三相异步电机电磁振动有限元计算分析

本文主要研究异步电机空载运行情况下的电磁振动。建立了三相异步电机时步有限元模型,计算了电机瞬态电磁场,得到了电机空载稳态运行状态下的磁场分布情况,进而应用麦克斯韦应力张量法计算电机径向电磁力。对径向电磁力做频谱分析,与解析计算进行对比分析,确定径向电磁力谐波主要成分。利用Ansys有限元软件建立电机三维结构有限元模型,将电机瞬态场计算得到的径向电磁力施加在电机定子齿表面上,计算电机的电磁振动响应。最后,将仿真结果与实验结果进行对比分析,验证仿真计算的准确性。实验结果表明,应用本文方法可以准确计算出电机的电磁振动的频谱分布,可以用于在电机设计阶段对电磁振动的分析。     

基于高精度模型的热气机振动响应计算分析研究

主要介绍了基于高精度模型的某型热气机振动响应计算分析研究。对比分析了热气机曲轴箱不同网格尺寸、不同连接方式对模态频率计算的影响,通过模态试验确定了其网格尺寸和连接方式。建立了该型热气机的有限元模型,将多体动力学计算的激励力施加至有限元模型,计算得到关键节点的振动加速度值,并基于时域和频域对比了关键节点振动响应的计算值与实测值,验证了计算结果的准确性,为进一步优化热气机的结构提供了依据。     

基于机械阻抗法的开关磁阻电机振动模型研究

开关磁阻电机的振动和噪声问题一直是限制其应用和推广的瓶颈,而定、转子之间的径向电磁力导致定子的形变是产生电磁噪声和振动的根本原因,因此通过有限元仿真分析得出电机在不同电流、不同转子位置时的非线性电感曲线族、瞬时转矩和电磁力,在此基础上基于机械阻抗法建立了Matlab/Simulink电机模型,计算电机运行时所产生的振动加速度,总结了一些减小电机振动和噪声的设计原则,并通过试验样机验证了所提建模仿真方法的有效性,可为开关磁阻电机的减振和降噪研究提供理论指导。     

考虑齿轮接触状态影响的热气机振动响应计算

为了研究不同齿轮接触力计算方法对热气机振动响应计算的影响，用多体动力学软件建立其传动系统的刚柔混合多体动力学模型，并通过模态分析验证缩减模型的正确性。分别使用Weber-Banaschek法以及有限元缩减模型的柔性齿轮有限元法进行齿轮时变啮合刚度计算，将不同齿轮时变啮合刚度的热气机整机机脚振动计算值与实测值进行对比，结果表明：采用Weber-Banaschek法计算得到的齿轮啮合刚度误差较大（13.5%）；采用有限元缩减模型的柔性齿轮有限元法计算得到的齿轮啮合刚度误差较小（2.1%），其与理论值更接近。     

柴油机双层隔振系统刚度优化及试验分析

对必须考虑中间质量柔性效应的双层隔振系统,为解决有限元方法进行隔振器刚度优化工作量巨大、计算周期长的难题,提出了一种使用动力学方法进行隔振器刚度优化,根据优化结果采用有限元模型进行验证的优化方法,并最终结合试验对该方法进行有效性检验.根据双层隔振系统的结构参数,以不同的优化目标,编制双层隔振系统解耦优化程序,获得各隔振器刚度方案下的优化结果;利用优化结果,进行双层隔振系统有限元模型的强迫振动计算,计算机组的振动烈度和二级隔振器位置处的支反力总和,其与动力学方法的计算结果变化趋势一致.根据最优隔振器刚度方案,对柴油发电机组进行了台架运行试验.结果表明:有限元方法计算的机组的振动烈度和支反力之和与试验结果吻合很好,验证了该方法的正确性.     

大型永磁直驱同步风力发电机电磁振动的仿真分析

文章研究了大功率、多极数、低转速的大型永磁直驱同步风力发电机电磁振动问题,首先利用Ansoft软件计算发电机电磁场,然后根据Maxwell应力张量理论得到发电机定子时空分布的电磁力,再由二维傅里叶变换分析电磁力波的组成,建立了电机定子振动的三维计算模型,最后应用Ansys软件对定子进行模态分析,将电磁力作为激励源计算定子的瞬态响应。该计算结果与测试结果较为近,可以在工程中应用。     

基于模态试验的汽轮发电机组基础模型研究

利用模态试验分析方法,对某600MW超临界汽轮发电机组基础模型进行振动特性试验研究.根据相似关系理论,建立了汽轮发电机组基础1∶10钢筋混凝土模型.采用多点随机激振、空间测量的方法对基础模型进行了振动测试及分析,获得模型动力特性参数.利用模型与原型的相似关系,预测汽轮发电机基础的动力特性,有助于基础动力特性的评估.研究结果将为汽轮发电机组基础的设计及动力优化设计提供参考.     

电控单体泵高速电磁阀电磁力关键影响因素

电控单体泵高速电磁阀电磁力决定了电磁阀的快速响应.利用Ansoft软件建立了高速电磁阀数值仿真模型,通过与试验数据对比得出电磁力最大偏差为9%,验证了仿真模型的准确性.应用仿真模型研究了铁芯、励磁线圈、衔铁、工作气隙和驱动电流等参数的变化对电磁力的影响,得出了励磁线圈匝数、工作气隙、驱动电流和衔铁厚度是电磁力的主要影响因素.应用试验设计的方法,进行了相关性分析,得出各种因素和电磁力之间的相关系数.结果表明,不但参数的单因素和电磁力有相关性,参数交互作用因素和电磁力也有相关性.     

660 MW超超临界二次再热汽轮发电机组轴系振动特性分析

二次再热汽轮发电机组是实现现阶段火力发电向高效清洁发电转变的有效手段,为保证机组运行安全性,对机组振动特性进行了分析计算.建立轴系的连续质量模型,采用传递矩阵法进行计算.结果表明轴系的振动特性合格,轴系不会因为共振而破坏,在两相短路工况下的转子强度是合格的.     

船舶柴油机附加电机模态优化研究

为了在船舶柴油机附加电机设计阶段就能预测电机的振动水平,及在发生振动问题时能提出合理的解决方案,对船舶柴油机附加电机进行模态优化设计研究。对200 k W柴油机的附加电机建立有限元模型,通过软件ANSYS求解器进行计算。计算结果与试验结果的比较表明:该有限元计算方法有效,可为船舶柴油机附加电机的瞬态振动分析、噪声预测以及优化设计提供技术支持。     

某型特种发动机传动系统的动力学计算分析

以某型特种发动机为研究对象,采用ADAMS软件建立了其传动系统的刚柔混合多体动力学模型,并对边界条件和相关计算进行设置。通过有限元模态分析和试验模态分析相结合,验证了曲轴柔性化处理的正确性。在该传动系统动力学特性的计算分析中考虑了齿轮啮合冲击力对主轴承受力的影响,得到了较为准确的动力学特性。     

摇摆轭式传动机构动平衡优化设计

通过对摇摆轭传动系统的动平衡分析,计算得出某热气机平衡块设计的初步参数,然后运用多体动力学分析软件MSC.ADAMS分两步优化得出精确的平衡块质量和重心位置,从而实现对摇摆轭式传动机构动平衡优化设计。实验验证表明,经优化设计后该传动系统动平衡效果有了很大的改善。     

回热器增压腔对斯特林发动机性能影响的研究

建立了回热器碰撞射流数值计算模型,开展了回热器三维仿真分析;研究了增压腔对回热器基体内流场的影响规律,并分析了其对斯特林发动机性能的影响。以某型号斯特林发动机为对象,对仿真结果进行的试验验证表明:仿真结果和试验结果吻合性较好,研究结果可供斯特林发动机性能改进做参考。     

A comprehensive review on modeling and performance optimization of Stirling engine

Modeling with optimization has become a ubiquitous practice in the field of Stirling engine. A plethora of studies in the literature is dedicated in developing a feasible optimized model that can precisely predict the performance of Stirling engine. Hence, the purpose of this article is to compile and expansively review the thermodynamic models and optimization efforts made in pursuit of performance enhancement of the Stirling engine. An extensive range of models available in the literature is painstakingly discussed. Likewise, a wide variety of available optimization techniques spanning from conventional experimental and univariate methods to more complex multiobjective optimization approach are critically reviewed. A comparative analysis of the models is carried out based on the accuracy of their predictability of the performance of Stirling engines. Results obtained from the models are validated through the experimental data of the GPU-3 Stirling engine prototype. Several optimization techniques are investigated based on the effective and efficient optimization of operating and geometric parameters of the Stirling engine. The review concluded that the Comprehensive Polytropic Model of Stirling engine (CPMS) demonstrated better accuracy in comparison with other models. In addition, the multiobjective particle swarm optimization (MOPSO) technique was found to be effective and computationally efficient.     

配气机构激励力对柴油机振动特性影响研究

基于多体动力学和有限元方法,对柴油机运动件,包括曲柄连杆机构、配气机构以及齿轮传动系统进行了仿真分析,得到配气机构的凸轮轴承力、气门落座力和摇臂激励力等激励力。建立某柴油机结构有限元模型,研究了配气机构激励力对柴油机整机及主要部件振动特性的影响。结果表明:配气机构激励力对柴油机整机总频段振动有一定影响,其中对1 000 Hz以下频段影响较大,而1 000 Hz以上频段影响不大;对气门室罩、气缸盖和机体上侧振动影响比较大,对机体下侧和油底壳影响相对较小。     

基于有限元和多体动力学的柴油机曲轴强度与应力分析

以某12V柴油机曲轴为研究对象,利用非线性多体动力学与三维实体有限元法对其进行强度分析。首先建立曲轴等部件的三维实体有限元模型,采用子结构法对其进行结构缩减,导入多体动力学分析软件后添加连接单元,建立轴系非线性多体动力学模型;然后将多体动力学分析结果恢复到曲轴三维实体有限元模型,进行一个工作循环下的曲轴动应力分析;最后...     

斯特林发动机V型传动系统激励力的计算分析研究

介绍了有关斯特林发动机传动系统激励力的计算分析研究。建立了斯特林发动机传动系统刚柔混合的多体动力学模型,计算了曲轴主轴承载荷和活塞侧推力等激励力。对比分析了有、无齿轮啮合力对主轴承载荷的影响,指出:计算斯特林发动机传动系统激励力时应考虑齿轮啮合冲击力的影响。对比分析了不同活塞间隙对活塞侧推力的影响,结果表明:活塞杆与缸套间隙在0.08~0.12 mm时,活塞侧推力的影响较小。     

750 kW风力机组齿轮箱动力学仿真分析

风力发电机组系统运行时产生剧烈的振动,对齿轮箱的运行精度和齿轮寿命的影响非常大。针对这一情况,文章对齿轮箱进行了重新设计、建模。基于多体系统动力学方法、模态振动、冲击-接触理论,以750 kW型风机齿轮箱为研究对象,通过对齿轮箱的仿真分析,得出齿轮啮合和碰撞力以及动能随时间的变化曲线。文章还对高速齿轮轴进行了模态分析,得到弯曲模态振型图,并将高速齿轮轴、行星轮、行星架和齿轮Z1变为柔体进行应力分析,得到齿轮的应力分布图,为齿轮箱总体动力学特性分析及齿轮箱优化设计奠定基础。     

斯特林发动机在空间太阳能发电中的应用

提出了空间太阳能发电系统中采用自由活塞式期特林发动机发电装置的概念设计模型,确立了整个概念设计的框架,并对自由活塞式斯特林发动机作了初步设计,同时对有关问题进行了讨论,提示了今后的发展方向。