基于自适应续流比的混合式步进电机转矩脉动抑制方法

混合式步进电机细分驱动存在较大的电流纹波,导致转矩脉动明显.通过分析H桥驱动电路的续流过程,提出一种基于自适应续流比的混合式步进电机转矩脉动抑制方法.该方法利用环型分配器产生的细分指令电流i ref与实际电流i相比较,以区分当前时刻所需的续流模式.在快速续流模式下,实时监测电流指令与实际电流的差值Δi ref,通过自适应系数k动态调节续流时间,直至电机相电流快速下降至给定电流i ref后切换至缓慢续流模式.对续流时长与快速续流占总续流时间的比例自适应调节以适应不同工况下步进电机的平稳运行,有效降低了转矩脉动.最后,搭建MATLAB/Simulink仿真平台并进行实验验证,结果表明,与传统混合续流控制相比,所提方法能够有效减小步进电机的转矩脉动.

混流式水轮机压力脉动及叶片裂纹生长分析

目前,水轮机转轮叶片出现裂纹甚至脱落的情况时有发生,严重影响了电站的安全运行.本文以某水电站机组为研究对象,基于流固耦合理论和扩展有限元方法对该水轮机全流道及转轮结构进行仿真分析,提取不同运行工况下转轮叶片的压力脉动信息,进行其转轮结构强度及叶片疲劳裂纹扩展情况分析.研究表明转轮内部的压力脉动主要由转轮旋转、导叶出口不均匀流场以及低频尾水涡带所引起.在不同运行工况下,叶片所受应力分布大致相同,且均在叶片出水边与上冠以及下环交接处附近存在应力集中的现象.当转轮出水边靠近下环连接处出现裂纹时,裂纹会从出水边逐渐向转轮下环附近扩展,并最终发展为贯穿性裂纹.且叶片出现贯穿性裂纹所经历的载荷循环次数与应力大小以及裂纹的扩展形状有关.

航空过滤器压力脉动衰减抑制机理分析

应急放能源系统是飞机液压系统失效时用于飞机起落架收放的应急动力单元,但该系统存在压力脉动大导致系统不稳定等问题,严重影响飞机的运行安全。利用航空过滤器内部腔体形成压力脉动衰减器对脉动进行抑制。采用压力波声学传播理论及Comsol Multiphysics进行了有限元建模及仿真,得到过滤器腔体直径、腔体长度、入口直径、出口直径为影响过滤器传递损失的关键参数。通过实验测试,过滤器后压力脉动幅值由20.9±0.44 MPa衰减至20.9±0.15 MPa,衰减效果良好,增大腔体直径后脉动抑制效果进一步增强,与仿真结果一致。验证了过滤器压力脉动建模仿真方法的正确性,也为小流量液压系统过滤器设计提供了新的思路。

基于多目标遗传算法的斜盘式轴向柱塞泵低脉动结构优化设计

由于轴向柱塞泵的非对称结构特性,其输出压力和输出流量存在脉动特性,对液压系统的输出稳定性和可靠性造成影响,因此提出了一种基于多目标遗传算法的斜盘式轴向柱塞泵低脉动结构优化设计方法。首先,通过CFD(computational fluid dynamics,计算流体动力学)仿真分析方法,对轴向柱塞泵上/下死点位的压力-流量脉动的产生机理进行了分析;其次,对阻尼槽结构参数对轴向柱塞泵输出压力-流量脉动的影响规律进行了分析,构建了阻尼槽结构的多目标优化模型;最后,求解了低脉动阻尼槽结构。优化后的结构参数:阻尼槽半径为2.21 mm,阻尼槽长度为10.32 mm,阻尼槽错配角为16.54°。优化后压力脉动率为0.59%,相比于优化前的0.75%降低了0.16%,脉动幅值为0.25 MPa;优化后流量脉动率为12.02%,相比于优化前的5.61%降低了43.59%。研究结果为轴向柱塞泵低脉动结构的优化设计提供了有效的理论支持和实践指导。

双并列转子永磁同步电机转矩脉动产生机理及抑制

双并列转子永磁同步电机由于部分定子铁心和绕组的缺失,存在较大的转矩脉动,限制了其在并行对驱类机械装备中的应用。该文对双并列转子永磁电机转矩脉动产生机理进行分析,并提出了相应的抑制方法。对比了N-N型、N-S型两种转子结构,阐明了N-S型转子结构的优越性。在此基础上,开展了转矩脉动产生机理研究,按照影响因素不同,逐次分析了齿槽效应、端部效应、永磁齿轮效应以及绕组参数不对称对电机转矩脉动的作用机理,构建了各个转矩分量的解析表达式。通过有限元模型,验证了理论分析的正确性。针对产生转矩脉动的不同分量,提出了相应的抑制方法,其中抑制空载转矩可以通过优化电机的结构参数来实现,抑制纹波转矩可以通过优化绕组位置分布来实现。搭建样机实验平台,验证了分析模型的准确性。

水泵水轮机尾水管压力脉动特性及涡带特性分析

抽蓄电站是电网的重要组成部分,水泵水轮机长时间偏离最优工况运行会导致水力不稳定问题,其中,尾水管涡带和压力脉动问题备受关注,严重影响机组安全稳定运行。以水泵水轮机为研究对象,分析了其尾水管内流特性与压力脉动时频特性。对比了两种第二代和两种第三代涡识别方法对尾水管涡带演化过程的可视化效果,Omega-Liutex涡识别方法对阈值依赖性小且对涡带形态的识别更清晰完备,因此,采用Omega-Liutex涡识别方法研究了不同负荷工况下尾水管涡带的瞬态变化特性。研究结果可以为水泵水轮机稳定运行提供一定的理论参考。

脉动风场下二维高速列车/桥梁气动特性研究

强脉动环境风加剧高速列车周围流场瞬变特性,进而形成强脉动列车气动载荷,直接危及列车行车安全。当列车在高架桥上运行时,环境风-列车-桥梁耦合条件下的列车气动载荷变化将更为剧烈。因此,采用更加真实的风场边界模拟横风作用下高速列车在桥梁上运行时的气动特性、明确不同风场特征下的列车周围流动结构特征显得尤为重要。基于大涡模拟方法,研究了恒定均匀风场、指数平均风场以及指数脉动风场(基于谐波合成法并采用Kaimal风速谱密度模型生成风速时程数据)特征作用下二维车体在10 m高桥梁上的横风气动特性。研究结果发现:不同风场特征下,车体周围流场结构、气动性能存在较大差异。对比指数平均风场,恒定均匀风场下车体背风侧产生一对更加充分发展的漩涡结构;车体的侧向力系数减少16.4%,升力系数增加59.7%,倾覆力矩系数降低23.6%,不同速度剖面对应的2种时均风场下,列车的气动特性出现了显著差异。当采用更为真实的指数脉动风场剖面时,车体表面压力分布呈现差异性变化,车体的侧向力系数增加9.0%,升力系数减少13.4%,倾覆力矩系数增加9.5%,可见脉动风场对桥梁上高速列车的横风气动性能具有较显著的影响。研究成果可为风环境下桥上高速列车的行车安全和限速指挥系统提供技术支撑。

一种适于脉动条件的气液分离器的设计与研究

文中针对在流量脉动条件下,无罩、圆柱状、“柱+锥”状稳涡罩对气液分离器的分离性能及流场特性产生的影响,进行了数值模拟和试验研究,提出了旋流场脉动衰减程度评价指标———脉动衰减率(ηp),其值大小与脉动衰减性能成反比。研究结果显示:在流量脉动条件下,“柱+锥”状稳涡罩对于提高旋流场稳定性的能力最为显著,脉动衰减率为0.01028,分离效率最高可达95.15%;同时,运用高速摄像技术对两相流场中气核运动及变化形态进行可视化观测,掌握了基于流量脉动条件下,旋流场内气核的运移规律,并将其划分为4个阶段(断续阶段、汇聚阶段、融合阶段、最终阶段),发现“柱+锥”状稳涡罩旋流器的气核向中心轴线聚集趋势显著,形成具有向上运动形态的空气柱,对旋流场内脉动流有明显的抑制作用。

串联齿轮泵变相位角脉动特性及振动抑制试验研究

针对大流量串联泵存在的压力脉动与振动冲击问题,提出串联外啮合齿轮泵变相位角的减振降噪方法,推导出串联外啮合齿轮泵的瞬时流量及脉动不均匀系数的数学方程,理论分析串联外啮合齿轮泵不同相位角的瞬时流量脉动,分析变相位角时脉动不均匀系数的变化规律,并推导流量脉动与压力脉动的关系。针对实际相位差为0°和20°的串联泵,在串联泵出口处设置了双节流阀的负载来获得不同工况的压力脉动。推导出的压力脉动与试验值吻合,压力脉动是由一系列i次谐波组成的,频率与流量脉动相同,但振幅和相位与流量脉动不同。且试验测得20°相位角串联泵的压力脉动率比0°的降低了34.05%,20°相位角串联泵可以降低0°相位角时大部分频率下的振动幅值。串联泵变相位角可以降低流体脉动导致的振动幅值,且变相位角并未对串联泵的出口流量带来影响。

攀西橄辉岩型低品位钛铁矿振动脉动与脉动高梯度磁选工艺对比

随开采深度的增加,攀西钛铁矿中易泥化、与钛铁矿磁性差异较小的橄辉岩型钛铁矿含量增多,降低了脉动高梯度磁选机的分选指标,使后续浮选过程中合格钛精矿的生产成本和难度增大。针对这一问题,本文开展振动脉动高梯度磁选与脉动高梯度磁选橄辉岩型低品位钛铁矿的对比试验研究。结果表明:在钛粗精矿的TiO_(2)品位为9.00%、−0.074 mm粒级产率为57.60%的条件下,采用SLon−100周期式脉动高梯度磁选机分选时,所得磁性精矿的TiO_(2)品位为15%~17%,分选精度上限较低;采用SLon-Z−100周期式振动脉动高梯度磁选机分选时,所得磁性精矿的TiO_(2)品位为20%~22%,分选精度上限明显提高。在相近的磁性精矿TiO_(2)品位(15%)或TiO_(2)回收率(73%)条件下,振动脉动高梯度磁选工艺的各项分选指标均明显优于脉动高梯度磁选工艺,表明磁介质振动动态捕获模式具有更高的捕获选择性。

水下电爆炸气泡脉动及能量特性实验研究

水下爆炸气泡脉动产生的压力波及滞后流可以对舰船的整体结构产生破坏作用.本文介绍了采用电爆炸丝的技术途径开展水下爆炸气泡的初步实验研究工作,重点聚焦于气泡的宏观物理特征、运动规律、以及与传统化爆气泡的差异.实验装置主要由2个并联的储能放电模块和爆炸水箱组成.每个模块由2台20μF的电容器以及位于电容器之间的气体放电开关串联构成.负载采用了1根直径0.9 mm、长度50 mm的纯铜丝.实验结果显示,铜丝被电离后形成等离子体的最高能量密度与TNT相当;等离子体在膨胀过程中汽化周围的水介质并逐渐演变为气泡;气泡的总脉动次数不超过4次,内部的主要成分应该为铜蒸气和水蒸气,并在能量耗尽后直接溃灭于水中.通过实验数据与现有理论运动模型的比较发现,气泡在膨胀阶段汽化水介质导致一定的内能损耗,使得其运动轨迹的模拟结果与实验数据具有一定差异.

降速方式对混流泵压力脉动特性的影响

混流泵在降速过程中的内部流动特性变化对其性能和稳定性有重要影响。针对这一问题,该研究探究了混流泵在降速过程中内部流动的复杂性,尤其关注不同降速方式对泵内压力脉动特性的影响。通过构建多通道测试系统,收集了混流泵在不同降速方式下的外特性参数信号和泵内压力脉动信号。并采用非稳态信号处理技术,从时域、频域和时频三方面探究不同降速方式对叶轮出口和导叶内部的压力脉动特性的影响以及二者之间的相关性。结果表明,泵内压力脉动的峰值和样本熵的变化趋势与不同降速方式的幂指数呈正相关关系;在整个降速过程中叶轮出口压力脉动对导叶内压力脉动起主导作用;叶轮出口和导叶内部压力脉动之间的相干频率主要集中于80~120 Hz之间;在不同降速过程中叶轮出口和导叶内部的压力脉动之间强相关区域的频带范围保持不变,但是强相关区域在整个降速过程频带范围中的占比有所变化;对于具有固定初始转速和目标转速的降速过程,降速方式的改变不会影响叶轮出口和导叶内压力脉动的相干频率。研究结论可为揭示混流泵瞬态运行特性及提高混流泵降速运行中的稳定性提供参考。

立轴双向泵装置压力脉动特性相似律

压力脉动特性是影响立轴双向泵装置运行稳定性的主要因素之一,因此针对该泵装置开展原型和模型压力脉动特性相似性研究非常必要。以某立轴双向泵站为例,采用非定常三维模拟方法对模型泵装置和原型泵装置关键位置的压力脉动特性进行预测,并在模型试验装置和原型泵装置中测量相应测点和工况下的压力脉动幅值,分析原型和模型泵装置压力脉动之间的相似关系。结果表明:泵装置压力脉动幅值与外特性之间存在一定的关联性;模型泵装置试验测试脉动信号的频谱比原型泵装置丰富得多,但两者在3、6、9倍转频处均存在压力脉动峰值,在这些频率处的压力脉动表现出很好的相似性;原型和模型压力脉动数值模拟结果完全相似,主频下原型实测幅值与模型实测幅值误差在3%左右,与模拟预测值幅值的误差约为16%,均为偏安全,能够满足工程设计要求。

波纹结构液氮脉动热管传热传质特性研究

低温热管换热器是天然气液化系统中的关键装置,液氮脉动热管作为其核心器件具有体积小、换热效率高等特性,可有效克服系统冻堵及设备紧凑等问题,然而开展相应实验难度较大,因此通过数值模拟方法研究其内部传热传质规律具有重要意义。首先,文章通过UDF(User-Defined Functions)编写自适应相变模型,研究了典型液氮脉动热管的传热传质特性。随后,在冷凝段优化设计了波纹结构,结合相态分布与轴线温度方差值,对比分析了充液率为50%情况三种液氮脉动热管传热传质特性,结2果表明5 mm波纹结构热管两侧方差值为51.49 K与99.22 K2,工质循环速率较快且轴线温度分布均匀。最后,研究了充液率分别为30%、50%与70%情况下5 mm波纹结构的脉动热管的传热性能。结合相态、温度及轴线温度分布分析得出充液率过高或过低均会导致热管内部产生液塞,充液率较高时,轴线温度均匀分布,热管充液率为70%时,综合性能最佳。

非理想运行条件下双馈感应发电机转矩脉动抑制方法综述

在非正弦和不平衡运行条件下,双馈感应发电机会面临显著的转矩脉动问题,严重威胁系统的安全稳定运行,因此有必要采取转矩脉动抑制措施。近些年,诸多学者针对该问题进行了广泛研究,并取得了一系列的科研成果,但鲜有对其进行总结归纳的文献。为此,该文首先介绍了双馈感应发电机系统结构,分析了非正弦和不平衡运行条件下转矩脉动成因,并明确了转矩脉动抑制的主要目标。其次,从硬件结构改进法和控制策略改进法两方面对现有技术方案进行归类总结,并从七个维度进行综合对比分析。最后,从软硬件协同抑制、参数鲁棒性提升、谐波损耗抑制和故障穿越四个方面对双馈感应发电机转矩脉动抑制方法的未来发展趋势进行了展望。

船舶疏水系统流量压力脉动特性研究

疏水系统在船舶中担任疏干排污等重要工作,其工作时产生的管道流量及压力脉动是系统产生振动噪声的主要原因。降低系统流量压力脉动、抑制系统噪声的关键之一是掌握系统流量压力脉动特性。通过分析低噪声柱塞泵的结构原理,结合疏水系统管道结构,建立完整的疏水系统仿真模型;通过试验台对仿真模型的准确性进行验证;最后基于仿真模型,对疏水系统特性及压力脉动的影响因素进行研究。结果表明:流量压力脉动主要作用频率为5 Hz和20 Hz;阀开度及管道长度对压力脉动影响较大,泵参数变化的影响较小,后续设计优化应优先考虑出口管道。

脉动流通道内不同纵向涡发生器的颗粒污垢特性

换热器工作时介质中往往含有细小杂质粒子,容易沉积在通道中形成颗粒污垢。将传统脉动流与纵向涡发生器相结合,采用数值模拟方法对光滑通道、脉动流通道、纵向涡发生器通道以及脉动流结合纵向涡发生器通道的颗粒污垢特性进行对比分析,并且详细分析了脉动流结合纵向涡发生器通道中6种不同纵向涡发生器的影响。结果表明,相较于光滑通道,脉动流通道与纵向涡发生器通道的污垢热阻分别减小17%与22%,而脉动流结合纵向涡发生器通道能够减小45%,说明二者结合后的抑垢效果更好。对比脉动流结合6种不同纵向涡发生器发现相同类型下弯曲纵向涡发生器的抑垢效果优于未弯曲纵向涡发生器,通过与脉动流通道的污垢热阻渐近值对比发现抑垢效果由低到高为三角形12.8%、弯曲三角形14.7%、梯形22.0%、弯曲梯形23.8%、矩形29.4%、弯曲矩形33.0%,其中弯曲矩形纵向涡发生器的抑垢效果最好。

多翼离心风机旋转失速阶段压力脉动分析

为了研究多翼离心风机在旋转失速阶段的压力脉动特性,以多翼离心风机为研究对象,利用Creo软件对其进行三维建模,并对模型进行网格划分,进行非定常数值计算.在叶轮出口不同周向、径向以及轴向位置设置监测点,分析旋转失速工况下风机内部压力脉动规律,计算结果表明:隔舌处监测点的压力系数最大,且随着流量的减小,压力脉动剧烈程度增大;叶轮出口受叶轮与蜗壳之间动静干涉影响,压力系数幅值最大,往蜗壳壁面径向移动,压力脉动程度减弱;压力脉动规律受轴向位置变化影响较小,旋转失速程度的变化会引起压力脉动的变化,旋转失速越强,压力脉动越剧烈,低频脉动范围越广,失速频率幅值越高.

响应面法优化秋葵预制菜真空蒸汽脉动烫漂工艺

将真空蒸汽脉动烫漂技术应用到秋葵预制菜处理中,以色差、脆度、蛋白质含量、感官评分为指标,分别进行蒸汽烫漂单因素试验和四因素三水平响应面试验,通过响应面法分析烫漂真空度、烫漂温度、烫漂时间和脉动次数对综合评分的影响,建立二次回归数学模型,对秋葵预制菜真空蒸汽脉动烫漂工艺参数进行优化。结果表明:各秋葵预制菜品质的影响顺序为烫漂时间>脉动次数>烫漂温度>烫漂真空度。最佳工艺参数:烫漂真空度0.04 MPa,烫漂温度108℃,烫漂时间70 s,脉动次数2次,此工艺条件下,色差值6.36,脆度1824.68,蛋白质含量1.66%,感官评分31,综合评分0.8795分。研究结果可为预制秋葵菜品的加工提供参考。

基于能量守恒定律对涡轮流量计的脉动误差上限的估算

在管道输运当中,非稳态流会使涡轮流量计的计量结果产生偏差。为了指导脉动流工况下的涡轮流量计选型和修正,需估算脉动工况对涡轮流量计产生的最大脉动误差。忽略流体压力和温度变化影响,基于涡轮流量计的动态特性和能量守恒定律,在一个脉动周期内计算脉动流和定常流对叶轮的做功比值,推导得出正弦脉动流误差上限公式。基于6DOF模型和UDF建立了涡轮流量计CFD仿真模型,搭建了空气流实验平台,以工作级流量标准装置作为标准表,被校表和标准表间采用内置整流器的管段相连。对比定常流下的流量值,计算各脉动工况下的误差限值。综合各脉动工况点,上限公式与CFD仿真所得脉动误差上限的最大差值为0.281%,与空气流实验所得脉动误差上限的最大差值为0.224%。经CFD仿真和空气流实验结果对比验证,脉动误差上限公式较为准确,可以直接用于脉动频率大于10 Hz的工况下误差值的估计和修正。