电气化列车车体内工频磁场环境测试分析与建模

为了获取不同类型电气化列车车体内通过窗口的工频磁场透入量及其分布特性,根据高速列车、动车、普通列车车体内磁场测试数据以及GB/T 243382009《轨道交通电磁兼容》对磁场测试结果进行了分析;结合电气化铁路供电及车体结构特点,建立了列车窗口工频磁场电磁感应模型,并将模型理论计算结果与实测结果进行比较.结果表明:车体内实测磁场分布与该模型的理论计算结果吻合,窗口透入工频磁场与牵引电流正相关;模型计算结果与实测结果之间的误差可控制在5%,验证了模型的正确性.      

铝转子单边盘式感应电机的新型等效电路

铝转子单边盘式感应电机气隙较大,主要参数随半径变化,用传统电机分析法会造成较大误差,且无法准确描述铝转子中集肤效应的影响.采用一种新的电磁模型,利用分环计算和多层行波磁场模型有效解决了该电机存在的特殊问题,提高了模型精度.通过磁场分布计算得到电机的T型等效电路.分析了等效电路中电感和电阻参数.制作样机并通过空载试验和短路试验测定其T型等效电路参数,试验结果与计算结果误差较小,证明该方法能准确估算铝转子单边盘式感应电机的主要参数.计算电机电磁转矩随转差率变化的情况,高转差率下的实验转矩输出值与计算值接近.     

船用空心电抗器温度场研究

建立了空心电抗器磁场-电路-流场-温度场的耦合计算模型。通过该模型可以计算得到磁场、电感和电流以及空心电抗器的气流场和温度场分布。以一种空心电抗器为例,将温度计算值与实测值作了比较。结果表明,该方法具有较高的计算准确度,能够满足工程设计的要求。     

多物理域耦合求解的轮毂电机温度场

为研究温度变化对电动汽车用轮毂电机的工作性能和使用寿命的影响，采用场路耦合法将轮毂电机有限元模型与外电路联合求解，建立了包含轮毂电机本体、外部驱动控制电路的联合仿真模型，充分考虑了外部激励中时间谐波电流对磁场的影响. 然后，将计算得到的绕组铜耗、定子铁芯损耗、永磁体涡流损耗以及杂散损耗等作为热源，采用磁热耦合法将其耦合到各部件进行瞬态温度场研究，综合考虑了电机工作过程中其损耗分布在时间和空间位置上的瞬态变化特性，热源损耗与温度场实时精确耦合. 详细研究了负载运行时轮毂电机各部件温度随时间的变化情况，以及温度的空间分布特性. 多物理域耦合法实现了电磁场与外电路的直接耦合，电磁场与温度场的顺序耦合. 最后，对轮毂电机进行台架试验. 研究结果表明:仿真计算结果与试验结果在额定工况下温度的最大误差为4.96%，峰值工况下最大误差为10.55%.      

牵引变流器的EMC建模与仿真

针对牵引变流器尺寸较大且内部结构复杂的特点,简化了变流器模型,并依据各模块不同的电磁骚扰强度和频率设计出适当辐射源模型,选用SOLIDWORKS软件作为三维建模工具,采用HFSS软件对牵引变流器进行仿真,参考实测的电流电压数据,添加激励源模拟出其内部及其对外辐射的电场与磁场分布情况,仿真结果基本符合实测情况,该仿真为预测牵引变流器电磁场分布提供了参考信息,也为设计牵引变流器的电路拓扑及屏蔽外壳提供了一定依据.     

大型桥梁构件的起重吊具结构优化建模及有限元计算

针对跨海大桥建设中，大型桥梁构件的起吊问题，结合海上运架梁用2500t起重船起重机的吊具设计，讨论了以吊具结构主梁构件重量为优化目标的主梁截面优化设计，使得该结构主梁重量较轻．利用有限元技术对该吊具结构建立有限元模型，计算了该吊具结构在各计算工况下的应力分布情况，满足了设计和安全使用的要求．     

基于拓扑优化的某活塞轻量化分析

针对某发动机活塞轻量化问题,进行了该结构模型的热机耦合分析,在此基础上完成了对活塞的变密度法拓扑优化设计,并从应力、变形、体积(重量)等方面对优化前后计算结果进行了比较和总结.研究结果表明:选择相同的材料,活塞质量较优化前降低了约6.471％.优化后模型的最大形变量有所降低,应力峰值减少了16.73％,均力分布有所改善.     

一种应用于电动汽车的新型耦合机构优化设计

针对电动汽车无线充电应用,提出了一种凹凸型磁耦合机构,在减小磁芯体积的情况下实现了更好的耦合特性,提高了系统功率传输能力. 基于有限元理论,利用COMSOL电磁场仿真软件,建立了凹凸型耦合机构的有限元仿真模型,针对线圈两端凸起磁芯高度、线圈两端凸起磁芯长度配比、磁芯长度、磁芯长度与宽度之间的约束关系以及磁芯厚度等主要结构参数从互感及耦合系数等角度分别进行了分析和优化设计,并讨论了磁芯变薄后的磁饱和特性. 通过仿真和实验测试结果验证了所设计耦合机构的可行性及在磁场分布及耦合特性方面的优势,使得系统的输出功率和效率相对原条状磁芯结构分别提高了37%和10%.      

浅海中静态电偶极子电场分布的镜像法研究

利用镜像法,依据电磁场惟一性原理,在空气-海水-海床3层模型下,推导了位于海水中的任意方向静态电偶极子在海水区域中产生的标量电位及静态电场分布的解析表达式,并对其分布特征进行了数值计算和分析.在实验室中模拟海洋环境和电偶极子,对水下标量电位分布进行了测量.测量结果和理论计算结果一致,表明推导过程和所得解析表达式的正确性.     

基于流固耦合的铁路客车水箱冲击应力分析

以铁路客车的椭圆水箱为研究对象,分别建立箱体结构和流体结构的有限元模型.在横向、纵向、垂向依次对水箱施加连续冲击载荷,采用VOF方法分析水箱内气液两相流动,得到不同时刻水箱内的气液两相分布状态.基于单向流固耦合法进行流固耦合计算,分析水箱体及内部防波板的冲击应力.结果表明:相同冲击作用下,箱体应力随盛水水位增高而增大,满水冲击晃动时箱体的冲击应力最大.通过分析,确定了箱体结构的薄弱位置,可为水箱结构优化设计提供参考.     

基于灵敏度分析的大跨桥梁结构有限元模型优化研究

本文给出了一种基于灵敏度分析的大跨桥梁结构有限元模型优化方法。具体步骤如下：（1）通过竣工资料建立有限元模型;（2）利用成桥试验技术报告确定目标函数与修正参数;（3）采用灵敏度分析方法确定修正参数与目标函数的关系,将结构的有限元模型优化问题转化为数学模型的优化问题;（4）采用线性加权法将多目标优化转化为单目标优化问题,并利用二次规划法进行优化求解;（5）用优化后的结果代入有限元模型计算。采用上述方法对金塘大桥主通航孔桥的结构有限元模型进行优化,结果表明：优化后的计算响应值与实测响应值的误差控制在5%以内,验证了上述方法的实用性。     

高温超导直线感应电机的电磁优化设计

主要给出了高温超导直线感应电机的设计和电磁分析方法.根据常规直线感应电机设计公式,结合遗传算法和约束条件得到了当前条件下最优化的电机参数.由于高温超导直线感应电机的特殊性,很难用公式法直接得到准确的电机优化参数,因此用有限元电磁分析软件Ansoft对得到的电机模型进行了性能分析,并根据分析结果修改电机参数,直到电机性能满足设计要求为止.     

基于VBA的螺旋桨流固耦合数值模拟

针对近年来广受关注的船用螺旋桨水弹性问题,采用面元法（BEM）进行螺旋桨水动力分析,基于有限元（FEM）进行桨叶结构分析,在Excel VBA环境中借助于Shell函数分别调用BEM代码和FEM模块,实现了螺旋桨稳态性能的双向流固耦合数值模拟.算例对DTMB4119桨分别采用＂刚性＂铝青铜和＂弹性＂S玻璃纤维两种各向同性材料进行了求解,计算结果表明,弹性桨变形量远大于刚性桨,变形形态以轴向和周向的弯曲为主,体现为侧斜和纵倾的改变;桨叶螺距基本不发生变化,其水动力性能与＂刚性＂桨保持一致,两者的应力分布也基本相当.相关研究结论可为后续复合材料螺旋桨水弹性分析与设计工作提供前期基础.     

高速开关磁阻电机的电感计算与运行分析

高速开关磁阻电机（SRM）常采用角度控制方式（APC）,因而准确计算电感曲线,确定开通关断角对电机的控制非常重要．本文采用能量增量法计算了SRM的静态电感和动态电感特性,分析比较得出动态电感能更好地反映电机的动态特性及饱和特性．根据高速运行的SRM动态电感,确定了合适的角度控制方案．基于有限元软件JMAG-studio,采用场一路耦舍方法,对高速SRM运行于APC的工况进行分析计算,得到了电机的磁场分布及电流、转矩特性．     

超磁致伸缩致动器有限元分析及实验研究

超磁致伸缩致动器的输出性能主要取决于致动器内部磁场分布特性,进行致动器的磁场数值分析,对预估致动器工作性能参数具有重要的意义.文中利用有限元法进行了致动器的磁场分析,并根据磁场分析结果预估了超磁致伸缩致动器静态位移特性.实际测试了致动器的静态特性.实验结果表明所建立的有限元模型及分析方法是合理的.     

基于瞬态有限元永磁同步电机静止位置检测策略

无传感器控制的永磁同步电机在低速和静止时一直存在着转子位置难以检测和估算的问题,本文针对该情况提出了一种基于瞬态有限元分析的转子位置和永磁极极性检测的策略和方法.以两相凸极永磁同步电机为例,通过对永磁同步电机瞬态磁场的有限元分析,考虑铁心饱和与注入信号瞬态特性的影响,提出一种对转子位置非常敏感的组合电感的计算算法,并给出基于该组合电感的转子位置和永磁极极性检测的策略和优化转子位置检测的方法.计算结果表明,该方法能在电机静止和低速时,快速准确地判断出转子位置和永磁极极性.     

基于模态参数的模型缩减及结构动力学分析

以一悬臂梁为例,在单点激励一单点响应（SISO）的情形下,演示了模态参数模型缩减方法的过程．对于缩减后模型,分别在频率和时域进行动力学分析,所得到的结果与有限元模型的计算结果进行了比较,证明了模态参数模型的正确性．虽然是以悬臂梁为模型进行分析,但是,模态参数模型缩减的方法同样也适用于其他复杂的有限元模型．     

核电站导流堤围堰有限元强度折减稳定性分析

以核电站导流堤围堰稳定性问题展开研究,在进行导流堤围堰设计优化、比较的基础上,介绍了有限元数值模拟分析方法,以及有限元强度折减原理与方法;选用施工围堰最为不利断面进行稳定性分析验算,考虑渗流作用与流固耦合影响、强度折减（SSR）进行稳定性分析.分析结果表明,核电站导流堤围堰有限元强度折减稳定性分析能够验证工程实践,研究结果可为类似工程提供技术指导.     

基于漏磁补偿的混合电磁铁磁力修正研究

电磁永磁混合磁铁的悬浮磁力具有强非线性特点,与磁铁结构密切相关,而现有混合磁铁磁力解析计算公式忽略了磁路漏磁等因素影响,在实际计算中存在较大误差. 针对这一问题,建立了两种常用混合磁铁结构的磁路模型,分析了边缘磁通分布、磁路漏磁对磁铁工作磁路的影响,推导了两种混合磁铁的磁路方程及相关磁阻,提出了一种新的混合磁铁磁力修正计算方法,最终通过有限元分析对两种结构的混合磁铁磁力进行了验证. 研究结果表明:由于悬浮气隙较大,电磁永磁混合磁铁在电磁力计算中漏磁影响不能忽略;采用本文磁力修正公式计算,两种混合结构电磁力误差分别降低为3.8%和8.3%.      

某起重船扒杆结构强度分析与研究

文章以某起重船为例,依据"船舶与海上设施起重规范"要求,利用MSC.Patran软件建立有限元模型,计算不同工况下该船千斤柱和扒杆底座结构的局部强度分析,校核该船局部结构是否满足规范要求,为起重船结构强度的检验提供了借鉴。