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星型人字齿轮热流固耦合仿真及动力学特性分析

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星型人字齿轮热流固耦合仿真及动力学特性分析

作者：段明旭重庆大学

学位级别：硕士

星型人字齿轮传动系统是齿轮传动涡扇(GTF)发动机的核心机构,齿轮箱输入转速高,温升大,势必会引起结构的热变形,导致齿侧间隙减小,进而影响润滑流场压力特性。同时,润滑流场分布也直接影响齿轮系统对流换热特性和温度场分布,温度场、流... 详细信息

星型人字齿轮传动系统是齿轮传动涡扇(GTF)发动机的核心机构,齿轮箱输入转速高,温升大,势必会引起结构的热变形,导致齿侧间隙减小,进而影响润滑流场压力特性。同时,润滑流场分布也直接影响齿轮系统对流换热特性和温度场分布,温度场、流场和结构场之间存在较强的多场耦合效应,影响齿轮系统的动力学特性。因此开展星型人字齿轮热流固耦合仿真及动力学特性分析,对探究星型人字齿轮系统流场、温度场和热变形的变化规律,优化结构,减小系统振动具有重要的理论意义和工程价值。本文以星型人字齿轮系统为研究对象,开展喷油润滑模拟、瞬态温度场仿真、热流固耦合分析及动力学特性研究。论文主要研究工作如下:(1)基于流体动力学理论和动网格技术,建立含双喷嘴的星型人字齿轮系统喷油润滑油气两相流模型,仿真得出喷油润滑下齿面的油液逐渐向退刀槽聚集,啮合区域有较高的油气比例和较大的流体速度;齿面由于润滑会产生动压效应;啮合区的对流换热系数要大于经验值,退出啮合后对流换热系数会快速下降。(2)推导了内、外啮合人字齿轮副齿面各啮合位置相对速度和接触压力表达式,结合混合润滑下的摩擦系数计算式,求得齿面热流密度;基于Fluent UDF二次开发功能加载齿面热边界,仿真得出齿轮系统瞬态温度场,运转初期齿面温升较快,随着啮合周期的累积,温升逐渐减慢,最终达到稳定状态;随着输入功率的增加,稳定状态时的温升增加,但功率大小对达到稳定的时间影响甚微。(3)基于瞬态温度场计算所得热变形,迭代求解不同齿侧间隙下齿轮非工作齿面和工作齿面的流体压力,得出齿侧间隙越小,流体动压力越大,啮合区摩擦系数及热流密度也越大;编制不同软件间数据传递接口程序,实现了Fluent仿真所得齿面热变形与Matlab计算所得热流密度间的数据交互,完成热流固双向耦合仿真,得出双向耦合仿真所得齿面温度和热变形均大于单向耦合。(4)考虑时变啮合刚度、润滑油膜刚度、齿廓误差、齿侧间隙及流体动压激励,建立星型人字齿轮传动系统的集中参数模型,采用龙格-库塔法求解动力学微分方程,得出齿轮系统的振动位移、加速度和动态啮合力。齿侧间隙较小时,系统振动响应增加较为明显;考虑热流固双向耦合时求得的系统振动响应和动态啮合力均大于单向耦合。

关键词：人字齿轮喷油润滑瞬态温度场热流固双向耦合齿轮系统动力学

超高层建筑神经网络变形预测模型的构建与研究

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超高层建筑神经网络变形预测模型的构建与研究

作者：段明旭北京建筑大学

学位级别：硕士

超高层建筑由于自身结构特点以及外界多因素的共同作用下,在施工期间,容易受到风荷载、室内外温差、日照、动力荷载以及水文地质等因素的影响,产生水平扭转与位移、振动、压缩变形、倾斜、挠曲等变形现象。超高层建筑变形具有发生频率... 详细信息

超高层建筑由于自身结构特点以及外界多因素的共同作用下,在施工期间,容易受到风荷载、室内外温差、日照、动力荷载以及水文地质等因素的影响,产生水平扭转与位移、振动、压缩变形、倾斜、挠曲等变形现象。超高层建筑变形具有发生频率高、突发性强以及较强的时空联动性,且时变特征明显。因此,在进行超高建筑的高度竞逐的同时,建筑施工安全也得到了更加广泛的关注和重视。为此,开展科学的变形分析与预测,构建高效、准确的预警系统,具有重大的社会意义与实用价值。超高层建筑变形具有复杂的非线性动力特性,影响因素众多,变形规律与结构体自身的性质、状态和物理特性有着紧密的联系。常规变形预测方法变形提取能力差,变形预测的准确度低,不适用于超高层建筑变形的提取和外推。本文以超高层建筑神经网络变形预测模型为研究主线,以变形预测模型的自身特点和适用性为出发点,从GA-GM-BPNN预测模型和LM-CDBN预测模型两个方面开展研究工作,并研发了神经网络预测平台。LM-CDBN预测模型是以深度网络为框架构建的超高层建筑变形预测模型,具备强大的变形提取和非线性寻优能力。由于采用L-M算法进行模型定权,解决了变形预测振荡难题,为长时序变形特征提取和外推提供了便利条件。受模型结构和变形提取能力的制约,GA-GM-BPNN预测模型更加适用于短期变形外推,长时序监测数据的变形外推会大幅降低模型的预测精度和准确度,并延长模型训练时长,增加变形预测的随机性。本文主要的研究内容、成果及创新如下:(1)GA-GM-BPNN变形预测模型的构建和应用总结了GM-BPNN模型的构建形式、算法流程、性能以及缺陷。针对GM-BPNN模型的缺陷,提出了GA-GM-BPNN超高层变形预测模型,并结合长沙北辰新河A1办公楼沉降监测的预测项目,阐述了GA-GM-BPNN模型参数确定方法。通过模型对比分析试验,可以看出GA-GM-BPNN模型在短期变形预测中具有很好的预测准确度和预测精度,变形提取的可靠性高,预测性能优越。(2)LM-CDBN变形预测模型的构建和应用采用L-M算法替代梯度下降算法改善了深度网络的模型定权机制,构建了LMCDBN变形预测模型,提高了变形提取和非线性问题的处理能力,加快模型收敛的速度,解决了原有模型的预测振荡难题。将预测模型应用于长沙北辰新河A1办公楼的长时序变形预测中,与CDBN模型、ELM模型和UKF-SVR模型预测能力相比,其预测性能分别提升了32%、55%以及24%,验证了LM-CDBN预测模型具有较为优异的变形提取和预测能力。模型的预测精度较高,预测准确度能够达到85%以上,模型训练过程中误差积累较小,适用于长时序超高层变形序列的提取与挖掘。(3)神经网络预测平台的设计与实现在充分考虑到超高层建筑变形监测内容的多样性和监测手段多元化的情况下,依托于云端数据交互技术,研发了超高层建筑工程变形监测与形态检测管理系统,实现了建筑结构的受力场分析、结构振动检测、监测数据的全要素管理、建筑形态的三维展示以及变形智能化分析等功能。在管理系统框架下,结合两种预测模型的特性,设计并实现了神经网络预测平台。

关键词：超高层建筑神经网络预测模型变形预测预测平台

LM-CDBN超高层变形预测模型的构建与应用

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西南交通大学学报 2020年第2期55卷 310-316页

作者：邱冬炜王彤段明旭罗德安王来阳北京建筑大学测绘与城市空间信息学院北京100044 北京建筑大学现代城市测绘国家测绘地理信息局重点实验室北京100044

为提高超高层建筑变形预测精度,对附有条件的深度信念网络(conditional deep belief network,CDBN)模型中权值及阈值调整方法进行了改进,使用LM (Levenberg-Marquardt)算法作为新的模型定权机制,构建了LMCDBN网络模型;将构建的LM-CDBN... 详细信息

为提高超高层建筑变形预测精度,对附有条件的深度信念网络(conditional deep belief network,CDBN)模型中权值及阈值调整方法进行了改进,使用LM (Levenberg-Marquardt)算法作为新的模型定权机制,构建了LMCDBN网络模型;将构建的LM-CDBN超高层变形预测模型应用于一座298 m超高层建筑中;然后用训练误差、预测值拟合度、预测结果稳定性组成的综合评价体系对模型进行了评价;最后,将LM-CDBN模型分别与深度信念模型(deep belief network,DBN)、极限学习机(extreme learning machine,ELM)、基于无迹卡尔曼滤波的支持回归向量机(unscented Kalman filter-support vector regression,UKF-SVR)进行了预测结果对比.结果表明:在超高层建筑的变形预测中,相比DBN、ELM和UKF-SVR,LM-CDBN预测精度分别提升了32%、55%及24%,模型的信息提取稳定性及处理时变系统非线性问题的泛化能力得到了提高.

关键词：深度信念网络变形预测数据处理参数估计

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地理空间数据质量检查平台的设计与应用

北京测绘 2022年第11期36卷 1537-1541页

作者：段明旭李玉冬闫宁李杨龙家恒北京市测绘设计研究院北京100038 城市空间信息工程北京市重点实验室北京100038

针对地理空间数据层次关系复杂,数据量大,对检验因子的获取和数据质量检查缺乏全流程化的软件问题,本文以洋葱架构模式构建了地理空间数据质量检查平台。实践表明:平台通过六大功能模块的协调工作,实现了自动化的空间数据检查和规范化... 详细信息

针对地理空间数据层次关系复杂,数据量大,对检验因子的获取和数据质量检查缺乏全流程化的软件问题,本文以洋葱架构模式构建了地理空间数据质量检查平台。实践表明:平台通过六大功能模块的协调工作,实现了自动化的空间数据检查和规范化的数据输出。平台的可用性和高效性有了显著提高。为地理空间数据质量检查的快速响应提供了新模式,并能够满足多种复杂、灵活的数据检查需求。

关键词：质量检查地理空间数据平台设计检验因子评价方案

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温暖中国年高黎贡山下的年猪饭

中国西部 2016年第2期 68-71页

作者：段明旭

不知从什么时候开始,身边的年味己渐去浓浓的味道,关于过年的喜悦仿佛都停留在了童年。而在滇西腾北一个位于中缅边境高黎贡山腹地的小山村——大塘,我仿佛又找回了那种久违的年味。不知从什么时候开始,身边的年味已渐去浓浓的味道,关... 详细信息

不知从什么时候开始,身边的年味己渐去浓浓的味道,关于过年的喜悦仿佛都停留在了童年。而在滇西腾北一个位于中缅边境高黎贡山腹地的小山村——大塘,我仿佛又找回了那种久违的年味。不知从什么时候开始,身边的年味已渐去浓浓的味道,关于过年的喜悦仿佛都停留在了童年。

关键词：大塘中缅边境炒猪肚文笔塔杀猪大树杜鹃王里正人间仙境来凤山四四方方

改进灰色人工神经网络模型的超高层建筑变形预测

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测绘科学 2017年第4期42卷 141-146,183页

作者：段明旭邱冬炜李婉徐伟王东波北京建筑大学北京100044 北京市勘察设计研究院北京100038 北京市第三建筑工程有限公司北京100044

针对灰色人工神经网络模型初始化权值和阈值的随机性导致易产生误差积累和过拟合的缺陷,该文利用遗传算法的全局优化能力训练灰色人工神经网络模型的权值和阈值,构建了基于遗传算法的灰色人工神经网络超高层建筑物变形预测模型。结合长... 详细信息

针对灰色人工神经网络模型初始化权值和阈值的随机性导致易产生误差积累和过拟合的缺陷,该文利用遗传算法的全局优化能力训练灰色人工神经网络模型的权值和阈值,构建了基于遗传算法的灰色人工神经网络超高层建筑物变形预测模型。结合长沙北辰新河A1超高层建筑变形监测实例,用该文所提模型与灰色人工神经网络模型分别进行变形数据的处理分析和预测。实验结果表明,该文提出的模型具有更好的预测精度,预测趋势也更加逼近实际测量结果。

关键词：超高层建筑灰色人工神经网络遗传算法变形分析数据预测

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腰箍恋歌

词刊 2022年第3期 40-40页

作者：段明旭保山学院校团委

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鼓舞中华

词刊 2022年第2期 10-10页

作者：段明旭云南省保山市隆阳区远征路保山学院校团委

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京津冀协同发展交通网络地质安全监测

北京测绘 2021年第8期35卷 1122-1125页

作者：李婉段明旭北京市勘察设计研究院有限公司北京市测绘设计研究院城市空间信息工程北京重点实验室

北京市地处地质活动较为频繁的地区,对全市打造"一环六放射"交通网络产生了重大影响。为保障2022年北京冬季奥运会的如期举行以及京津冀一体化的协同发展,以解决协同发展区重大地质问题为切入点,结合当前全球导航卫星系统动态监测、三... 详细信息

北京市地处地质活动较为频繁的地区,对全市打造"一环六放射"交通网络产生了重大影响。为保障2022年北京冬季奥运会的如期举行以及京津冀一体化的协同发展,以解决协同发展区重大地质问题为切入点,结合当前全球导航卫星系统动态监测、三维激光扫描以及无人机摄影测量与遥感等先进的技术手段,联合开展了"京津冀协同发展交通网络地质安全监测预警系统"项目。项目在实施过程中,研发了数据管理平台,实现了监测数据的"管、寻、控"一体化服务,为交通网络的重大地质灾害防治、预警提供了重要保障。

关键词：地质安全监测动态监测三维激光扫描无人机航测(UVA) 数据管理平台