,实现对滚动轴承故障特征的精准识别与故障诊断。 展开更多

关键词 最优小波包基 峭度值 滚珠轴承 滚棒轴承 早期故障诊断

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锥形间隙对袋型阻尼密封气流力影响机制研究 被引量：2

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作者 王平 孙丹 +2 位作者 赵欢 肖忠会 孟继纲 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期8-14,22,共8页

为探讨锥形间隙对袋型阻尼密封气流力的影响,建立锥形间隙袋型阻尼密封数值求解模型,研究进出口压比、偏心率、转速及锥形度对袋型阻尼密封气流力的影响;设计密封气流力实验台,分析在不同进出口压比及偏心率下锥形间隙袋型阻尼密封气流... 为探讨锥形间隙对袋型阻尼密封气流力的影响,建立锥形间隙袋型阻尼密封数值求解模型,研究进出口压比、偏心率、转速及锥形度对袋型阻尼密封气流力的影响;设计密封气流力实验台,分析在不同进出口压比及偏心率下锥形间隙袋型阻尼密封气流力的大小;通过密封压力分布规律揭示锥形间隙对袋型阻尼密封气流力的影响机制。研究结果表明:随着进出口压比,偏心率的增大,密封周向楔形间隙内流体动压效应增强,收敛间隙袋型阻尼密封与等间隙袋型阻尼密封的径向气流力增大,发散间隙袋型阻尼密封径向气流力绝对值增大。当转速为0时,密封切向气流力为0,随着转速的提高,密封的切向气流力逐渐增大,密封间隙内气流的周向流动是形成切向气流力的主要原因。收敛间隙袋型阻尼密封沿气流流动方向,密封径向间隙不断减小,气体的聚集使得密封腔中压力升高,径向压差增大,从而产生较大的径向气流力。 展开更多

关键词 锥形间隙 袋型阻尼密封 锥形度 流体动压效应 气流力

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基于特征量阈值判决的轴承故障诊断方法 被引量：9

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作者 栾孝驰 那万晓 +3 位作者 沙云东 柳贡民 李壮 朱林 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期302-312,共11页

针对航空发动机在不分解状态下主轴轴承故障诊断难的问题,以振动信号分析和处理为基础,以小波包分解与重构、峭度值指标、频谱分析和包络解调为预处理方式,提出了基于故障轴承和正常轴承的特征倍频能量总和占整个包络谱能量百分比的特... 针对航空发动机在不分解状态下主轴轴承故障诊断难的问题,以振动信号分析和处理为基础,以小波包分解与重构、峭度值指标、频谱分析和包络解调为预处理方式,提出了基于故障轴承和正常轴承的特征倍频能量总和占整个包络谱能量百分比的特征差异确定轴承故障的诊断方法,以凯斯西储大学深沟球轴承典型试验数据验证了该方法的有效性。验证外圈点蚀故障轴承特征倍频能量占比最高可达76%,而正常轴承特征倍频能量占比均低于6.5%。为了研究该方法对复杂传递路径下轴承故障特征的识别效果,搭建了基于模拟机匣的航空发动机主轴轴承试验台,在机匣外部布置测点,对多个转速下的滚动体划伤故障轴承和正常轴承的测试数据进行预处理后应用该诊断方法。结果表明,基于特征量阈值判决的轴承故障诊断方法适用于简单和复杂传递路径下轴承的故障诊断,可为飞行状态下的航空发动机主轴轴承故障诊断和状态监测提供方法参考。 展开更多

关键词 航空发动机 轴承 故障诊断 信号分析 状态监测

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