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基于响应面法的X型桁架阵列通道冷却性能优化

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航空动力学报 2024年第1期39卷 19-27页

作者：席雷高建民徐亮赵振李云龙西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049

基于数值结果构建了有关X型桁架通道壁面平均努塞尔数、摩擦因数和综合热力系数的2阶响应面模型,分析了桁架杆直径比、桁架杆夹角和桁架杆倾角等对X型桁架通道冷却性能的影响规律,并优化得到了最佳参数。结果表明:增大桁架杆直径比和桁... 详细信息

基于数值结果构建了有关X型桁架通道壁面平均努塞尔数、摩擦因数和综合热力系数的2阶响应面模型,分析了桁架杆直径比、桁架杆夹角和桁架杆倾角等对X型桁架通道冷却性能的影响规律,并优化得到了最佳参数。结果表明:增大桁架杆直径比和桁架杆夹角均可以快速地提高平均努塞尔数,但也相应地增大了摩擦因数;增大桁架杆倾角先提高后又降低了平均努塞尔数和摩擦因数;增大桁架杆直径比、桁架杆夹角和桁架杆倾角均会使综合热力系数先增大后减小。当桁架杆直径比为0.0750、桁架杆夹角为60°和桁架杆倾角为33.79°时通道的传热性能最优;当桁架杆直径比为0.067、桁架杆夹角为37.88°和桁架杆倾角为31.36°时通道的综合热力性能最优。

关键词：桁架阵列冷却通道流动与传热响应面法优化设计

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某型高温涡轮叶片冷却性能的实验研究

西安交通大学学报 2024年第1期58卷 54-67页

作者：赵振高建民徐亮席雷李云龙西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049

为了有效监测高温涡轮叶片的安全运行状态,基于响应面模型对某型高温涡轮叶片进行了实验研究,旨在探究关键工况参数对其冷却性能的影响,以提供可靠的数据支持。采用中心复合表面设计对某型叶片的工况参数进行设计,研究了主流入口温度、... 详细信息

为了有效监测高温涡轮叶片的安全运行状态,基于响应面模型对某型高温涡轮叶片进行了实验研究,旨在探究关键工况参数对其冷却性能的影响,以提供可靠的数据支持。采用中心复合表面设计对某型叶片的工况参数进行设计,研究了主流入口温度、主流出口压力、主流进出口压比、冷气与主流温度比及流量比对某型叶片冷却效率分布、无量纲温度分布及温度非均匀度的影响规律,并在此基础上构建了响应面模型,探究了工况参数的耦合作用对某型叶片冷却性能的综合影响。实验结果表明:拟合得到的响应面模型有较高的精度,其均方根误差均小于0.001,决定系数均大于0.99;主流入口温度和出口压力对叶片冷却性能的影响均较小;在实验工况范围内,当主流进出口压比、冷气与主流温度比及流量比分别从1.3~1.5、0.6~0.7、3~8增大时,叶片的平均冷却效率分别增大了9.67%、9.39%、30.49%;叶片的平均无量纲温度分别提高了2.98%,降低了1.34%、3.78%;叶片的温度非均匀度分别降低了2.69%、28.79%,提高了50.27%。

关键词：涡轮叶片冷却性能响应面模型耦合作用

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圆台凹凸结构通道的流动传热性能和熵产研究

航空动力学报 2024年第5期39卷 50-61页

作者：赵振徐亮高建民席雷李云龙西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049

为提高换热器的结构强度和降低接触热阻,提出一种新型采用热冲压成形工艺的圆台凹凸板片。对径高比为3、6、12的圆台凹凸结构通道和径高比为6的圆柱和球型凹凸结构通道进行了数值研究,并探究了不同雷诺数下单侧和双侧凹凸表面通道的流... 详细信息

为提高换热器的结构强度和降低接触热阻,提出一种新型采用热冲压成形工艺的圆台凹凸板片。对径高比为3、6、12的圆台凹凸结构通道和径高比为6的圆柱和球型凹凸结构通道进行了数值研究,并探究了不同雷诺数下单侧和双侧凹凸表面通道的流动传热性能和熵产的分布规律。研究表明:单侧和双侧凹凸表面通道传热壁面的传热分布相似,但前者的流动传热性能要优于后者;当雷诺数从5000增大到20000时,圆台凹凸结构通道的摩擦因数比和综合传热因子均随着圆台径高比的增大而增大;当径高比一定时,通道的综合传热因子从大到小依次为球型、圆台和圆柱凹凸结构;此外,随着雷诺数的增大5种结构下通道的传热和摩擦熵产的比值会减小。

关键词：圆台凹凸结构传热性能综合传热因子传热熵产摩擦熵产

熔滴复合电弧增材制造2219铝合金组织与性能

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浙江大学学报（工学版） 2024年第8期58卷 1585-1595页

作者：王勇超魏正英贺鹏飞西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室陕西西安710000

为了提高铝合金电弧增材制造的质量和效率,采用新型的电弧增材制造工艺——熔滴复合电弧增材制造(DAAM)技术来制造铝合金样品.采用全新的熔滴生成系统(DGS)代替传统的送丝系统,使得材料的添加与电弧能量相互独立.成形的材料为2219铝合金... 详细信息

为了提高铝合金电弧增材制造的质量和效率,采用新型的电弧增材制造工艺——熔滴复合电弧增材制造(DAAM)技术来制造铝合金样品.采用全新的熔滴生成系统(DGS)代替传统的送丝系统,使得材料的添加与电弧能量相互独立.成形的材料为2219铝合金,通过熔滴系统添加了微量Mg元素.利用熔滴复合电弧增材制造设备沉积了薄壁结构,沉积速率较传统电弧增材制造技术大幅提升(约为160 mm^(3)/s).观察和分析薄壁结构截面的微观组织表明,薄壁结构的晶粒形态以柱状晶为主,呈现层内柱状晶和层间等轴晶的周期性分布规律.经过T6热处理后,试样水平和垂直方向的平均抗拉强度分别为455.4和417.0 MPa,屈服强度分别为342.4和316.4 MPa.较之前的研究结果对比表明,Mg元素的添加提升了2219铝合金的屈服强度,但导致延伸率降低.

关键词： 2219铝合金电弧增材制造熔滴微观组织力学性能

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基于图像块分解融合的水下标定图像增强

中国光学（中英文） 2024年第4期17卷 810-822页

作者：常志文王立忠梁晋李壮壮龚春园巫志辉徐建宁西安交通大学机械工程学院机械制造系统工程国家重点实验室陕西西安710049

针对水下视觉测量中相机标定采集的水下标定图像退化造成标志点信息缺损的问题,提出了一种基于图像块分解融合的水下标定图像增强算法。首先,针对水下标定图像光照不均匀造成图像去雾困难的问题,基于同态滤波实现图像分割并计算全局背... 详细信息

针对水下视觉测量中相机标定采集的水下标定图像退化造成标志点信息缺损的问题,提出了一种基于图像块分解融合的水下标定图像增强算法。首先,针对水下标定图像光照不均匀造成图像去雾困难的问题,基于同态滤波实现图像分割并计算全局背景光强,以实现图像去雾。然后,针对水下图像去雾后仍然存在噪声、模糊、光照不均匀等问题,分别进行对比度增强与细节信息增强以获得两幅互补增强图像,将互补图像划分成多个图像块,将图像块分解为平均强度、信号强度和信号结构3个独立分量,3个分量分开融合并求解最终增强图像。最后,采用主客观评价及标志点检测实验评价水下标定图像增强后的质量。实验结果表明,本文方法的视觉效果及客观评价得分均高于UDCP、MSR及ACDC方法,浑浊度为7.6NTU、11.4NTU、15.7NTU、18.4NTU时,标志点检测数量分别提高了2.0%、2.3%、9.3%、21.2%。因此,本文方法可以有效提高水下标定图像质量,为水下视觉测量提供一种稳定可靠的水下标定图像增强方法。

关键词：图像块分解融合水下图像增强图像去雾标志点浑浊度

风电机组数据采集与监控系统异常数据识别方法

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西安交通大学学报 2024年第3期58卷 106-116页

作者：李特王荣喜高建民西安交通大学机械制造系统国家重点实验室西安710049

为了解决原始的风电机组数据采集与监控系统(SCADA)中包含大量异常记录的数据、难以准确反映机组运行状态的问题,提出了一种带噪声基于密度的空间聚类(DBSCAN)模型的风电机组SCADA异常数据识别方法。该方法从分析风速-功率曲线的特点出... 详细信息

为了解决原始的风电机组数据采集与监控系统(SCADA)中包含大量异常记录的数据、难以准确反映机组运行状态的问题,提出了一种带噪声基于密度的空间聚类(DBSCAN)模型的风电机组SCADA异常数据识别方法。该方法从分析风速-功率曲线的特点出发,采用预测误差和分类准确度来选取关键聚类参数邻域半径和邻域最小样本点数,避免了人工确定聚类参数的主观性,且参数选择过程可以完全自动化,实现了风电机组SCADA异常数据的有效识别。通过某风场中风电机组的监测数据进行实例验证,结果表明:所提方法能够在保证异常数据被剔除的前提下,保留尽可能多的正常数据,异常识别效果好于现有的k-dist图法和基于k-平均最近邻算法的改进算法(KANN-DBSCAN)。该研究可为开展风电机组状态分析提供参考。

关键词：风电机组异常数据识别空间聚类风速-功率曲线

TIG电弧辅助熔滴沉积增材制造中熔滴偏距对熔池形貌的影响机制研究

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机械工程学报 2024年第5期60卷 219-230页

作者：杜军王谦元何冀淼张永恒魏正英宁夏大学材料与新能源学院银川750021 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049

针对传统d属熔滴微喷沉积成形中气孔、冷叠等冶金缺陷难抑制的问题,提出一种TIG电弧辅助熔滴沉积增材制造新方法。基于计算流体力学方法,建立铝合金TIG电弧辅助熔滴沉积增材制造过程三维瞬态熔池行为数值模型,对比研究了3组不同熔滴偏... 详细信息

针对传统d属熔滴微喷沉积成形中气孔、冷叠等冶金缺陷难抑制的问题,提出一种TIG电弧辅助熔滴沉积增材制造新方法。基于计算流体力学方法,建立铝合金TIG电弧辅助熔滴沉积增材制造过程三维瞬态熔池行为数值模型,对比研究了3组不同熔滴偏距下的熔池行为,通过与堆积层特征尺寸(层高、层宽、熔深)实测值相比较,验证所建熔池行为数值模型的有效性,澄清了单层单道堆积成形中熔滴偏距对熔池热流场和堆积层形貌的影响规律。结果表明:随着熔滴偏距的增加,熔滴与TIG电弧熔池一侧基板表面的接触面积增加,熔池与基板之间的散热效率得到提高,熔池凝固前沿的对称性被打破,进而导致熔滴冲击诱导的熔池热流场与堆积层形貌呈现明显的非对称特征。研究结论可为TIG电弧辅助熔滴沉积增材制造增材技术的工艺参数调控提供理论支撑和依据。

关键词：增材制造 TIG电弧熔滴沉积熔池行为堆积层形貌

连续纤维增强加筋圆柱壳回转3D打印工艺及其轴压性能研究

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机械工程学报 2024年第15期60卷 283-290页

作者：刘明良唐颀田小永刘腾飞秦滢杰李涤尘西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049 北京宇航系统工程研究所北京100076

复合材料加筋圆柱壳是一种先进飞行器典型结构,通常采用纤维缠绕工艺制作而成,对模具依赖程度较高,开发周期较长,不利于产品的快速迭代和低成本制造,针对传统成形工艺的不足,结合增材制造低成本快速制造的优势,分析了加筋圆柱壳3D打印... 详细信息

复合材料加筋圆柱壳是一种先进飞行器典型结构,通常采用纤维缠绕工艺制作而成,对模具依赖程度较高,开发周期较长,不利于产品的快速迭代和低成本制造,针对传统成形工艺的不足,结合增材制造低成本快速制造的优势,分析了加筋圆柱壳3D打印技术研究的发展现状,提出了一种基于材料挤出成形技术的加筋圆柱壳回转3D打印工艺方法,开发了回转3D打印工艺装备,设计了针对连续纤维增强复合材料加筋圆柱壳的网格结构与打印路径,回转打印连续碳纤维增强聚乳酸加筋圆柱壳轴压临界载荷和载荷质量比分别达到71459 N和578.29 N·g^(-1),同等结构参数下,探究矩形、三角形、菱形网格形状筋条的轴压性能,结果表明菱形网格加筋圆柱壳轴压力学性能最优。

关键词：回转3D打印加筋圆柱壳网格形状连续纤维增强复合材料轴向力学性能

应用数据基线模型的重燃叶片制造质量异常溯源路径搜索方法

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西安交通大学学报 2024年第2期58卷 136-145页

作者：朱铜艾松陈琨李明雪西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049 清洁高效透平动力装备全国重点实验室四川德阳618000

针对重型燃气轮机高温透平叶片(以下简称重燃叶片)质量异常溯源时质量因素的改进难度大、质量异常溯源路径不清晰的问题,提出一种应用国家质量基础设施(NQI)数据基线模型的质量异常溯源路径搜索方法。该方法构建重燃叶片全域的NQI数据... 详细信息

针对重型燃气轮机高温透平叶片(以下简称重燃叶片)质量异常溯源时质量因素的改进难度大、质量异常溯源路径不清晰的问题,提出一种应用国家质量基础设施(NQI)数据基线模型的质量异常溯源路径搜索方法。该方法构建重燃叶片全域的NQI数据基线模型,提供重燃叶片制造全域的制造逻辑标准与NQI质量控制逻辑标准;根据质量事件间复杂逻辑关系,构建T-S质量风险树,引入超椭球模型进行计算分析,求解基本事件的后验概率和关键重要度;考虑后验概率、关键重要度及启发式信息值等属性,采用改进VIKOR算法求取各方案的区间折衷值,结合二元联系数可能度函数的区间数排序方法得到质量异常溯源的最优方案,考虑属性值随搜索进程的更新,得到最优的质量异常溯源搜索路径。以NQI数据基线模型的某工艺过程为例进行应用验证,结果表明,利用该溯源路径搜索与随机搜索诱因相比,溯源效率提升38%,能在更短的时间内找到引发型壳质量异常的原因,为质量改进提供了参考。

关键词：重型燃气轮机叶片国家质量基础设施数据基线制造质量异常溯源