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第一篇高工论文范文参考:高压补燃液氧煤油发动机故障检测与诊断技术研究
论文以我国高压补燃液氧煤油发动机为研究对象,针对其健康监控所涉及的故障仿真、传感器配置优化、传感器故障检测与数据恢复、实时故障检测与诊断、系统集成设计与实现验证,以及发动机飞行前、飞行中和飞行后健康监测等关键技术开展了全面深入的分析、设计、实现等研究工作.研究结果不仅为研制工程实用的一次性使用发动机健康监控系统奠定了坚实的理论和技术应用基础,而且对提高我国未来可重复使用液体火箭发动机的可靠性、安全性具有重要的参考价值.
针对发动机工作条件的极致性、故障发生发展的快速性、影响后果的严重性、故障模式的可复制性差,从而导致发动机故障模式特征、诊断知识和样本数据难以获取等问题,基于结构层次化分解的思想,建立了模块化的发动机故障仿真模型,开发实现了发动机可视化故障仿真软件系统,对发动机氧化剂泵汽蚀、燃烧室喉部烧蚀等主要故障进行了故障仿真及效应分析.仿真计算结果与发动机实际试车数据吻合较好,可以为故障检测与诊断方法提供重要的发动机故障样本数据.
针对液体火箭发动机故障检测与诊断在缺乏先验知识、缺少充分样本数据条件下的不确定性信息决策问题,基于有机结合随机性和模糊性的云理论,深入开展了检测参数选择与传感器优化配置、传感器故障检测和数据恢复、发动机工作过程实时故障检测、故障诊断的不确定性推理方法研究.
在保证对发动机故障模式分类能力不变的情况下,研究发展了发动机故障检测参数选取方法,同时将故障检测与诊断性能指标作为约束条件,建立了发动机基于云理论的传感器配置优化数学模型,并结合粒子群算法研究了发动机传感器配置优化问题.发展了基于云-神经网络的发动机传感器故障检测与数据恢复方法,结合某型液氧煤油发动机试车数据进行了实例分析与验证.结果表明,该方法可行有效,可以为发动机的故障检测与诊断提高可靠的信号数据源.
针对液体火箭发动机实时故障检测在准确性、及时性和实时性的要求,并结合云理论和神经网络强大的数据处理能力,提出了液体火箭发动机故障检测的一种云-神经网络原理结构,发展了云-神经网络的前向传播计算和反向传播学习算法,实现了液体火箭发动机工作全过程基于云-神经网络的实时故障检测方法.针对某型液氧煤油发动机起动过程、额定工况到高工况过程、高工况到高工况高混合比过程、高工况高混合比到高工况过程等瞬变过程,以及额定工况、高工况和高工况高混合比等稳态过程的实际试车数据,对该方法进行了验证.验证结果表明,该方法可以对发动机工作状况进行及时的判断,没有误报警和漏报警,且相比RS、IATA、ACA、RBF等故障检测算法能更早地检测出故障.
综合云理论和Petri网在描述分析发动机动态行为与状态变迁过程方面的能力和特点,建立了液体火箭发动机故障诊断的云-Petri网模型,发展了基于规则的云-Petri网建模方法,实现了液体火箭发动机基于云-Petri网的故障诊断方法,并利用某型液氧煤油发动机试车数据对诊断方法进行了实例分析和验证.结果表明,该方法可以对发动机氧涡轮泵前管路堵塞、氧涡轮泵汽蚀等典型故障进行隔离与诊断.
针对当前液体火箭发动机健康监控系统设计开发过程中普遍存在的系统结构和功能模块紧耦合、重用性和互操作性差、难于快速响应系统后期的需求变化和维护等诸多缺陷,在深入分析液体火箭发动机健康监控系统功能与需求的基础上,将发动机健康监控所面临的共性问题进行提炼、抽象,分析设计了基于数据-模型-控制-视图的分层、开放和可复用的发动机健康监控系统框架.同时,针对我国某型液氧煤油火箭发动机,结合相关研究成果,设计实现了其工作过程的实时故障检测系统,并开展了该系统基于发动机试车数据和地面功能试车的考核与验证.结果表明,所设计的系统完全满足工程实用的需要,具备实时在线运行能力,不仅能实现参数的准确采集,而且算法没有出现误报警和漏报警.
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针对发动机重复使用过程中对健康监控技术提出的更高要求,开展了发动机飞行前综合性能测试、飞行过程实时状态记录和飞行后结构检测等健康监测技术的原理性分析与初步概要设计.分析设计了发动机飞行前地面综合性能自动测试系统和发动机智能机内测试系统原理结构;结合光纤光栅等先进测量传感技术,分析设计了由辅助功能、系统控制、数据采集与存储、回收分析等功能模块组成的发动机飞行参数记录仪原理结构;分析设计了发动机飞行后关键构件基于内窥图像获取和结构损伤检测与识别的内窥检测系统原理结构.结果对研制和开发我国未来可重复使用液体火箭发动机飞行前、飞行中和飞行后等阶段的健康监测技术与工程实用系统,具有重要的参考价值.
第二篇高工论文样文:圆中环沉沙排沙池模型试验及流场数值模拟研究
圆中环沉沙排沙池(简称“圆中环”)是一种新型二级泥沙处理设施.它首次应用于新疆呼图壁阿苇滩渠首,重点解决了引水渠泥沙淤积问题,为阿苇滩灌区农业用水提供保障.2006年运行至今,沉沙排沙效果良好.本文以该“圆中环”为原型制作模型,采用物理模型试验、数值模拟及理论分析三种方法对“圆中环”内的流场、含沙量分布规律及沉沙、排沙特性内容进行研究,探求“圆中环”的水沙分离机理,优化“圆中环”的结构形式.主要结论如下:(1)利用模型试验研究了“圆中环”多种工况的径向流速分布特性,结果表明:“圆中环”中心出水环不加高工况的径向流速及径向流速梯度呈不均匀分布,135°,~225°,范围径向流速及径向流速梯度较大,尤以180°,径向断面径向流速及径向流速梯度最大,径向流速及径向流速梯度沿径向与半径成反比,径向流速沿垂向与水深成反比,在距离圆心1/2半径处以内径向流速、径向流速梯度及水流紊动强度较大,其余半径范围较小,沿径向断面存在回流区.增加溢流堰结构高度,“圆中环”内径向流速降低,有利于沉沙,但不能改变“圆中环”内径向流速分布不均匀性.增加“圆中环”中心出水环高度至9cm时,“圆中环”内径向流速及径向流速梯度分布较均匀,更利于沉沙.(2)采用RNGk-紊流模型及VOF方法能较准确地计算“圆中环”中心出水环不加高及加高9cm工况的水气两相流场,所得结论较可靠,数值模拟方法对类似工程基本可以代替模型试验,提高研究效率,同时可弥补物理模型试验的不足.数值模拟结果表明:“圆中环”中心出水环不加高工况水相流场是由径向、切向、轴向速度组成的三维流场,径向速度在数值上大于轴向及切向速度,轴向速度最小.不同径向断面紊动能与径向流速沿垂向分布规律基本相同,表明径向速度在“圆中环”内具有关键作用.“圆中环”沿径向产生回流区,回流区的存在不利于细颗粒泥沙沉降.“圆中环”流速及紊动能分布不均匀,135°,~225°,范围流速及紊动能分布较大.增加中心出水环高度至9cm时,“圆中环”内的流速及水流紊动能分布较为均匀,水流上行区域范围明显减小,更利于泥沙颗粒沉降.(3)利用模型试验研究了“圆中环”多种工况的含沙量分布特性及沉沙、排沙特性,结果表明:“圆中环”中心出水环不加高工况的含沙量、沉沙范围和沉沙粒径分布不均匀,135°,~225°,范围含沙量较大、沉沙量较多、沉沙粒径较粗.但含沙量及沉沙粒径在径向与半径成反比,在距离圆心1/2半径处以内含沙量沿垂向与水深成反比,垂向分布不均匀,沉沙颗粒较粗,其余范围含沙量垂向分布较均匀,沉沙颗粒较细.增加“圆中环”中心出水环高度至9cm时,“圆中环”内含沙量、沉沙范围和沉沙粒径分布较均匀.“圆中环”内存在泥沙分选现象,水沙分离依靠重力沉降.在设计流量及含沙量条件下,“圆中环”中心出水环不加高工况的截沙率为90.9%,排沙耗水量6.6%,沉沙粒径范围1mm<,D≤84mm.增加“圆中环”中心出水环高度至9cm时,截沙率为94.2%,排沙耗水量4.37%,沉沙粒径范围1mm<,D≤84mm,同时可提高处理悬移质能力.中心出水环不加高及加高9cm工况的沉沙时间与进水流量的回归模型分别为t等于1545.8Q-0.997及t等于2152.55Q-1.“圆中环”是利用进水水流动能、较陡的倒锥底坡、泥沙自身重力及高速环流排出沉沙的泥沙处理设施,处理以推移质为主的多泥沙河流具有优势.(4)结合试验研究、数值模拟及理论分析研究结果,从“圆中环”基本结构、流速、含沙量及沉沙粒径分布特性等角度探究“圆中环”水沙分离机理.溢流堰长是“圆中环”利于水沙分离的关键因素.在设计流量条件下,“圆中环”半径与溢出最大泥沙粒径的回归模型为d等于-2.43+52.04/R,中心出水环直径与溢流堰直径比D0/D等于1/15时对于粒径大于1mm的泥沙颗粒完全沉积在“圆中环”内,截沙率为100%,随着“圆中环”直径增加,D0/D减小,溢出的最大泥沙粒径迅速减小,截沙率为100%的粒径将进一步减小.在相同进水条件下,随着“圆中环”半径增加,溢流堰长迅速增加,截沙率将进一步增加,排沙耗水率将进一步减小.在相同“圆中环”半径条件下,在小于设计流量、含沙量条件下,截沙率将进一步增加,排沙耗水率将进一步减小.
第三篇高工论文范文模板:可重复使用液体火箭发动机关键部件损伤动力学与减损控制方法研究
本文针对我国发展可重复使用液体火箭发动机技术的需求,以某新型液氧煤油发动机为研究对象,对发动机减损控制技术所涉及的发动机系统动力学建模与仿真、关键部件结构动力学与损伤动力学建模与仿真、发动机减损控制律综合分析方法、基于模糊逻辑的在线减损控制方法等主要方面进行了系统深入的研究.所发展的可重复使用液体火箭发动机减损控制理论与方法,对改进和提高发动机系统可靠性、结构部件耐用性以及发动机工作寿命具有重要作用,相关研究结果也可为可重复使用液体火箭发动机起动过程、转工况过程和关机过程的方案设计提供重要参考.
论文建立了某型液氧煤油发动机低频集中参数系统动力学模型,基于Matlab/ Simulink平台,开发实现了具有一定通用性的发动机系统动力学仿真软件,该仿真软件可以对液氧煤油发动机工作全过程进行数值仿真.基于该仿真软件,对发动机起动过程、转工况过程和关机过程进行了大量的数值模拟.研究发现,流量调节器起动流量、流量调节器转级速率、末端流量等参量的设置对发动机瞬变过程具有重要影响.对于可重复使用液体火箭发动机而言,这些参量的设置不仅影响发动机动态特性,而且直接影响关键部件损伤的发展.
建立了发动机冷却夹套隔片和涡轮叶片的结构动力学模型和损伤动力学模型,系统地探究了发动机系统起动、转工况和关机等过程中冷却夹套隔片和涡轮叶片损伤发展规律.研究发现:发动机在稳态工况下,冷却夹套隔片和主涡轮叶片损伤发展缓慢,发动机在起动过程、由高工况向低工况转变过程和关机过程等瞬变过程中所产生的冷却夹套隔片损伤增量较大,发动机在起动过程和由额定工况向高工况转变过程中所产生的主涡轮叶片损伤增量较大.研究结果表明,进行发动机减损控制,需要重点针对瞬变过程进行减损.通过对材料性能和冷却通道结构对冷却夹套隔片损伤影响的研究,以及瞬变过程中流量调节器流量和转级速率对冷却夹套隔片和主涡轮叶片损伤影响的研究,发现:不同的起动方案和工况调节方案所引起的关键部件损伤增量差异很大,对这些方案进行优化设计,对提高关键部件耐用性和发动机可靠性十分有益.
系统地研究了液体火箭发动机减损控制律的综合分析问题,发展并实现了基于多目标粒子群算法的发动机减损控制方法.指出发动机减损控制律的综合分析问题可转换为由发动机系统性能目标函数、冷却夹套隔片损伤目标函数、主涡轮叶片损伤目标函数等构成的多目标优化问题,优化得到的控制输入序列即为发动机减损控制律.研究结果表明:(1)在发动机起动、由额定工况向高工况转变和由高工况向低工况转变等瞬变过程中,通过合理选取优化后的控制输入序列,在系统性能损失不明显的情况下,可以不同程度地减少发动机瞬变过程中冷却夹套隔片和主涡轮叶片损伤增量,(2)在发动机起动过程中,通过牺牲发动机系统性能,不一定能减少冷却夹套隔片损伤增量,但可以较大幅度地减少主涡轮叶片损伤增量.
针对发动机在线减损控制问题,提出了一种基于模糊逻辑的智能减损控制方案,设计实现了能够同时减少冷却夹套隔片和主涡轮叶片两个关键部件损伤增量的模糊减损控制器.研究结果表明:(1)设计的模糊减损控制器能够在线判断冷却夹套隔片和主涡轮叶片损伤情况,并自主采取合适的减损控制策略,具有一定智能性,(2)在发动机起动、由额定工况向高工况转变和由高工况向低工况转变等不同的瞬变过程中,模糊减损控制器的减损效果略有差异,但都达到减损的目的,且发动机系统性能损失不明显,关键部件损伤越大,应用模糊减损控制器后,关键部件损伤增量减少越明显.
第四篇高工论文范例:*离子嵌段共聚物结构设计、制备及其生物相容性研究
生物材料在生物医学领域有着重要的作用,广泛地应用于各种诊疗器械中.随着近年来组织工程、纳米科学与新材料领域的发展,生物材料取得了新的成就.生命物质与无生命的材料相触时的一系列不良的生理反应,仍是生物材料应用的一个瓶颈.有效的生物相容性界面的构建,对于新型生物材料的研究和应用有着更加重要的科学意义和巨大的经济效益.
在材料表面构建特定的分子结构以达到生物材料的理化性能和生物相容性的统一是发展生物材料的一个重要途径.原子转移自由基聚合(ATRP)是一种近十几年来飞速发展的功能高分子设计及高分子聚合的新方法.通过ATRP可以人为的控制分子结构、分子量、分散度及官能化程度.*离子是一类分子内同时具有阴离子和阳离子基团而整体呈电中性的化合物,并已被证明拥有优异的抗非特异性蛋白吸附、抗血小板粘附、抗细胞吸附等特点,是一类非常有潜力的生物相容性界面材料.
本论文将ATRP引入到聚合物的表面改性中,先通过ATRP制备了*离子二嵌段型生物相容性涂料,并通过简便的一步化反应,将其应用到纤维素和医用不锈钢316L表面,使其生物相容性得到显著提高.新构建的表面具有优异的抗细胞粘附、抗血小板粘附、抗蛋白吸附性能.具体研究内容如下:
(1)通过溶液内的ATRP反应将硅烷偶联剂KH-570单体聚合,并比较不同的反应时间、投料比、反应温度、配体等确定了最佳的合成条件.从而合成出了分子量为3500,数均聚合度为14左右最适合使用的大分子引发剂.用此大分子引发剂和*丙烯酸磷酰胆碱(MPC)单体聚合,设计两种单体摩尔比为:15,14:30,14:50,14:70,14:200的不同组分下的聚合体系,并合成出一系列二嵌段大分子溶液.通过动态光散射的表征,确定了二嵌段大分子在溶液中以胶束形式存在.
(2)用三乙胺催化,将不同摩尔比合成出的聚合物以溶液形式与纤维素膜反应,进行纤维素膜的表面修饰和生物相容性界面的构建.对改性后的纤维素膜的亲水性、表面形貌、表面元素组成、抗蛋白吸附性、抗细胞吸附性、抗血小板吸附和激活的性能均做了系统的研究.亲水性趋势随MPC链长增加,接触角在P(14:70)处出现少量升高,P(14:200)处又降低.表面元素组成反映了表面的接枝密度和溶液聚合时的引发剂效率,高MPC含量的体系引发效率低,链更长.所有改性的样品表面抗血小板吸附和激活的性能类似.P(14:70)对于所有的测试蛋白溶液均有最好的抑制效果,并且对于人肾上皮细胞的抗吸附性也有一定的效果.
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(3)用三乙胺催化,将P(14:70)接枝到粗略抛光的医用不锈钢316L表面上.构建的新的界面表面亲水性有提高,表面形貌也有明显的改变.不同于改性前较高的生物毒性导致血小板的彻底变形和吸附,改性后的表面完全抑制了血小板的吸附.在具有背景干扰和金属离子释放的条件下,BCA法检测蛋白质的吸附也有明显的降低.人肾上皮细胞的吸附减少到了原来的50%左右,而在一天、两天、三天的条件下小鼠成纤维细胞吸附也减少87%,85%和75%.
第五篇高工论文范文格式:船用柴油机相继增压系统性能研究
相继增压技术是改善高增压柴油机低工况性能最有效的方法,可以有效地扩大柴油机低工况运行范围、提高经济性能和减少排放,但它需要采用自动控制技术,如果相继增压的切换点和切换延迟等选择不当,特别是在柴油机瞬态过程中,就容易导致压气机喘振、增压器超速、油耗率增加等问题的出现.本文以某船用带有进排气旁通和高工况放气的相继增压柴油机为研究对象,研究这种相继增压系统性能,以改善增压器与柴油机之间的匹配,并获得增压系统的控制规律.
本文主要创新点在于:基于MATLAB/SIMULINK仿真平台,开发了带有进排气旁通和高工况放气的相继增压柴油机工作过程仿真程序.建立了相继增压热动力试验台仿真模型,通过仿真计算得到了切换延迟和进气管容积对增压器切换过程的影响规律.建立了采用PID控制的放气阀的相继增压柴油机的瞬态仿真模型,提出了采用可调节放气阀来控制最高爆发压力,确定了PID控制参数,实现了最高爆发压力的优化控制.提出了一种可调相继复合涡轮增压系统.该增压系统将进排气旁通和可调放气措施与相继增压系统相结合使用,扩大了柴油机的工作区域.研究了进排气旁通对相继增压柴油机性能影响,提出了确定进排气旁通区域的方法.
本文在MATLAB/SIMULINK软件平台上,建立了准一维的压气机瞬态模型.其中,该模型考虑到了气体通过压气机的延迟效果,可以预测压气机系统瞬态性能,包括压气机喘振和旋转失速.并通过试验数据检验了模型的正确性,模拟了压气机瞬态失稳过程.为了确定压气机特性的喘振边界,采用流量偏差、流量振幅、相对压力偏差、压力振幅和压力信号的失稳频率等参数来评价压气机喘振.其结果表明:压力信号失稳频率能灵敏和准确地判断压气机喘振,压气机喘振边界的预测结果与试验结果吻合良好,压缩系统的转动惯量和稳压室容积影响喘振特性.
为了研究相继增压系统瞬态性能,建立了一个相继增压热动力试验台模型,它主要由两台增压器、燃气阀、空气阀、调节阀和一个单管燃烧室组成,重点研究了从一台增压器工作切换到两台增压器工作的过程,分析了切换延迟和进气管容积对相继增压系统切换过程的影响,其结果表明:过短的切换延迟将导致受控增压器的压气机发生喘振,过长的切换延迟将引起基本增压器的压气机发生喘振,当切换延迟取在中间的一段时间内,可以避免压气机发生喘振.为了避免受控压气机发生倒流,进气管容积既不能太小也不能太大.
为了研究进排气旁通与相继增压结合使用,在MATLAB/SIMULINK软件平台上,建立了某船用相继增压柴油机稳态性能工作过程仿真模型.对柴油机喘振限制和进排气旁通进行了仿真研究,并结合试验数据,分析了进排气旁通区域,其结果表明:该柴油机的2TC+CAB与2TC的边界线低于2TC喘振限制曲线,当受控压气机发生喘振后,可能诱导基本压气机也发生喘振.针对该柴油机按螺旋桨特性运行情况,对柴油机分别运行在1TC状态、2TC状态和2TC+CAB状态进行稳态性能仿真,研究了扩大进排气旁通区域对柴油机性能的影响.柴油机折合转速在0.8143~0.8762时,开启旁通阀能增加喘振裕度,防止喘振,降低涡轮前温度,扩大柴油机运行范围.
建立了某船用相继增压柴油机瞬态仿真模型.对柴油机从一台增压器工作切换到两台增压器工作的过程进行了研究,其结果表明:在切换过程中,如果旁通阀与燃气阀同时开启,可防止压气机运行点进入喘振区.对柴油机按螺旋桨特性运行时的加速和减速过程进行了研究,其结果表明:加速过程的切换延迟应该选择较短的切换延迟,减速过程中适当降低受控增压器的切换点,可以防止压气机喘振.该研究成果对进一步推广应用相继增压技术具有重要的指导价值和工程实践意义,拥有广泛的应用前景.
为了限制缸内最高爆发压力,采用了高工况放气措施.建立了以最高爆发压力为输入,以放气阀开启角度为输出的PID控制模型.对柴油机高工况放气过程进行了研究,确定了放气阀控制策略,整定了控制器PID参数,采用抗积分饱和PI控制算法实现了柴油机放气的控制.
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