一、透平机械叶轮转子系统的参数化智能绘图系统的开发（论文文献综述）
王铃玉[1]（2021）在《低压动叶可调轴流通风机气动设计方法及流场特性研究》文中研究说明动叶可调轴流通风机相较于传统轴流风机可以依据风机实际运行的流量和转速的变化适当调整动叶安装角,可满足多工况范围,当流量和转速发生大幅度变化时,避免风机呈现恶劣工况,极大提升了工作效率和能源转换率,广泛应用于航空航天和石油等工业领域。动叶可调轴流通风机的气动设计和流场特性直接影响工况运行性能,因此对动叶可调轴流通风机的气动性能优化设计就尤为重要,对响应国家节能减排政策有着切实意义。根据动叶可调轴流通风机现有设计参数,对轴流风机进行初始参数化结构设计,基于叶栅气动力基本方程确定气流参数,采用神经网络算法选定轮毂比和设计工况效率,确定最佳设计工况点,并利用损失模型验证非设计工况点气动效率。设计计算动叶、静叶几何参数,通过对比分析多种叶型升力系数和型阻系数确定叶片翼型。建立弯曲理论对叶片进行参数化建模优化,利用包覆使得各基元截面二维叶型可准确弯曲至对应圆弧截面,再将三维叶型轮廓进行重心积叠拉伸成三维几何模型。通过三维流场仿真模拟对动叶可调轴流风机设计工况点和非设计工况点流场特性进行分析,并验证变换动叶安装角时的流场特性。改变其安装角范围验证设计通风机的动叶可调可行性,再进行三维气动分析和仿真确认设计的合理性。根据NUMECA气动分析结果对风机多目标气动性能进行优化,确定优化变量并对其依据权重向量分配优化约束,选用kriging近似模型利用遗传算法优化全压效率和压比综合目标函数,将动叶三维造型参数化拟合进行多目标参数优化。经过对动叶可调轴流风机的多工况气动性能优化,设计的轴流风机的效率和压比与技术指标相差不超过1%,与理想性能曲线重合,说明了气动设计和优化合理性。经过动调性能验证后绘制性能图谱,以便后续加工制造。
郭文宾[2]（2021）在《压缩空气储能系统离心压缩机变工况特性及调节规律研究》文中研究说明储能技术可以促进可再生能源大规模发展,有效解决我国能源环境问题。压缩空气储能系统具有存储容量大、寿命长、不受地理环境限制等优点,是一项极具发展前景的储能技术。压缩机是压缩空气储能系统的核心设备,其性能对整个系统效率和储能经济性有着决定性影响。不同于普通工业中通常在设计工况附近运行的压缩机,储能系统压缩机需具备在较宽流量、压比范围内高负荷高效率运行的能力。因此,提高压缩机高效变工况能力,为压缩机提供安全稳定的运行控制方案是发展压缩空气储能关键技术之一。本文选取大规模压缩空气储能系统中多轴式离心压缩机典型级为研究对象,采用可调进口导叶和可调扩压器这两种变工况调节技术,通过数值与实验相结合的方法对离心压缩机变工况特性开展了深入研究,并为储能系统压缩机运行找到了最佳调节策略。本文主要研究内容与结论如下:1.根据典型级离心叶轮设计参数,自编写一维设计程序,首先得到变几何部件叶片一维气动参数,然后基于神经网络和遗传优化算法完成叶片三维优化设计,最后完成调节机构设计,建立了一套变几何部件与离心叶轮高效匹配设计体系。2.基于压缩空气储能大功率多级间冷压缩机综合实验平台,设计并建成了整机性能测试及内部流场测量系统,得到离心压缩机在不同导叶开度和不同扩压器调节角度下的变工况特性曲线以及进口导叶出口、叶轮出口流场变化规律,揭示了离心压缩机在变工况调节时的一些重要流动现象。3.建立离心压缩机整机数值模型,通过全三维定常流动数值计算方法,对不同导叶开度和不同扩压器调节角度下的离心压缩机整机性能变化规律与内部流场分布规律做了全面的研究与分析,揭示了离心压缩机在变工况调节时的能量损失机理。4.针对压缩空气储能系统压缩机高效变工况的运行特点,为解决进口导叶与扩压器联合调节过程中,调节角度变化的多维空间变量寻优问题,采用Kriging插值模型与Nelder-Mead优化算法,获得了离心压缩机高效变工况调节策略。与不调节时相比,离心压缩机稳定压比运行范围扩大了 232.5%,最高运行效率提高了 1.2%,平均效率提高了 2.8%。
邵星[3]（2021）在《高速旋转机械高效可靠智能化关键技术研究》文中研究说明现代化旋转机械正朝向高参数（高速、高压、大流量）、高性能（高效率、工况自适应）、高可靠性（稳定、长周期运行）、高紧凑性（一体化设计）方向发展,越来越多的动力设备深入到极端环境,承担工业化作业重任。同时,在当今绿色转型时代,可持续发展观指引下的工业化进程也愈发注重旋转机械等动力设备的环境效益,增效节能成为国家愿景、企业竞争力。专研坚不可摧、绿色节能、性能领先的动力装备,将有助于维系国家安全,稳固国民生计,也是这个时代赋予工程技术人员的光荣使命。高指标、低排放等多重设计压力下,旋转机械仍内含“转机”,即高效、可靠及智能化的发展道路。效能是企业出售的终端产品,可靠是产品之根本,智能化则是产品增效维稳的助力与保障。在这条道路上,离线设计是长机,领航与开拓;在线监管是僚机,监察与保护。本文依循这条道路的指引,围绕叶尖间隙在线调控（增效）,转子振动主动控制（维稳）开展了相关智能化研究工作,以期在紧跟科研前沿、切合工程应用的基础上丰富“僚机”功能,助力现代化旋转机械发展与革新。具体地,本论文研究内容包括了以下几个部分:1、提出了一种叶尖间隙机械式主动快速调控策略,通过外控转子轴向平移的方式调控叶片叶顶与锥形机匣的相对位置,进而调优叶尖间隙在安全高效的范围。转子轴向移动由油压可控的止推盘带动,并使用溢流阀系统配合控制油压。为提高控制精度,消除外扰,还提出了一种适配于执行机构的准滑模离散控制算法,通过对离散趋近率进行自适应修正并使用干扰补偿器,可有效地抑制干扰,弱化抖振;基于该算法,实机测试2s内即实现了叶尖间隙无过调、无错调的主动抗扰控制。2、研究了不依赖转子系统模型,亦即无模型的转子振动主动控制方法。以电磁执行器为抑振元件,提出了①同步振动快速自寻优控制方法,以不平衡力前馈补偿、电磁力快速周向寻优为目标,实现对不平衡故障的在线诊治;分别于两组转子实验台上进行了硬件适配及算法验证,均得到了良好的抑振效果,振动降幅较未加控制前衰减70%以上;②基于在线刚度调度的转子平稳过临界控制方法,利用电磁执行器的“负刚度”本质特性,借助电磁扫频手段,在线评估不同刚度下的转子系统模态参数,并依此设计出规避共振区的外刚度调度策略;仿真及实验结果验证了该方法的有效性,在实际升降速过程中使用刚度调度算法可有效规避共振区,起到平稳过临界的目的。3、研究了预知转子系统模型,亦即模型参考的基于模态控制理论的转子系统振动主动控制方法,给出了平衡降阶及低权最优控制算法的设计思路。以电磁执行器为减振元件,实现对于油膜轴承支承转子系统的模态干预,并在离心压缩机实验台上对算法有效性进行了验证。4、以核工业乏燃料后处理厂超重力离心机为研究对象,探索了转子振动主动控制技术及人工自愈理论的工程化应用前景。为超重力离心机设计并搭建了在线监测及故障诊断系统,并针对实机作业中极易出现的流致失稳现象,结合现场实测数据,分析了其演变机理,提出了基于电磁执行器的在线减振工程化策略。在实验离心机中相继完成了针对同步及谐波振动、流致失稳振动的在线控制实验并得到了较为理想的减振效果,为下一步的中试测试乃至工程化推广奠定了基础。总之,叶尖间隙在线调控及转子振动主动控制技术是契合高速旋转机械高效可靠智能化发展方向的,本文围绕这二者的研究立足于工程时代背景,突出时效理论价值与工程意义,以期为旋转机械增效维稳提供关键技术支撑,促进相关领域的创新自主化建设。
李存程[4]（2021）在《压气机叶片气动弹性响应及稳定性分析方法研究》文中研究说明压气机叶片作为航空发动机中重要的零部件,对飞行安全以及整台发动机的性能具有重要的意义。动叶片高速旋转时,由于气动力、惯性力及弹性力三者的综合作用,受力情况复杂,而一般的理论计算只适用于模型和受力较为简单的情形,对于叶片这种复杂外形和受力不均的情形下,数值计算能够在保证计算精度的情形下高效的完成问题的分析,所以,叶片的气动弹性数值模拟具有重要的工程意义。本文以航空发动机中的钛合金压气机叶片为研究对象,首先对目前国内外关于叶片的气动弹性问题研究进展进行了阐述;然后建立了气动弹性分析所用到的叶片物理模型,并对所应用的数学模型进行了概述;然后用ANSYS CFX软件对叶片所在流道内的流场特性进行了数值计算,并用标准算例对所选湍流模型和边界条件进行了验证;其次研究了叶片的气动弹性响应问题,主要对叶片进行了强度、振动模态和谐响应三方面的分析,并分析了预应力对叶片振动模态的影响;最后对叶片的气动弹性稳定性问题进行了研究,主要在能量法的基础上利用谐波平衡技术进行计算。本文主要研究工作和研究成果如下:（1）对消参后的叶片物理模型进行了逆向参数化处理,建立了文章计算过程中所需要的物理模型;对叶片气动弹性计算所需要的数学模型进行了详细描述与解释:包括流场分析所用到的三大守恒方程、状态方程和湍流模型,叶片结构分析所用到的牛顿结构动力学方程,以及两者耦合所用到的耦合方法。（2）研究了叶片所在流道内的流场特性,将Turbo Grid作为流场网格划分工具,并对所划分的网格做了无关性验证,计算了额定转速下（3600转/分）叶片不同进气流量下的特性,绘制了压比、等熵效率和相对质量流量之间的关系。分析结果表明,效率最高的工况所对应的质量流量处总压比并不是最高的,两者之间很难都达到一个最高的状态;最后通过用ROTOR67模型作为验证算例,研究了流场分析过程中所用的SST湍流模型的准确性,结果表明,SST湍流模型能够与实验数据保持相同的趋势。（3）研究了叶片的气动响应问题。对叶片进行了强度分析,并分析了气动载荷和离心载荷对叶片变形、应力大小与应力幅值位置的影响,分析结果表明考虑气动载荷作用时,叶片变形比不考虑气动载荷时要大0.44mm左右,但应力值小8.6MPa;对叶片进行模态分析发现:有预应力时的固有频率要比无预应力时的固有频率高,主要是因为预应力对叶片具有“刚化”的作用,但是叶片的各阶振型基本相同。绘制了预应力下的叶片共振图,结果表明,该叶片在工作状况下不会发生共振破坏。谐响应分析是基于模态振型叠加来计算,谐波激励力为气动载荷,将激励频率区间设置为0-1900Hz,并将其分为19份,每隔100Hz,施加一次激励。最后发现当激励频率和一阶固有频率接近时,叶片在Y方向的振动幅值最大,为1.1mm。（4）研究了叶片的气动弹性稳定性问题。主要分析了叶片的颤振情况。首先对颤振特征进行了研究,其次对颤振分析中所用到的计算方法进行了分析,并在能量法的基础上采用谐波平衡思想计算了非定常气动力对振动状态中的叶片所做的功,通过气动功计算气动阻尼。最后,分析了叶片前三阶模态下不同叶间相位角的气动阻尼大小,结果表明该叶片在额定转速工作时,不会发生颤振,具有气动弹稳定性。
陈培江[5]（2020）在《燃料电池车用空气增压系统设计与优化》文中研究指明随着石油资源日益枯竭以及环境污染的日益严重,人们开始了对清洁新能源的探寻,而质子交换膜燃料电池以其能量转换率高、零污染排放、运行噪声低等优势引起了学者们的广泛研究。然而,由于生产成本偏高等因素,燃料电池系统难以大范围应用。空气增压系统,作为燃料电池阴极供气系统的重要子系统,寄生功耗较大,约占燃料电池辅助功耗的80%,其性能直接影响燃料电池系统效率。因此,本文设计了一套低功耗的燃料电池车用空气增压系统,以利于燃料电池系统的推广使用。论文的主要研究内容如下:（1）设计一套配有膨胀机,能够回收电堆尾气能量的空气增压系统,并根据需求进行压缩机与膨胀机的设计。通过压缩机与膨胀机流体域的数值模拟,表明所设计的压缩机和膨胀机均能满足额定工况的要求。根据设计的压缩机与膨胀机结构,配置高速电机,完成了空气增压系统结构设计。（2）研究压缩机叶片入口安装角、叶片出口安装角、叶片包角、叶片型线以及扩压器出口直径对其性能的影响。以功耗最低为目标,运用Kriging近似模型结合灰狼优化算法,对压缩机进行多参数同时优化。结果表明,优化后的离心空压机在满足额定工况要求的情况下,等熵效率提升了4.23%,功耗降低了5.31%,并且喘振裕度提高了2.4%;同时当压缩机流量小于额定流量时,其压比有一定提升,且功耗有一定降低,实现了燃料电池系统净输出功率的提高。（3）对压缩轮与膨胀轮在超速状态和工作状态的强度进行分析,探究了气动力与温度场对叶轮最大应力的影响。通过计算得出了转子系统的最大轴向力,验证了空气轴承的止推力能够平衡轴向力。经过模态分析,证明了转子系统的额定工作转速能够避开共振点。最后设计了燃料电池车用空气增压系统的实验流程与测量系统,为日后开展实验提供了技术保障。本文通过设计与数值模拟得到了适用于质子交换膜燃料电池的空气增压系统原型,运用多参数优化方法对压缩机性能进行了优化,分析了叶轮的强度与转子系统的动力学特性,该研究成果可为燃料电池车用高性能空气增压系统的设计提供技术参考。
邓名威[6]（2020）在《氢燃料电池用超高速离心空压机系统设计及实验研究》文中研究说明在构建全球绿色环保生活环境的背景下,燃料电池汽车是未来汽车的重要发展方向。燃料电池汽车依靠电堆系统提供动力,空压机作为质子交换膜燃料电池系统的重要部件,其性能的优劣直接决定电堆系统的能量转换效率,并最终影响燃料电池汽车的综合性能。离心式空压机由于具有无油、体积小、能效高等突出优势,被视为是质子交换膜燃料电池系统用空压机的最佳选择。发展并研制燃料电池乘用车用离心式空压机对于推进我国燃料电池汽车技术的进步与产业的整体发展都具有重要意义。基于此,本文设计并制作一款通过永磁同步电机驱动、利用空气箔片轴承支撑的燃料电池乘用车用离心式空压机,空压机额定功率5 k W,额定转速150 krpm,流量50 g/s,压比2.1。具体研究内容包括:针对空压机的总体性能设计指标,设计空压机系统的整体方案,并通过分析获得电机的具体参数、材料以及匹配的驱动变频器;设计了叶轮压缩与密封系统,为确保系统性能与效率,空压机叶轮选择半开式叶轮,密封选择独立的迷宫气封环;从硬件与软件两方面设计了空压机转子振动测控平台。基于Heshmat提出的“四步法”设计流程对空压机转子-轴承系统进行了详细设计。首先依据空压机整体尺寸要求与空气箔片轴承相关经验公式确定了系统径向与推力轴承的具体尺寸;然后基于Link-Spring箔片轴承计算模型得到径向箔片轴承的静动态刚度与阻尼系数;接着建立了转子动力学有限元分析模型,对设计的转子轴承系统进行转子动力学分析,验证了转子轴承系统临界转速与轴承刚度裕度;最后根据转子的结构尺寸,对转子做旋转离心应力计算,并基于有限元分析方法验证了转子强度及选材的合理性。利用有限元方法对空压机的热特性进行了仿真分析并设计了空压机冷却系统。计算分析了空压机电机损耗,通过对电机进行磁热有限元分析,获得了空压机温度分布。针对空压机发热严重的问题,为空压机设计螺旋槽水冷以及气冷通道,并详细设计了螺旋水槽的结构参数。最后建立耦合冷却水道的电机热分析有限元模型,计算加入散热系统后的空压机温度分布。仿真结果表明:空压机最高温度为155℃,位于电机定子铁芯。搭建了空压机样机,对空压机整机性能进行了系统的测试。加工空压机零部件并搭建空压机样机与相应的转子振动测试系统,制作整周型与三瓣型径向箔片轴承,基于两种轴承分别进行空压机系统的稳定性实验,基于实验结果分析了不同轴承间隙对空压机转子系统振动特性的影响;根据分析结果,通过优化轴承间隙、增强轴承结构刚度等方式增加空压机稳定运行转速,最终实现了空压机在145 krpm转速状态下的稳定运行,验证了设计方案的合理性以及轴承转子系统技术的可行性。
鲁业明[7]（2019）在《CAP1400核主泵水力模型核心部件约束性设计方法研究及应用》文中研究说明有着“核岛心脏”之称的核主泵是我国三代压水堆CAP1400核电机组唯一不能国产化的装置。而叶轮和导叶（水力模型核心部件）是核主泵内部最重要的过流部件,其设计的优劣直接决定着核岛的服役寿命。为达到高效率、大扬程、低压力脉动强度等运行指标要求,核主泵叶轮和导叶在结构上呈现流道曲率变化大、叶片三维结构复杂等特点,相关优化体系中的二元叶片设计方法难以表征这种结构的新变化。而在优化设计过程中,约束性设计方法是第一步,在设计体系中起到基础性、决定性作用。因此,基于叶轮机械原理重构新的高效约束性设计方法是优化设计体系研究的重点和难点。高效的约束性设计方法理应能在尽可能少的设计参数下得到结构多变的高性能设计结果。按照设计次序和介质的过流顺序,核主泵叶轮和导叶的设计包括四个基本因素:Ⅰ.流道设计;Ⅱ.叶轮叶片设计:Ⅲ.导叶叶片设计;Ⅳ.特殊结构设计。本文围绕着这四个方面进行了深入的研究,物理建模并结合数学推导构建了核主泵水力模型核心部件的设计方法体系,并以国家科技重大专项CAP1400核主泵水力模型最终方案为对象,进行了对照测试。主要工作内容有:（1）流道约束性设计方面,为解决传统方法中的盘、盖侧型线非同步调整、过渡段不光滑、偏离设计目标等问题,从中轴变换（Medial Axial Transform）理论出发,结合已有的约束条件简化、并得到了一种新型流道约束性设计方法。在新的设计方法中,针对约束条件不封闭的情况,构建了两类使得设计方程组封闭的辅助约束条件,并分别应用粒子群算法和显式表达式实施流道的成型设计。流道设计方法有两方面的应用。首先,基于流道约束性设计新方法开发了一套水泵轴面流道快速成型设计程序,在所开发的设计程序中,以仅有的7组经典叶轮流道为基础,能够快速设计出比转速为30至500区间内的任意叶轮流道结构。其次,基于流道约束性设计新方法提出了一种核主泵高效低轴向载荷改型策略,仅需控制3个变量、15组采样数据,便可实现对核主泵水力模型的高效、低轴向载荷快速改型设计。（2）叶片约束性设计方面,为解决传统方法中设计变量个数多、变量范围不明确、优化预设值依赖设计经验等问题,研究依次确定了叶轮叶片的关键设计变量——速度环量以及导叶叶片的关键设计变量——安装角。文献调研结合经典结构参数信息的统计结果明确了这两个关键设计变量沿流向均呈递增趋势,构建了无量纲化的多源约束性设计方程组,进行了一系列数学简化并得到了用于设计变量高效生成的船帆状限定域。基于叶轮叶片和导叶叶片归一化约束性设计的船帆状限定域和粒子群算法,分别开发了一套叶轮叶片和一套导叶叶片动态伴随寻优设计程序。以国家科技重大专项CAP1400核主泵水力模型中的叶轮叶片、导叶叶片为参考对象,应用所开发的设计程序进行了验证测试:在叶轮叶片设计中,正倾角、零倾角和负倾角三种情况下的设计结果均表明所开发的动态寻优设计程序能够设计出性能优于目标叶轮的新结构;在导叶叶片的设计测试中,优化结果相较于目标结构依次提升了 0.7%和1.8%的效率和扬程特性。证明了叶片约束性设计方法和所开发的叶片动态伴随寻优设计程序的有效性。（3）核主泵水力模型开发流程方面,基于归一化约束性设计的船帆状限定域,探究了叶轮和导叶对核主泵定常、非定常性能的影响程度。在明确了导叶影响要高于叶轮之后,得出水力模型开发过程中“叶轮可独立设计、导叶需适配叶轮和压水室”的设计准则,并实例设计了新的水力模型结构,通过与国家科技重大专项CAP1400核主泵水力模型在性能特性、静压分布、湍动能分布等方面的对比,明确了所开发的模型结构的高性能,实例证明了研究所提的核主泵水力模型开发流程的可行性。（4）特殊结构设计方面,为了适应核主泵整体非完全圆周对称的结构特征,这里构建了一种调整导叶叶片布局的对称式-非均布导叶结构及相应的约束性设计方法。该方法既考虑了导叶叶栅距离又考虑了导叶的装配位置,并能够表征包含常规均布导叶结构在内的多数设计情况。联合应用多目标优化设计方法实施了对称式-非均布导叶结构的优化设计,在获得了最优结构同时,还探究了设计参数对性能的影响规律。数值证明了优化后的新型导叶结构能够有效提升核主泵在0.8～1.2设计流量的性能;并能有效改善泵出口段的非定常压力脉动特性。最后,在国家工业泵质量监督检测中心搭建试验台并对上述关键研究结论进行了系列组合验证试验:定常性能测试、非定常的压力脉动和振动加速测试结果证明了应用研究中所提的约束性设计方法来进行核主泵水力模型核心部件研发的可行性。
李国彦[8]（2019）在《大型整体叶轮五轴插铣无顶刀轨迹规划研究》文中认为离心压缩机广泛应用于航空航天、石油化工、天然气等行业中,是国家基础工业的核心设备。叶轮是离心压缩机的核心部件,其中半开式整体叶轮的加工具有代表性。半开式整体叶轮加工效率低是目前的普遍现状。五轴插铣叶轮流道是目前效率较高的加工方法,但是五轴插铣中的顶刀现象很少有人讨论。本文研究了半开式整体叶轮流道五轴插铣加工的轨迹规划问题,给出了一种“双列开槽”的五轴插铣加工轨迹规划方法,能够精简刀轴数量,提高加工效率;构建了叶轮五轴插铣加工的顶刀识别模型,提出了一种叶轮流道五轴插铣加工的顶刀排除方法,能够对已有叶轮流道五轴插铣加工轨迹进行顶刀现象排除,通过仿真和实际加工验证方法的有效性。本论文主要内容如下:（1）给出了构建半开式整体叶轮模型的思路。介绍了建模过程中用到的数学工具:B样条曲线的反算和插值、直纹面叶片以及回转矩阵,对建模过程中用到的方法和原理进行了推导和分析。构建了半开式整体叶轮的参数化模型。（2）基于“双列开槽”五轴插铣工艺对叶轮流道进行加工轨迹规划。根据流道宽度划分加工区域,确定插铣刀具直径,通过直纹面叶片向流道内法向偏置获得偏置直纹面,将得到的偏置直纹面母线族作为刀具轴线,采用刀具沿其轴线抬刀后逐步逼近轮毂面的方法获得刀位点。获得了叶轮流道无干涉的五轴插铣加工轨迹。编写了能够自动对叶轮流道进行五轴插铣加工轨迹规划的程序,并能生成加工软件识别的APT刀位文件。（3）针对五轴插铣加工中的顶刀问题,分析插铣顶刀现象产生的原因。通过分析相邻两次插铣刀具底部圆相对位置关系来判断加工轨迹是否发生顶刀现象,建立了五轴插铣加工顶刀的识别模型。编写了叶轮五轴插铣顶刀识别程序,能够读取APT刀位文件判断出顶刀现象发生的位置。（4）研究叶轮五轴插铣加工的顶刀排除问题,提出了一种叶轮五轴插铣顶刀现象的排除方法,通过调整刀具轴线和刀位点来排除顶刀现象。编写了叶轮五轴插铣顶刀排除程序,能够读取APT刀位文件并对其进行顶刀现象的排除,获得了叶轮流道五轴插铣加工的无顶刀刀具轨迹。（5）将叶轮流道五轴插铣加工的无顶刀刀具轨迹用于仿真及实际加工,分析加工完毕后的叶轮流道底部刀纹面,证实了叶轮五轴插铣顶刀识别模型及排除方法的有效性。
张帅[9]（2019）在《透平机械转子失稳及叶轮分析方法研究》文中研究指明透平机械一直是工业中重要的机械之一,随着透平机械不断的向高温高速高压大流量方向发展,透平机械的稳定性也面临着更大的挑战。失稳造成的影响也十分恶劣,轻者停机检修,重者甚至会导致整个机械的报废。透平机械中最重要的两个部件为动密封和叶轮,动密封能够很好的防止工质泄漏,提高透平机械的效率,节约能源,但同时也会产生气流激振从而产生稳定性问题;叶轮是透平机械中最重要的做工部件,叶轮的稳定性关系着叶轮做功的稳定性。因此研究以上两种部件对于透平机械稳定性的影响有着重要的意义。本文针对于这两个方面做了大量的研究,主要工作如下:（1）分析了蜂窝-迷宫组合密封的优势,并进一步分析了操作工况参数（转速、压比）和几何参数（密封间隙,密封孔深）对于其泄漏特性和动力学特性的影响。（2）针对迷宫密封和蜂窝密封,结合ANSYS APDL,CFX CCL和MATLAB三种编程语言,针对常见的密封进行了参数化分析框架的搭建。实现了从建模到最终结果处理的所有功能,大大简化了密封分析的步骤,提高了密封分析的精确度和效率。（3）针对密封材料所需实验条件开发了两个实验台。一个为动密封实验台,实现了对于不同动密封（如常见的迷宫密封、蜂窝密封等）的密封性能和动力学特性测试。另一个为一种密封压紧力连续可调的高温密封实验台,能够通过此种实验台实现对于多种条件下不同密封材料的测试。（4）针对实际叶轮进行了增压机叶轮分析方法的探究。探究了 SAFE图在离心叶轮中的应用,研究了离心叶轮的共振规律。
孙琦[10]（2018）在《离心压缩机节能型进口导叶调节装置的研究》文中研究表明压缩机在运行过程中受气候影响及客户需求需要经常调节气体的流量,很多情况下通过在进口加装进口导向叶片的方法来控制流量,但目前由于进口导向叶片调节流量的能力普遍不足,导致在冬季由于气量过剩而排空浪费掉,最多的时候要浪费高达30%的气量,造成能源的浪费,目前国际先进水平最多仅需排空15%的气量,因此改进进口导叶的设计,开发出高效流量调节装置是我国目前压缩机行业急需解决的关键技术之一,对于提高我国压缩机设计技术,提升企业竞争力具有重要的意义,同时对于节能减排具有重大的现实意义。本文从进口导叶调节装置的结构、调节机理和对叶轮压缩功的影响等方面对导叶调节的基本理论做了详细论述,并以导叶自身的调节能力和对压缩机性能的影响两方面阐明了进口导叶调节装置的评价体系。介绍了应用于叶轮机械数值模拟技术的相关理论知识,建立了带进口导叶的压缩机实体模型,利用计算流体力学的方法对导叶不同开度下的流场分布规律做全面的研究与分析,揭示了导叶调节时的一些重要流动现象。导叶在绕其自身转轴旋转时为了避免与机匣端壁发生碰撞,会在导叶顶部留有圆弧状的间隙,部分气流从间隙处流过而得不到有效调节,并形成叶顶间隙泄漏涡,对主流造成影响,使压缩机性能下降。针对这一问题,本文提出了三种导叶通道结构形式的改进方案,有效地提高了导叶的调节能力,扩大了压缩机的稳定工况范围,减少了压缩机的功耗,提高了压缩机的效率。为了探究导叶叶片形状对导叶调节能力和压缩机性能的影响,本文分别对导叶叶片型面的厚度、弯曲度和最大挠度位置做系统的研究和分析,总结出这几项参数的变化对导叶调节性能影响的规律。为了找出调节性能最好的进口导叶叶片形状,本文采用现代优化方法对进口导叶的叶片型面进行三维的优化设计,主要的方法学思想是以人工神经网络对连续设计进行适应度评价,并用遗传算法进行全局寻优。经过优化后,导叶的调节性能有了显着的提高,大大增强了导叶的预旋能力,并减少了压力损失,使压缩机的流量和功率在导叶安装角较大时大幅减少,效率显着提高,同时使导叶通道内的流场有了明显改善,使原来的流场分布不均匀和流动分离等现象大幅减弱,甚至完全消失。最后,对本文所提出的三种改进后的叶顶通道结构形式和优化叶型的进口导叶装置进行试验测试,并与原始形式进行对比,结果证明了本文研究成果的可靠性。最终,应用改进优化后的进口导叶调节装置可使压缩机在冬季运行时减少20%左右的压缩气体排空浪费量,同时降低压缩机20%左右的功耗,并提高了压缩机的效率和稳定工况范围。此项课题的研究成果可应用到工业生产各个领域中的离心压缩机中,在压缩机进口处加装这种高效的流量调节装置可以使其在冬季运行时大幅减少压缩气体的排空浪费量及功耗,并提高压缩机的效率,提升能源的利用率,避免能源的浪费,因此具有很广阔的应用前景。
二、透平机械叶轮转子系统的参数化智能绘图系统的开发（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、透平机械叶轮转子系统的参数化智能绘图系统的开发（论文提纲范文）
（1）低压动叶可调轴流通风机气动设计方法及流场特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 动叶可调结构设计 |
| 1.2.2 气动性能优化 |
| 1.2.3 动叶叶型优化 |
| 1.2.4 叶片造型 |
| 1.3 研究主要内容和重点 |
| 第二章 基于神经网络动叶可调轴流通风机初始参数化设计 |
| 2.1 动叶可调轴流风机设计要求 |
| 2.1.1 叶栅气动力基本方程 |
| 2.1.2 结构参数设计 |
| 2.1.3 气流参数设计 |
| 2.2 最佳设计工况点选取 |
| 2.2.1 人工神经网络 |
| 2.2.2 基于神经网络选取初始设计工况点 |
| 2.2.3 非设计工况点气动效率验证 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 动叶可调轴流通风机叶轮气动结构优化 |
| 3.1 叶片主要参数设计 |
| 3.1.1 动叶片参数设计计算 |
| 3.1.2 后导叶参数设计计算 |
| 3.2 翼型设计 |
| 3.3 弯曲理论参数化建模优化 |
| 3.3.1 三维扭曲积叠规律 |
| 3.3.2 基元截面弯曲理论 |
| 3.3.3 基于弯曲理论叶片三维造型 |
| 3.4 气动性能计算 |
| 3.4.1 一维气动性能 |
| 3.4.2 二维气动性能 |
| 3.4.3 动叶可调可行性验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 动叶可调轴流通风机三维流场特性分析 |
| 4.1 流场特性三维模拟分析 |
| 4.1.1 设计工况流场特性分析 |
| 4.1.2 非设计工况流场特性分析 |
| 4.2 动叶可调特性分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 多目标流场特性优化 |
| 5.1 优化设计流程 |
| 5.2 基于遗传算法构建优化数学模型 |
| 5.2.1 优化变量 |
| 5.2.2 优化约束 |
| 5.2.3 目标函数 |
| 5.2.4 权重向量 |
| 5.2.5 近似模型及算法 |
| 5.3 多目标三维优化 |
| 5.3.1 参数化拟合建模 |
| 5.3.2 优化风机性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的学术论文 |
| 作者和导师简介 |
| 专业学位硕士研究生学位论文答辩委员会决议书 |
（2）压缩空气储能系统离心压缩机变工况特性及调节规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 变工况调节方法 |
| 1.2.2 变几何部件设计 |
| 1.2.3 内部流动特性 |
| 1.3 本文的研究内容 |
| 第2章 变几何部件设计 |
| 2.1 研究对象 |
| 2.2 设计方法 |
| 2.2.1 一维设计 |
| 2.2.2 三维优化设计 |
| 2.3 设计结果 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 研究方法 |
| 3.1 数值方法 |
| 3.1.1 软件介绍 |
| 3.1.2 求解方法 |
| 3.1.3 网格划分 |
| 3.1.4 计算设置 |
| 3.1.5 方法验证 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.2.1 实验平台 |
| 3.2.2 测试设备 |
| 3.2.3 测试方案 |
| 3.2.4 误差分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 变工况特性 |
| 4.1 整机性能 |
| 4.1.1 进口导叶调节 |
| 4.1.2 扩压器调节 |
| 4.2 内部流场 |
| 4.2.1 进口导叶调节 |
| 4.2.2 扩压器调节 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 变工况调节规律 |
| 5.1 单独调节 |
| 5.2 联合调节 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 离心压缩机整机变工况性能实验数据 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）高速旋转机械高效可靠智能化关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究的目的和意义 |
| 1.3 叶尖间隙主动调控技术研究进展 |
| 1.3.1 叶尖间隙监测方法 |
| 1.3.2 叶尖间隙控制方法 |
| 1.4 转子振动主动控制的研究进展 |
| 1.4.1 转子振动及其控制的研究进程 |
| 1.4.2 以主动减振器为导向的转子系统优化 |
| 1.4.3 基于电磁执行器的转子振动主动控制方法 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第二章 叶尖间隙机械式主动调控系统设计与研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 动力系统设计 |
| 2.2.1 实验平台 |
| 2.2.2 叶片组件 |
| 2.2.3 执行单元 |
| 2.3 算法设计 |
| 2.3.1 概述 |
| 2.3.2 DOB-AQSMC算法设计 |
| 2.3.3 仿真验证 |
| 2.4 实验结果 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 无模型转子系统振动主动控制方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 电磁执行器 |
| 3.2.1 基本原理与性能评估 |
| 3.2.2 整合设计与参数测定 |
| 3.3 转子不平衡振动快速主动控制方法研究 |
| 3.3.1 快速寻优算法原理 |
| 3.3.2 仿真验证 |
| 3.3.3 实验验证 |
| 3.4 基于在线刚度调度的转子平稳过临界控制 |
| 3.4.1 变刚度原理 |
| 3.4.2 扫频方法 |
| 3.4.3 实验验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 模型参考转子系统振动主动控制方法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 受控转子系统的模态描述及模型降阶 |
| 4.2.1 运动方程 |
| 4.2.2 模态解耦 |
| 4.2.3 Gram阵与平衡降阶 |
| 4.3 转子振动低权控制算法 |
| 4.3.1 低权控制原理 |
| 4.3.2 低权最优控制器设计 |
| 4.3.3 仿真求解 |
| 4.3.4 实验验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 超重力离心机健康监测与自愈化研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 超重力离心机健康监测系统开发与测试 |
| 5.2.1 监测方案 |
| 5.2.2 实机测试 |
| 5.3 超重力离心机自愈化初探 |
| 5.3.1 样机设计 |
| 5.3.2 抑振实验 |
| 5.3.3 典型问题 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 本文的主要结论 |
| 6.2 本文的创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的学术论文 |
| 作者和导师简介 |
| 附件 |
（4）压气机叶片气动弹性响应及稳定性分析方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 课题研究的意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 叶片结构静强度研究进展 |
| 1.3.2 叶片结构气动弹性响应问题研究进展 |
| 1.3.3 叶片颤振问题研究进展 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 叶片气动弹性分析模型及方法 |
| 2.1 叶片物理模型参数化 |
| 2.2 计算流体动力学数理模型 |
| 2.2.1 质量守恒控制方程 |
| 2.2.2 动量守恒控制方程 |
| 2.2.3 能量守恒控制方程 |
| 2.2.4 状态方程 |
| 2.3 湍流模型 |
| 2.4 计算固体力学数理模型 |
| 2.5 流固耦合分析方法 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 叶片流场稳态数值模拟 |
| 3.1 流场离散化 |
| 3.2 流场网格无关性验证 |
| 3.3 稳态三维气动计算 |
| 3.3.1 边界条件 |
| 3.3.2 求解设置 |
| 3.3.3 计算结果分析 |
| 3.4 验证算例 |
| 3.4.1 物理模型 |
| 3.4.2 计算域和边界条件 |
| 3.4.3 数值计算结果与试验结果对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 叶片气动弹性响应研究 |
| 4.1 叶片强度分析 |
| 4.1.1 边界条件设置 |
| 4.1.2 叶片模型离散化 |
| 4.1.3 气动载荷对叶片强度的影响 |
| 4.2 预应力对模态分析的影响 |
| 4.3 共振判断 |
| 4.4 谐响应分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 叶片颤振分析 |
| 5.1 颤振特征 |
| 5.2 颤振分析方法 |
| 5.2.1 叶间相位角 |
| 5.2.2 能量法 |
| 5.2.3 气动阻尼计算 |
| 5.3 不同叶间相位角下的颤振计算 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士研究生期间发表论文及参与科研情况 |
| 1 攻读硕士研究生期间发表论文 |
| 2 攻读硕士研究生期间参与的科研工作 |
| 致谢 |
（5）燃料电池车用空气增压系统设计与优化（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 燃料电池阴极系统 |
| 1.3 燃料电池空压机研究现状 |
| 1.4 离心压缩机多参数优化 |
| 1.5 本文的研究内容 |
| 第2章 燃料电池车用空气增压系统的设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 离心式压缩机结构设计 |
| 2.2.1 压缩机叶轮结构设计 |
| 2.2.2 压缩机扩压器与蜗壳设计 |
| 2.3 压缩机三维建模与数值模拟 |
| 2.3.1 压缩机三维建模 |
| 2.3.2 数值模拟方法 |
| 2.3.3 网格划分与边界设置 |
| 2.3.4 数值模拟结果与流场分析 |
| 2.4 透平膨胀机结构设计与数值模拟 |
| 2.4.1 膨胀机喷嘴环与叶轮结构设计 |
| 2.4.2 膨胀机三维建模 |
| 2.4.3 膨胀机数值模拟与流场分析 |
| 2.5 系统总体结构设计 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 离心式压缩机多参数优化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 离心式压缩机气动性能影响因素探究 |
| 3.2.1 叶片入口安装角的影响 |
| 3.2.2 叶片出口安装角的影响 |
| 3.2.3 叶片包角的影响 |
| 3.2.4 叶片型线的影响 |
| 3.2.5 扩压器出口直径的影响 |
| 3.3 多参数优化方法和流程 |
| 3.3.1 最优拉丁超立方实验设计方法 |
| 3.3.2 sKriging近似模型原理 |
| 3.3.3 灰狼优化算法 |
| 3.4 多参数优化在离心压缩机上的应用 |
| 3.4.1 多参数优化自动化平台搭建 |
| 3.4.2 基于Kriging—灰狼算法的压缩机多参数优化 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 转子系统动力学分析与实验设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 叶轮应力分析 |
| 4.2.1 叶轮热流固单向耦合计算流程 |
| 4.2.2 叶轮建模与网格划分 |
| 4.2.3 叶轮温度场分析 |
| 4.2.4 叶轮结构强度分析 |
| 4.3 轴承止推力校核 |
| 4.4 转子系统模态分析 |
| 4.4.1 模态分析原理 |
| 4.4.2 模态分析 |
| 4.5 实验设计 |
| 4.5.1 实验装置与流程 |
| 4.5.2 实验测量系统 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 全文工作总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及攻读硕士学位期间论文发表情况 |
| 作者简介 |
| 攻读硕士学位期间论文发表情况 |
（6）氢燃料电池用超高速离心空压机系统设计及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景与意义 |
| 1.1.1 燃料电池乘用车概述 |
| 1.1.2 燃料电池系统概述 |
| 1.1.3 燃料电池空压机概述 |
| 1.2 离心式空压机国内外技术发展现状 |
| 1.2.1 高速电机发展现状 |
| 1.2.2 超高速气体箔片轴承发展现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 空压机整机方案与性能测试系统设计 |
| 2.1 燃料电池乘用车空压机系统整体方案设计 |
| 2.2 空压机电机及其控制系统方案设计 |
| 2.2.1 空压机电机系统技术方案 |
| 2.2.2 空压机电机系统参数设计与材料选择 |
| 2.2.3 空压机电机系统控制变频器选择 |
| 2.3 空压机压缩与密封系统技术方案 |
| 2.4 空压机性能测试系统设计 |
| 2.4.1 空压机整机性能测试系统整体方案设计 |
| 2.4.2 空压机转子轴承振动监测系统硬件 |
| 2.4.3 空压机转子轴承振动监测系统软件 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 空压机转子-轴承系统设计与校核 |
| 3.1 空压机转子轴承系统设计过程 |
| 3.2 空压机系统轴承设计 |
| 3.2.1 系统径向轴承设计 |
| 3.2.2 系统推力轴承设计 |
| 3.3 气体箔片径向轴承静动态特性分析 |
| 3.4 系统转子动力学分析 |
| 3.4.1 转子动力学建模 |
| 3.4.2 转子动力学分析 |
| 3.4.3 转子不平衡响应分析 |
| 3.5 转子离心应力应变分析 |
| 3.5.1 基于ANSYS建模转子强度分析 |
| 3.5.2 基于ANSYS建模推力盘参数分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 空压机电机冷却系统设计与系统热分析 |
| 4.1 空压机电机系统损耗分析与仿真计算 |
| 4.1.1 电机系统铁芯损耗与铜耗 |
| 4.1.2 电机系统机械损耗 |
| 4.1.3 电机系统空载与负载附加损耗 |
| 4.1.4 电机系统各损耗仿真分析 |
| 4.2 空压机电机冷却系统设计 |
| 4.2.1 空压机电机冷却系统方案分析 |
| 4.2.2 电机系统定子水冷系统设计 |
| 4.3 电机温度场仿真分析 |
| 4.3.1 电机温度场仿真分析方法 |
| 4.3.2 电机温度场仿真分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 空压机转子轴承系统振动实验研究 |
| 5.1 空压机样机及径向气体箔片轴承起飞实验台 |
| 5.1.1 空压机样机 |
| 5.1.2 径向气体箔片轴承起飞实验台 |
| 5.2 整周气体箔片轴承空压机实验 |
| 5.2.1 不同轴承间隙下的整周轴承空压机实验 |
| 5.3 三瓣气体箔片轴承空压机实验 |
| 5.3.1 不同轴承间隙下的三瓣轴承空压机实验 |
| 5.3.2 增强轴承刚度后的三瓣轴承空压机实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录 |
（7）CAP1400核主泵水力模型核心部件约束性设计方法研究及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 核主泵优化设计研究进展 |
| 1.2.2 过流结构约束性设计方法研究现状 |
| 1.3 目前存在的不足和局限性 |
| 1.4 本文主要的研究内容 |
| 2 模型部件及研究方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 模型部件 |
| 2.3 数值模拟方法 |
| 2.4 叶轮和导叶三维造型方法 |
| 2.5 智能算法 |
| 2.5.1 粒子群算法(PSO) |
| 2.5.2 第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ) |
| 2.5.3 两类算法在研究中的应用 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 新型流道约束性设计方法及应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 新型流道约束性设计方法原理 |
| 3.2.1 中轴变换(MAT)理论约束的新变形 |
| 3.2.2 包络圆方程约束 |
| 3.2.3 过水截面方程约束 |
| 3.2.4 两类新的辅助约束及相应的设计流程 |
| 3.3 新型流道约束性设计方法的有效性评估 |
| 3.3.1 经典离心泵流道结构的实例设计验证 |
| 3.3.2 经典斜流泵流道结构的实例设计验证 |
| 3.3.3 经典离心风机流道的实例设计验证 |
| 3.3.4 设计总结 |
| 3.4 流道约束性设计方法在不同比转速泵轮流道归一化设计中的应用 |
| 3.4.1 已有叶轮流道初始设计参数的统计与拟合 |
| 3.4.2 基于经典结构的叶轮流道设计参数拓展 |
| 3.4.3 流道归一化设计程序开发与应用验证 |
| 3.4.4 设计总结 |
| 3.5 流道约束性设计方法在核主泵水力模型高效低轴向载荷改型中的应用 |
| 3.5.1 研究思路 |
| 3.5.2 多目标优化的实施 |
| 3.5.3 设计总结 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 叶轮叶片和导叶叶片新型约束性设计方法及应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 叶轮叶片新型约束性设计方法原理及应用测试 |
| 4.2.1 叶轮叶片新型约束性设计方法原理 |
| 4.2.2 新型约束性设计方法在核主泵叶轮叶片设计中的设计验证 |
| 4.2.3 设计总结 |
| 4.3 导叶叶片新型约束性设计方法原理及应用测试 |
| 4.3.1 导叶叶片新型约束性设计方法原理 |
| 4.3.2 新型约束性设计方法在核主泵导叶叶片设计中的设计验证 |
| 4.3.3 设计总结 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于叶片约束性设计方法的模型部件开发流程的确定 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 核主泵高压力脉动关键影响因素分析 |
| 5.2.1 研究思路 |
| 5.2.2 基于NSGA-Ⅱ算法和新型约束设计方法的叶轮和导叶叶片优化 |
| 5.2.3 优化结果的内流及压力脉动分析 |
| 5.2.4 设计总结 |
| 5.3 核主泵高性能水力模型适配性开发流程的确定及应用 |
| 5.3.1 实例设计 |
| 5.3.2 设计总结 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 一种核主泵对称式-非均匀分布导叶约束性设计方法及应用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 对称式-非均匀分布导叶约束性设计方法原理 |
| 6.2.1 对称式-非均匀分布导叶约束性设计 |
| 6.2.2 对称式-非均匀分布导叶装配位置的调整 |
| 6.3 基于LHS方法和BP Adaboost算法的最优化设计 |
| 6.3.1 BP Adaboost算法的基本原理 |
| 6.3.2 样本数据库的确定 |
| 6.3.3 BP Adaboost算法的可靠性证明 |
| 6.3.4 对称式-非均布导叶最优化结构的获取 |
| 6.3.5 内流分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 关键研究结论的试验验证 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 试验件组合方案 |
| 7.3 测试方法 |
| 7.4 测试结果分析 |
| 7.4.1 性能特性分析 |
| 7.4.2 压力脉动和振动加速度的分析 |
| 7.5 本章小结 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）大型整体叶轮五轴插铣无顶刀轨迹规划研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 整体叶轮加工的国内外研究现状 |
| 1.2.1 叶轮加工技术现状 |
| 1.2.2 多轴数控加工刀具轨迹规划方法 |
| 1.2.3 插铣加工叶轮技术现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 2 整体叶轮参数化建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 叶轮的结构介绍及建模流程 |
| 2.2.1 叶轮结构分析 |
| 2.2.2 叶轮参数化建模流程 |
| 2.3 叶片型值曲线构造 |
| 2.4 直纹面叶片建模 |
| 2.5 轮毂面建模 |
| 2.6 整体叶轮建模 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 整体叶轮流道插铣加工轨迹规划 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 叶轮流道双列开槽工艺方法 |
| 3.3 叶轮流道分析 |
| 3.4 加工区域划分及刀具直径确认 |
| 3.5 刀轴矢量计算 |
| 3.6 刀位点计算 |
| 3.7 APT语言标准刀位文件生成 |
| 3.8 本章小结 |
| 4 整体叶轮五轴插铣顶刀识别及排除 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 五轴插铣加工顶刀识别模型 |
| 4.3 基于刀轴矢量调整法排除顶刀 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 整体叶轮无顶刀插铣加工仿真与实验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 叶轮五轴插铣加工仿真 |
| 5.3 叶轮无顶刀插铣加工实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 附录A 刀位点计算(以流道右侧加工区域3为例) |
| 附录B 顶刀排除方法(以流道右侧加工区域3为例) |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（9）透平机械转子失稳及叶轮分析方法研究（论文提纲范文）
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景及意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 透平机械级间密封的研究现状 |
| 1.3.2 透平叶轮振动分析的研究现状 |
| 1.4 本文研究的主要内容 |
| 第二章 动密封泄漏特能和动力学特性分析 |
| 2.1 动密封整圈计算的动力学模型 |
| 2.2 密封结构尺寸介绍 |
| 2.3 求解器及边界条件设置 |
| 2.4 密封模型的网格无关性讨论 |
| 2.5 部分模型下对于不同密封的性能分析 |
| 2.5.1 组合密封和蜂窝密封、迷宫密封的对比 |
| 2.5.2 密封线速度对于蜂窝-迷宫组合密封的影响 |
| 2.5.3 压比对于蜂窝-迷宫组合密封性能的影响 |
| 2.5.4 间隙对于组合密封的影响 |
| 2.5.5 孔深对于组合密封的影响 |
| 2.6 整圈模型分析不同条件下密封转子稳定性的变化规律 |
| 2.6.1 对压比进行验证性分析 |
| 2.6.2 转速对于孔式阻尼密封、蜂窝密封、蜂窝-迷宫组合密封的影响 |
| 2.6.3 气体对于孔式阻尼密封、蜂窝密封、蜂窝-迷宫组合密封的影响 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 密封分析软件的开发 |
| 3.1 密封分析软件开发的意义 |
| 3.2 ANSYS APDL程序编制 |
| 3.2.1 迷宫密封的参数化程序编制 |
| 3.2.2 蜂窝密封及孔式阻尼密封的参数化程序编制 |
| 3.2.3 前肩密封的参数化程序编制 |
| 3.2.4 网格质量检验 |
| 3.3 动密封软件框架搭建 |
| 3.3.1 CFX中CCL编程语言的介绍 |
| 3.3.2 MATLAB中图形用户界面介绍 |
| 3.3.3 基于MATLAB动密封一键化分析软件的开发 |
| 3.3.3.1 主界面介绍 |
| 3.3.3.2 分析界面介绍 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 密封实验台的设计 |
| 4.1 动密封实验台 |
| 4.1.1 实验台系统 |
| 4.1.2 实验台详细结构 |
| 4.2 一种可控压力的精准控温高温密封试验台 |
| 4.2.1 实验台系统 |
| 4.2.2 实验台详细结构 |
| 第五章 实际叶轮分析方法研究 |
| 5.1 判断整圈叶片共振方法 |
| 5.2 叶片模型的获取 |
| 5.2.1 叶轮模型的建立 |
| 5.2.2 逆向叶轮准确性分析 |
| 5.3 叶轮的模态分析 |
| 5.3.1 模态分析的前处理 |
| 5.3.2 模态分析结果分析 |
| 5.3.3 SAFE图可靠性分析 |
| 5.4 离心叶轮共振规律探究 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 本文结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究成果及发布的学术论文 |
| 作者与导师简介 |
| 附件 |
（10）离心压缩机节能型进口导叶调节装置的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外相关工作研究进展 |
| 1.2.1 可调进口导叶调节性能的相关研究 |
| 1.2.2 可调进口导叶气动特性的相关研究 |
| 1.2.3 可调进口导叶结构参数的相关研究 |
| 1.2.4 透平机械叶片叶顶间隙相关研究 |
| 1.2.5 透平机械叶片优化设计相关研究 |
| 1.3 离心压缩机进口导叶调节的基本理论 |
| 1.3.1 进口导叶调节装置简介 |
| 1.3.2 进口导叶调节过程 |
| 1.3.3 进口导叶调节原理 |
| 1.3.4 进口导叶调节对叶轮压缩功的影响 |
| 1.3.5 进口导叶调节的评价体系 |
| 1.4 CFD理论在透平机械中的应用 |
| 1.4.1 CFD理论概述 |
| 1.4.2 CFD控制方程 |
| 1.4.3 湍流数值模拟方法 |
| 1.5 本文主要研究思路 |
| 2 离心压缩机进口导叶调节性能及内部流动特性 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 本文数值模拟过程 |
| 2.2.1 模型的建立 |
| 2.2.2 网格划分 |
| 2.2.3 湍流模型的选取 |
| 2.2.4 计算参数设定 |
| 2.3 离心压缩机进口导叶的调节性能 |
| 2.4 进口导叶内部通道流动特性 |
| 2.4.1 子午通道截面流动特性 |
| 2.4.2 导叶通道流通截面流动特性 |
| 2.4.3 沿导叶叶高方向截面流动特性 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 导叶叶顶间隙对其调节性能的影响及改进方案 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 导叶叶顶间隙对其调节性能的影响 |
| 3.3 导叶叶顶间隙通道结构形式的改进方案 |
| 3.3.1 矩形叶顶通道 |
| 3.3.2 弧形叶顶通道 |
| 3.3.3 球形叶顶通道 |
| 3.4 不同通道结构形式的对比分析 |
| 3.4.1 不同通道结构形式对导叶调节性能的影响 |
| 3.4.2 不同通道结构形式流场的对比分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 叶型对导叶调节性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 导叶厚度对导叶调节性能的影响 |
| 4.3 导叶截面弯曲度对导叶调节性能的影响 |
| 4.3.1 导叶截面正向弯曲 |
| 4.3.2 导叶截面反向弯曲 |
| 4.4 截面弯曲导叶最大挠度相对位置对导叶调节性能的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 离心压缩机进口导叶叶型三维优化设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 参数化拟合 |
| 5.2.1 Bezier曲线 |
| 5.2.2 曲线拟合 |
| 5.2.3 导叶的Bezier曲线参数化 |
| 5.3 人工神经网络 |
| 5.3.1 人工神经元模型 |
| 5.3.2 人工神经网络结构 |
| 5.3.3 神经元的网络模型和工作方式 |
| 5.4 遗传算法 |
| 5.4.1 编码方法 |
| 5.4.2 适应度函数 |
| 5.4.3 遗传算子 |
| 5.5 进口导叶的优化步骤 |
| 5.6 优化结果分析 |
| 5.7 改进优化后导叶调整装置性能分析 |
| 5.8 本章小结 |
| 6 节能型进口导叶装置的试验验证 |
| 6.1 试验测试模型 |
| 6.2 试验测试系统概述 |
| 6.2.1 总体说明 |
| 6.2.2 主要技术指标 |
| 6.2.3 测控部分的硬件配置 |
| 6.2.4 数据处理软硬件配置 |
| 6.3 试验操作流程 |
| 6.3.1 试验前期准备工作 |
| 6.3.2 试验测试过程 |
| 6.3.3 测试系统停止 |
| 6.4 试验数据处理 |
| 6.4.1 测量参数的误差分析 |
| 6.4.2 考虑压缩性影响的修正计算 |
| 6.4.3 性能换算 |
| 6.5 测试结果及分析 |
| 6.5.1 优化叶型导叶与原始形式的对比 |
| 6.5.2 改进通道形式与原始通道形式的对比 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点及应用 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
四、透平机械叶轮转子系统的参数化智能绘图系统的开发（论文参考文献）
- [1]低压动叶可调轴流通风机气动设计方法及流场特性研究[D]. 王铃玉. 北京石油化工学院, 2021(02)
- [2]压缩空气储能系统离心压缩机变工况特性及调节规律研究[D]. 郭文宾. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2021(02)
- [3]高速旋转机械高效可靠智能化关键技术研究[D]. 邵星. 北京化工大学, 2021
- [4]压气机叶片气动弹性响应及稳定性分析方法研究[D]. 李存程. 四川大学, 2021(02)
- [5]燃料电池车用空气增压系统设计与优化[D]. 陈培江. 浙江大学, 2020(07)
- [6]氢燃料电池用超高速离心空压机系统设计及实验研究[D]. 邓名威. 湖南大学, 2020(07)
- [7]CAP1400核主泵水力模型核心部件约束性设计方法研究及应用[D]. 鲁业明. 大连理工大学, 2019(08)
- [8]大型整体叶轮五轴插铣无顶刀轨迹规划研究[D]. 李国彦. 大连理工大学, 2019(02)
- [9]透平机械转子失稳及叶轮分析方法研究[D]. 张帅. 北京化工大学, 2019(06)
- [10]离心压缩机节能型进口导叶调节装置的研究[D]. 孙琦. 大连理工大学, 2018(06)