单元并排式阻性消声器消声量计算方法

采用Belov公式计算单元并排式阻性消声器消声量误差较大,为提高计算精度,按以下步骤构建单元并排式消声器消声量计算模型。(1)将消声器划分为角单元、边单元和内部单元等3种基本单元,采用Belov公式计算各基本单元传递损失(Transmission Loss,TL);(2)假设消声器入口端声能均匀分布,根据各基本单元入口端声功率和传递损失计算公式确定其出口端声功率;(3)根据消声器入口端和出口端总声功率得到消声量理论值TLt;(4)将11425 Pa·s/m^(2)作为流阻率基准值,通过有限元仿真得到采用该流阻率多孔吸声材料的消声器消声量仿真值TLs,得到仿真值和理论值的比值K_(1)(即TLs/TLt);(5)通过仿真进一步确定多孔吸声材料流阻率和基准流阻率不同情况下消声器消声量的比值K_(2),拟合获得K_(2)与流阻率σ的关系函数K_(2)(σ);(6)建立单元并排式阻性消声器消声量计算模型TL=TLt·K_(1)·K_(2)(σ)。实测结果表明,根据该模型计算得到的消声器各倍频带传递损失值与实测值绝对误差均小于2 d B,相对误差均小于10%。模型适用于计算采用不同多孔吸声材料、具有不同结构尺寸的单元并排式阻性消声器的消声量。

百万千瓦级汽轮发电机定子线棒新型交叉换位方法研究

针对百万千瓦级汽轮发电机定子线棒的传统双罗贝尔换位方法环流附加损耗较大的实际问题,提出了一种新型交叉换位方法。以一台1 055 MW汽轮发电机为例,研究新型交叉换位方法的降损原理以及换位结构,建立了定子三维全域场路耦合有限元模型,真实模拟了定子线棒换位方法以及端部渐开线结构,得到采用新型交叉换位方法时定子线棒的股线电流分布以及环流附加损耗并与传统双罗贝尔换位方法进行了比较。研究表明,提出的新型交叉换位方法可以有效平衡定子线棒股线间的环流、抑制环流附加损耗,对于1 055 MW汽轮发电机,与传统双罗贝尔换位方法相比,采用新型交叉换位方法可以使得定子线棒环流附加损耗减小31.5%。

基于快速有限元的永磁电机绕组涡流损耗半解析高效计算

随着永磁电机朝着高效化和轻质化方向发展,其功率密度和转速越来越高,使得绕组交流铜耗增加,从而导致电机局部过热、效率降低。该文以永磁电机为研究对象,着重研究绕组涡流损耗的产生机理及计算方法,提出基于快速有限元的绕组涡流损耗半解析算法。首先,介绍借助快速有限元提取槽漏磁的方法,并构建导体排布模型;其次,推导了导体涡流损耗的低频和高频解析计算方法,并通过搭建基于Matlab和开源有限元软件FEMM的仿真平台将提出的半解析方法予以实现,并与传统商用有限元软件仿真结果进行对比;最后,通过实验进一步验证了其准确性。结果表明,该方法的计算速度提高了近100倍,在较大频率范围内误差小于5%。

一种考虑动态磁滞效应的高效稳定时域有限元计算方法

在时域有限元分析中,考虑铁心磁滞特性与损耗等效磁场对磁场分布的反馈作用,对精细化模拟电工装备的暂态电磁特性具有重要意义。针对耦合动态磁滞特性有限元分析中,存在计算时间长、收敛不稳定等问题,该文提出一种基于等效磁阻率的改进固定点迭代策略,并应用于耦合Preisach磁滞模型的时域有限元分析中。首先,鉴于逆Preisach模型易于数值实现且具有较高的计算精度,铁心材料的磁滞行为由逆Preisach模型进行描述,并基于解析一阶回转曲线对模型进行了参数辨识;其次,通过分析动态磁场分量对收敛性的影响,提出基于等效磁阻率的固定点迭代策略,并在有限元迭代过程中引入松弛因子以加强算法的收敛速度与稳定性;最后,以爱泼斯坦方圈为例,计算铁心中的磁场分布特性与瞬时损耗分布特性并进行实验验证。结果表明,该文所提动态磁滞有限元计算方法在具有较高精度的同时具有较好的收敛速度及稳定性。

电气化铁路供电线路负线损分析方法

为了降低铁路供电线路线损,建立了铁路供电线路负线损分析系统并对线路中各类线损进行了分析,应用各类服务器软硬件提供的Web服务端功能,对铁路线路汇总线损进行统一管理。铁路供电线路线损管理硬件平台对变压器输入端和用户端电能表信息的采集汇总,基于电力线载波电表的电能采集电路使用MAX485芯片,反窃电装置使用RN8209计量芯片检测线路中是否出现窃电现象。建立铁路线路的元件损耗模型,对等值电阻法进行改进,在原有的供电线路基础上增加线路结构系数。实验结果显示,所提系统计算出的线损误差绝对值都在10W范围内,线损管理时的台区线损合格率都达到96%以上。

基于温度修正J-A动态磁滞模型的铁芯损耗计算

铁芯损耗的精确计算,是实现变压器等电磁设备高效运行和局部过热优化设计的关键。传统动态磁滞模型很难准确地模拟磁性材料在复杂环境下的磁特性,直接影响损耗计算精确性。提出温度修正J-A动态模型,依据铁磁材料Weiss分子场理论,引入温度因子ε表征温度对饱和磁化强度Ms的影响;采用模拟退火粒子群算法(SimuAPSO),克服修正后J-A动态模型参数对求解初始值选取的依赖性;将所提模型与有限元法相结合进行局部损耗计算,为解决电磁设备局部过热优化提供依据;最后,将模型模拟值与50WW600无取向硅钢片实测值对比,验证模型的准确性和有效性。该模型综合考虑温度、涡流损耗及剩余损耗,提高了不同频率下磁性材料磁特性模拟分析的准确性,对电磁设备精细化设计具有一定的指导作用。

TC4钛合金电子束冷床熔炼过程中Al元素挥发损失的数学模型

通过对TC4钛合金电子束冷床熔炼过程的热平衡进行计算,确定了熔炼速度与电子束功率之间的关系。建立了数学模型来描述电子束冷床熔炼过程中Al元素的挥发动力学,并利用该模型计算了不同熔炼工艺参数(熔炼速度、初始原料中Al含量)下铸锭中最终Al含量。此外,通过试验来验证该模型,结果表明,该数学模型合理可靠,预测的结果准确可信。

定点TIG焊接电弧与熔池交互耦合数值模拟

电弧与熔池的交互作用在两者之间形成了一个不断移动变化的自由界面,对界面的处理是实现电弧与熔池交互耦合的关键。运用建立的三维统一数学模型对TIG焊接电弧与熔池进行了动态耦合数值模拟,揭示电弧-熔池相互作用的机制以及电弧-熔池动态行为的基本规律。结果发现电弧与熔池不断交互耦合计算得出的熔池形状与试验测得的熔池形状比较吻合。

射孔参数对套管强度和产能影响的综合分析

水力深穿透射孔技术作为新型完井技术能有效地改善开采环境和提高油气产量。但是,它在套管上开窗后会产生应力集中并导致套管强度损失问题。因此利用有限元分析方法,建立开窗套管三维受力模型并通过ANSYS仿真计算。重点研究了射孔参数对套管强度的影响规律并综合考虑产能影响提出射孔优选方案:孔距0.1～0.5m,孔径20～40mm,沿着最大水平地应力方向射孔并尽可能地增加射孔深度。本研究结果对水力深穿透射孔技术现场运用可提供参考依据。

电机铁耗的有限元计算方法研究进展及有待解决的问题

基于磁路分析的铁耗工程计算方法采用经验系数计及众多铁耗影响因素,而经验系数是针对特定结构、批量生产的电机进行实测总结得出,其本质属于后续计算且计算结果仅反映总铁耗。在新型电机研制中,需预先较精确地计算铁耗并得出其分布情况,然后进一步研究微观结构等因素对铁耗的影响,在此基础上通过改进结构达到降耗目的,这是工程计算方法很难实现的,而有限元法能够较好地解决这些问题。主要介绍利用有限元计算铁耗时所用的基本模型、改进模型、模型中损耗系数求解方法及其应用情况。最后结合工程实际需求,分析了铁耗有限元计算方法的发展趋势及有待进一步解决的问题。

基于数值积分与功率损耗测试的冷轧电机功率模型

为提高冷轧电机功率的计算精度,提出了一种新型的电机功率在线计算模型,模型中将电机功率分为轧制功率和机械功率损耗.其中,轧制功率采用基于简易有限元的数值积分方法计算获得,而电机机械功率损耗采用实验测试回归方法获得.基于本文设计的测试方案和模型结构,通过对某1 450 mm五机架冷连轧机组的现场测试,回归得到了功率损耗模型中的系数,并将其应用到了该机组中.现场实际应用表明该电机功率模型的计算偏差可控制在±5%以内,证明该模型具有较高的计算精度,符合现场控制要求,具有广泛的应用前景.

物元模型在胶园风害灾情评估中的应用

应用物元分析理论,构建适于胶园风害灾情评估的多指标物元评价模型,以2005年"达维"台风为例,对海南农垦各农场胶园进行了灾情评估。结果表明,该模型在胶园灾害灾情的评估应用中,具有较强的可行性、合理性和有效性,有较好的应用前景。

预应力损失对BCCP管道安全性影响研究

钢筋缠绕钢筒混凝土压力管(BCCP)是一种由传统的预应力钢筒混凝土管改进而来的新型复合管材,具有较好的应用前景。为研究预应力损失对此种新型管道安全性的影响,借助有限元软件ABAQUS建立了三维有限元模型,考虑材料非线性,计算了不同预应力损失下BCCP达到3种极限状态对应的内水压极限值。结果表明:工作极限状态和弹性极限状态下的内水压随预应力损失量的增加而降低,而强度极限状态下的内水压随预应力损失量的增加而增加,预应力损失降低了BCCP正常工作的承载性能,但不会影响最终的屈服破坏。研究结果对该管型在工程中的应用具有一定的参考价值。

潜油电机设计方法改进研究

根据潜油电机的特殊结构,建立了充分考虑定子隔磁段及转子扶正轴承对端部漏抗影响的三维有限元数学模型,对其求解得到了具有通用价值的端部漏抗曲线族。运用流体力学基本原理,并结合潜油电机止推轴承动块、静块以及扶正轴承的经验公式得到了简便计算潜油电机机械损耗的方法。改进了潜油电机的设计方法,提高了其设计精度。设计结果与实验数据对比表明,该方法正确可行。

基于物元理论的自然灾害损失等级划分方法

基于"灾度"概念及其改进算法,结合物元理论,提出了自然灾害损失等级划分的可拓学算法,建立了基于物元理论的自然灾害损失等级划分模型,将物元分析方法应用于自然灾害损失等级划分,作为灾害损失等级评估方法的一种补充,并与之前算法互为验证。不仅论证了物元理论应用于灾害等级划分的可行性,阐述了自然灾害损失评估物元模型的算法过程,而且利用该模型正确评估了2008年中国南方冰冻灾害的损失等级。经过反复验证,证实了该方法的科学性,同时提出了该模型尚存在的细节问题,如灾度上限的取值,权重确定的方法等问题,以便于更好的完善该模型算法。

高速铁路声屏障几何形状声学性能数值模拟

为了弄清声屏障几何形状对高速铁路户外噪声的降噪机理和降噪效果,采用二维边界元法建立高架桥铁路声屏障噪声预测模型,分析不同几何形状结构参数对降噪性能的影响。分析中考虑列车运行速度、声源分布及频谱特性对插入损失的影响,根据车外声源识别结果建立符合我国高速铁路的声源模型;考虑车体-轨道-声屏障之间的多重反射,建立边界元计算模型;对顶部倾斜、T型、多重绕射边型、Y型、圆柱型等声屏障的结构参数的影响进行调查分析,分析中分别考虑插入损失、场点频谱及声场变化规律。研究结果表明,Y型声屏障降噪效果最好,平均插入损失提高3.4 dB(A)其次为圆柱型声屏障。

感应电机损耗测试与建模

该文针对感应电机损耗进行实验测试和2D有限元建模。首先搭建了感应电机损耗测试的实验平台,在三相正弦波驱动电机的情况下,测得电机空载时的风阻与摩擦损耗、铜损耗以及铁损耗。根据实验测试结果,建立了较精确的感应电机损耗2D有限元模型。在三相正弦波电源驱动负载电机和PWM波电源驱动空载/负载电机时,利用该有限元仿真模型和实验平台分别计算和测试了电机各种损耗。实验结果有效地证实了仿真模型的正确性。

基于失碳速率的煤氧化动力学模型研究

碳元素脱离煤体转移到气态产物中是煤低温氧化过程的一个重要特征。通过对煤自燃气体产物生成特征的研究,提出失碳速率的概念,建立了相应的氧化动力学模型,并从理论及实验两方面予以验证。该模型可较准确地描述煤在程序升温条件下从常温氧化至110℃的过程中失碳速率的变化特征。研究表明,自燃倾向性不同的煤其失碳速率有较大的差异,同一种煤在不同温度段内失碳速率也不同,其活化能和总指前因子均有较大改变;不同温度阶段煤氧化的内在作用机制存在较大差别,仅以某一温度段的特性来衡量煤氧化能力的强弱并不全面。

电气化铁路27.5kV单相单芯交联聚乙烯电缆载流量计算

电气化铁路单相供电电缆是电气化铁路运行的关键组成部分,为获得铁路专用27.5kV单相单芯交联聚乙烯电缆的载流量,通过仿真计算的方法进行了研究。首先对电缆的运行情况进行分析,用有限元法对比计算了单相供电与三相供电条件下电缆金属护套涡流与环流损耗。在对电缆的环流损耗与涡流损耗计算的过程中,通过对计算单元自由度的修改与温度场的耦合,为电气化铁路单相供电电缆载流量计算建立更为精确的计算模型。在该模型的基础上,根据铁路电缆实际敷设环境,分析了不同接地方式、线芯间距、回路数量、媒质热阻、环境温度下电缆载流量的变化。结果表明:双端接地方式下铁路单相供电电缆金属护套层环流损耗较三相供电提高约75%,单端接地方式下相位影响不明显;电缆温升受相邻电缆间距、周围媒质热阻及温度影响较大;回路数增多,受临近电缆的影响,中间电缆的温升将导致电缆整体载流量下降。