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期刊信息/Journal information
航空动力学报
航空动力学报

陈懋章

月刊

1000-8055

JAP@buaa.edu.cn

010-82317410

100191

北京市海淀区学院37号

航空动力学报/Journal Journal of Aerospace PowerCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本报是中国航空学会主办，经国家科委批准的高级刊物，向国内外公开发行。主要刊登航空航天发动机的原理与设计、气动热力学，叶轮机械，燃烧学，传热传质学，结构力学，自动控制、机械传动、实验技术以及热动力工程等方面的最新科技成果。编委会由主编、副主编及编委共50余人组成，均为该领域的著名专家学者。
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    双转子发动机整机高涡转子动应力测试方法

    钱正纬郭仁飞马立强张岩松...
    1-8页
    查看更多>>摘要：设计了一种基于"遥测+长跨距引线导管"的双转子涡扇发动机整机高压涡轮转子动应力测试机构,并结合轴间遥测冷却仿真设计及定制化的高温应变计,在国内完成了双转子涡扇发动机整机高压涡轮转子动应力测试,获取了整机状态下全转速范围内高压涡轮转子叶片的动应力数据.测试结果表明:该设计的动应力测试机构及其冷却方法有效解决了双转子发动机整机高压涡轮转子测试信号引出困难、信号传输稳定性差等问题,定制化的高温应变计及其安装防护技术克服了整机高压涡轮叶片上极端高温、气流冲刷、空间狭小等恶劣安装条件.该测试方法可为相关测试任务提供重要借鉴.

    动应力测试双转子涡扇发动机整机状态高压涡轮转子叶片遥测技术

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    考虑大变形的涡轮叶片热应力有限元算法研究

    罗杰何旭李彬
    9-21页
    查看更多>>摘要：以航空发动机涡轮叶片为研究对象,基于有限单元法,采用六面体八节点单元,提出考虑几何非线性影响的热应力计算方法;使用B-bar和混合网格技术提高了复杂网格的求解精度;采用更新拉格朗日格式考虑了大变形条件下的几何非线性问题,使用Newton-Raphson迭代方法进行涡轮叶片热应力数值求解.通过缺口平板、立方体、悬臂梁、圆环算例,与ABAQUS对比,热应力、大变形模型的相对精度达到99％;最后讨论了考虑大变形对热应力的影响,在温度、气动、离心力载荷工况下,考虑大变形后,涡轮叶片变形量减小,热应力降低,相对计算精度提高4.67％.提出的考虑大变形的热应力数值算法,可用于涡轮叶片径向间隙设计和服役寿命评估,为航空发动机零部件精细化设计提供理论和计算工具支撑.

    涡轮叶片大变形热应力几何非线性有限元算法

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    制造误差对盘鼓组合转子模态特性影响分析

    邹存建韩清凯张昊卢崇劭...
    22-34页
    查看更多>>摘要：为了探究制造误差对转子模态特性的影响规律,基于转子动力学和摄动理论对转子模态局部化、振型阶跃和频率转向特性发生机理进行了阐述;从转子装配工程实际出发,采用自定义函数对典型配合面制造误差形式进行表征,并生成点云数据;采用皮肤模型法将制造误差引入到转子有限元模型中,并针对该模型开展了制造误差对其频率转向、振型阶跃以及模态振型局部化特性分析;采用振型位移局部化因子对制造误差引起的转子振动模态局部化程度进行了量化分析.结果表明:当考虑制造误差且达到一定程度时,会诱发转子失谐,导致转子系统刚度发生变化,加剧频率转向特性;同时通过模态置信准则图分析可知,模态振型发生了错位阶跃和顺序阶跃现象;制造误差导致的失谐效应会使振动能量在转子的部分区域进行聚集,使某些在理想模型下落在频率通带的频率在失谐后落到了频率禁带内,出现了模态振型局部化现象;进一步对其量化分析表明,采用振型位移局部化因子能够有效表征振动模态局部化程度.论文研究方法和结果可为复杂转子装配技术提供参考.

    盘鼓组合转子制造误差频率转向振型阶跃振动模态局部化

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    基于小波分析和卷积神经网络的滚动轴承早期故障告警方法

    刘西洋陈果尉询楷刘曜宾...
    35-46页
    查看更多>>摘要：针对航空发动机主轴承状态监测中存在的真实故障样本难以获取、变工况通用告警阈值难以界定以及早期微弱故障难以识别问题,提出一种滚动轴承早期故障通用告警方法.该方法仅基于正常样本训练卷积神经网络,依靠退化数据与正常数据间的特征距离来构造演化状态指示器,并基于训练标签实现不同工况数据告警阈值的统一,同时利用小波频带包络信号对早期高频故障的敏感性实现提前预警;然后,基于拉依达准则划分演化阶段,确定退化与失效阈值;最后基于粒子滤波对剩余寿命进行了逐步跟踪预测.3组试验结果证明,基于不同故障试验数据的小波分析和卷积神经网络(Wavelet-CNN)特征,其退化阈值与失效阈值能被归一化在0.6和1.0附近,且对退化开始时间的预测较非小波方法分别提前13.01％、12.33％及13.70％.

    滚动轴承通用诊断早期预警深度学习小波分析

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    带中介轴承双转子系统的"可容模态"优化设计方法

    王瑞廖明夫程荣辉丛佩红...
    47-58页
    查看更多>>摘要：为解决航空发动机双转子系统无法避开临界转速的问题,建立带中介轴承的双转子系统模型,考虑不平衡敏感度、阻尼器效果和中介轴承载荷影响,构建低压激励模态可容度评价函数和高压激励模态可容度评价函数,确定双转子"可容模态"优化设计目标函数和约束条件,建立了带中介轴承双转子系统的"可容模态"优化设计方法.研究发现,采用"可容模态"优化设计方法,与传统的"临界转速裕度"准则设计相比,带中介轴承的双转子系统轮盘最大振幅减小39.83％,轴系总质量减轻2.32％,支承外传力减小64.98％,表明所建立的带中介轴承双转子系统的"可容模态"优化设计方法是有效的.

    航空发动机中介轴承双转子系统可容模态优化设计

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    基于自适应Kriging的中介机匣结构可靠性分析

    邸昊源李洪双
    59-67页
    查看更多>>摘要：为了探究中介机匣在多失效模式下的结构可靠性分析方法,建立了参数化有限元模型进行确定性分析.考虑航空发动机中介机匣的材料性能、几何参数及外部载荷的不确定性,对中介机匣两种最典型失效模式:静强度失效以及刚度失效建立极限状态函数.通过构造两失效模式下的自适应Kriging(adapt-ive Kriging,AK)模型并结合广义子集模拟(generalized subset simulation,GSS)方法评估中介机匣结构失效概率,并基于Copula函数理论对中介机匣失效模式的相关性进行建模,明确两失效模式之间的相互影响,并与AK-GSS方法计算结果进行对比.结果表明:中介机匣结构系统失效概率在10-6量级;相较于传统方法,AK-GSS方法求解中介机匣结构失效概率时计算时长缩减了 87.7％且几乎未损失计算精度.除此之外,考虑中介机匣两失效模式相关时AK-GSS方法依旧具有高精度.

    中介机匣参数化建模Copula模型自适应Kriging广义子集模拟

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    榫连接结构微动疲劳模拟件设计及试验

    鄢林胡殿印田腾跃毛建兴...
    68-75页
    查看更多>>摘要：提出了基于损伤控制参量一致的榫连接结构微动疲劳模拟件设计方法.在几何相似的基础上,保证最大相对滑移距离与临界距离内等效应力分布的一致性,确定模拟件的二维结构尺寸;在此基础上,以临界裂纹长度内应力强度因子一致为目标,优化分析确定模拟件的三维结构尺寸;开展了某型发动机涡轮榫连接结构模拟件的微动疲劳试验,试验观测到裂纹萌生于接触面边缘,裂纹初期扩展方向垂直于接触面,断裂时的裂纹长度与仿真结果相比误差小于5％,由此验证模拟件设计方法的合理性.

    榫连接结构模拟件微动疲劳裂纹萌生裂纹扩展

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    航空发动机涡轮榫接结构虚拟试验技术

    黄宏扬胡殿印赵炎陈高翔...
    76-83页
    查看更多>>摘要：为解决航空发动机涡轮榫接结构疲劳试验成本高、周期长,且试验过程状态难以实时监控等问题,开展了涡轮榫接结构疲劳的虚拟试验技术研究.通过涡轮榫接结构模拟件的疲劳试验获取载荷-位移数据,构建NARX(nonlinear auto regressive model with exogenous inputs)神经网络模型,开展位移初步预测;在此基础上采用Kalman滤波引入实测数据对预测状态进行修正,实现疲劳虚拟试验位移的实时预测和更新且预测误差均小于5％;最后,基于3D MAX和Unity 3D平台,构建高度保真的涡轮榫接结构数字模型和虚拟环境,实现涡轮榫接结构疲劳虚拟试验过程的直观展示以及数据可视化.

    涡轮榫接虚拟试验神经网络Kalman滤波可视化

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    浅槽动压整体式浮环密封静力与动力特性数值研究

    赵欢姜金裕孙丹王双...
    84-94页
    查看更多>>摘要：建立了浅槽动压整体式浮环密封静力与动力特性多频椭圆涡动求解模型,在验证数值计算方法准确性的基础上,分析了无槽、矩形槽、螺旋槽及T型槽4种结构整体式浮环密封的静力与动力特性,研究了不同结构与工况参数下的整体式浮环密封泄漏量、浮升力以及动力特性的变化规律,分析了槽型对整体式浮环密封转子稳定性的影响,揭示了动压槽型对整体式浮环密封动力特性的影响机理.研究结果表明:泄漏量与浮升力随着偏心率的增加而增大,相较于无槽浮环密封,矩形槽泄漏量最大,T型槽的浮升力最大,为无槽浮升力的434.7％;在同一涡动频率下,矩形槽的有效阻尼最大且为正值,切向气流力与转子涡动方向相反,从而抑制转子的涡动,提高转子稳定.

    整体式浮环密封浅槽动压静力特性动力特性气流力

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    刷式密封刷丝浮升效应流固耦合数值研究

    孙基生孙丹赵欢慕伟...
    95-105页
    查看更多>>摘要：基于简化悬臂梁模型分析了刷式密封刷丝浮升效应理论,采用ALE(arbitrary Lagrange-Euler)流固耦合方法建立了刷式密封刷丝浮升效应三维瞬态数值求解模型,在验证了数值模型准确性基础上,研究了刷丝总体变形特性,量化分析了刷丝自由端轴向、径向和总体变形量,研究了结构参数与工况参数对刷式密封刷丝浮升效应的影响规律,揭示了刷式密封刷丝浮升效应诱发机理.研究结果表明:刷式密封刷丝浮升效应是前排刷丝受非定常径向气流作用产生的刷丝扰动现象,刷丝浮升效应会使前排刷丝向来流方向发生较大变形,并使前排刷丝与转子面产生径向间隙,泄漏量增加.当进出口压比从2提高至4,刷丝自由端平均变形量增加了 47％,将前挡板保护高度从1.5 mm提高至2.5 mm,刷丝自由端平均变形量增加了 36％,均使刷丝浮升效应增强.刷式密封前挡板与刷丝束间隙提供的径向气流通道,进出口压差在前挡板与刷丝束间隙内产生的径向压力梯度是刷丝浮升效应的诱发条件,提高刷丝直径和降低前挡板与刷丝束间隙均可降低刷丝浮升效应.

    刷式密封刷丝浮升效应ALE(arbitraryLagrange-Euler)方法流固耦合变形特性

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