基于慧鱼模型的智能化黑板设计

慧鱼创意组合模型是一种技术含量较高的工程技术类拼装模型,是展示科学原理和技术过程的理想教具。基于慧鱼技术设计了一种全智能化黑板,针对传统黑板的不足进行了创新性设计,赋予了黑板新教具的使用智能化、多功能化、实用化、舒适化等多重功能,从而满足现代化课堂教学的需要。

基于VOF模型的浮式消波海流机性能优化

针对浮式消波海流机样机测试时出现的问题,对其吃水深度线和叶片安装角度进行优化。根据装置结构特点,用Gambit建立了装置横截面的二维网格模型。根据浮式消波海流机实际工作环境,利用Fluent流体仿真软件,使用VOF(volume of fluid)两相流模型,分配空气相与液态水相在流域中的不同比例,来确定不同的吃水深度线。并且结合k-epsilon紊流模型建立模拟仿真环境。先对3种水线进行仿真分析,然后进行实验验证。通过分析对比装置的3种不同吃水深度线的模拟与实验结果,得到装置的最优吃水深度线为1/3水线。基于最优吃水深度线,分别对叶片的4种安装角度在相同的仿真环境中进行模拟仿真。利用仿真得到的扭矩数据,计算扭矩系数、功率系数,分析对比仿真数据以及仿真过程中扭矩趋势图得出4种叶片安装角度的最优角度是90°。吃水深度线决定了装置的消波能力,并且为叶片获能提供条件,叶片安装角度直接影响着装置的获能效率,所以最优的吃水深度线和叶片安装角度对海流机的消波能力和获能效率具有重要意义。

单双向流下浪流轮机空心翼径向屈曲失效分析

以垂直卧式浪流轮机的空心翼(WTHB)为主要研究对象,采用动量理论、屈曲失效理论及三维数值模拟相结合的方法,考虑了WTHB在非单一浪流过程中产生的径向压缩应力,分析了浪流单双向作用力、水动力攻角和轮翼双支持点分布对空心翼屈曲失效的影响。结果表明,双向浪流作用下的空心翼稳定性明显优于传统单向浪流作用下空心翼,最优获能水动力攻角40°相较于20°的相对径向屈曲变形量最值较大,空心翼双支持点分布对整体极限型屈曲有较大影响。

海流作用下轮机叶轮的屈曲失效分析

采用有限元计算方法,全面系统地研究了在海流联合作用下卧式海流轮机叶轮的屈曲失效行为。运用屈曲失效理论、几何力分析、三维数值模拟计算相结合的手段,考虑到轮机叶轮在海流作用过程中产生的内应力作用,分析并讨论了水动力攻角、海流作用力、轮毂对叶轮的支撑点分布位置、叶轮内外压差等参数对叶轮径向屈曲失效的影响。结果表明:海流联合作用时,弦向海流力比纵向海流力的有效推力转换率高68%,相较于传统纯潮流作用下,海流联合作用时的叶轮结构未发生明显屈曲;水动力攻角20°时叶轮抗屈曲能力强,相对径向屈曲形变量比水动力攻角为40°时减小了33%;双支撑点分布位置的变化不会改变轮机叶轮的相对屈曲特性。在双支撑点分布的跨度范围内,叶轮相对径向屈曲较小,叶轮两端翼相对径向屈曲较大;从模拟计算中可以看出,叶轮内外压差变化对叶轮屈曲承载力的影响小。

非接触磁浮机构弱磁力多维检测系统研究

非接触磁浮机构是航空、航天、高铁设备的重要控制元件。而对磁浮机构中的组成部分——线圈及磁缸相互作用产生的弱洛伦兹力的检测,从而指导线圈和磁缸的优化则显得极为重要。针对传统检测系统多维测量精度低、波动大、操作困难等问题,设计了一种磁浮机构弱磁力多维检测系统。该系统采用稳定可靠的双输出可编程电流源、三维位移电动平台、光栅尺、上位机、工控机等设备,实现了非接触磁浮机构洛伦兹力多自由度检测。该系统配合了先进成熟的控制及检测技术,达到了有效的降振降噪处理,实测结果证明,非接触磁浮机构弱磁力检测系统运行稳定、可靠性高、检测精度满足要求。

一种新型海洋能发电轮机的水动力特性

海洋发电轮机所处海上作业环境恶劣,设备易发生故障且维修困难。基于三维势流理论,结合ANSYS-AQWA软件,对风、浪、流荷载联合作用下海洋能发电轮机的水动力特性进行研究,得出发电轮机在工作工况和极限工况下的运动响应特性。结果表明,2种工况下的浮体运动响应幅值的最大值分别出现在遭遇艏斜浪和横浪时;极限工况下的运动响应幅值是工作工况下的3~10倍。该装置经过循环改型之后水动力性能良好,能满足实际的工程应用需求;提出的计算方法可作为一种快速预报装置水动力特性校核手段,满足工程设计阶段的需求。