基于有限元法的行波型超声波电机阻抗特性分析

利用有限元方法对行波型超声波电机的阻抗特性进行定量分析.以直径为60mm的行波型超声波电机为例,建立了电机定子的有限元分析模型,分析了在20～50kHz频率范围内,超声波电机定子的输入阻抗随频率变化的规律.此外,介绍了一种基于虚拟仪器技术的超声波电机阻抗测量方法,在20～50kHz的频率范围对该电机定子阻抗进行了测试.结果表明,利用有限元法计算得到的电机定子阻抗特性与实际测量值相符.

大直径行波型超声电机的优化

大直径行波型超声电机在压电陶瓷制作、定子和转子设计及驱动器设计等方面都比较困验。本文以定子直径为100mm的行波型超声电机为例,通过有限元分析方法,利用ANSYS计算,对电机的定子和转子的结构进行优化设计。在优化的基础下,制作了样机,并进行了初步的测试。改进后的超声电机的性能有了很大的提高,堵转转矩由原来的2.5N·m增大到现的3.5N·m,输出功率也有了显著提高。

大跨度结构考虑行波效应时非平稳随机地震响应

大跨度结构在受到演变随机地震激励且考虑行波效应时，其非平稳地震响应分析不但计及了振型间的耦合项及激励间的耦合项，而且有很高的效率．

混合流体分离比对摆动行波的影响

利用Simple算法对流体力学基本方程组进行了数值模拟,研究了摆动行波的特性。结果表明:在摆动行波存在的范围内,当相对瑞利数r较小时,腔体内沿着空间的平均波数是随着时间周期变化的;当r较大时,腔体内沿着空间的平均波数随着时间增大保持为常数。摆动行波的摆动周期随r的增大而减小;分离比负值越大,变化越平缓,摆动行波出现的范围越大。随着长高比增加,较小分离比时,摆动周期的上、下限明显提高;分离比较大时,摆动行波存在区间对应的r上、下限明显增加。

超声电机学概况

电超声电机是利用压电陶瓷的逆压电效应,通过输入电信号在电机的定子表面激起超声振动,并由定子驱动转子运动的新型电机。它是1973年提出设想,1982年获得成功定型的。在超声电机的研制方面,日本一直处于领先地位,他们研究的部分电机在90年代已投入规模生产。美国正在加大投入,追赶日本。我国对此已有10年的研究历程,初步形成若干个研究实体。超声电机主要分行波型与驻波型两种。目前正向着微型化、大扭矩、多自由度、新驱动方式的方向发展,并引起各国的广泛重视。

微小扰动下中等长高比腔体内行进波对流的高精度数值模拟

文章采用高阶紧致有限差分格式,通过二维流体力学扰动方程组的数值模拟,研究了具有较弱Soret效应下,附加一个微小的温度扰动作为扰动源的中等长高比腔体内混合流体对流系统中时空结构的发展;它在经历了瞬态的对传波、调制对传波,最终演变为稳定的定常行进波状态;并进一步研究了在中等长高比腔体内混合流体对流中从调制对传波向定常行进波的时空演化及其随瑞利数的变化规律。

大跨度叠合梁斜拉桥多维多点非平稳随机地震响应分析

为研究地震动非平稳特性对大跨度叠合梁斜拉桥随机地震响应的影响,采用绝对位移求解的虚拟激励法在通用有限元软件中对某座叠合梁斜拉桥进行多维多点非平稳随机地震响应分析.研究结果表明:采用绝对位移求解的虚拟激励法,能在通用有限元软件中高效地实现对大跨度叠合梁斜拉桥多维多点非平稳随机地震响应分析;设计中假定地震动平稳性,得到的结果偏于保守;行波效应对大跨度叠合梁斜拉桥结构响应有显著影响,考虑行波效应对主塔塔顶位移和塔底内力是有利的,但应注意其对主梁跨中位移和内力的不利影响.

行波型超声波电动机柔性转子结构设计

对行波型超声波电动机采用的柔性转子结构形式进行了研究,利用三维建模软件Solidworks对一种结构形式的柔性转子进行了建模,并利用其自带的有限元分析软件COSMOSWorks对转子做了静态载荷仿真分析,得到了在一定预压力下柔性转子的最小安全系数、静态位移和应力分布图。实验结果表明:仿真结果对转子的设计和生产装配有重要的参考价值。

非平稳随机激励下高压输电塔-线体系地震响应

为了研究地震动非平稳性对高压输电塔-线体系的地震响应,通过引入均匀调制函数,建立了高压输电塔-线体系非平稳随机地震反应的求解方法.由于地面加速度功率谱采用精细积分的格式,因此计算效率和精度都得到了提高.通过对某220kV高压输电塔-线体系进行地震响应分析,计算了平稳与非平稳随机激励下输电塔和导线的内力及位移反应.计算结果表明:考虑非平稳因素可使导线位移反应增大14.9%～26.8%,导线轴力增大14.9%～48.1%,输电塔的弯矩反应增大8.0%～13.5%.在非平稳随机激励下,考虑行波效应和部分相干效应会使导线的位移和轴力反应明显增大,因此,计算高压输电塔-线体系的地震响应必须考虑地震动非平稳性.

摆动行波及其向定常对流的过渡

利用Simple算法对流体力学基本方程组进行了数值模拟,探讨了矩形腔体具有强Soret效应的混合流体对流的摆动行波斑图的动力学特性及其向定常对流过渡的动力学特性。结果说明,在较大的相对瑞利数变化范围内存在着摆动行波。摆动行波的摆动周期和摆动幅度随着相对瑞利数的增加而减小。摆动行波的当地波数随着时间和空间不断变化,当地波长随着时间被压缩或者伸长。当超过了摆动行波存在的上限后,系统首先由小扰动状态发展成摆动行波,然后经过一段时间的过渡再发展成定常对流。随着相对瑞利数的增加,从摆动行波过渡到定常对流的时间变短。

考虑行波效应的刚构桥地震反应与可靠度分析

为了对大型连续刚构桥进行精细化抗震设计与可靠度研究,在平稳地震动随机过程的功率谱密度函数基础上,应用了一类新的非平稳地震动随机过程的演变功率谱模型。结合《建筑抗震设计规范》,确立了演变功率谱模型的参数取值。同时,应用谱表示-随机函数方法模拟非平稳地震动随机过程,生成非平稳地震动随机过程的代表性时程样本。通过比较代表性时程样本的统计值与目标值的误差,验证了广义演变功率谱密度函数模型的优越性和合理性。最后,以重庆石板坡长江大桥为例建立有限元模型,进行了基于行波效应下的地震反应分析,并结合概率密度演化方法,给出了墩顶的抗震可靠度以及地震动反应概率信息。

一类时滞反应扩散方程的稳态解和行波解

本文讨论了一类造血生物模型在Dirichlet边值条件下稳态解的全局吸引性,并利用上、下解技术和单调迭代方法讨论了行波解的存在性.

多点演变随机激励下连续刚构桥地震响应

考虑行波效应,研究某大跨度连续刚构桥在多点非均匀调制演变随机地震激励下的响应。采用Priestley提出的非均匀调制演变随机过程来描述地面运动的双重非平稳随机场特性,即考虑地面随机激励强度非平稳的同时,又考虑其频率的非平稳。演变随机激励下结构地震响应的计算,采用高效精确的虚拟激励法。对不同的地震波视波速,分别计算桥梁在纵桥向、横桥向和竖向地震动输入下的响应,以及三向地震动同时输入下的响应。结果表明,地震动的行波效应对大跨度桥梁结构地震响应有较大影响;若忽略地震动的空间效应,一些情况下会带来偏于不安全的分析结果。

基于故障电流前反行波初始波头时差的VSC-HVDC纵联方向保护

柔性直流输电系统线路两端并联有大电容,在故障发生后,对直流线路区内、外故障引起的故障行波具有明显的阻滞和反射作用。在直流线路保护正方向发生故障时,由于故障位置和直流电容的反射特点,保护将同时检测到故障前、反行波的初始波头;而在反方向发生故障时,保护首先检测到故障前行波初始波头,经对端电容反射后才检测到故障反行波初始波头。根据这一特征,提出了一种基于故障电流前、反行波初始波头时差的VSC-HVDC纵联方向保护,该保护采用多孔算法识别故障行波的初始波头,利用前反行波初始波头时差判别区内外故障。与现有柔性直流线路保护原理相比,该保护原理简单,门槛值易整定,数据采样率要求低,不受故障类型和故障位置的影响,能耐受400?过渡电阻,具有一定的实用前景。

基于初始电压行波频域衰减速率的MMC-HVDC线路保护方案

针对目前基于模块化多电平换流器的高压直流(MMC-HVDC)电网的线路保护中存在的问题,提出了一种基于初始电压行波(IVTW)频域内衰减速率的MMC-HVDC线路单端量保护方案。首先,构建四端MMCHVDC电网的等效模型,分别计算直流线路区内外故障下IVTW的频域表达式。由于输电线路两端限流电抗器的边界作用,区内外故障下IVTW随频率增大而衰减的速率具有不同的特点。以不同尺度的平稳小波变换(SWT)提取IVTW在不同频带下的细节系数,并用不同尺度下的小波变换模极大值(WTMM)的绝对值分别表征其在相应频带中的幅值,根据IVTW频域内等效衰减速率的平方构造了识别线路区内外故障的判据。最后,各种故障情况下的仿真结果验证了所提保护方案的有效性。

Novel high torque bearingless two-sided rotary ultrasonic motor

Applications are limited at present because the currently available ultrasonic motors (USMs) do not provide suffi-ciently high torque and power. The conventional travelling-wave USM needs the bearing to support, which required lubricant. To solve the above problem, a bearingless travelling-wave USM is designed. First, a novel structure of the two-sided USM consisting of a two-sided teeth stator and two disk-type rotors is designed. And the excitation principle of the two-sided travelling-wave USM is analyzed. Then, using ANSYS software, we set up the model of the stator to predict the excitation frequency and modal response of the stator. The shape of the vibration mode was obtained. Last, the load characteristics of the USM are measured using ex-perimental method. The maximum stall torque and the no-load speed were obtained. The results showed that the characteristics of the two-sided USM are better than those of the conventional one-sided USM.

近百年中国东部夏季降水的时空变率(英文)

利用中国东部25°N以北28个站1880-1999年夏季季降水序列,用旋转复经验正交函数（RCEOF）方法,研究了中国东部地区百年干湿的时空演变规律。结果表明,夏季降水空间变率大值区依次为:长江中下游地区、淮河流域、江南、华北、西南及东北。除西南外的5个关键区大体上反映了从6月到8月夏季雨带自南向北椎进所滞留的地区。旋转空间位相分布揭示了长江中下游地区、江南、东北的旱涝异常主要表现为驻波振动特征;而淮河流域、华北、西南地区显示出降水异常信号具有部分的行波特征。尤其第4空间模显示出旱涝异常信号从东北南部可沿着黄淮下游传到长江下游地区。对于近百年中国东部地区夏季于湿变化,长江中下游地区、淮河流域、华北及东北四个地区都存在20-25年时间尺度的周期振荡;长江中下游地区及华北地区都存在准60年时间尺度的振荡周期;东北地区主要表现出36年时间尺度的振荡周期;淮河流域存在明显的70-80年时间尺度的振荡周期;华北地区存在的11年时间尺度的振荡周期恰好与太阳黑子活动的11年周期相一致。在年代际时间尺度（包括次年代际时间尺度）上,长江中下游、淮河流域及华北地区的夏季降水的变化与太阳活动有显著的正相关。

基于平稳小波变换的输电线路故障测距

为了消除行波波速和故障行波波头识别困难的问题,提出了一种基于平稳小波变换的双端行波测距方法。与离散小波变换相比,在奇异点检测方面更加有效,同时可以有效抑制噪声干扰,进一步增强对行波波头的识别能力。再结合不受波速影响的测距算法,使得测距结果更加精确。通过用MATLAB进行大量的仿真发现,方法的故障定位精度高,具有很好的稳定性和适用性。

Dynamical Analysis on Traveling Wave of a Reaction-Advection-Diffusion Equation with Double Free Boundaries

This paper investigates a reaction-advection-diffusion equation with double free boundaries.The stationary solution of the system is studied by phase plane analysis.Then,the scale logarithm change sequence method is introduced to show the exact heteroclinic of the system with corresponding parameters.Moreover,a complete description of the types of traveling wave solutions is given with different advection term coefficients.

一类反应扩散方程的驻定解与显式行波解

对广义的Fisher方程作了进一步的研究 ,当α为偶数时 ,具体地化分了参数q的区间 ,在各参数区间对其保守系统作了详细的讨论 ,给出了 8种相图 ,并求出了 2种驻定解的解析式 ;最后求出了边值条件更加广泛的显式行波解 .