全附体潜航器螺旋桨桨叶损伤故障辨识机理

• 作者: 刘宗凯 刘满红 郭正阳 李占江
• 来源期刊: 兵工学报
• 学科: 物理学
• 关键词: 全附体潜航器 螺旋桨 桨叶损伤 故障辨识 耦合机理
• 年，卷（期）: 2021,（12）
• 页码范围: 2710-2721
• 页数: 12页
• 分类号: O351.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1000-1093.2021.12.019

摘要

全附体潜航器智能故障诊断需要以完善的故障数据集为基础,而有些工况下典型故障数据很难获得,可通过数值仿真得到.基于流体基本原理,求解三维非定常雷诺平均Navier-Stokes方程和湍流封闭方程,获得均匀来流条件下桨叶损伤对全附体潜航器扰动流场与力矩波动的影响.结合场强分析归纳出桨叶损伤特征与其流场演化、流体动力学特征之间的耦合作用机理.结果表明:相对于黏性力压差力的影响起主导作用,压力矩的波动可以分为低频大幅度振荡和高频小幅度振荡,前者频率取决于尾涡脱体频率,后者频率则与螺旋桨转动频率一致;桨叶推力的偏心位置决定了压力矩系数平衡线相对零位置的偏移量,而俯仰和偏航力矩的相位差则反映了桨叶的对称性,相位差越小、桨叶的对称性越强;结合黏性力矩的变化,可以推测出桨叶损伤类型;所得研究成果可为下一阶段实现潜航器姿态的在线监控以及智能故障诊断奠定理论基础.