氟化镁微瓶腔光频梳光谱分析及优化

氟化镁微腔光频梳具有体积小、功耗低、光谱覆盖范围广、色散可调控的优势,在光通信、中红外光谱等领域有着潜在应用前景.本文研究了氟化镁回音壁模式微瓶腔平台产生的光频梳光谱特性.为了优化氟化镁微瓶腔光频梳的光谱分布,利用有限元法迭代求解了瓶腔结构在不同曲率和轴向模式下的二阶色散及高阶色散,通过分步傅里叶法求解非线性薛定谔方程仿真了不同轴向模式激励下的光频梳光谱演变过程.结果表明,在最佳曲率半径下通过低阶轴向模式激励可以实现宽带范围的近零反常色散调谐,而高阶轴向模式将导致微瓶腔呈现弱正常色散.在低阶轴向模式下较弱的反常色散使光频梳的带宽得到展宽,证明了三阶色散和负的四阶色散可以展宽克尔孤子光频梳;在高阶轴向模式下弱正常色散抑制了克尔光频梳的产生,拉曼光频梳占主导地位.在适宜的泵浦条件下通过调控微瓶腔的轴向模式可以实现克尔孤子光频梳和拉曼光频梳的选择性激发.本文工作的开展将为氟化镁微腔色散设计及宽带克尔孤子光频梳、拉曼光频梳实验调控提供指导意义.

轴向应变放大式谐振温度传感器研究

试验机专用改装系统成为开展民机适航、审定试飞的重要手段之一。为进一步提升系统性能,满足高精度高可靠性要求,该文提出一种基于轴向应变放大结构的谐振式温度传感器。基于应变放大结构建立频率-温度模型,推导频率温度系数作为衡量灵敏度的物理量。为降低理论模型与仿真模型的相对误差,该文进行仿真分析与误差修正,将二者误差降低至0.5%。测试结果表明,当外界温度在273~293 K范围内变化时,器件的频率温度系数为13104×10^(−6)K^(-1),仿真结果为12935×10^(−6)K^(-1),二者相比,相对误差为1.3%。与以往谐振式温度传感器比较,相对灵敏度最大提高了83倍。该结构可用于高灵敏度谐振式温度传感器的优化设计,满足试验机改装系统的应用需求。

基于有限元仿真和试验验证的锥形扩展台面结构优化设计

振动台台面性能优劣直接关系到试验结果。本研究旨在对SAI60-H560B-16/LP型电动振动台的扩展台面进行设计,解决原台面一阶共振频率较低和有效使用面积较小的问题。拟定了两种扩展台面尺寸,分别为700 mm×700 mm和1000 mm×1000 mm,通过ANSYS建模并计算扩展台面前20阶共振频率以及在正弦振动载荷作用下扩展台面的等效米赛斯应力;对扩展台面的一阶谐振频率和加速度均匀性进行了实物测试。结果显示,两种尺寸的扩展台面一阶轴向共振频率较原台面提高,等效米赛斯应力均小于疲劳强度;所测5个控制点加速度均方根满足目标值。研究成果为其他振动台扩展台面的优化设计提供了参考。

泵站立式全调节轴流泵共振分析与改善措施

针对北京市南水北调密云水库调蓄工程兴寿泵站机组振动偏大、机组与周围建筑物发生共振、加剧机械损伤的问题,开展现场试验研究。依托在线监测平台,对机组不同工况的多个测点进行振动监测,分析泵站机组和附近桥体建筑物发生共振的原因,并采取机组检修、更换调节机构、增设变频器等防振措施,分析振动改善效果。研究结果表明机组振动情况得到较大改善,共振现象得到明显抑制。研究结果可为相似泵站减小机组振动,改善建筑物共振,提高泵站安全可靠性提供参考。

电动振动台扩展台面结构优化设计与试验验证

本研究以苏州苏试试验集团股份有限公司22kN推力电动振动台扩展台面为对象,优化其一阶轴向共振频率和台面加速度均匀度,提高其工作频率范围。通过对比原扩展台面模型和新扩展台面模型仿真的一阶轴向共振频率和台面加速度偏差,分析新扩展台面模型的合理性和有效性,并以原扩展台面实物和新扩展台面实物进行实测结果对比。实测结果表明,一阶轴向共振频率提升了33.23%,在相同控制点、监测点以及同一加速度偏差时,对应的试验频率范围提高了220Hz左右。

电力变压器轴向位移故障诊断方法

轴向位移故障是电力变压器常见故障之一,为此结合有限元模型与频率响应法,提出了一种基于“结构参数–电气参数–试验结果”诊断思路的电力变压器轴向位移故障诊断方法。基于实际变压器的结构尺寸及材料特性在Ansoft Maxwell中建立变压器有限元模型,计算了变压器主要电气参数（对地电容、饼间电容等）,分析了不同轴向位移故障程度下电气参数的变化。为研究变压器绕组轴向位移故障对变压器频率响应曲线的影响,运用有限元模型中求解得到的电气参数,搭建了变压器等值电路模型。仿真了不同轴向位移程度下变压器的频率响应曲线的变化,结果表明：轴向位移故障会引起频率响应曲线在150 k Hz左右产生幅值变化,同时导致200-250 k Hz频率带及350-450 k Hz频率带上谐振峰的整体右移。仿真结果与现场试验表现出较好的一致性,因此,提出的故障诊断方法可以对现有判据进行补充,以提高变压器轴向位移故障诊断的准确度。

典型结构在单、多轴随机振动下的动力学特性对比研究

以某典型线性结构和非线性结构为例,通过理论分析和试验研究,对比结构在单、多轴随机振动载荷下动力学特性的差别。研究结果表明:对于线性结构,单轴和多轴加载时结构的自振频率不发生变化,但由于单轴和多轴加载对结构模态有不同激发效果,振动响应谱会出现不同数量的共振峰;对于刚度非线性结构,由于多轴加载时的变形比单轴加载时大,系统刚性发生变化,自振频率也随之变化。

钻柱横向振动规律及应用

在轴向动态载荷和静态载荷的情况下,分析了受激状态下钻柱的横向振动规律.结果表明:钻柱横向振动的固有频率除了与钻柱的本身特征有关外,还与钻柱所受的轴向力有关,拉力使横向振动的固有频率增加,压力使横向振动的固有频率减小,钻柱的横向振动的共振频率范围很大;受力中和点附近容易发生多根钻杆或钻铤横向共振,中和点附近钻柱的横向共振的概率大,应避免中和点附近的钻柱横向共振;钻头激振力加大了轴向力所提供的冲击载荷,增加了横向振动的发生概率,遇到坚硬的地层时,应选择低转速钻井,以避免下部钻柱发生严重的横向振动.

轴流泵转子系统水中模态分析

为了研究轴流泵转子系统在水中的模态以及水介质对于模态的影响,保障轴流泵机组高效稳定运行,避免发生共振,采用基于流固耦合的理论对ANSYS Workbench平台进行二次开发,通过编写APDL语言实现流体与固体计算方程的耦合,计算轴流泵转子系统在空气中以及水中的模态.结果表明:与流场计算不同,模态分析过程中对结构域进行三维建模时,不能将结构中的空心部分简化为实体;水介质的存在使得转子系统各阶固有频率均有下降,频率降低系数的幅度为7.95%~13.29%,各阶频率的下降系数未呈现出显著的规律性;轴流泵的叶片通过频率为15 Hz,导叶通过频率为25 Hz,这2个机组特征频率的值远小于转子系统在水中的各阶固有频率,可以认为轴流泵在工作过程中发生共振的可能性比较小.

双筒流变仪中流体与内筒的惯性效应

当双筒流变仪的外筒以较高频率振摆时，即使被测的是牛顿流体，连接于内筒的扭丝所测出的力矩仍有相位滞后（“水的弹性分量困惑”），其原因是流体和内筒都有惯性。本文采用作者以前提出的化为常微分方程两点边值问题的新算法，对于流体与内筒的惯性效应做了详细的讨论。文中指出，只要设法减小内筒转动惯量和提高扭丝刚度，或者增大对内筒的空气阻尼，就可以避免在工作频率范围内发生共振现象。这时，可以不考虑内筒振摆而假设内筒静止，只考虑流体自身的惯性而使问题简化。

多级轴流压气机内部声共振的噪声特征研究

基于某型多级轴流压气机部件试验,主要研究高压一级转子叶片出现高振幅级叶片振动时,压气机流道内部的噪声特性,重点分析换算流量(ma)的变化和静子导流叶片连动角度(S0)的变化对压气机内部噪声信号的影响。分析结果表明,此现象可能与压气机环形空间中的声共振有关,压气机中发生的所有共振都在一个频率下,即声共振频率呈现锁频现象;此外,谐振最大时,声共振频率处的声能量超过了通常较大的叶片通过频率处的声能量,在整个声压级谱中占主导地位;ma和S0的变化对声共振频率不产生影响,但ma和S0的变化对压气机内部噪声信号特征和转子叶片振动应力幅值影响较大。研究结果对进一步研究声共振现象有一定的参考价值。

“工”字型径向弹性超材料零频起始带隙特性研究

为了得到零频起始带隙,提出"工"字型径向弹性超材料,并研究了其不同约束状态下弹性波的传播特性。通过对色散关系,频响函数和本征模位移场计算研究,发现在双面约束状态下可产生0~16 849 Hz的零频起始宽频带隙,主要由约束作用引起的模态转变产生。进一步,通过研究有限周期结构的方向振动位移场,发现零频起始带隙产生的机制为局域共振机制。最后,分析了结构参数对零频带隙位置及带宽的影响。研究结论可以应用于超低频减振等工程领域。

基于SIW圆极化汽车雷达天线的设计

在设计汽车雷达系统天线时,为实现其K波段天线圆极化特性,提出了在基片集成波导顶层开交叉缝隙的结构,并采用金属柱加扰的方法展宽了天线的工作频带。使用三维电磁仿真软件HFSS在罗杰斯介质板Rogers 5880上进行设计优化,得到4个交叉缝隙阵元的圆极化SIW缝隙天线。仿真结果显示:其轴比小于3 d B的带宽为370 MHz,在24.15 GHz频点上天线增益为8.6 d Bi,在24.00~24.25 GHz频率范围内,电压驻波比小于1.5。

三轴振动试验系统工作平台的谐振频率分析

为验证并提高三轴振动试验系统工作平台的谐振频率,进而提高系统的工作频率范围,文章采用有限元软件对平台在自由状态下的模态进行仿真。比较仿真结果与三轴振动试验结果可以看出,对角和对边弯曲频率偏差较小。该结果可为后续设计工作提供相对精确的计算指导。

高转速大负荷多级轴流压气机试验排故分析与验证

小型高速大负荷多级轴流式压气机设计中应用了多种先进技术,在其进行总性能参数录取前的机械运行试验中,试验件第一级转子叶片尖部出现多处裂纹。分别对试验现象和结构强度进行分析研究,得出叶片裂纹主要是由于叶片受激励后发生共振致使叶片出现高周疲劳所致。根据故障原因,对该型压气机试验件结构设计方案进行优化,并对优化试验件的总性能参数进行试验录取。结果表明,优化后的压气机试验件运行状态良好,且各项总性能指标表现优异,优化措施可行有效。

小功率磁耦合谐振式无线电能传输频率分裂的研究

针对在磁耦合谐振式无线电能传输过程中当传输距离到达一定值后,耦合因数超过临界耦合值而出现的频率分裂问题。利用互感耦合理论和等效电路模型对系统进行建模分析,得出负载电压和传输效率与耦合因数、失谐因子的关系表达式,并对其频率特性进行分析。为了改善系统在过耦合状态出现的负载电压频率分裂问题,采用了在保持其轴向距离不变的前提下,横向移动接收侧线圈的方式。进行了小功率磁耦合谐振式无线电能传输实验,结果表明通过横向移动接收侧线圈,可以有效改善频率分裂的问题,为无线电能传输在现实中应用提供了有效参考。

空调轴流风机叶片的气动弹性数值分析

针对空调轴流风机的气动弹性问题,基于Workbench软件平台运用计算流体力学分析软件CFX,采用RNGκ-ε湍流模型对空调轴流风机模型进行了不同转速工况下的单向流固耦合数值模拟,对比了不同工况下风机的模态频率,并分析了叶片在不同工况下的强度、刚度以及共振特性问题.研究结果表明刚化效应对风机自振频率有较大影响,靠近风机叶顶的前后缘部位振动现象明显,以挥舞振动为主,设计时需要考虑足够的刚度余量。

基于动车组车载变压器频率响应优化模型的故障定位

高速铁路动车组车载变压器采用单相分裂式绕组结构,4组高压绕组在油箱内部并联连接,导致无法独立测量各组的频率响应曲线,从而无法确定故障绕组。为解决上述问题,联合MATLAB软件与Maxwell软件,建立并验证考虑绕组相间电容的车载变压器频率响应优化模型;基于优化模型模拟不同故障绕组下多端口频率响应曲线演变规律,同时结合多条频率响应曲线的特征谐振点偏移规律识别故障绕组,解析故障绕组定位步骤,并进行故障模拟验证。结果表明:当靠近铁芯的外层牵引绕组出现故障时,高压绕组频率响应曲线不发生变化,但牵引绕组频率响应曲线变化显著,而当其他绕组出现故障时,高压绕组频率响应曲线均发生变化;当高压绕组出现故障时,牵引绕组频率响应曲线的第一谐振点和第二谐振点均向右偏移,而第三谐振点几乎不变;当远离铁芯的内层牵引绕组出现故障时,牵引绕组频率响应曲线的第一谐振点与第二谐振点均向左偏移,而第三谐振点则向右偏移。

轴向极化压电陶瓷径向振动的模拟分析

压电陶瓷在压电换能器中应用广泛,其振动模式和频率对压电换能器的工作状态及结构参数有着巨大影响,在对换能器设计和改良的过程中,如何得到共振频率及状态是需要解决的问题。借助ANSYS15.0,通过模态分析得到了轴向极化压电陶瓷圆片的振动变形云图,在此基础上进行谐响应分析,得到了压电陶瓷圆板的径向共振频率。通过与解析法得到的理论值及理想圆板共振频率值对比发现ANSYS软件在解决此类问题的有效性及便捷性。

轴流叶片非接触式模态特性测试系统的开发与研究

为了克服目前常用的锤击测试方法在高频区域振动衰减过快、常规的激振及拾振器常采用接触方式使误差增大、以及对测试人员敲击技巧要求高等缺点,基于时域方法开发了轴流叶片激振和拾振均为非接触设备的模态测试系统。该系统采用Lab VIEW平台开发,除了具备测试轴流叶片的固有频率及振型功能外,基于频域带宽法和最小二乘法开发了模态阻尼及比例阻尼系数的辨识功能。该测试系统具有持续扫频激励的特点,可避免高频振动信号衰减过快而无法被准确测到的缺陷,同时它还具有无限次同工况重复及多点测试的优点,可避免测试中的漏频现象。研究结果表明:该测试系统能准确地测试出轴流叶片50~11000Hz内的模态特性,固有频率测试结果与锤击法的测试结果对比的相对误差均在0.6%以内,模态阻尼比测试结果自身对比的最大相对误差均在1%以下,比例阻尼系数求解误差都在可接受范围内。