超空泡射弹异步并联倾斜入水空泡演化与运动特性分析

基于VOF多相流模型与重叠网格技术建立了超空泡射弹异步并联倾斜入水数值方法,利用单发射弹倾斜入水实验对数值方法的有效性进行了验证,在此基础上,分别对不同初始间距及入水顺序下前后两射弹的空泡演化与运动特性进行了数值模拟与分析。研究结果表明:对于前发射弹,在初始间距为0.5倍弹长时,由于受到后发射弹空泡剧烈挤压,前发射弹无法产生完整空泡包裹弹体,运动受到严重影响并最终失稳;同时,前发射弹自上侧入水与自下侧入水相比,其空泡受到的挤压程度更大,沾湿更早且失稳更快;随着初始间距的增大,前发射弹附近空泡受后发射弹的影响减弱,2种入水顺序下均运动平稳。对于后发射弹,由于前发射弹空泡的持续作用,其空泡始终不对称,运动稳定性受到影响,在间距为0.5倍弹长时向内侧偏转失稳,在间距为1倍弹长时运动平稳,间距为2倍和3倍弹长时向外侧偏转失稳,且2种入水顺序下运动规律基本一致。

用于精密定位平台的直线超声电机的异步并联

提出了直线超声电机异步并联的概念以提高精密定位平台驱动单元的位移分辨率、输出力及速度。基本原理是若干定子(或振子)在一个振动周期内交替驱动动子(或转子),使实际的驱动频率成倍提高,可以获得更好的输出性能。分析显示,提高定子与动子之间的接触频率可以提高输出力和速度,改善瞬态响应特性,并可避免同步并联方式下定子的相互干扰问题。两种电机异步并联的实验结果表明,两个定子异步并联时的最大负载力比两个定子同步并联提高了30%以上,比两个定子单独驱动时的推力之和提高25%以上。最小分辨率测试实验表明,异步并联时最小位移分辨率达到32.6nm,是单个电机的62.8%,是同步并联的38.5%。单驱动头电机的实验还表明,异步并联时空载直线速度比单个定子和两个定子同步并联时都提高了10%以上,最大效率比两个定子同步并联驱动时提高约50%,瞬态响应时间比同步并联更短,约为单个定子驱动时的50%。

超空泡射弹异步并联入水流场与运动特性研究

为研究超空泡射弹异步并联入水性能,基于Fluent流体仿真软件,采用有限体积法、VOF多相流模型以及重叠网格技术建立了超空泡射弹异步并联入水数值方法,利用高速摄影机及轻气炮进行了单发射弹高速入水试验,通过对比仿真结果与试验结果验证了数值方法的可靠性。在此数值方法的基础上,分别对弹丸初始纵向间距为0,0.5,1.0,1.5,2.0及3.0倍弹长时并联超空泡射弹入水的过程进行了数值模拟,并对比分析了不同纵向间距下两发射弹的流场特性与运动特性。研究结果表明,异步并联弹丸空泡间的耦合关系与同步并联相比变化明显。当初始纵向间距为0.5倍弹长时,弹1空泡受到弹2空泡的剧烈挤压,弹1右侧刺破空泡发生一次尾拍;当初始纵向间距为3.0倍弹长时,弹2受弹1空泡干扰明显,入水后期弹丸完全失稳。相比起同步并联,异步并联时弹2所受入水冲击载荷较小,并且随着初始纵向间距由0增加到3.0倍弹长,弹2所受入水冲击载荷呈现递减趋势。

单变频器驱动速度耦合两并联异步电机控制策略

在两异步电机加权矢量模型的基础上,推导出两速度耦合异步电机并联时加权励磁电流和转矩电流方程。分析两电机转矩差的相关因素,提出一种新型单变频器驱动两速度耦合电机并联控制策略。控制策略采用滞环控制调节励磁电流实现了两电机转矩差正确控制;通过实时计算权重的加权矢量控制可抑制转矩差,并且实现两电机黏着力的有效主动控制;通过调节给定速度避免了励磁电流为最小时两电机可能出现负转矩,引起电机系统震荡的问题。单变频器驱动的两速度耦合并联电机转矩差加权控制策略在多电机实验平台上得到了验证。

配网侧接入电源对负荷建模的影响

研究了配网侧接入电源对负荷建模的影响。发现当配网侧电源的发电容量逐渐增大时,原有的感应电动机并联恒阻抗、恒电流、恒功率(ZIP)模型的负荷模型将不再能很好地反映该区域的负荷特性,进而提出了一种新的负荷模型结构——异步发电机并联ZIP模型。通过仿真计算,验证了该新负荷模型的有效性,并进一步统一了上述2种负荷模型,称为异步机并联ZIP负荷模型。