风力机叶片超声波除冰理论与方法

根据SH波和Lamb波在复合板层中的传播形式及其对覆冰的作用机制,利用ANSYS软件对覆冰桨叶进行压电–结构耦合分析,计算出超声波换能器在6种不同安装距离下的最佳除冰频率,通过比较得出用于风力机叶片除冰的最优安装距离与最佳除冰频率。同时,考虑国内压电换能器的加工技术,提出基于超声波技术除冰的最优方案。数值计算结果表明,基于超声波的风力机桨叶除冰技术在理论上是可行的。以该结论为依据,开发用于风力机桨叶除冰的原型系统。

机翼结构超声除冰系统数值模拟与实验

利用数值和实验方法,对NACA 0015机翼结构超声除冰系统进行了研究。针对覆冰双层板模型,通过全局矩阵法(GMM)研究了覆冰厚度和覆冰弹性模量对冰层界面剪应力集中系数(ISCC)和除冰频率的影响;同时,对压电激励器进行了参数设计,并应用阻抗曲线验证了设计结果的准确性。最后,根据NACA 0015机翼的几何特点,对压电激励器布置和除冰效率进行了研究,并开展了除冰实验,验证了NACA 0015机翼结构超声除冰系统的可行性,实验结果表明:该机翼结构的除冰功耗仅为传统电热除冰的16%左右。

人行道上超声波清除压实冰雪机器人的设计与研究

目的 针对北方地区冬季人行道压实冰雪给行人带来的安全隐患,以及清除冰雪的劳动量大、效率低等问题,拟设计一款清除冰雪机器人。方法 受超声波体外碎石的启发,形成了“破冰在先,破除兼备”的新式超声波清除压实冰雪的观念,设计了一款采用超声波技术来破冰、推冰、除冰的小型超声波清除压实冰雪机器人,并对破冰装置进行模拟实验来探究其效果。结论 通过超声波破冰机构的模拟实验,该机器人破冰显著,操作方便,行动灵活,适用于人行道压实冰雪的清除,具有推广价值。

磁致伸缩贴片换能器除冰的仿真模拟与实验研究

本文提出了一种基于Fe-Co磁致伸缩材料贴片换能器激发SH_(0)波产生界面剪应力的除冰方法,SH_(0)是一种非频散的导波模态,在导波能量传递上具有衰减小的优势。换能器结构采用了互相垂直的偏置磁场与交变激励磁场,通过有限元方法对试验覆冰铝板进行仿真分析,得出换能器在16 kHz的激励频率下产生最大界面剪应力,激励电流为2 A时,剪应力达到0.7 MPa,超过了除冰所需要的0.4 MPa标准。在-15℃的冰箱中对200 mm×200 mm×1 mm的覆冰铝板进行了除冰实验测试,激励电流为2 A时,除冰工作在1 min左右完成,除冰功耗仅为0.46 W/cm^(2)。设计的磁致伸缩贴片换能器可为小体积、低功耗的超声除冰技术发展提供支持。

风力机桨叶超声波除冰实验技术研究及其应用

利用人工环境实验室、模态分析系统、自行设计的两套超声波除冰设备和嵌有压电陶瓷片的风力机桨叶建立风力机桨叶超声波除冰实验台,对不同覆冰状态下的桨叶进行了模态分析,从桨叶的曲率模态参数中提取风力机桨叶覆冰区域与覆冰厚度参数,并利用压电陶瓷片产生的超声波横向剪切应力给风力机桨叶除冰。实验表明,根据所获得的覆冰区域与覆冰厚度参数能较准确地诊断风力机桨叶覆冰状态,超声波除冰技术适用于风力机覆冰桨叶。通过对实验数据分析,提出了除冰时间与覆冰厚度、除冰能耗与覆冰温度和除冰能耗与覆冰厚度之间的定量关系式,为设计超声波桨叶除冰系统提供实验依据。

基于复频振动的小型超声波除冰器

针对农村高压线直径小、负重能力差、覆冰易使电线折断导致供电中断等问题,设计一种小型复频振动式超声波除冰器。首先,通过建模和有限元分析,得出除冰器的最佳振动频率约为31 kHz。基于此,设计具有复频振动功能的可夹持型小型超声波除冰器的机械结构及测控电路。实验结果表明,复频振动时除冰器除冰速率较单一纵向振动时提高31.7%,有效改善了除冰效果。

低温气象条件下高压输电线路超声波除冰技术

本文介绍了一种适合低温气象条件的高压输电线路超声波除冰装置,并对该装置的最佳除冰频率展开了探究分析。文章首先概述了超声波除冰原理以及超声波除冰装置的基本构成和除冰流程。该装置主要包括夹持系统、除冰系统、动力系统三部分,利用夹持系统固定待除冰导线,然后由动力系统提供动力,驱动除冰系统发射超声波实现除冰。文章最后通过构建覆冰导线模型,仿真分析了超声波激励频率与应力幅值之间的关系。结果表明,激励频率越高,应力幅值越大,除冰效果越好。同时,确定超声波的最佳激励频率为70 kHz,此时可以在较低的技术成本下取得较好的除冰效果。