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水下潜行器螺旋桨故障检测及诊断方法研究
| 论文题名： | 水下潜行器螺旋桨故障检测及诊断方法研究 |
| 关键词： | 水下潜行器;螺旋桨;故障检测;故障诊断 |
| 摘要： | 水下潜行器作为水中作业的工具或是作为国防武器装备发挥着非常重要的作用。螺旋桨是水下潜行器的核心部件之一。作为推进装置的重要组成部分，其可靠性和安全性必须非常高，水下潜行器推进装置的可靠性也逐步从一项指标成长为一个重要的研究方向。在海面之下，无法通过可见光对螺旋桨进行监测并且上岸检测故障存在滞后性，因此通过信号处理的方法进行螺旋桨故障及时诊断对于水下潜行器具有重要的意义。 本文基于CFD数值计算，针对不同程度、不同类型的螺旋桨叶损伤进行数值计算。采集螺旋桨附体特定位置的脉动压力以及螺旋桨在y方向以及z方向所受的侧向力系数，研究不同情况下的流场特征以及采集到信号的时域特征。采用频谱分析手段，研究脉动压力频谱中基频成分与倍频成分大小关系与桨叶损伤情况的联系。通过对螺旋桨所受侧向力系数进行小波分析，结合小波奇异性理论研究侧向力系数信号的奇异性与结构损伤故障构成联系联系，从而达到对螺旋桨故障进行检测其存在性和诊断其类型的目的。 结果表明：当螺旋桨存在桨叶折断故障时，螺旋桨周围流场内压力分布会出现偏心现象。当单片桨叶折断时，压力偏心程度会随桨叶折断量的增加变大；当两片桨叶折断时，压力偏心现象会根据桨叶相对位置的不同出现差异；在流体粘性的影响下压力偏心相对于折断桨叶的位置呈现出滞后现象。桨叶折断在监测点脉动压力时域波形中体现为波峰处的波形畸变，折断量越大畸变程度越大；当两片桨叶折断时，折断桨叶的相对位置的不同在时域波形中体现为相位差。螺旋桨侧向力系数时域波形在两片桨叶折断的情况下会出现被一个不同于螺旋桨转速频率的其他频率分量调制的现象，在其频谱中体现为一个新的频率分量。在小波分析中，将螺旋桨在不同损伤情况下的侧向力系数做小波分解，结合小波奇异性理论分析其小波分解系数的奇异性，进而与结构损伤故障形成联系。 |
| 作者： | 郭正阳 |
| 专业： | 兵器发射理论与技术 |
| 导师： | 周本谋;刘宗凯 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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