潮流能水轮机转子系统动力学特性研究

水动力性能和安全可靠性是评价潮流能水轮机的两个基本指标,在水轮机设计阶段需要对其结构振动与可靠性开展研究与评价。本文采用有限元法推导竖轴等臂长和变臂长水轮机转子系统的横向振动模型,基于动量定理的流管法建立了不同变臂长方案的流体激励模型,采用Newmark数值仿真计算了水轮机转子系统的动力学响应。最后搭建潮流能水轮机结构振动实验台,测试水轮机的振动特性。研究结果表明:和等臂长相比,变臂长水轮机流体激励波动幅值增加,且变结构回转体对质量矩阵的影响不容忽略。竖轴水轮机的动力学响应存在复杂的倍频振动,实验结果从定性角度验证了数值模拟结果。本文的研究为竖轴水轮机的设计、运行和振动预测提供了基本的动力学参考,然而仍迫切需要加强潮流水轮机结构振动、可靠性的研究工作。

潮流能水轮机转子系统扭转振动特性研究

提出一种变臂长潮流能水轮机,采用有限元法推导水轮机转子系统的扭转振动微分方程,运用流管法建立流体激励模型,利用Newmark逐步积分法求解水轮机转子系统扭转振动动力学响应。最后,搭建水轮机振动实验台,测试其振动特性。结果表明,数轴水轮机扭转振动复杂,存在多种倍频震动成分;与等臂长水轮机相比,变比长水轮机有效扭矩增加,扭转振动倍频振动成分更多;实验测试从定性角度验证数值仿真结果。

基于小波包和EMD的HHT时频分析方法在航空试验器轴承故障诊断中的应用

为适应高转速要求,航空试验器轴承通常选用陶瓷的球体和复合材料的保持架。这种轴承发热量小,同时保持架材料具有轻且脆的结构特点。轴承振动经过试验器传递到振动传感器后,常规的振动采集与温度监控都很难识别出有效的轴承故障信息,无法对轴承故障进行准确预判。针对这一问题,提出一种基于小波包、经验模态分解(EMD)和Hilbert-Huang变换(HHT)组合的轴承振动信号分析方法。首先,通过小波包对振动噪声的抑制作用,经由EMD方法,对非平稳信号进行平稳化处理;之后,通过HHT时频分析提取出轴承的故障频率。通过将仿真信号和航空试验器的高速工装轴承的故障试验信号进行对比分析,验证了该技术对提取该类轴承故障特征的有效性,可为轴承故障早期诊断方法的研究提供参考。

圆柱面接触刚度建模与仿真

推导了圆柱接触面周向接触间隙的表达式,以赫兹接触理论为基础,对粗糙平面接触的GW模型进行改进,建立了圆柱面接触的接触刚度模型.通过仿真得到接触力、装配间隙、接触长度、表面粗糙度等对接触刚度的影响,并通过实验进行了验证.研究结果表明:接触刚度随着接触力的增加而增加,减小接触间隙、增大接触面粗糙度可以有效提高圆柱面接触刚度.