轴流式通风机被广泛应用于国民经济的各大领域。在思考如何能够设计和制造出更高效率、更加节能以及高效工作区更大的轴流式通风机时,CFD(计算流体力学)技术应运而生。鉴于此,以最为常见的轴流式通风机为例,利用Icepak仿真软件对轴流式通风机进行气动数值模拟。直接对简化修复后的通风机三维模型进行数值分析,可以即时查看通风机叶片的速度矢量图和流经通风机叶片的真实迹线分布等结果,为设计人员进行通风机模型的进一步优化提供了验证。

针对变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)的参数需事先人为确定的问题以及如何选取包含故障特征信息的本征模态分量(Intrinsic Mode Function,IMF)的问题,提出了基于信息熵的参数确定方法和基于信息熵的IMF选取方法。该方法首先对原始故障信号进行变分模态分解,通过信息熵最小值原则对其参数进行优化,获得既定的若干IMF分量;在优化参数时获得信息熵最小值所在的IMF,选取其为有效IMF分量进行包络解调分析,提取轴承故障特征频率。通过轴承仿真信号和实际数据分

为了有效的实现滚动轴承的故障诊断,提出基于近似等距投影和支持向量机的滚动轴承故障诊断方法。该方法首先使用高斯随机投影矩阵对数据进行降维投影得到压缩数据,根据近似等距投影性质压缩数据能够保持原始信号的结构;然后从压缩数据中提取压缩域特征并作为支持向量机的输入,建立滚动轴承故障诊断模型,实现轴承的故障诊断。使用不同状态的轴承实测数据进行验证,结果表明该方法能够获得准确的结果。

针对在奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)中,随机噪声对各阶的贡献几乎相等,导致单一SVD降噪效果不理想的问题,提出了基于SVD和频带熵(Frequency Band Entropy,FBE)相结合的轴承故障特征提取方法。针对基于FBE的带通滤波器的阶数和带宽需经验确定的问题,提出了基于信息熵最小值原则的参数优化方法。首先,对原始振动信号在相空间重构Hankel矩阵并利用SVD进行降噪处理,采用奇异值相对变化率来确定模型的阶次;然后,对降噪后的信号进行基于FBE的带通滤波,并采用基于信息熵最小值原则的优化方法确定带通滤波器的阶数和带宽。最后,对滤波信号进行包络谱分析,提取轴承故障特征频率,并用峭度指标证明了带通滤波器的有效性。通过数值仿真和实际轴承故障数据分析,证明了该方法提取轴承故障特征频率的有效性。

针对滚动轴承早期故障特征提取困难的问题,提出了基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)和改进的自适应共振技术的滚动轴承故障特征提取方法。针对轴承故障信号所在频带难以选择的问题,提出了基于改进的自适应共振技术(Improved Adaptive Resonance Technology,IART)的IMF选取方法。首先,确定模态数,提出了峭度最大值的模态数确定方法;然后,对原始振动信号进行VMD分解,获得既定数目的本征模态分量(Intrinsic Mode Function,IMF);其次,利用IART选取包含丰富故障信息的IMF分量;最后,(如有需要)对选取的IMF分量进行基于IART的带通滤波,并进行包络解调分析提取故障特征频率。将该方法应用到轴承仿真数据和实际数据中,能够实现轴承故障特征的精确诊断,证明了该方法的有效性。