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基于深度学习的航空发动机涡轮叶片自动射线检测技术研究

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推进技术 2024年第5期45卷 217-225页

作者：王栋欢肖洪吴丁毅西北工业大学动力与能源学院陕西西安710129

一直以来,航空发动机涡轮叶片的射线检测依靠检验员人工评片。为避免经验差异、眼睛疲劳、标准理解等人为因素影响,有效改善传统射线检测费时费力、效率低下等问题,针对航空发动机涡轮叶片射线图像,基于YOLOv4模型提出了一种双主干特征... 详细信息

一直以来,航空发动机涡轮叶片的射线检测依靠检验员人工评片。为避免经验差异、眼睛疲劳、标准理解等人为因素影响,有效改善传统射线检测费时费力、效率低下等问题,针对航空发动机涡轮叶片射线图像,基于YOLOv4模型提出了一种双主干特征融合的缺陷自动检测算法(DBFFYOLOv4);通过设计包含所有特征映射的新型连接结构搭建缺陷检测颈部网络,建立了适用于涡轮叶片射线图像的缺陷自动检测模型;针对每个缺陷,采用9次裁剪、旋转和亮度增减的图像数据增强方法扩充样本数据,在此基础上进行了模型训练与测试。结果表明,针对完整涡轮叶片,建立的缺陷检测模型在0.5的置信度阈值下可获得96.7%的平均查准率和91.87%的平均查全率,优于通用目标检测算法YOLOv4模型。9次缺陷裁剪、旋转和亮度增减的图像数据增强方法能够显著提高模型的缺陷检测精度(平均精度分别得到了59.19%和2.53%的提升)。该研究为涡轮叶片自动射线检测提供了一种新方法。

关键词：航空发动机涡轮叶片深度学习缺陷检测射线检测射线图像

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自适应Ⅱ型逐步截尾双应力恒加试验统计分析

西北工业大学学报 2024年第3期42卷 487-497页

作者：杨天乐李华聪符江锋西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072

针对传统加速寿命试验仅考虑单一加速应力和单一失效模式的问题,研究寿命服从Weibull分布且失效模式相互独立的竞争失效产品,在自适应Ⅱ型逐步截尾下建立双应力恒加试验的统计分析方法。通过Newton-Raphson迭代和渐进似然理论得到未知... 详细信息

针对传统加速寿命试验仅考虑单一加速应力和单一失效模式的问题,研究寿命服从Weibull分布且失效模式相互独立的竞争失效产品,在自适应Ⅱ型逐步截尾下建立双应力恒加试验的统计分析方法。通过Newton-Raphson迭代和渐进似然理论得到未知参数的极大似然估计和渐进置信区间。采用Gibbs抽样与M-H抽样混合算法获得参数的Bayes估计并基于MC方法构建HPD可信区间。数值模拟结果表明所提的方法具有良好的统计推断性能且失效样本数和试验时间对估计效果有显著影响。

关键词：加速寿命试验竞争失效 Weibull分布极大似然估计 Bayes估计

国产三代2.5D SiC_(f)/SiC复合材料的界面力学性能

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无机材料学报 2024年第3期39卷 259-266,I0001页

作者：管皞阳张立荆开开师维刚王晶李玫刘永胜张程煜西北工业大学超高温结构复合材料重点实验室西安710072

连续碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(SiC_(f)/SiC)是下一代航空发动机的关键结构材料,其界面性能是决定材料力学性能的重要因素之一。为此,本研究表征了国产三代2.5D SiC_(f)/SiC的界面性能,并探究其与材料拉伸性能的关系。利用拉伸加/... 详细信息

连续碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(SiC_(f)/SiC)是下一代航空发动机的关键结构材料,其界面性能是决定材料力学性能的重要因素之一。为此,本研究表征了国产三代2.5D SiC_(f)/SiC的界面性能,并探究其与材料拉伸性能的关系。利用拉伸加/卸载过程中的迟滞特性定量分析了2.5D SiC_(f)/SiC中各组元残余应力和界面滑动应力(IFSS),根据断口拔出纤维的断裂镜面半径得到了纤维就位强度(σ_(fu))的统计分布,通过纤维推入法得到界面剪切强度(ISS)和界面脱黏能(G_(i))。结果表明:利用宏观结合细观的方法能够较全面地描述SiC_(f)/SiC从初始裂纹萌生到最终脱黏不同阶段的界面力学性能,2.5D SiC_(f)/SiC的IFSS、ISS和Gi分别为56 MPa、(28±5)MPa和(2.7±0.6)J/m2。ISS和Gi较低,表明界面结合较弱,在剪应力作用下易产生裂纹,而IFSS较大,表明界面脱黏后纤维与基体间相对滑动较为困难,阻碍了纤维拔出,不利于发挥纤维的增强作用。根据获得的界面性能和经典ACK模型,较好地预测出比例极限应力,并结合σ_(fu)预测了2.5D SiC_(f)/SiC的拉伸强度。拉伸强度预测值高于实验值,这与界面处径向残余压应力以及纤维承受的残余拉应力有关。

关键词： 2.5D SiC_(f)/SiC 拉伸加/卸载纤维推入界面剪切强度界面脱黏能界面滑动应力

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凹槽叶顶的气膜冷却特性

西北工业大学学报 2024年第2期42卷 278-285页

作者：吴芳芳许卫疆刘存良史经垠余泽宇西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072

涡轮工作时,叶顶间隙内高速高温的间隙泄露流会直接冲刷动叶顶部,产生局部高温区域,因此控制间隙泄露流至关重要。基于压敏漆涂料(PSP)实验,研究了密度比、吹风比和间隙高度对凹槽叶顶气膜冷却特性的影响。研究结果表明:密度比增大,凹... 详细信息

涡轮工作时,叶顶间隙内高速高温的间隙泄露流会直接冲刷动叶顶部,产生局部高温区域,因此控制间隙泄露流至关重要。基于压敏漆涂料(PSP)实验,研究了密度比、吹风比和间隙高度对凹槽叶顶气膜冷却特性的影响。研究结果表明:密度比增大,凹槽叶顶气膜冷却效果逐渐提高,尤其是大间隙下冷效提高较为明显,叶顶面平均冷效增加了35%;间隙高度和吹风比对叶顶表面冷效的作用不是单一的,小间隙条件下,叶顶表面气膜冷效随着吹风比增大而增大,大间隙条件下,吹风比的增加使得叶顶表面气膜冷效先减小后增加,同时小吹风比时,间隙高度增加提高了叶顶尾缘区域和孔周围的气膜冷效,叶顶面平均冷效提高了6.85%。

关键词：凹槽叶顶间隙高度吹风比密度比气膜冷效

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基于掩膜自动编码器的对抗对比蒸馏算法

计算机学报 2024年第10期47卷 2274-2288页

作者：张点董云卫西北工业大学计算机学院西安710129 西北工业大学软件学院西安710129

随着人工智能的不断发展,神经网络对不同领域的任务都表现出了优异的性能.然而,对抗样本的存在对神经网络在安全相关领域中的应用提出了挑战.为了改善对抗训练耗时和对抗样本缺乏多样性的问题,本文提出一种使用改进掩膜自动编码器训练... 详细信息

随着人工智能的不断发展,神经网络对不同领域的任务都表现出了优异的性能.然而,对抗样本的存在对神经网络在安全相关领域中的应用提出了挑战.为了改善对抗训练耗时和对抗样本缺乏多样性的问题,本文提出一种使用改进掩膜自动编码器训练教师网络的对比蒸馏算法抵御对抗攻击.首先,为了减弱教师模型对图像全局特征的依赖,教师模型在改进的掩膜自动编码器中学习如何根据可见子块推理遮挡子块的特征.然后,为了减弱对抗干扰的影响,本文采用知识蒸馏和对比学习的方法提升目标模型的对抗鲁棒性,通过知识蒸馏转移教师模型的特征到学生模型减少模型对全局特征的依赖,通过对比学习提升学生模型对图像之间细节特征的识别能力.最后,本文采用标签信息对分类头进行调节确保识别准确率.在ResNet50和WideResNet50中进行的实验表明,CIFAR-10中对抗准确率平均提升11.50%;CIFAR-100中对抗准确率平均提升6.35%.实验结果证明基于掩膜自动编码器的对比蒸馏算法能够通过只生成一次对抗样本减弱对抗干扰的影响,并通过随机掩膜构建多样本视角提升样本多样性,增强神经网络对抗鲁棒性.

关键词：神经网络对抗样本对抗训练掩膜自动编码器对比蒸馏对抗鲁棒性

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涡轮电推进系统建模及控制规律设计

推进技术 2024年第1期45卷 18-30页

作者：江天牧张晓博王占学刘永泉姚尧郝旺西北工业大学动力与能源学院陕西西安710129

为了研究涡轮电推进系统的工作特性及控制规律设计方法,建立了涡轮电推进系统总体性能仿真模型。基于部件法建立了涵道风扇性能计算模型;基于电机效率图建立了发电机及电动机性能计算模型;基于面向对象的建模方法建立了电推进模块计算... 详细信息

为了研究涡轮电推进系统的工作特性及控制规律设计方法,建立了涡轮电推进系统总体性能仿真模型。基于部件法建立了涵道风扇性能计算模型;基于电机效率图建立了发电机及电动机性能计算模型;基于面向对象的建模方法建立了电推进模块计算模型。将建立的电推进模块计算模型加入涡扇发动机部件级仿真模型中,构建了涡轮电推进系统的共同工作方程组,即其性能仿真模型。采用逆算法研究了不同几何参数控制规律下,涵道风扇推力调节时推进系统的工作特性。通过在性能仿真模型中添加推力平衡方程,并结合差分进化算法构建涡轮电推进系统优化模型,形成了涡轮电推进系统控制规律优化设计方法,应用此方法计算了推进系统节流过程控制规律和性能参数。计算结果表明:本模型设计点性能计算结果与国外发动机性能计算软件计算结果最大偏差仅为0.22%,验证了建模方法的有效性;当涵道风扇推力改变时,可能导致涡扇发动机出现超温、超转和喘振等问题,通过联合调节尾喷管喉部面积和涵道引射器面积,可以有效改善这些问题;设计出的节流过程控制规律可以保证不超温、不超转,具有足够的喘振裕度,且在节流过程中还能进一步降低耗油率;该控制规律还具有连续、单调的特点,利于工程实现。

关键词：航空发动机涡轮电推进系统推进系统建模差分进化算法控制规律设计

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航空发动机燃烧室辐射传热特性研究

西北工业大学学报 2024年第4期42卷 697-706页

作者：史鹏宇李铭于倩倩王之声任利时范玮西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072

航空发动机燃烧室气态燃烧产物热辐射具有明显的非灰体特性。基于OpenFOAM平台,采用能准确描述气体非灰体特性的灰气体均值加权和(WSGG)气体辐射模型,针对某型航空发动机燃烧室开展了湍流-燃烧-辐射多场耦合辐射换热数值研究。结果表明... 详细信息

航空发动机燃烧室气态燃烧产物热辐射具有明显的非灰体特性。基于OpenFOAM平台,采用能准确描述气体非灰体特性的灰气体均值加权和(WSGG)气体辐射模型,针对某型航空发动机燃烧室开展了湍流-燃烧-辐射多场耦合辐射换热数值研究。结果表明,辐射换热特性受到当量比、燃烧压力、壁面发射率等多个因素的影响,其中当量比占主要地位,当量比从0.11提升至0.4,燃烧室壁面平均入射辐射增加189%,出口处平均入射辐射增加233%。当量比、燃烧压力、壁面发射率增大会提高燃烧室内平均辐射强度及燃烧室出口处辐射分布的不均匀性。径向辐射分布系数(radial radiation distribution factor,RRDF)随着当量比、燃烧压力、壁面发射率的增加而增大。

关键词：航空发动机灰气体均值加权和辐射 OpenFOAM

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涡轮电力分布式推进设计参数优化选择分析

推进技术 2024年第1期45卷 31-44页

作者：谢琪安邓莉平吴虎西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072

为研究涡轮电力分布式推进系统(Turbo-electric Distributed Propulsion system简称TeDP)设计参数的选择,基于部件法对整个TeDP系统建立设计点性能计算模型,推导了TeDP的有效功在涡轴尾喷管和风扇系统间的最佳分配关系。在此基础上,以EC... 详细信息

为研究涡轮电力分布式推进系统(Turbo-electric Distributed Propulsion system简称TeDP)设计参数的选择,基于部件法对整个TeDP系统建立设计点性能计算模型,推导了TeDP的有效功在涡轴尾喷管和风扇系统间的最佳分配关系。在此基础上,以ECO-150-300客机作为应用对象,采用差分进化算法,以设计巡航点的耗油率作为优化目标,对TeDP的循环参数进行优化选择;然后对优化后的循环参数进行分析,并将优化结果与大涵道比涡扇发动机作对比。结果表明,优化后的巡航耗油率比原系统下降了7.68%;存在最佳风扇设计压比使风扇涵道效率最高,最佳设计压比与涵道的总压损失有关;TeDP系统的耗油率对电部件传输效率、自由涡轮效率和风扇绝热效率最为敏感,当效率分别降低1.0%时,耗油率分别上升1.0%,0.94%和0.85%;与涵道比为20的齿轮传动涡扇发动机相比,当电部件传输效率大于0.95时,TeDP才显现经济优势,当电部件传输效率接近1时,TeDP耗油率下降了5.40%。

关键词：涡轮电力分布式推进循环参数差分进化算法优化耗油率

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梅贻宝《墨子》英译与墨学西传

中国翻译 2024年第5期45卷 39-45,192页

作者：刘松西北工业大学

旅美华人梅贻宝1929年推出的《墨子伦理学和政治论著》不仅是世界首部《墨子》英译单行本,同时作为首个《墨子》华人译本,也是近代我国本土译者主动向西方译介中国哲学的早期尝试。本文借助译者个人回忆录、博士论文、民国时期西方汉学... 详细信息

旅美华人梅贻宝1929年推出的《墨子伦理学和政治论著》不仅是世界首部《墨子》英译单行本,同时作为首个《墨子》华人译本,也是近代我国本土译者主动向西方译介中国哲学的早期尝试。本文借助译者个人回忆录、博士论文、民国时期西方汉学报刊等一手史料,结合当时历史文化语境,深入考察梅译生成的历史背景、翻译动机、翻译特色及其影响。对梅贻宝《墨子》英译活动的钩沉不仅有助于深刻认识我国近代知识分子如何透过翻译践行文化自觉、传播中华文化的家国情怀和世界视野,同时也为重新审视当下我国本土译者在中国文化国际传播中的使命和角色提供了历史参照。

关键词：梅贻宝《墨子》译者典籍翻译