轴流压气机脉动压力信号旋转失速特征分析
本文选题:轴流压气机 + 旋转失速 ; 参考:《南京航空航天大学》2011年硕士论文
【摘要】:轴流压气机旋转失速是航空发动机常见气动不稳定现象之一。识别轴流压气机失速信号特征对于认识航空发动机失速的产生和发展机理以及抑制航空发动机失速问题并对其进行主动控制具有非常重要的意义。以往的信号处理方法对失速前后特征的识别做出了很大贡献,但是鉴于失速特征产生和发展机理极其复杂,所以对失速的研究一直在不断深入。本文主要应用三种方法来对失速特征进行分析。具体工作如下: 1.初步学习并讨论了轴流压气机的压力测试方案。并且根据测得脉动压力的信号特点设计了低通FIR滤波器。 2.应用互相关分析和同频检测方法分析旋转失速特征如失速团数目、失速团传播速度。结果表明该方法受噪声干扰无法精确确定时延,只适用于时延较长的低速和中速轴流压气机。高速轴流压气机会出现失速特征频率高于转子频率若干倍的高频失速,而用互相关分析方法无法准确求取失速团在两个传感器中传播的时延,为了解决该问题本文利用同频检测原理求取出失速信号的特征频率的时延,来对压气机高频失速的失速团数目进行识别。 3.将脉动信号的相位和幅值特征通过极坐标进行可视化,对轴流压气机的失速特征进行分析。在极坐标中展示周向压力波动,可以较准确、直观的观察到失速团的数目;通过极坐标图形化脉动压力波动分析流场压力从正常工况到失速工况的规律可以对压气机的失速先兆进行预判。经过大量的试验数据分析,这种方法在分析失速团数目方面较相关分析等方法更加准确、直观;另外,本文还对压气机喘振的时域特征和频域特征进行了一定的分析。 4.利用Matlab中GUI界面开发了一个简单实用的分析软件。该软件具有单/多通道信号时、频域显示、信号滤波、信号谱分析、失速团数目识别等功能。经过测试表明该软件可准确、方便的用于轴流压气机的失速特征分析。
[Abstract]:Axial flow compressor rotating stall is one of the common aero-engine aerodynamic instability phenomena.It is very important to recognize the characteristics of stall signal of axial compressor for understanding the generation and development mechanism of aeroengine stall and to suppress the stall problem of aeroengine and to control it actively.The previous signal processing methods have made a great contribution to the recognition of the features before and after stall, but because of the extremely complex mechanism of the occurrence and development of stall characteristics, the study of stall has been continuously in-depth.In this paper, three methods are used to analyze the stall characteristics.The specific work is as follows:1.The pressure test scheme of axial compressor is studied and discussed.A low pass FIR filter is designed according to the characteristics of the measured pulsating pressure signal.2.The characteristics of rotating stall, such as the number of stall clusters and the propagation velocity of stall clusters, are analyzed by using cross-correlation analysis and the same frequency detection method.The results show that the method can not accurately determine the delay due to noise interference, and it is only suitable for low speed and medium speed axial compressors with long delay.The stall characteristic frequency of high speed axial flow compressor will be several times higher than the rotor frequency. However, the time delay of stall mass propagating in two sensors can not be accurately calculated by cross-correlation analysis.In order to solve this problem, the time-delay of characteristic frequency of stall signal is obtained by using the principle of simultaneous frequency detection to identify the number of stall clusters in high frequency stall of compressor.3.The phase and amplitude characteristics of the pulsating signal are visualized by polar coordinates, and the stall characteristics of the axial compressor are analyzed.The number of stall clusters can be observed more accurately and intuitively by displaying the circumferential pressure fluctuation in polar coordinates.Based on the analysis of fluctuating pressure fluctuation in polar coordinates from normal condition to stall condition, the preseason of compressor stall can be forecasted.After a lot of experimental data analysis, this method is more accurate and intuitive than the correlation analysis in analyzing the number of stall clusters. In addition, the time-domain and frequency-domain characteristics of compressor surge are also analyzed in this paper.4.A simple and practical analysis software is developed by using GUI interface in Matlab.The software has the functions of frequency domain display, signal filtering, signal spectrum analysis, number identification of stall groups and so on.The test results show that the software is accurate and convenient for the stall characteristic analysis of axial compressor.
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TH453
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 王春瑞;岳林;;轴流压气机失速特征识别[J];航空动力学报;2011年08期
2 张忠瑞;;离心式压缩机振动故障分析与安全运行[J];广州化工;2011年13期
3 张浩民;;离心式压缩机常见故障分析[J];甘肃科技;2011年11期
4 郝礼书;乔志德;宋文萍;周洪;;Gurney襟翼对翼型气动特性影响的风洞实验研究[J];飞行力学;2011年04期
5 陈成敦;;离心式压缩机喘振工况的危害与控制[J];机电信息;2011年18期
6 ;[J];;年期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
相关会议论文 前10条
1 王聪;彭滔;陈填锐;袁汉文;王勇;;基于确定学习的旋转失速辨识和快速诊断[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 路俏俏;胡军;;风机旋转失速的故障诊断与处理[A];2008年全国炼铁生产技术会议暨炼铁年会文集(下册)[C];2008年
3 汤衢明;;在线状态监测技术在二氧化碳压缩机组中的应用[A];2006年中国机械工程学会年会暨中国工程院机械与运载工程学部首届年会论文集[C];2006年
4 汤衢明;;在线状态监测技术在二氧化碳压缩机组中的应用[A];安全与可靠性——2006流体机械与压力容器技术论坛论文集[C];2006年
5 李琳;龚建波;聂超群;;离心及轴流压气机喘振失速失稳预警信号捕捉的数值方法探讨[A];大型飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年学术年会论文集[C];2007年
6 姚宏;张广军;王相波;;航空发动机压气机系统混沌预测[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2007年
7 杨晓李;;轴流式高炉鼓风机防喘振分析[A];冶金循环经济发展论坛论文集[C];2008年
8 杨薇;刘京春;张瑾;;某发动机低压压气机2级转子叶片改型研究[A];中国航空结构动力学专业组第十六届学术交流会论文集[C];2008年
9 龙泽强;;提高叶片升阻比的新方法及其机理[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年
10 伍康;王晋军;;低雷诺数弹性机翼气动特性实验研究[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
相关博士学位论文 前10条
1 蒋康涛;低速轴流压气机旋转失速的数值模拟研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2004年
2 童志庭;轴流压气机中叶尖泄漏涡、失速先兆、叶尖微喷气非定常关联性的实验研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2006年
3 侯军虎;基于多参数的风机状态监测与故障诊断的研究[D];华北电力大学(河北);2004年
4 高坤华;基于混沌理论的压气机失速预测及分析[D];西北工业大学;2007年
5 彭玉成;三峡电站左岸6号机组小开度工况异常振动研究[D];华中科技大学;2007年
6 高闯;离心压缩机无叶扩压器失速与系统喘振先兆分析研究[D];上海交通大学;2011年
7 张靖煊;畸变条件下轴流压气机叶顶间隙流对流动失稳影响的非定常机制[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2007年
8 张环;旋转总压畸变对压气机稳定性影响的研究[D];南京航空航天大学;2009年
9 彭滔;分布参数系统的确定学习理论及其应用[D];华南理工大学;2011年
10 周忠宁;对旋轴流风机流固耦合特性研究及其基于非线性动力学的应用[D];中国矿业大学;2009年
相关硕士学位论文 前10条
1 王春瑞;轴流压气机脉动压力信号旋转失速特征分析[D];南京航空航天大学;2011年
2 刘哲;电站离心风机旋转失速的数值模拟研究[D];华北电力大学;2011年
3 王修宝;旋转失速主动控制中叶栅流场分析可视化VCFD软件开发[D];大连理工大学;2000年
4 尚建宇;离心通风机旋转失速和进口涡流特征研究[D];华北电力大学(河北);2003年
5 周勇;基于并行计算的涡扇发动机旋转失速监测系统研究[D];华南理工大学;2012年
6 王杨;压缩机首级旋转失速的计算分析[D];大连理工大学;2008年
7 东秋生;新一代涡扇发动机扩稳的数值模拟分析[D];西北工业大学;2001年
8 王鄢;大型离心压缩机叶轮动力分析方法研究[D];大连理工大学;2009年
9 周龙沙;基于确定学习的航空发动机旋转失速快速检测的并行计算实现[D];华南理工大学;2011年
10 王沛;压气机叶顶泄漏流动的控制策略及其扩稳机理研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2007年
,本文编号:1739887
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/jixiegongcheng/1739887.html