方法检测飞机涡轮机破坏性振荡的发生
颤振是一种复杂的振荡现象,可以破坏飞机涡轮叶片,历史上曾是多起飞机事故的原因。在航空航天研究中,颤振通常是指涡轮叶片中不希望的和自我维持的振动,这种振动很容易失控,连同发动机甚至飞机的机翼一起破坏。
研究人员开发了一种可用于早期检测颤振开始的方法,解决了阻碍更轻、更高效涡轮机设计的主要问题之一。该方法背后的主要思想是涡轮风扇可以在数学上建模为相互关联的振荡器的复杂网络,并且颤振最终是由于通过涡轮的气流增加而越来越多的叶片逐渐同步的结果。
通过在涡轮机试验台上进行的实验,该团队发现在颤振开始之前,一个特定的叶片开始充当网络中的“中心枢纽”,并且相邻的叶片开始与之同步振荡。这种“本地”同步迅速扩展并导致所有刀片的集体同步,从而导致潜在的灾难性颤振。
在这种情况下,系统的网络表示证明了两种局部和全局测量作为级联颤振的潜在检测器的适用性:各个网络节点之间的连接强度和网络的同步参数。前者适用于指定级联颤振开始的主导叶片。相比之下,后者的取值范围为 0 到 1,更适合确定此发病的阈值。
综合研究结果阐明了复杂的颤振现象,有助于航空工程和相关非线性科学领域非线性问题的学术系统化。它们可以代表早期检测叶片设计状态下颤振发生的有前景的技术。
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