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智能制造理论体系架构研究

中国机械工程 2020年第1期31卷 24-36页

作者：刘强北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京航空航天大学江西研究院

从制造技术的发展变迁和面临的新挑战出发,分析了针对智能制造内涵及特征的认知发展过程,给出了对工业4.0时代智能制造的新认识,进而提出了智能制造理论体系总体架构,该体系架构由8个模块构成:理论基础、技术基础、支撑技术、使能技术... 详细信息

从制造技术的发展变迁和面临的新挑战出发,分析了针对智能制造内涵及特征的认知发展过程,给出了对工业4.0时代智能制造的新认识,进而提出了智能制造理论体系总体架构,该体系架构由8个模块构成:理论基础、技术基础、支撑技术、使能技术、核心主题、发展模式、实施途径和总体目标。分别阐述了体系架构中的总体目标、核心主题、支撑技术和使能技术四大模块的具体内容,讨论了推进和实施智能制造的基本原则和技术路线,展望了未来制造的新形态和新特征。

关键词：智能制造理论体系架构支撑技术使能技术

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飞机力提示智能侧杆控制器设计方法

航空学报 2021年第8期42卷 279-292页

作者：许舒婷谭文倩屈香菊北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 北京航空航天大学江西研究院南昌330000

与传统侧杆控制器的作用不同,带力提示的智能侧杆控制器的附加功能是减缓和预防飞机在故障或边界状态下的人机不良耦合,以提高飞行安全性。飞机在故障或边界状态下,具有明显的飞行动力学特性突变的特点,飞机动力学特性突变会引起驾驶员... 详细信息

与传统侧杆控制器的作用不同,带力提示的智能侧杆控制器的附加功能是减缓和预防飞机在故障或边界状态下的人机不良耦合,以提高飞行安全性。飞机在故障或边界状态下,具有明显的飞行动力学特性突变的特点,飞机动力学特性突变会引起驾驶员操纵策略的变化。针对这些特点,研究其侧杆控制器设计的理论方法。通过分析飞机动力学特性突变引起的系统时变非线性及其在力提示下的驾驶员行为特点,建立了智能侧杆引导的人机系统模型。在此基础上,基于时变系统的频谱分析和人机系统的品质评价准则,提出了带力提示的智能侧杆控制器设计方法,并给出了详细的设计步骤。通过对飞机故障状态下的仿真,解释了力提示智能侧杆控制器减缓人机不良耦合的机理。仿真结果表明智能侧杆控制器在提高驾驶员控制精度的同时,减缓了人机不良耦合的趋势,从而验证了提出的设计方法的可行性和有效性。

关键词：智能侧杆人机耦合飞行安全人机系统评价方法

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基于释热率分析的钝体贫油熄火过程分析

北京航空航天大学学报 2022年第3期48卷 473-484页

作者：邢竞文金捷王方北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100083 北京航空航天大学江西研究院南昌330096 北京航空航天大学成都航空动力创新研究院成都611930

针对锥形钝体稳定的甲烷-空气预混湍流火焰复杂的熄火过程,采用大涡模拟(LES)与输运方程概率密度函数(TPDF)湍流燃烧模型相结合的模拟方法,研究远离熄火、近熄火及熄火点的火焰和释热率(HRR)数值变化情况,定量分析熄火判据。结果表明:... 详细信息

针对锥形钝体稳定的甲烷-空气预混湍流火焰复杂的熄火过程,采用大涡模拟(LES)与输运方程概率密度函数(TPDF)湍流燃烧模型相结合的模拟方法,研究远离熄火、近熄火及熄火点的火焰和释热率(HRR)数值变化情况,定量分析熄火判据。结果表明:冷态速度模拟结果和实验的相对均方根误差在10%以内,热态误差在20%以内;释热率是否出现在OH和CH;O重叠的区域,是判断熄火的一个重要参数;远离熄火时,释热率高的区域主要沿内侧剪切层出现;近熄火工况下,释热率在流向轴上闭合,回流区下游也出现较大的释热率;熄火点工况下,较大释热率的区域在回流区下游和上游均有出现;模拟预测的熄火情况和实验PLIF结果一致;平均释热率可作为判断熄火的定量依据,即当钝体后方0.2d处内侧剪切层平均释热率与回流区平均释热率的比值小于4时,发生熄火。

关键词：释热率(HRR) 贫油熄火边界预测大涡模拟(LES) 输运方程概率密度函数(TPDF) 湍流燃烧

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基于LES的射流火焰湍流辐射交互作用研究

北京航空航天大学学报 2024年第8期50卷 2667-2676页

作者：宋绪光金捷张敏琦王方北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航空航天大学江西研究院南昌330096 北京航空航天大学成都航空动力创新研究院成都611930

在大涡模拟中,研究了亚格子湍流辐射交互作用(SGS-TRI)对Sandia Flame D和Flame 4D(Scaled Sandia flame D)辐射源项的影响。模拟中,采用概率密度函数输运方程(TPDF)湍流燃烧模型模拟湍流燃烧过程,球谐函数(P1近似)法、灰气体加权和模型... 详细信息

在大涡模拟中,研究了亚格子湍流辐射交互作用(SGS-TRI)对Sandia Flame D和Flame 4D(Scaled Sandia flame D)辐射源项的影响。模拟中,采用概率密度函数输运方程(TPDF)湍流燃烧模型模拟湍流燃烧过程,球谐函数(P1近似)法、灰气体加权和模型(WSGGM)模拟辐射换热。采用湍流涡团光学薄脉动近似(OTFA)处理滤波吸收项,分别采用考虑和忽略SGS-TRI的方法求解滤波发射项。结果显示,SGS-TRI仅在辐射源项本身数值较小的区域对时均辐射源项有相对较大的影响(最大为25%);考虑和忽略SGS-TRI计算得到的时均温度以及CO_(2)浓度等径向分布基本重合(相对差别小于3%)。因此,亚格子湍流辐射交互作用对无碳烟湍流射流火焰(Flame D和Flame 4D)的影响较小。

关键词：湍流辐射交互作用亚格子大涡模拟概率密度函数输运方程模型辐射传热

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蒸发模型对乙醇湍流射流火焰模拟影响研究

工程热物理学报 2023年第3期44卷 818-830页

作者：王方武召阳邵奇任杰金捷北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航空航天大学江西研究院南昌330096 北京航空航天大学成都航空动力创新研究院成都611930

航空发动机燃烧室高精度数值模拟需要合理的蒸发模型,目前蒸发模型对两相湍流燃烧模拟的影响定量研究不足。乙醇较其他燃料蒸发潜热大,对蒸发模型敏感。文章采用LES求解湍流、TPDF解决湍流和化学反应的相互作用,研究Abramzon-Sirignano(... 详细信息

航空发动机燃烧室高精度数值模拟需要合理的蒸发模型,目前蒸发模型对两相湍流燃烧模拟的影响定量研究不足。乙醇较其他燃料蒸发潜热大,对蒸发模型敏感。文章采用LES求解湍流、TPDF解决湍流和化学反应的相互作用,研究Abramzon-Sirignano(A-S)蒸发模型、Spalding蒸发模型和厚交换层(NC-TEL)蒸发模型对高雷诺数乙醇两相湍流射流火焰的数值模拟结果并与实验数据对比。定量分析不同蒸发模型对温度、混合物分数及液相分布等的规律性影响发现,A-S蒸发模型在射流中心区域与实验数据拟合较好,在其它区域表现欠佳;Spalding模型在x/d=10截面上模拟结果良好;NC-TEL蒸发模型在x/d>10截面及远离射流中心方向上的模拟结果表现最好。与其他模型相比,NC-TEL蒸发模型在液相速度上与实验数据相差最大为21.9%,表现最好。

关键词：大涡模拟概率密度函数输运方程湍流燃烧模型乙醇湍流射流火焰厚交换层蒸发模型

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数控机床发展历程及未来趋势

中国机械工程 2021年第7期32卷 757-770页

作者：刘强北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 北京航空航天大学江西研究院南昌330096

从工业化进程和技术发展的角度总结了机床进化史和数控机床发展历程,分析了数控机床核心关键技术演进过程。将我国数控机床发展过程划分为初始发展阶段、持续攻关和产业化发展阶段、高速发展和转型升级阶段,并分别梳理介绍了各阶段技术... 详细信息

从工业化进程和技术发展的角度总结了机床进化史和数控机床发展历程,分析了数控机床核心关键技术演进过程。将我国数控机床发展过程划分为初始发展阶段、持续攻关和产业化发展阶段、高速发展和转型升级阶段,并分别梳理介绍了各阶段技术和产业发展过程以及发展进程中的一些重要事件。列举了全球数控机床领域产业规模和产业结构的相关数据,以及该领域部分先进工业国家的技术发展状况,进一步对数控机床领域涉及的多个方面进行了国内外对比分析。最后分析展望了数控机床的未来发展趋势。

关键词：数控机床加工技术机床产业发展历程高性能智能化

航空发动机轮盘中心孔模拟试验件设计方法及试验验证

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航空动力学报 2022年第10期37卷 2157-2166页

作者：魏大盛冯俊淇马梦弟姚利信王延荣北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航空航天大学江西研究院南昌330096

依据涡轮盘有限元计算结果,确定盘心考核位置处的应力状态,并将周向应力和轴向应力比值以及轮盘中心孔处周向应力沿径向的应力梯度作为设计指标,保证模拟件应力状态与实际轮盘一致。针对轮盘中心孔考核位置,本文共设计两类模拟件:一是... 详细信息

依据涡轮盘有限元计算结果,确定盘心考核位置处的应力状态,并将周向应力和轴向应力比值以及轮盘中心孔处周向应力沿径向的应力梯度作为设计指标,保证模拟件应力状态与实际轮盘一致。针对轮盘中心孔考核位置,本文共设计两类模拟件:一是反映双轴应力状态的多轴模拟件,二是反映应力梯度的平板缺口模拟件。分别采用两种试验件,结合轮盘实际载荷条件开展低循环疲劳试验,并对试验结果进行统计分析。进而,采用多轴疲劳寿命预测模型及考虑应力梯度影响的寿命预测模型对两种试验件的疲劳寿命进行评估,双轴模拟件的预测结果均在2倍分散带内,平板缺口模拟件的预测结果均在3倍分散带内,此寿命预测结果对实际轮盘设计具有参考价值。

关键词：涡轮盘模拟试验件结构强度多轴疲劳应力梯度

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考虑气动阻尼的失调叶盘强迫响应分析

航空动力学报 2022年第10期37卷 2224-2232页

作者：房明昌王延荣北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航空航天大学江西研究院南昌330096

基于与影响系数法相结合的基础失调模型(FMM)分析多种人为失调在叠加随机失调前、后的强迫响应。采用有限元和计算流体力学方法分别计算得到协调叶盘的模态和气动力影响系数,构建考虑气动阻尼的基础失调模型。通过求解矩阵特征值得到失... 详细信息

基于与影响系数法相结合的基础失调模型(FMM)分析多种人为失调在叠加随机失调前、后的强迫响应。采用有限元和计算流体力学方法分别计算得到协调叶盘的模态和气动力影响系数,构建考虑气动阻尼的基础失调模型。通过求解矩阵特征值得到失调叶盘的模态频率、振型和阻尼比,进而采用模态叠加法得到失调叶盘在行波激励下的强迫响应。结果表明:失调叶盘的强迫响应在考虑气动阻尼后明显减小。以交替失调叶盘为例,在适当范围内增大失调量可以减小强迫响应,该模型的相邻叶片频率差宜取6%,对应失调量为4.32。此外,增大间隔一个叶片的相邻叶片频率差有利于进一步减小强迫响应。

关键词：强迫响应叶盘人为失调基础失调模型(FMM) 气动阻尼

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带热障涂层气冷叶片孔边局部应力分析

航空动力学报 2022年第10期37卷 2188-2200页

作者：陶倩楠王延荣杨顺北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航空航天大学江西研究院南昌330096

基于有限元法计算了热障涂层-基体系统热失配状态下的孔边应力,计算结果表明:涂层界面法向应力和界面切应力集中于孔边,孔边周向正应力较大,孔边涂层容易出现开裂和剥落。计算并分析了陶瓷层厚度、计算模型外径、氧化层厚度、孔径和温... 详细信息

基于有限元法计算了热障涂层-基体系统热失配状态下的孔边应力,计算结果表明:涂层界面法向应力和界面切应力集中于孔边,孔边周向正应力较大,孔边涂层容易出现开裂和剥落。计算并分析了陶瓷层厚度、计算模型外径、氧化层厚度、孔径和温度分布对孔边局部应力的影响,结果表明:界面法向应力和界面切应力的作用范围随陶瓷层厚度的增加而增大,叶片冷却孔边应力计算子模型外径应大于4倍陶瓷层厚度与1/2孔径之和;冷却状态下,氧化层厚度的增加会增大界面法向正应力和界面切应力;高温下,孔径越小孔边陶瓷层周向正应力越大;在孔边温度非均匀分布的情况下界面应力和孔边周向正应力会增大。

关键词：热障涂层冷却孔有限元模拟界面应力应力分布

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