带Thom盘的Flettner转子的CFD模拟研究

呈现了在8 800雷诺数下,三维流动掠过转动比为3.0及6.0的带盘子圆柱转子的数值模拟。为了评估大尺寸盘子对流体动力的影响,雷诺数及几何模型与Thom在1934年的试验报告保持一致。参考往年文献,模拟得出了相反的结论。

电动汽车用新型模块化聚磁转子永磁电机设计及其对比分析

将轮辐型内置式转子和Halbach永磁阵列结合,并取消转子铁心加强筋,减小漏磁达到高聚磁同时兼顾凸极比,实现高转矩/功率密度和宽调速范围。在保证永磁体用量相同的情况下,建立新型高凸极比聚磁转子和V型转子两种电机模型,针对两者的分段转子拓扑,开展电磁性能对比分析,包括气隙磁密、凸极比、功率以及弱磁扩速能力等。同时,考虑到无转子铁心加强筋会导致转子分段存在结构强度问题,仿真验证新型高凸极比聚磁转子结构在最高转速6000 r/min时给予碳纤维护套保护下转子结构强度的可靠性;分析温度限制下新型高凸极比转子电机的功率输出。另外,对比两种不同电机结构的振动噪声情况。最后,研制一台16极/72槽新型高凸极比转子永磁电机样机,实验验证有限元分析结果的准确性。进一步说明了新型高凸极比转子永磁电机在转矩/功率密度和宽调速运行等方面的性能优势。

小转子重建人工股骨头置换治疗高龄Evans-Ⅲ型股骨转子间骨折

背景:人工股骨头置换是治疗高龄不稳定性股骨转子间骨折的有效方法,但是对于Evans-Ⅲ型股骨转子间骨折,人工股骨头置换术中同期行小转子重建与否对治疗效果的影响未见报道。目的:分析小转子重建对高龄Evans-Ⅲ型股骨转子间骨折患者长柄人工股骨头置换治疗效果的影响。方法:回顾性分析西安交通大学第二附属医院骨关节外科2017年6月至2021年5月因Evans-Ⅲ型股骨转子间骨折行双极长柄人工股骨头置换的45例高龄患者的病历资料,根据术中小转子是否重建(复位并固定)分为2组,小转子重建组25例,小转子非重建组20例。比较两组患者的手术时间、出血量、下床时间、住院时间、术后3,6个月的Harris评分以及随访期内的并发症发生情况。结果与结论:①小转子重建组需要的手术时间(99.72±13.41)min较非重建组(88.90±16.53)min更长(t=2.369,P=0.023),二者在出血量、下床时间和住院时间方面差异无显著性意义(P>0.05);②术后3个月时,重建组的Harris评分(69.06±5.64)分高于非重建组(63.35±5.93)分(t=2.982,P=0.005);术后6个月时,重建组的Harris评分(86.67±4.49)分也高于非重建组(82.34±5.68)分(t=2.782,P=0.009);③此外重建组和非重建组在随访期内的并发症发生率未见显著差异(χ2=0.008,P=0.927);④提示对于高龄Evans-Ⅲ型股骨转子间骨折患者,在人工股骨头置换过程中行小转子重建虽然延长了手术时间,但是明显改善了患者术后早期的髋关节功能,初步说明小转子重建在高龄Evans-Ⅲ型转子间骨折人工股骨头置换过程中的重要性。

双盘转子—电磁轴承系统的碰摩振动特性

转子系统的非线性振动是工程实际中的复杂问题,尤其转子系统碰摩振动的强非线性动力学特性,诱发倍周期分岔、hopf分岔及混沌等复杂现象。建立一类考虑碰摩故障的主动电磁轴承支撑双盘转子系统的力学模型,基于非线性动力学和转子动力学理论,采用多目标协同、多参数耦合仿真分析,运用变步长4阶Runge-Kutta法数值计算,通过获得的转子系统周期分岔图、碰摩分岔图、轴心轨迹图、Poincaré映射图、最大碰摩力及碰摩占空比曲线图,揭示了转子系统的非线性动态响应。同时研究复杂转子系统的碰摩振动特性与结构参数的关联关系。计算结果表明,系统的间隙阈值越小且转速越低条件下的周期碰摩振动越具复杂性和多样性,且系统因碰摩故障引发的最大碰摩力及碰摩占空比曲线峰值也较高。系统的定子刚度比越大,其表现出的各类周期碰摩振动的振动幅值和冲击速度越高;最大碰摩力越大。系统的偏心比值越大,系统的周期碰摩振动模式类型越多样化且混沌窗口越多;系统的各类周期碰摩振动产生的最大碰摩力和碰摩占空比也越高。同时,进一步分析了基本周期振动、亚谐振动、概周期振动和混沌的发生区域及转迁规律。研究结果可以有效地为该类转子系统动态匹配设计、大数据诊断与协同优化提供实际指导意义。

倾斜偏心对同步发电机转子力学特性的影响

气隙偏心是一种常见的发电机机械故障。已有研究主要关注正常和轴向气隙均匀偏心对转子受载和振动特性的影响,较少关注轴向气隙非均匀偏心,即转子倾斜偏心。作为补充,全面分析转子倾斜偏心状态下故障程度差异对同步发电机转子力学特性的影响。其中,转子力学特性包括转子不平衡磁拉力激励特性和振动特性。以一台5kVA的两极故障模拟发电机为研究对象,分别进行理论分析、有限元仿真计算和实验验证。结果表明:正常情况下转子不平衡磁拉力为零,转子振动频率以常规基频和定子传递的各偶次谐波为主。在转子发生倾斜偏心故障后,转子不平衡磁拉力/振动以二次谐波为主。随着偏心程度增加,转子不平衡磁拉力/振动的二次谐波幅值将增大。此外,转子不平衡磁拉力沿轴向非均匀分布,在气隙越小的位置不平衡磁拉力越大。

考虑激励幅值慢变的卷绕头转子系统动力学建模

卷绕头转子系统结构之间的耦合振动和时频变激励使振动问题十分复杂,为了更准确地研究其动力学特性,根据转子动力学理论,使用有限元方法建立了考虑多盘质量慢变的卷绕头非线性转子系统整机动力学模型,运用Newmark-β数值积分方法对其动力学特性求解,得到仅存在初始不平衡量以及卷装不良带来的激励频率、幅值慢变下的非线性动力学行为。通过分析轴心轨迹、时域波形和幅频特性曲线等结果,发现卷绕头转子系统对因卷装不良引起的激励幅值慢变较为敏感,出现新的频率成分。进一步对比分析了不同节点处的振动频谱,其结果可为卷绕头转子系统动力学设计和故障识别提供一定理论支持。

深度调峰对汽轮机转子寿命损耗的影响及运行优化研究

电力市场对汽轮机组深度调峰和灵活性运行的要求不断提高。本文对某660 MW汽轮机高压转子在深度调峰工况下的瞬态温度场、应力和寿命损耗进行了计算,对比分析了改变负荷变化率、温度变化率、最低调峰负荷、主蒸汽温度降低幅度等措施对转子峰值应力的影响。基于上述分析结果,在保证转子安全性的前提下,提出了适应深度调峰和灵活性机组的优化运行方案。

供电电压闪变对异步电动机转子故障在线检测的影响及应对

供电电压闪变可能对异步电动机转子故障在线检测产生不利影响,导致基于定子电流信号分析(motor current signature analysis,MCSA)的转子故障在线检测方法失效。通过理论分析,揭示供电电压闪变恶化转子故障在线检测性能的机制。提出免于供电电压闪变影响的异步电动机转子故障在线检测方法,首先,根据转子故障主特征频率分量预判转子健康或故障;继而,根据转子故障独有的辅助特征频率分量进一步确认转子健康或故障。仿真与实验结果证明了该方法的有效性。

螺杆机用并轴双转子永磁电机齿槽力矩机理分析与抑制

针对并轴双转子永磁电机过大的齿槽力矩以及转矩脉动大等电磁问题,采用传统单个槽齿槽转矩理论以及双转子电机边端力矩波动理论进行分析,计算了并轴双转子电机齿槽力矩的特殊组成成分以及其各部分转矩的谐波阶次。分析改变磁极偏心距和转子斜极对电机齿槽力矩和转矩特性的影响。采用响应面法构建电机的多目标优化模型,通过改变永磁体偏心距和斜极块数来约束电机的优化变量,并采取约束关系以及优化目标求解出最优转子结构参数。构建有限元模型,验证齿槽力矩理论的正确性。对比采用最优转子结构参数下电机的电磁性能与优化前电机的电磁性能,优化后电机的齿槽力矩、转矩脉动等电磁性能进一步提升,验证了采用磁极偏心和转子斜极复合结构的有效性。

砻谷机转子系统结构参数辅助计算系统的设计与实现

[目的]提高胶辊砻谷机转子系统机械工作效率。[方法]基于VB与Matlab平台开发可在Windows系统下独立安装运行的胶辊砻谷机转子系统结构参数辅助计算系统(RRHRSPD)。根据等效设计方法和传统机械设计方法建立了砻谷机的工艺参数、动力参数、结构参数间的耦联关系,探明了转子系统结构参数的设计计算原理;采用VB开发系统操作界面并实时调用Matlab动态链接库,形成系统的核心运算机制,并对系统进行封装发布。[结果]开发了一套胶辊砻谷机转子系统结构参数辅助计算系统。[结论]该系统的计算结果准确、可靠,不仅可用于砻谷机转子系统机械结构的设计计算,也可用于砻谷机性能分析的虚拟试验平台。

不同髓内固定方式治疗股骨转子间骨折的临床观察

目的:探讨股骨近端防旋髓内钉(proximal femoral nail antirotation,PFNA)、InterTan髓内钉和股骨近端仿生型髓内钉(proximal femoral bionic intramedullary nail,PFBN)治疗股骨转子间骨折的临床疗效。方法:回顾性分析2020年1月至2021年1月收治的120例接受闭合复位髓内钉内固定术股骨转子间骨折患者的临床资料,根据内固定方式分为3组。PFBN组25例,女16例,男9例,年龄69~79(73.67±5.16)岁;PFNA组55例,女38例,男17例,年龄68~80(74.23±5.57)岁;InterTan组40例,女26例,男14例,年龄68~79(73.45±5.34)岁。比较3组手术时间、术中出血量、切口长度、术后住院时间、负重时间及骨折愈合时间和并发症发生情况,分别于术前和术后1、6、12个月采用髋关节功能Harris评分进行临床疗效评价。结果:3组患者顺利完成手术,术后均随访12个月以上。3组住院时间、手术时间、术中出血量、切口长度比较,差异无统计学意义(P>0.05)。PFBN组、InterTan组负重时间[(7.98±1.34)d、(8.22±0.46)d],早于PFNA组(10.27±0.66)d(P<0.01);PFBN组、InterTan组骨折愈合时间[(10.14±2.33)周、(11.87±2.48)周],优于PFNA组(13.68±2.36)周(P<0.01)。术后1个月,PFBN组、InterTan组Harris评分[(70.52±5.34)分、(69.81±6.17)分],高于PFNA组(51.46±5.36)分(P<0.01),PFBN组和InterTan组比较,差异无统计学意义(P>0.05)。3组术前及术后6、12个月Harris评分比较,差异无统计学意义(P>0.05)。InterTan组、PFNA组并发症发生率低于PFNA组(P<0.05)。结论:PFBN和InterTan髓内钉治疗股骨转子间骨折较传统PFNA具有骨折愈合更快、负重时间更早且术后并发症更少的优势,但3种术式均可达到较高的有效率且远期效果无明显差异。

联合收割机裂纹转子与滚动轴承故障诊断系统研究--基于卷积神经网络

首先,介绍了传统神经网络,在其基础上引出了改进的卷积神经网络;然后,搭建了转子和滚动轴承的动力学模型,对转子和轴承的裂纹模型进行分析研究;最后,实现了联合收割机裂纹转子与滚动轴承故障诊断系统。实验结果表明:基于卷积神经网络的诊断模型达到稳定识别精度的迭代次数更少,且识别精度更高,效果更好,证明了系统的可行性和可靠性。

不平衡磁拉力作用下无刷双馈电机的转子振动特性研究

无刷双馈电机长时间运行会出现转轴弯曲、轴承磨损等状况,导致气隙动偏心,并因此产生不平衡磁拉力,影响转子系统动力学特性。为了研究由不平衡磁拉力引起的转子振动特性问题,建立Jeffcott转子动力学模型,得出考虑不平衡磁拉力作用下转子系统的振动微分方程组,并对其自由振动响应进行了计算。以某型号无刷双馈电机的样机尺寸为例,分析气隙动偏心状态下电机气隙长度、转子材料及几何尺寸等对电机振动特性的影响,并利用Runge-Kutta法对振动微分方程组进行分析,结果表明:当转子动偏心率较小时,利用该转子系统的振动微分方程组计算出的解析解与数值计算结果吻合较好,转子的一阶振幅误差仅为0.2%,二阶振幅误差为2%,具有较高的精度且计算较为简便,为电机的高可靠运行提供理论支撑。

高功率密度磁悬浮高速电机转子动力学建模与分析

与传统电机相比,高功率密度磁悬浮高速电机的运用范围越来越大。但由于转速的提高,转子在加速或减速过程中跨越临界转速会导致共振现象,因此为避免共振带来的问题,需对转子进行动力学建模及分析。以12.3 kW高功率密度磁悬浮高速电机转子系统为研究对象,建立基于有限元法的动力学模型,并对其进行模态计算,使用Ansys Workbench进行模态仿真。通过B&K敲击试验对高功率密度磁悬浮高速电机转子进行模态分析,与基于有限元法的模态计算结果和Ansys Workbench模态仿真结果进行对比。结果表明:3种方法数据较为吻合,其建立的动力学模型有足够的准确性。

骨水泥联合型股骨近端防旋髓内钉固定治疗老年骨质疏松性股骨转子间骨折的临床效果

目的分析给予老年骨质疏松性股骨转子间骨折患者骨水泥联合型股骨近端防旋髓内钉(PFNA)固定治疗的效果。方法选取2020年11月至2023年11月93例老年骨质疏松性股骨转子间骨折患者为研究对象,入院后,按照随机数字表法分为对照组(n=46)、试验组(n=47)两组,对照组给予股骨近端防旋髓内钉固定术,试验组在其基础上增加骨水泥强化固定,对比治疗有效率、各项手术指标、髋关节功能、并发症发生率与内固定物失效率。结果试验组治疗总有效率以及Harris髋关节功能量表(HHS)评分较对照组相比更高(均P<0.05);试验组较对照组的下床行走锻炼时间、恢复正常行走时间、骨折愈合时间更短(均P<0.05);试验组手术并发症发生率与内固定物失效率均低于对照组(均P<0.05)。结论骨水泥联合型PFNA固定治疗能够对老年骨质疏松性股骨转子间骨折起到显著疗效,可加速患者肢体功能与髋关节功能的康复,减轻患者的疼痛感与不适感。

重型燃气轮机拉杆组合转子热瞬变振动特性研究

重型燃气轮机冷态启动的稳速升负荷阶段,常出现轮盘间径向变形不协调导致的相对滑移,拉杆组合转子会发生振动随燃气轮机转子温度的增加而显著变化的热瞬变振动现象。建立了周向拉杆组合转子平面摩擦带止口配合结构轮盘相对滑移的力学模型,包括平面摩擦、周向拉杆和止口与轮盘相对滑移的力学模型。以某型重型燃气轮机拉杆组合转子为研究对象,对其冷态启动过程中出现的热瞬变振动进行了分析,根据轮盘相对滑移的规律,通过减小轮盘间的变形不协调,并适当增加止口配合的过盈量的方法,成功优化了该重型燃气轮机拉杆组合转子冷态启动过程中的热瞬变振动。

涡轮钻具定转子三维叶型的设计方法研究

为了研究涡轮三维叶型的水力性能,基于等环量法提出了一种涡轮三维叶型的理论造型方法,并推导出了该涡轮三维叶型的特性参数计算方法。利用ANSYS Fluent对同尺寸下的涡轮三维叶型和二维叶型进行了数值模拟分析其水力特性。研究结果表明:与二维叶型相比,涡轮三维叶型的压降减小约50%,水力效率提高约5%。对比了三维叶型涡轮扭矩的理论计算结果与仿真结果,发现它们的误差在10%左右,在实际工程允许范围内。研究结果可为涡轮三维叶型的设计提供理论依据。

双并列转子永磁直驱电机转子不平衡力分析与优化

双并列转子永磁直驱电机受轴间距限制,设计时会切掉部分定子铁心和绕组,造成转子电磁力不平衡。为最大限度地抑制转子所受的不平衡电磁力,该文从双并列转子结构出发,分析了电机绕组电感参数不对称的原因,提出通过合理设计线圈跨距和分布平衡三相电感。在此基础上,构建转子所受总电磁力的数学模型,理论分析各个分力的来源及影响因素,研究各个分力对转子所受总电磁力的影响,提出了优化占空角、优化耦合间距、采用定子端部不对称结构、采用转子偏心结构和切除部分单元电机五种优化方法,实现对转子所受电磁力的优化,探讨了不同方法的优化效果,以及其对转矩脉动的影响,总结了不同优化方法的优缺点。

点火位置对X型转子发动机燃烧过程的影响

为探究X型转子发动机独特燃烧室内复杂湍流场与点火位置的耦合作用对混合气燃烧过程的影响,建立了X型转子发动机的三维计算流体动力学模型,并与试验结果进行对比验证,数值研究了不同点火位置下X型转子发动机缸内燃烧过程,揭示了点火位置对火焰传播、燃烧特性及污染物形成的影响规律。结果表明,在压缩末期,X型转子发动机燃烧室内形成了包括涡流和单向流的复杂湍流场,这与点火位置的耦合作用显著影响火焰传播过程。为了获得较高火焰传播速度,点火位置不宜布置在漩涡区处。点火位置位于凹坑中部时,可以充分利用四周空间和涡团与单向流场过渡处形成的较高速度场加速火焰传播,从而提前燃烧重心,增加放热速率,而且峰值压力提高了25%,指示热效率超过30%;同时其也具有较低的HC和CO排放量;但是由于其缸内峰值温度较大,导致NO排放量增加。

转子-径隙式水力空化反应器空化性能优化研究

旋转型水力空化反应器因其空化强度大,空化率高,已被广泛应用于杀菌消毒,污水处理等工业领域。文章提出一种弧形转子,通过数值计算分析弧形转子与原转子在不同转速下反应器内部空化性能,分析定子与转子之间的相互作用,研究改变弧形转子叶片入口安装角对反应器内部空化性能的影响。结果表明,在不同转速下,弧形转子均极大提高反应器内部空化强度,提高空化率。转子区域,空化发生于转子叶片吸力面,与低压区相对应;定子区域,转子叶片转过定子盲孔时,对流体进行强剪切,盲孔内部与进出口分离区压力降低涡量增大,发生剪切空化以及涡空化。增大叶片入口安装角度可以极大增加空化强度,提高反应器性能。