最新刊期
2012年第46卷第7期
- 摘要：基于有限体积法、计算流体力学研究了某核电大功率汽轮机次末级的二次水滴侵蚀问题,采用Lagrangian方法求解了水滴的离散输运方程,利用Eulerian方法求解了叶栅内蒸汽的流动,并为叶栅通道内的汽相流动与水滴运动建立了数学模型.在定常条件下,通过轴向间距对二次水滴运动特性及沉积规律的影响研究发现:脱离静叶尾缘的水滴在叶栅通道空间中均呈现出向上端壁倾斜的运动趋势,由此获得了叶栅通道中水滴在各固壁面的沉积率; 加大轴向间距可以减小二次水滴对动叶片的撞击速度,增大大颗粒水滴抛落到轴向间距上端壁的沉积率.所以,依据大颗粒水滴的集中沉积区域可以确定动叶表面去湿沟槽的适宜位置,该位置应位于吸力面上半部的前缘至中弦区域之间.关键词：汽轮机;二次水滴;水蚀;沉积率2690|4|3更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了更精确简单地求解两相流中的蒸发和冷凝问题,基于FLUENT中的流体体积(VOF)方法提出了一种气液相变模型,该模型适应于两相中一相为非饱和相,即处于过热或过冷状态,另一相为饱和相,即处于饱和状态.该气液相变模型中:非饱和相导热系数和比热容为真实的物性参数; 假设饱和相导热系数等于0,饱和相比热容等于非饱和相比热容; 界面处相变率仅由非饱和相决定.最后,通过一维Stefan问题相界面位置的分析解和二维膜态沸腾气相体积比的精确解,验证了该相变模型的精确性和可行性.文中工作为该相变模型的推广应用奠定了基础.关键词：两相流;气液相变模型;流体体积方法3120|6|6更新时间：2025-07-09
- 摘要：在高温、高速加速冲蚀试验结果所建立的叶栅材料冲蚀率模型和粒子反弹模型的基础上,利用三维数值计算法模拟、分析了静叶斜置对超临界及超超临界汽轮机再热后第一级叶栅冲蚀特性的影响.结果表明:再热后第一级静叶斜置角度为30°时,静叶压力面最大冲蚀失重减小了约30%,吸力面尾缘的冲蚀破坏明显减轻,级效率仅下降0.1%; 进一步增大斜置角度,再热后第一级叶栅抗磨性能提升并不明显,级效率下降了1%; 减小斜置角度会使静叶压力面最大冲蚀失重增加23%,叶栅抗磨性能显著降低.该研究结果可为减轻再热后第一级叶栅的冲蚀破坏提供技术依据.关键词：再热后第一级;固体颗粒冲蚀;静叶斜置;冲蚀失重;数值模拟2905|4|2更新时间：2025-07-09
- 摘要：采用湿蒸汽非平衡凝结流动模型对某300 MW汽轮机末级透平改型的气动性能及低压缸总体气动和湿蒸汽凝结特性进行了对比研究,末级透平的单独计算结果表明:改型后末级透平的通流能力、功率和效率均有明显提高,余速损失明显降低.改型后的末级透平置于低压缸多级透平环境中的计算结果表明:低压缸的功率和效率分别提高了0.53%和0.47%,末级余速损失降低是低压缸性能提高的主要因素; 末级透平改型不仅会影响末级的气动性能,而且会影响次末级的总焓降; 改型后末级动叶沿叶高的过冷度降低了3～5 K,成核范围和成核率均明显减小,其余各级凝结特性的改变可以忽略; 在低压透平改型中,末级可以独立对待,单独优化.关键词：末级透平;低压缸;气动特性;凝结特性2407|4|11更新时间：2025-07-09
- 摘要：通过改变点火线圈的充电时间,研究了充电时间与天然气空气预混合气点火能量、预混层流燃烧速度及压力和放热率等燃烧特性参数之间的关系.结果表明:点火能量随充电时间的增加而增大,当充电时间增加到6 ms时,点火能量的增加趋势减缓; 点火能量能会影响火核的形成和初期火焰的发展,当火核半径发展到8 mm时,火焰传播速度不受影响; 压力峰值随点火能量的增加逐渐增大且峰值位置提前,当充电时间由2 ms增加到8 ms时,最大压力峰值增加了 3.8%,峰值提前 8.6 ms出现,火焰发展期和快速燃烧期分别缩短了5.2 ms和1.7 ms.关键词：点火能量;燃烧;火焰传播速度;容弹2371|4|2更新时间：2025-07-09
- 摘要：以某型2 MW海上风力机支撑结构为母型,运用有限元软件ANSYS建立了三维实体模型,并进行了模态、涡激振动及瞬态动力学等强度与振动特性分析.结果表明,非线性弹簧单元适用于模拟土壤对基础的约束,三维实体单元有限元模型在固有频率和应力分布计算上均比梁单元模型更为准确.在所提供的风况和海洋条件之下,海流涡激振动不会与支撑结构产生共振,支撑结构的应力水平主要受风载的影响,该结果可为海上风力机支撑结构强度与振动分析提供参考.针对不同环境,仅需调整载荷,所建模型宜可适用.关键词：海上风力机;支撑结构;有限元;实体单元模型;强度振动2450|4|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：以自行设计的液压压紧式牵引传动装置为基础,针对装置传动过程中的自旋功率损失和滑动功率损失进行了理论研究,结合弹流润滑理论对内、外摩擦副的牵引特性进行了数学建模,并通过多重网格方法进行了联合求解,从而获得了系统的传动效率及其变化规律.研究结果表明:液压压紧式牵引传动装置具有转速高、功率大的传动特性,通过控制液压压紧力,可使传动装置的传动效率达到95.5%以上; 自旋功率损失随着传动比的增加呈现出先减后增的变化规律,滑动功率损失随着传动比的增加而减小,当传动比大于0.5时,滑动功率损失趋于稳定; 系统的效率随着传动比的增加呈现出先减后增的变化过程.关键词：无级变速;弹流润滑;传动效率;多重网格;自旋2191|4|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了对离心泵汽蚀过渡过程的瞬态水力特性进行分析,采用全汽蚀模型且不考虑水中溶解性气体对汽蚀的影响,再通过计算流体力学软件CFX对离心泵叶轮流道内汽蚀过渡过程进行了数值模拟计算,并与试验结果进行了对比.结果表明:数值模拟结果与试验结果的变化趋势基本一致,汽蚀过渡过程中叶片背面气体体积分数随汽蚀余量的降低而逐渐增大,当叶片工作面的气体体积分数大于0时,汽泡相开始堵塞叶轮流道,进而影响叶轮内部能量的交换和传递; 汽蚀引起的旋涡使得叶轮流道内的速度出现无规律波动,从而造成靠近旋涡区和叶片工作面通道内的速度和载荷增大; 扬程在随汽蚀余量的降低而缓慢降至一定程度后再次急剧下降,不同工况下扬程波动的幅度有所不同,小流量时扬程波动幅度最大.关键词：离心泵;汽蚀;过渡过程;数值模拟;瞬态特性2425|4|10更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对机械设备在运行过程中萌生的故障尚在特征不明显、特征信息微弱且往往被机械设备运行过程中的强噪声所淹没等给故障特征提取与故障定位带来了很大困难,提出了自适应冗余多小波的故障诊断方法.基于Chui-Lian多小波,依据信号特点采用两尺度相似变换方法,以谱熵最小为优化目标、遗传算法为优化方法,实现了冗余多小波的自适应构造.同时,对振动信号进行了冗余多小波分解,从而实现了对故障的准确定位及特征提取.将提出的方法应用于滚动轴承的故障分析和烟汽轮机的碰摩故障诊断中,结果显示,该方法可以有效地提高对机械设备在运行中产生故障的诊断能力.对比结果表明,该方法明显地优于传统的傅里叶变换、Db6单小波变换和原始CL3多小波变换等方法.关键词：冗余多小波;自适应构造;两尺度相似变换;故障诊断2684|4|6更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了更准确地计算螺栓被连接件的刚度,引入了假设垂直螺栓轴线的受压层在径向位置压应力的4次关系式,推导了被连接件刚度的计算公式.结合有限元分析及插值计算方法,获得了不同材料、不同尺寸所对应被连接件的刚度,反算出了相应的半顶角,进而拟合出了半顶角的解析式.同时,采用I-Scan压力测量系统测得了被连接件结合面的压力分布数据,得到了实际的半顶角.实验结果表明,半顶角解析解的误差小于2°,与有限元分析结果相比,被连接件刚度的计算误差小于6%,因此所推公式可准确地计算被连接件的刚度.关键词：被连接件;刚度;有限元分析;半顶角2306|5|17更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对正交三维扫描测头的3个探测方向间存在着相互干涉,即耦合的问题,提出了一种基于多区域变参数系数矩阵的正交三维扫描测头标定方法.运用3×3系数矩阵对测头进行标定,该方法依据测头变形量的正负将标准球划分为4个基本区域,通过控制测头接触标准球上不同区域中的若干探测点,在每个探测点上向标准球球心方向连续步进测量,利用两者变化量之间的关系建立标定方程,运用最小二乘方法确定出4个标定矩阵,实现了正交三维扫描测头的高精度标定.采用2种方法对标定结果进行了实验验证,实验结果表明,多区域变参数系数矩阵的标定方法是可行的,具有标定快速、准确的优势,为正交三维扫描测头的高精度测量奠定了坚实的基础.关键词：正交三维扫描测头;耦合;最小二乘法;多区域变参数系数矩阵3108|4|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了研究机床主轴系统在高速运转情况下的动态性能变化,建立了一种主轴-轴承系统的热-力耦合模型,该模型包括了主轴转子和轴承模型.采用有限元法得到主轴转子模型,该模型考虑了主轴的离心效应、陀螺力矩和轴承刚度软化效应.通过对Jones非线性轴承模型进行改进获得了轴承模型,它考虑了主轴与轴承的初始装配过盈量、离心力、温升等因素导致的轴承内圈径向变形及预紧力的变化.理论仿真结果表明:轴承内圈离心膨胀以及内外圈热膨胀会导致轴承刚度增大,而对于背靠背的轴承配置形式,热诱导预紧力会导致轴承刚度减小.此外,主轴离心效应比轴承的刚度软化对主轴-轴承系统动态特性的影响更明显.关键词：主轴-轴承系统;热-力耦合模型;动态性能2636|5|13更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对以往在覆冰分裂导线舞动的理论模型中缺少对分裂导线扭转刚度进行分析的问题,提出了一种改进的舞动分析模型.将分裂导线等效为单导线,在现有的对单导线舞动建模研究的基础上,采用假设模态法,利用Hamilton变分原理建立了覆冰导线在垂直、水平和扭转方向的动力学模型.考虑到分裂导线和单导线在扭转刚度上的不同,引入了一种分裂导线扭转刚度的计算方法,推导出分裂导线固有频率的计算公式,并将它们应用到所建模型中,使模型能够分析覆冰分裂导线的舞动,用经典Runge-Kutta法对模型进行求解,从而实现了对覆冰分裂导线的数值模拟.以中山口大跨越分裂导线舞动作为实例,由所建立的模型得到的数值模拟结果与实际观测值基本一致,从而验证了模型和数值模拟方法的准确性.关键词：分裂导线;扭转刚度;舞动;数值模拟2567|4|4更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了深入掌握固体氧化物燃料电池(SOFC)的结构性能,进而提高其可靠性,在对SOFC的内部流动和电化学特性进行数值模拟,对顺流和逆流两种流动情况下板式SOFC内温度分布、电势特征和电流密度特征进行分析的基础上,将数值计算得到的温度场作为载荷施加到SOFC的热应力模型中,建立了数值模拟SOFC的有限元热应力模型,对SOFC关键结构中的三合一电极板中的热应力分布特征进行了分析研究.研究结果表明:相对于顺流形式,逆流形式燃料入口附近的温度梯度要大得多; 材料间热膨胀系数的不匹配导致了热应力的产生; 热应力的大小与温度分布和温度梯度密切相关.由于过大的热应力可能会导致SOFC结构开裂甚至破坏,该研究工作为SOFC单电池和电池堆的设计优化提供了重要的理论依据.关键词：固体氧化物燃料电池;数值模拟;电化学;热应力2736|4|6更新时间：2025-07-09
- 摘要：通过建立二维数值模型,利用计算流体力学软件进行数值模拟,研究了送粉气流压力和温度对冷喷涂过程中流场及粒子速度的影响.结果表明:喷涂中不可忽略送粉气流对流场及粒子速度的影响; 为将粉末注入喷管,送粉气流的出口压力不能小于出口处的主气流压力,但增大送粉气流压力会使得进入喷管渐缩段的送粉冷气体流量增大,从而排挤高温主气流,同时也降低喷管气体流动的滞止焓,导致喷管喉部声速减小,不利于粒子加速; 增加主气流温度对粒子加速效果不明显,而增加送粉气流温度可有效提高粒子撞击基板的速度,进而提高粉末粒子的沉积效率.关键词：冷喷涂;送粉气流;计算流体力学;数值模拟2777|4|2更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对压电壁板结构,引入具有良好非线性控制性能的最小控制合成(minimal controller synthesis, MCS)算法来抑制其振动.鉴于标准的MCS算法在快速扰动下缺乏稳定性,为进一步提高其控制效果,构造了一种新的自适应补偿因子,形成了改进MCS算法——IMCS算法,并通过波波夫准则验证了该控制系统的稳定性.选取LQR(linear quadratic regulator)控制作为参考模型,分别施加宽频随机扰动和前2阶正弦混合脉冲激励,分析比较了IMCS算法和标准MCS算法的控制效果、自适应增益因子和跟踪误差.仿真结果表明,IMCS算法具有更快的收敛速度和更小的跟踪误差; 多模态扰动实验结果表明,当存在外部非线性扰动时,IMCS算法具有更好的控制效果和鲁棒性.关键词：压电壁板结构;改进最小控制合成算法;振动控制;多模态扰动2358|4|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对结构健康监测过程中的Lamb波多表现为复杂的多模态调频调幅信号,而无法实现对其模态成分进行精确提取的问题,提出了一种计算信号各模态在短时傅里叶平面上频率宽度的方法.通过对调频调幅信号的短时傅里叶变换能量分布的深入分析,将拟重构的模态成分宽度分为瞬时带宽区域和加窗旁瓣区域两部分,解决了影响模态提取精度的关键问题,从而利用时频变换的逆变换重构区域系数,实现了调频调幅信号成分模态的精确提取.通过对模拟信号提取误差的对比验证分析,由调频调幅模态的提取结果表明了该方法的有效性和鲁棒性.关键词：调频调幅信号;瞬时带宽;结构健康监测2245|4|2更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了研究水平轴潮汐透平的动力性能及透平周围流场的结构,在叶素理论(BE)、激盘模型和计算流体动力学(CFD)的基础上建立了一种可以计算潮汐透平动力性能和流场特征的BE+CFD方法,并在3种工况不同尖速比(TSR)下对透平的功率系数CP和轴向推力系数CT进行了计算,计算结果与实验结果吻合良好,表明所提方法是有效的.在此基础上,对单机透平周围流场进行了模拟,进而分析了透平下游流场的速度分布及透平阵列中横向距离对CP和CT的影响,结果显示:透平下游8倍直径中心处的流场速度值为入口速度时的86%; 横向距离对CT影响较小; 横向距离减小时CP呈增加趋势.该结果可为水平轴潮汐透平场设计提供理论参考.关键词：潮汐透平;计算流体动力学;叶素理论;激盘模型2404|4|7更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了研究全气膜冷却涡轮导叶叶片的换热特性,采用瞬态液晶技术获得了叶片全表面的高分辨率换热系数和冷却效率.实验在三叶片两通道放大模型中完成,叶栅进口雷诺数是1.0×105.叶片前缘有8排复合角孔,压力面有21排轴向角孔,吸力面有24排轴向角孔.气膜孔排由2个供气腔供气,前腔二次流与主流的质量流量比为4.56%,后腔为4.67%.结果表明:受叶栅通道涡作用,气膜出流在吸力面呈聚敛状,在压力面则呈发散状.气膜出流受气膜孔角度影响,气膜孔下游的换热系数和冷却效率都较高.叶片前缘受到冲击,换热强,冷却效率低; 叶片吸力面冷却效率维持在0.4左右,压力面维持在0.35左右.该全气膜冷却叶片气膜覆盖效果较好,冷却效率和换热系数分布均匀,是一种较好的冷却结构.关键词：换热;导叶;复合角;轴向角;全气膜冷却;液晶2477|4|16更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了更好地实现探地雷达(GPR)在铁路路基检测中的应用,寻求一种用于识别路基不同病害特征的有效方法,克服传统人工解译方法的低效率和主观性,选取大同-准格尔铁路线中典型的雷达实测图像,采用短时傅里叶变换(STFT)方法,通过对信号进行时域和频域分析,确定合适的窗函数类型和长度,得到一组可用于对不同铁路路基病害进行分类的时频域图像,分析表明,图中不同深度处的能量分布特性与实际路基情况相符.然后,通过对图像形态特征的分析,得到一组典型的特征参数值,研究了不同目标信号在该特征参数空间的聚类特征,并将STFT方法与Welch功率谱估计法、时域局部能量法的计算结果进行了对比分析,结果证明STFT方法具有优越性,可以作为GPR数据分类的基础.关键词：铁路路基检测;探地雷达;短时傅里叶变换;数据解译2642|4|6更新时间：2025-07-09
- 摘要：通过优化极值点位置,对表面自由能模型进行了研究和改进,改进后的模型解决了原模型中表面粒子聚集和液滴形状畸变的问题.采用移动粒子半隐式法(MPS)结合改进后的表面自由能模型,对受表面张力作用的自由面运动问题进行了研究和分析.研究了包括气液、固液和不互溶液液界面在内的表面张力收缩和液滴浸润过程,并提取了接触角及浸润面积等特征量进行分析.数值计算结果与理论分析结果吻合较好,从结果中可以明显观察到固液浸润过程的3个发展阶段,浸润速度随时间递减且与浸润接触角成反比.研究结果验证了MPS方法结合改进后的表面自由能模型可以更加有效、准确地模拟多界面张力的作用.关键词：移动粒子半隐式法;表面张力;液滴浸润2836|4|6更新时间：2025-07-09
- 摘要：采用内嵌边界方法,模拟研究了不同Stokes数St的煤灰颗粒穿过槽道中10×11错列不锈钢管束时的运动情况及其对管束的磨损规律.其中,流场与管束之间的耦合采用内嵌边界技术描述,颗粒的运动采用拉格朗日轨道模型求解.结果表明,不同St的颗粒有不同的运动特点,对管束造成的磨损也不同.第1排管束的平均磨损量在St=0.01,0.1时都较小,此后磨损量随着St的增大而增大.St=0.1时,第1排圆管的磨损量最小.靠近槽道壁面两列管束的平均磨损量大于中间管束,需加强防磨措施.关键词：直接数值模拟;内嵌边界法;错列管束;磨损;Stokes数2335|4|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了实现航天器仪器安装板的振动控制,建立了采用Kagome夹心板制作的仪器安装板的有限元模型,并选用一种圆柱形黏弹性阻尼器,通过Biot模型建立了该阻尼器的有限元模型; 计算了各阶模态中Kagome平面桁架的模态应变能在结构总模态应变能中所占的比例,将其作为模态可控度,再结合给定载荷情况下的模态位移来确定需要控制的模态,由此提出了一种利用模态应变能比来控制多模态振动的阻尼器布置方案.特征值分析及时域响应数值模拟表明,该阻尼器布置方案只需使用很少数量的阻尼器,便可以显著增加较宽频带内所有模态的阻尼比,而且对于其他模态的振动也有一定的抑制作用.关键词：航天器仪器安装板;Kagome夹心板;振动控制;Biot模型;模态应变能2225|4|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：《西安交通大学学报》是西安交通大学主办的自然科学综合性学术理论刊物,它以马克思列宁主义、毛泽东思想和邓小平理论为指导,以促进科学技术发展、培育科技人才、为社会主义现代化建设服务为宗旨,坚持以"出精品、创名牌、办一流学报,争时效、促交流、举科技人才"为目标,主要登载机械、能源、动力、工程力学、电气、材料、0|2|0更新时间：2025-07-09
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