低质量-阻尼因子圆柱体的涡激振动预报模型

本文考查了在均匀来流中作横向振荡的圆柱体与周围流体之间的能量转移,由此建立了基于受迫振荡实验数据的弹性支撑圆柱体在均匀流中的涡激振动响应预报模型.根据此模型,分析了低质量-阻尼因子圆柱体的涡激振动响应特性.就水中圆柱体涡激振动响应特性相关的几个关键性问题进行了深入的讨论,包括响应振幅的决定因素、附加质量对锁定范围及响应频率的影响.正确理解这些问题对于深水立管涡激振动响应的有效预报至关重要.     

100hp同步电动机设计和电特性分析

100hp级超导电动机是韩国科学技术部21世纪前沿研发计划中的一个项目,这台电动机已完成设计.高温超导电动机(HTS)的理论模型由二维电磁场分析软件完成.该电动机由高温超导励磁绕组、低温阻尼层、气隙电枢绕组和叠层电机防护层等组成.高温超导励磁绕组由环型双扁平线圈构成,它是用Bi-2223高温超导体带绕制,运行温度为35K左右.高温超导带状导体的工作电流可由计算出的高温超导励磁绕组磁场分布和实际使用的高温超导体的特性Ic- B 决定,并把它们的磁各向异性现象加以考虑.     

HTS电动机定子开槽引起的转子涡流损耗计算

为消除高温超导电机定子齿谐波以及其它高次谐波引起的转子高温超导磁体发热失超和临界电流降低等不良影响,通常在外转子加一电磁阻尼屏,用以屏蔽这些高次谐波,保障高温超导电机的安全运行。本文以某高温超导电机为例,采用场路耦合时步有限元法对齿谐波以及电枢反应引起的高次谐波在转子结构件中产生的涡流损耗进行计算,分析了电磁阻尼屏厚度与磁屏蔽效果的关系,同时计算了磁性槽楔对转子结构件涡流损耗的影响。     

柴油发电机组并联运行的鲁棒控制研究

船舶电力系统通常是多台柴油发电机组并联运行,多机组并联运行容易发生功率传递,从而产生功率振荡现象。本文给出了两台柴油发电机组并联运行的数学模型,为柴油发电机组设计了非线性鲁棒综合控制器,并给出了将非线性鲁棒综合控制器应用于柴油发电机组并联运行控制的仿真结果。表明,两台柴油发电机组的功角差为零,抑制了柴油发电机组并联运行的功率振荡现象,改善了电力系统的稳定性。     

罗经回路在船用航姿系统中的应用与工程实现

由惯性导航原理的特性可知,纯惯性无阻尼航姿系统的误差将出现明显的周期性振荡,并随时间发散,如水平姿态误差体现出傅科周期调制舒勒周期振荡,方位误差体现出地球周期振荡.若在水平回路中加入阻尼网络,可使其舒勒周期振荡衰减,傅科周期振荡也将随之消失,再加入方位阻尼,就能完成内全阻尼网络的设计.文章将平台精对准中罗经回路的思想引入到捷联航姿系统中,并通过改变原有航姿算法以达到内全阻尼的目的,最后的数字仿真结果表明,该新算法可使航姿系统不依赖任何外部信息就能使姿态精度得到提高.     

VLCC在波浪中弹性响应的理论与模型试验研究

商船的大型化发展使得船长变得越来越长.这将导致大型船舶在大洋中航行时船体梁产生由于流固耦合作用引起的波激振动和砰击颤振.文章采用模型试验和理论预报方法研究了一艘VLCC在满载和压载条件下的低频和高频垂向波浪载荷响应特性.试验模型长度超过6m,采用两根非均匀截面梁来连接模型分段,并在分段处测量模型横剖面处的垂向弯矩.理论计算采用二维非线性切片理论和三维线性水弹性理论,预报结果和模型试验结果进行了比较.分析发现船体梁的波激振动易在小波高和低波浪周期下发生,尤其是船体梁的两节点垂向湿谐振频率为遭遇波浪频率整数倍的时候.波幅增大后,船体梁还将发生砰击颤振.波浪持续激励时波激振动和砰击颤振往往会耦合发生,由于船体梁小结构阻尼的影响,目前的技术手段难以从船体梁总振动中把它们分离开来.船舶的装载条件会对船体梁的振动特性尤其是波激振动产生较大的影响,研究发现压载条件下的波激振动响应要比满载条件下的严重,在已有文献中提到这种影响的机理在文中得到了模型试验和理论计算的再验证.     

波浪作用下悬浮结构水动力特性分析

悬浮隧道作为一种新型的水上概念交通形式,自该概念提出以来,受到世界各国学者的广泛关注。为了有较好的水动力特性,通常做成类圆管形状。文章基于势流理论,采用高阶边界元方法建立数学模型,分析了悬浮隧道在不同环境参数下的水动力特性,对圆形、椭圆形和双圆截面结构所受波浪激振力、附加质量和辐射阻尼进行了分析比较,研究了结构物不同淹没深度、不同截面形状以及结构不同特征参数对其水动力特性的影响。研究结果表明:当淹没水深增加,圆截面受到的波浪激振力和辐射阻尼都会随之减小,而附加质量的变化较小;对于椭圆和双圆截面的比较,水平方向椭圆截面所受波浪激振力和附加质量都比双圆截面小,而在垂直方向的波浪激振力和附加质量则较大,且椭圆截面所受的辐射阻尼比双圆截面在水平和垂直方向上均较大;对于双圆截面,结构物受到的水平方向上的波浪激振力和辐射阻尼随着中心距的增大而增大,在垂直方向则体现出相反的趋势,附加质量在两个方向上都均随着中心距的增大而减小。本研究计算结果可为悬浮隧道相关工程的截面选择提供参考。     

阻尼绕组对永磁同步电机运行性能影响的研究

舰用永磁同步电机转子上加装阻尼绕组能使电机具备自启动能力,提高电机在负载变化和受到扰动时的稳定性,提升系统的适应性和生命力。带阻尼绕组的永磁同步电机模型更为复杂,传统的矢量控制方法在电机调速时无法对其电流实现解耦控制。本文结合矢量控制方法,分析了阻尼绕组对永磁同步电机在调速过程中的影响,搭建了id=0矢量控制下带阻尼绕组永磁同步电机和普通永磁同步电机调速系统的Simulink仿真模型,进行对比研究,结果表明阻尼绕组能加速永磁同步电机调速,减小调速过程中转速和转矩的震荡。     

船底月池流激振荡特性研究

本文研究了船底月池内流体固有振荡特性,给出了船底月池内流体固有振荡频率计算公式。同时开展了船底月池流激振荡试验研究,测量得到了月池口流体剪切层自持振荡的Strouhal数,根据试验结果分析得出了波浪激励下月池内流体的运动特性。在此基础上预报了实船月池的流激振荡特性。研究成果为实船月池的设计提供了理论和试验基础。     

振荡来流下柔性立管涡激振动响应特性试验研究

在顶部浮体的带动下,悬链线立管的动力响应会诱发其周围产生相对来流,而这种振荡来流将激励立管悬垂段产生“间歇性”的涡激振动。文章在海洋工程水池中对不同最大约化速度URmax、KC数组合下的振荡来流作用下的柔性立管开展模型试验研究,利用光纤应变片测量模型的涡激振动响应。结合模态分析与小波变换对试验数据进行分析,讨论并总结了最大约化速度URmax以及KC数对涡激振动位移幅值响应特性的影响规律。文中进一步分析发现振荡来流下的涡激振动响应还存在“迟滞”及“高阶谐频”现象。     

船舶舵轴轴承结构摩擦激振仿真分析

为避开有关摩擦激振不一定正确的假设和机理,直接从润滑脂特性数据出发,采用分段插值方法对船舶舵轴轴承结构摩擦激振现象进行仿真研究.计算机模拟并预测了摩擦激振现象,分别从时域和频域分析了各参数对摩擦激振的影响,并建议通过适当增加阻尼、规避振动区域、改善低速性能等方式避免船舶舵轴轴承结构发生摩擦激振或减小摩擦激振的影响,为进一步研究奠定了基础.     

径向可倾瓦轴承动特性特征参数影响研究

旋转设备的振动激励通过轴系传到结构上,轴承既是引起轴系振动的主要激振力之一,又是轴系到结构的关键传递途径,轴承的支承刚度、阻尼特性等与轴承本身的结构尺寸密切相关。本文根据旋转设备轴系的结构特点,研究分析径向可倾瓦滑动轴承在特征结构参数变化下的主要动态性能。研究发现,轴承的特征参数将影响到轴承工作时的油膜刚度、阻尼系数,在诸多轴承特征参数中,轴承间隙对径向可倾瓦轴承动态性能的影响最为显著,轴承间隙增大将使轴承的刚度阻尼系数同时减小。轴承特征参数对轴承动特性的影响规律研究为旋转机械的轴承转子系统设计提供了理论基础。     

振荡流下悬链线式立管涡激振动特性研究

本文应用改进的尾流振子模型对振荡流下悬链线式立管的涡激振动特性进行了研究。首先基于向量式有限元建立了悬链线式立管振动控制方程,利用独立性原理和改进的尾流振子模型模拟时变的涡激升力,然后采用中央差分法求解立管的涡激振动响应。利用相应的试验结果验证了本文模型的有效性。最后,对振荡流下悬链线式立管涡激振动响应特性进行了分析。研究结果表明：振荡流下悬链线式立管响应幅值出现“振幅调制”现象,大KC(Keulegan-Carpenter)数下,进一步出现典型的“间歇涡激振动”现象;KC数对质点振动相图形状以及流固能量传递有显著影响;振荡流下立管响应峰值随流速呈“多峰”现象,KC=20时多峰现象更为明显;在小KC数范围内,较小的KC数会激励立管产生较大的涡激振动位移。     

基于Boost变换器升压的双绕组感应发电机的电磁设计

本文对一种利用Boost变换器进行最低转速输出电压升压的定子双绕组感应发电机进行了电磁设计。根据该电机具有两套定子绕组的特点,通过提高控制绕组与功率绕组的匝数比来升高控制绕组的电压,从而降低控制绕组励磁变换器电流的设计策略,同时可以省去功率侧的励磁电容器和控制侧的滤波电感,由此构成一种小电流励磁控制大电流功率输出的新型励磁控制系统。利用Boost变换器对最低转速时的输出电压进行升压调节,实现了材料利用率较高、电机安装尺寸较小等优点。     

变载荷下船舶动力机械不锈钢钢丝绳减振装置

在变载荷影响下,船舶动力系统中的不锈钢钢丝绳,极易因振动波的振幅发生改变,而出现严重振荡现象。为解决上述问题,设计变载荷下船舶动力机械不锈钢钢丝绳减振装置。通过变载荷引起的激振力确定、动力机械减振控制2个步骤,完成新型减振装置应用环境的搭建。通过钢丝绳隔振器选择、船舶隔振垫设计、振荡采集传感器设计3个步骤,完成新型减振装置使用模块的搭建。控制变量因素设计对比实验结果显示,应用变载荷下船舶动力机械不锈钢钢丝绳减振装置后,振动波振幅的变化情况得到有效控制,钢丝绳严重振荡现象的发生几率,也得到一定程度的抑制。     

基于局部均值分解算法的电力系统低频振荡研究

本文针对在研究电力系统低频振荡时易出现负频率和端点效应较严重的问题,结合局部均值分解局部均值分解(LMD),提出了基于LMD的电力系统低频振荡研究新方法。该方法可将复杂的振荡模态分解为若干振荡模态之和,每个振荡模态由幅值函数和调频函数之积组成。LMD采用了滑动平均法拟合幅值函数,避免了过包络、欠包络现象,端点效应较小;通过对调频函数求导获得各个振荡模态的瞬时频率都是正的、具有物理意义的时变频率。幅值函数反映了振荡的阻尼特性,频率函数反映了振荡的时变特性,研究瞬时幅值函数和瞬时频率函数可以有效获取振荡模态的暂态信息和振荡特性。     

压力调节中的振荡现象

在液压传动装置中,常常出现振荡。振荡现象大多可归结为弹簧-质量系统的作用。此时,处在压力下的油液容积相当于弹簧;而油马达、油缸及其连接的负载相当于质量。振荡由于电容性振子(弹簧)和电感性振子(质量)之间发生能量交换而引起。在用阀和泵进行压力调节时,也会产生振荡现象,但是这种现象并不是弹簧-质量作用的结果。     

海上风电机组转速振荡状态识别技术

文章介绍了风电机组转速振荡状态,持续在转速振荡状态下运行,可能会导致机组触发故障停机,严重的甚至导致机组零部件损伤,威胁到风电机组的运行安全性;为提高尤其是海上风电机组的安全可靠性,提出一种在风电机组PLC可实现的转速振荡状态识别技术。先通过对应方法寻找局部极值点,分别线性插值出转速包络线,求取转速包络差值平均值,该过程稳定可靠、易实现;通过二次包络求取风场机组发电机转速的实际包络差值,再根据一定时间段内包络差值超过包络差值条件的次数,从而来判定当前状态是否处于转速振荡状态,并通过在风场机组测试的方式,验证了风电机组转速振荡状态识别技术功能的有效性,并开始应用于海上风电。     

舰船汽輪机采用柔性轉子的探討

本文主要讨论舰船汽轮机采用柔性转子的可能性及现实性问题。文章首先说明了舰船汽轮机采用柔性转子的好处,着重说明了由于近年来舰用汽轮机的转速提高及设计点后移,为了进一步减轻重量及提高操纵性和机动性就要求采用柔性转子。文章论证了对高速汽轮机来说,由于支承刚性的影响,实际上很难得到刚性转子。尽管计算临界转速大于工作转速(20～30)％,而实际的临界转速仍然有可能落入工作转速以内。文中通过计算,证明了即使在临界转速下长期运转,只要转子平衡得好,振动挠度是很小的,转子工作亦是可靠的。文章还对超临界转子的自激动问题进行了讨论,并指出由于油膜不稳定性而引起的自激振动严重地影响柔性转子的工作可靠性。这种自激振动只是在工作转速大于二倍临界转速时才发生,因此必需使工作转速小于二倍临界转速。文中大致地给出了采用柔性转子时选取临界转速的范围。文章最后对舰船汽轮机采用柔性转子的可能性问题提出了意见,认为舰船高速汽轮机采用柔性转子是可能的,并且有一系列的好处。     

圆柱涡激振动Ⅰ：实验数据

在低速风洞中观察了弹簧支撑圆柱的涡激响应。记录了圆柱的垂向位移和近尾流区域上剪切层的速度脉动。实验被用来深入了解各控制变量对涡发放和涡激振动的影响。其中包括均匀来流、各向同性的湍流和机械阻尼变化以及圆柱表面人为的固定分离点和不同初始条件下对圆柱振动的影响。除观察了经典的同步现象外，对“交替同步”（alter-native synchronization)的现象也作了观察和记录。本文详细介绍了一些新的数据。由解析模型得到的结果在姐妹篇中作介绍。