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燃气轮机转子裂纹扩展及刚度特性研究

热能动力工程 2024年第1期39卷 174-182页

作者：王祥和张楠回翔李辉中国船舶集团有限公司第七○三研究所黑龙江哈尔滨150078

燃气轮机转子工作环境恶劣,转子结构易出现裂纹故障,为了解决燃气轮机转子裂纹难以被识别的问题,以某型燃气轮机高压转子为研究对象,通过三维建模以及ABAQUS仿真模拟其工作状态。首先,对易产生裂纹的位置进行了仿真计算;然后,在转子三... 详细信息

燃气轮机转子工作环境恶劣,转子结构易出现裂纹故障,为了解决燃气轮机转子裂纹难以被识别的问题,以某型燃气轮机高压转子为研究对象,通过三维建模以及ABAQUS仿真模拟其工作状态。首先,对易产生裂纹的位置进行了仿真计算;然后,在转子三维模型中对易产生裂纹的位置预置大小不同的裂纹模型,得到转子裂纹拓展情况;最后,在裂纹拓展后的转子模型上施加一定载荷,测量转子在不同裂纹状态下的拉压刚度、扭转刚度以及弯曲刚度。结果表明:某型燃气轮机高压转子的高压涡轮封严轮盘区域易出现裂纹故障,且转子刚度伴随裂纹增大呈下降趋势。

关键词：燃气轮机转子裂纹 ABAQUS

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天然气同轴分级低排放燃烧室点火特性研究

工程热物理学报 2024年第4期45卷 1197-1204页

作者：丁文豪冉军辉刘世铮项鹏刘潇哈尔滨工程大学动力与能源工程学院哈尔滨150001 中国船舶集团有限公司第七〇三研究所哈尔滨150078

针对某型同轴分级燃烧室点火工况下不同因素的点火特性问题,采用数值模拟的方法,研究点火工况下不同的点火位置、热射流速度、热射流持续时间等因素对点火性能的影响,确定点火工况下最佳点火方案并模拟点火过程。研究发现:点火位置靠近... 详细信息

针对某型同轴分级燃烧室点火工况下不同因素的点火特性问题,采用数值模拟的方法,研究点火工况下不同的点火位置、热射流速度、热射流持续时间等因素对点火性能的影响,确定点火工况下最佳点火方案并模拟点火过程。研究发现:点火位置靠近燃烧室出口时拥有较好的点火性能,但火核发展速度较慢。热射流火焰速度越高,受流场轴向速度的影响越小点火性能越好。热射流持续时间的增长使得壁面生成的火核体积增大,点火成功率增高。

关键词：燃气轮机低排放燃烧室点火特性大涡模拟

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声栅结构信号增强性能及其影响因素研究

西北工业大学学报 2024年第2期42卷 251-259页

作者：阳磊陈克安吕宁田丰华张季阳刘屹东西北工业大学航海学院陕西西安710072 中国船舶集团有限公司第七〇五研究所陕西西安710069

对于安装在水下航行器声信号接收段的水听器阵列,在其声障板上覆盖高声阻抗材料(称为信号调节板)是一种能有效提高表面声阻抗并减少信号衰减的措施。相比传统的完全覆盖方式,声栅结构(即周期性地敷设调节板阵列)可以极大地提高接收信号... 详细信息

对于安装在水下航行器声信号接收段的水听器阵列,在其声障板上覆盖高声阻抗材料(称为信号调节板)是一种能有效提高表面声阻抗并减少信号衰减的措施。相比传统的完全覆盖方式,声栅结构(即周期性地敷设调节板阵列)可以极大地提高接收信号增益,减小接收段的质量。为了深入理解声栅结构信号增强机理,优化声栅结构设计,研究了调节板宽度、调节板厚度、入射角以及结构宽度比等因素对声栅结构信号增强性能的影响。仿真结果表明:斜入射会改变信号比(SR)的对称分布,但不会大幅改变结构的声学性能;调节板越宽、越厚,引起的非镜面散射会更强,声栅结构的信号增强性能就越好。在实际应用中,应合理设计声栅结构几何参数以满足现实环境的多重约束以达到总体性能最优,此外适中的宽度比能获得良好的总体声学性能。

关键词：信号增强信号调节板有限空间声栅轻量化声聚焦

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LNG管道内爆炸效应数值仿真分析

舰船科学技术 2024年第8期46卷 8-13页

作者：黄鎏炜钱笠君张勇中国船舶集团有限公司第七〇八研究所上海200011

LNG作为一种优质的清洁能源,其可通过管道从燃料舱输送到气体燃料发动机,在此过程中管道易发生爆炸类的安全隐患,因此需要对LNG管道内爆炸情况进行数值仿真分析。采用Ansys/Lsdyna开展甲烷爆炸数值仿真分析,分析甲烷在无抑爆和抑爆工况... 详细信息

LNG作为一种优质的清洁能源,其可通过管道从燃料舱输送到气体燃料发动机,在此过程中管道易发生爆炸类的安全隐患,因此需要对LNG管道内爆炸情况进行数值仿真分析。采用Ansys/Lsdyna开展甲烷爆炸数值仿真分析,分析甲烷在无抑爆和抑爆工况下的爆炸破坏特性,并研究在多种不同比例的爆炸压力下2块挡板应力场、应变场及能量场的分布趋势,得出终端接收的能量与爆腔的爆炸压力呈正相关关系等结论,为后续LNG燃料系统结构安全提供技术参考。

关键词： LNG燃料动力船甲烷爆炸管道内爆炸数值仿真

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海上重力式风机塔筒气动载荷监测方法

上海交通大学学报 2024年

作者：马福萱张金钊张猛朱凡曲先强哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨工程大学烟台研究院中国船舶重工集团有限公司第七〇四研究所

在海上风力机设计阶段，通常使用相关海域的统计数据来确定风速工况，以分析风机的气动载荷。然而，这种方法导致设计载荷与实际载荷之间存在不一致性，从而增加了结构疲劳评估的不确定性，给风机结构带来了安全风险。针对上述的问题，... 详细信息

在海上风力机设计阶段，通常使用相关海域的统计数据来确定风速工况，以分析风机的气动载荷。然而，这种方法导致设计载荷与实际载荷之间存在不一致性，从而增加了结构疲劳评估的不确定性，给风机结构带来了安全风险。针对上述的问题，本文提出一种海上重力式风机塔筒气动载荷监测方法，通过监测塔筒结构上的应变响应，结合动态载荷识别技术反演气动载荷分量的功率谱密度函数。而载荷识别的数学模型往往受到病态问题的困扰，为了降低或完全消除数学模型的病态问题，本文提出一种测点优化方法-半枚举法，通过优化结构测点位置，进而降低数学模型的条件数，使共振频率处的频响函数矩阵的条件数从1600降低到了28.45。然后，采用优化后的无病态数学模型匹配逆伪激励法识别气动载荷，并分别以原始载荷与识别载荷为输入，分析塔筒底部的疲劳损伤，分析结果表明当监测信号的信噪比为40dB以上时，损伤的相对误差不超过2%。

关键词：海上重力式风机风载荷识别数学模型病态问题病态消除半枚举法疲劳分析

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浮式碎石基础整平清淤船的总体设计

船舶工程 2024年第1期46卷 47-51,91页

作者：迟健尉志源王舒雅中国船舶集团有限公司第七〇八研究所上海200011

碎石基础整平清淤是海底沉管施工重要的作业流程。文章分析了国内外基础整平装置的优缺点。对我国研制的世界首艘船架分离式浮式整平清淤船的船型选择、总布置、作业方式、稳性及耐波性等总体设计要点进行详细论述,总结了适用大水深、... 详细信息

碎石基础整平清淤是海底沉管施工重要的作业流程。文章分析了国内外基础整平装置的优缺点。对我国研制的世界首艘船架分离式浮式整平清淤船的船型选择、总布置、作业方式、稳性及耐波性等总体设计要点进行详细论述,总结了适用大水深、高流速水域、适应超宽管节的浮式整平清淤船的设计要点,为此类船型的研发设计提供参考。

关键词：浮式整平清淤船船架分离基础整平总体设计

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全国产化旋转变压器解码器设计研究

自动化应用 2024年第15期65卷 219-221,224页

作者：尹菲范政矫张文豪朱鹏帅中船重工集团公司第七O三研究所无锡分部江苏无锡214100

通过研究旋转变压器解码原理,提出了一种基于全国产化元器件的旋转变压器解码器设计方案,设计了RDC芯片和DAC芯片接口电路,通过MCU主控进行芯片配置和数据读取,可将旋转变压器采集的螺距角位置信号转换为4~20 mA电流信号或串行总线信号... 详细信息

通过研究旋转变压器解码原理,提出了一种基于全国产化元器件的旋转变压器解码器设计方案,设计了RDC芯片和DAC芯片接口电路,通过MCU主控进行芯片配置和数据读取,可将旋转变压器采集的螺距角位置信号转换为4~20 mA电流信号或串行总线信号传输到控制系统,解决了电气零点和机械零点不重合的问题,满足了变距控制过程中对角度反馈的高精度要求。

关键词：旋转变压器解码器螺距角

混流式喷水推进泵空化流动及其诱导振动特性的试验研究

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振动与冲击 2024年第2期43卷 42-51页

作者：龚波张正川尹俊连许锐李宁王德忠上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 中国船舶工业集团公司第七〇八研究所喷水推进技术重点实验室上海200111

为了研究喷水推进泵内非定常空化流动及其诱导的振动特征,搭建了高速摄像与数字信号同步测量平台。对不同空化程度下的泵内空化流动、压力脉动信号、振动信号进行了采集和分析。引入经验模态分解及希尔伯特黄变换(Hilbert-Huang transfo... 详细信息

为了研究喷水推进泵内非定常空化流动及其诱导的振动特征,搭建了高速摄像与数字信号同步测量平台。对不同空化程度下的泵内空化流动、压力脉动信号、振动信号进行了采集和分析。引入经验模态分解及希尔伯特黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)对振动信号进行了处理和分析。试验表明:喷水推进泵叶顶区出现了叶顶间隙空化和叶顶泄露涡空化等空化现象;随着空化程度的加剧,叶顶区的空化结构先由丝状逐渐连接成薄片状,继而发展为云状;快速旋转的空化云会呈现出极不稳定状态,尾部发生脱落形成垂直空化涡(perpendicular cavitating vortices,PCVs);小尺度的垂直空化涡消散在流道中部;随着空化程度的进一步加剧,垂直空化涡尺度增大并向相邻叶片的压力面运动,造成喷水推进泵性能的下降。空化程度加剧对应的流动结构特征会导致压力脉动产生相应的变化,从而诱导振动的增加。经验模态分解和HHT结果显示片状空化及大尺度云空泡溃灭时会诱导高频区的宽频振动增大;空化云尾缘的低频脱落会产生垂直空化涡,诱导低频的压力脉动和振动的快速增加。希尔伯特边际谱上高频幅值,叶频和轴频幅值的变化特征可在一定程度上用来反映泵内的流动状态。

关键词：喷水推进泵试验研究空化流动结构振动希尔伯特黄变换(HHT)

端壁自适应射流对跨声速压气机近失速工况性能影响的数值研究

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推进技术 2024年第8期45卷 56-65页

作者：李晓东梁作召孙鹏崔兴达刘晗中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 中国船舶重工集团公司第七〇三研究所黑龙江哈尔滨150078

为了提升压气机的稳定工作裕度和近失速工况性能,提出了一种在压气机静叶端壁施加端壁自适应射流的被动控制方法。利用数值模拟方法开展了不同出口轴向位置和出口偏航角的端壁自适应射流结构对跨声速压气机级性能影响的研究。研究结果表... 详细信息

为了提升压气机的稳定工作裕度和近失速工况性能,提出了一种在压气机静叶端壁施加端壁自适应射流的被动控制方法。利用数值模拟方法开展了不同出口轴向位置和出口偏航角的端壁自适应射流结构对跨声速压气机级性能影响的研究。研究结果表明:端壁自适应射流结构能够有效提升压气机的稳定工作裕度,并能提高近失速工况的总压比和等熵效率,在目前综合表现最佳的端壁自适应射流方案中,稳定工作裕度改进量为27.99%,近失速工况的总压比和等熵效率分别提升了0.61%和1.07%,峰值点效率略微下降0.55%。端壁自适应射流结构能够在一定程度上抑制低能流体回流,缓解流道堵塞,降低总压损失,提升叶片负荷,射流出口位于角区分离起始位置附近的作用效果较好。

关键词：跨声速压气机端壁自适应射流稳定裕度角区分离流动控制近失速工况