为研究动静干涉下轴向间距和尾缘锯齿结构对低压涡轮叶片非定常气动载荷的控制作用,对高效节能发动机(energy efficient engine,简称E3)低压涡轮最后一级的内部流场进行了数值仿真,研究了不同轴向间距和静叶尾缘锯齿结构两种情况下,下游动叶表面非定常气动载荷的变化规律。研究发现:增大轴向间距可以加强尾迹与主流的掺混,消除气流不均匀性,削弱下游动叶表面的非定常气动载荷;静叶采用尾缘锯齿结构不仅可以加强尾迹与主流的掺混,同时还会改变尾缘处的涡结构,对下游动叶前缘产生破坏性干涉效应,使其最大载荷波动降低约30%,减少静叶尾迹速度亏损75.7m/s,还能适当提升涡轮的流通能力和时均效率。与采用直尾缘静叶的模型相比,采用锯齿尾缘静叶不仅能大幅度地改善涡轮的转静干涉效应和气动性能,还能在不影响涡轮效率的前提下,将涡轮轴向间距缩...

针对机械结构安全运行的需要,进行机械结构液体层厚度超声谐振测量方法研究。基于垂直入射纵波在三层介质中传播的连续模型,通过对不同厚度液体层超声反射系数分析,提出一种基于超声反射系数谐振频率的液体层厚度测量方法。在对超声谐振测量系统进行标定的基础上,进行机械结构液体层厚度超声谐振测量试验研究,同时研究了3层介质的声学特性对液体层超声反射系数及厚度测量的影响。结果表明,液体层反射系数的谐振频率能够表征其厚度。在对测量系统进行标定的基础上,测量误差基本保持在5%以内。液体层两侧介质材料的变化对液体层的测量基本没有影响,但液体层介质材料的变化将对测量系统产生影响,需要重新对测量系统进行标定。

对圆角弧边三角形双塔建筑在串列布置时的气动力进行了风洞试验研究,分析了不同排布方式和相对间距对受扰建筑层阻力系数、层升力系数以及基底弯矩系数功率谱密度的影响。试验结果表明平均层阻力和升力系数的干扰效应主要表现为遮挡效应,当施扰建筑弧面迎风时相对更强;平均层阻力系数随间距比减小而减小,当双塔均关于来流方向对称时,平均层升力系数接近0,此时间距影响很小;顶部绕流会减弱遮挡作用,使得顶部附近的平均和脉动层风力系数相对增大;施扰建筑弧面迎风时脱落在尾流的漩涡将显著影响受扰建筑,大幅增强小间距比时受扰建筑的脉动风荷载,并使其横风向基底弯矩系数功率谱的峰值频率受控于尾流漩涡脱落频率。

基于传统叶片式减振器设计了符合"失效-安全"特性的磁流变减振器(magneto-rheological fluid damper,简称MRFD),并建立MRFD的阻尼力矩计算模型,分析可调系数的影响因素,为其设计提供理论依据。受结构和空间的限制,磁路设计和优化是保证MRFD性能的关键。利用有限元软件对设计的MRFD进行三维非线性磁场仿真,发现铁芯容易成为整个磁路的瓶颈。经过对一定安装空间内绕组的优化,大幅度提高了阻尼通道内的磁感应强度。仿真结果表明,该MRFD设计方案能控制从非预设缝隙泄露的磁流变液(magneto-rheological fluid,简称MRF),增大了MRFD阻尼力矩的可调范围,保证了减振器的可靠性。实验结果表明,所设计的MRFD工作稳定,耗功能力好,满足实车应用的需求。

针对某涡轮增压轿车在加速过程中出现320~470Hz异响问题进行诊断与优化。首先,对异响特性及源头进行诊断,按照一般整车异响诊断流程,依次进行了基本的声振测试、机舱内声强测试以及燃烧测试,发现异响源自发动机且为整体扩散式异响,排除了燃烧激励起异响的可能性之后,判断异响由轴系振动引起;然后,进行小惯量扭振减振器（torsional vibration damping,简称TVD）的轴系扭振测试来验证异响与扭振的关系,时频图上显示异响频段内扭角特性与异响十分相似,断定异响源自轴系扭振;最后,针对装配大惯量TVD条件下的轴系进行扭振仿真计算,350Hz对一阶扭转模态具有最优的减振效果。依照仿真结果重新设计TVD进行试验,结果显示车内噪声异响频段内幅值衰减明显,主观评价＂咕噜＂音消失。本研究对于主流轿车的车内异响诊断和优化都具有着重要的指导意义。

为了测试一种电磁滑环式在线动平衡装置的平衡特性,搭建了实验平台,采用影响系数法进行在线动平衡实验研究。主要从实验平台本身的振动特性、主轴转速对平衡效果的影响以及试加配重的角度对平衡效果的影响3个方面进行了分析研究,得到了实验平台和主轴转速对在线动平衡系统的影响,以及试加配重位置的选择方式,为高速主轴双面动平衡和模态分析的研究打下基础。

针对分布式驱动电动汽车直驱轮毂电机系统电流、转速传感器故障问题,研究传感器鲁棒故障检测与定位方法.考虑电机模型中含有未知输入和噪声,通过系统降阶的方式对未知输入进行解耦,采用卡尔曼滤波器（Kalman filter, 简称KF）滤除解耦后子系统的白噪声,并设计最优未知输入观测器（unknown input observer, 简称UIO）实现系统状态估计,得到了一种较强鲁棒性的残差产生器.采用极大似然比（generalized likelihood ratio, 简称GLR）的方法评估残差信号并确定阈值,提出了一种传感器故障定位方法.台架实验结果表明,提出的基于最优UIO的传感器故障诊断方法能够实现电动汽车直驱电机系统传感器故障辨识与定位.

为实现采煤机截割过程中截齿合金头失效形式的监测和识别,提出一种基于BP神经网络的多特征信号识别截齿合金头失效形式的方法.测试提取截割过程中合金头龟裂、合金头脱落、合金头崩刃和合金头严重磨损4种截齿x,y,z三个方向上的振动特征信号和截割电机电流特征信号,选取特征值信号的最大值、均值和方差作为特征样本对BP神经网络进行学习和训练,建立截齿合金头失效形式的识别模型,实现截割过程中截齿合金头失效形式在线监测与准确识别.实验结果表明,BP神经网络的判别结果和测试样本的实际失效类型相符,能够对截齿合金头失效形式进行准确识别,为实现采煤机截齿在线监测和失效形式识别提供新的方法和手段.

为了快速准确地实现转子故障的模式识别与分类,提出了改进小波聚类方法。首先,从转子振动信号中提取峭度指标、功率谱重心和小波能谱熵三个特征向量;其次,量化特征空间,提取显著网格单元信息;然后,对显著网格单元内数据信息进行小波变换实现去噪处理;最后,应用广度优先搜索方法实现聚类。在改进小波聚类过程中,信息储存表的建立降低了空间复杂度,并使得原始数据与聚类结果建立了映射关系。应用广度优先原则搜索相邻的显著网格单元实现聚类,降低了聚类算法的复杂度。实验验证与比较说明,改进小波聚类算法能够扩展应用到高维数据空间,并且降低了高维数据空间的算法复杂度,提高了转子故障诊断的效率和正确率。

针对应用在航空结构中的碳纤维增强树脂基复合材料（carbon fiber reinforced plastics ,简称CFRP）的冲击与振动检测的需求,提出了利用电阻式应变片实现冲击定位的方法.通过应变片获取动态应变信号,运用小波变换提取信号的波达时间,采用Mindlin板理论计算波速,最后使用笔者提出的定位算法计算冲击源的位置.在一个尺寸为400mm×400mm×2mm的CFRP层合板样板上进行实验,结果显示误差小于10mm,证明所提出的方法可用于碳纤维增强树脂基复合材料层合板的冲击定位,为航空结构的结构健康监控提供了-定的依据.