基于旋转弱耦合与强耦合计算方法的大型汽轮发电机转子流体场与温度场研究

针对大型空冷汽轮发电机转子旋转状态下,转子内部流体流量和转子线圈温度难以准确测量的问题,对转子内部流体流动规律和温度分布进行了流体场和温度场研究.以一台100MW空冷汽轮发电机为例,建立了三维流体与传热耦合计算模型.基于旋转弱耦合与旋转强耦合两种有限元计算方法,对该发电机的转子进行流体场和温度场计算.弱耦合计算方法主要根据流体流动的伯努利方程与计算流体力学相关方程联合求解,强耦合计算方法主要通过计算旋转流体力学方程求解.研究了转子额定励磁电流,转速3 000r/min时,转子内部通风道流体温度与转子绕组温度的相互关系.并将两种计算方法对同一转子的流体流量和线圈温升结果做了对比分析,最后将两种计算方法所得的转子线圈温度计算结果与试验实测结果对比.结果表明:弱耦合计算方法与实测值误差为4.6%,强耦合计算方法与实测值误差为2.6%,两种计算方法均能满足工程计算的误差要求,旋转强耦合计算方法计算精度高于旋转弱耦合计算方法.     

粒计算在决策支持中的应用

阐述了粒计算理论与技术,提出了基于粒计算的决策支持建模,说明了粒计算与数据挖掘的关系,介绍了粒计算在决策支持中的应用.     

三维软件在应力分析中的应用

本文对手工计算的应力分析结果与三维软件计算的应力分析结果进行了对比,结果表明:三维软件的计算结果与手工计算的结果基本一致,完全可以作为工程计算的设计依据.     

热带钢轧机轧辊热变形的快速有限元模型

分析了解析法与简化方法的缺点,采用有限元法建立轧辊热变形计算模型.针对轧制过程中轧辊热变形计算数据特点,将计算任务分为负责静态数据准备的预计算和负责动态数据准备与热变形求解的更新计算,换辊时进行预计算,计算任意时刻的热变形时只需进行更新计算,计算量远小于标准有限元程序.根据特殊处理的计算流程,编写了基于轴对称有限元法的轧辊热变形程序,其计算结果与ANSYS结果一致,精度均高于简化方法约30%.自编轧辊热膨胀有限元程序计算精度高,耗时少,满足在线热膨胀预报要求.     

H2与稀有气体间输运性质的理论研究

利用现有文献中数据计算出H2与稀有气体原子间的Born-Mayer系数,然后在求得的Born-Mayer系数基础上,通过Tang-Toennies势(简写为TT势)模型理论计算了H2与稀有气体原子间的相互作用势,得到了较好的势能曲线;同时在此基础上,基于Chapman-Enskog方法,计算出了H2与稀有气体原子间的扩散系数与热传导系数,最后将计算结果与Tayebeh Hosseinnejad,Hassan Behnejad等人的计算结果进行了比较,两者的计算结果极为接近.     

燃气发动机动力缸压力计算方法与测试分析

燃气发动机工作过程动力缸的压力计算,是保证发动机安全运行、进行机组关键部件力学性能计算与安全评价的基础。根据燃气发动机工作原理与热力学过程,完成气体状态方程与燃烧过程分析,根据质量方程、动量方程与能量守恒方程,建立燃烧过程压力计算方法;利用双区模型条件与现场测试结果,确定燃烧率计算公式;对于多变指数,根据建立的数据库,利用软件计算模块确定数值,保证计算精度,避免了人为因素对计算结果的影响。最后通过算例分析与现场测试结果的分析,验证了计算方法的可靠性。利用建立的压力计算方法,可进行燃气发动机工作过程点火提前角、空燃比、转速、温度等关键参数对压力影响的定量分析;同时,利用压力计算结果进行发动机效率分析,可为机组经济运行提供计算基础;利用压力计算结果进行发动机关键件力学分析,可为机组安全评价提供理论支撑。     

车轮与桥面铺装层接触应力计算分析

根据接触问题非线性的特点,采用有限元计算与现场试验测试相结合的方法,进行了车轮与桥面非线性接触应力的计算,探讨了接触计算条件和接触求解过程.在此基础上计算了车轮与桥面铺装层表面接触时的接触应力,得到了接触应力的分布形状和大小的规律,以及车轮作用下的局部轮压力是一个非均匀分布模式的结论.根据计算结果提出了车轮与桥面铺装层局部接触应力的计算模式,为桥面铺装层结构的设计计算提供了依据.     

偏心受压构件计算方法存在的问题及改进

为了进一步完善偏心受压构件的计算方法,在回顾偏心受压计算发展过程的基础上,指出了现行规范计算方法存在的问题与不足,提出了偏心受压的统一计算模式。统一计算模式是在引入平截面假定和材料应力—应变关系的基础上,以截面实际受压区高度为主要参数,建立截面的力矩平衡方程,从而求得构件的承载能力。通过实际算例与现行规范计算方法进行比较,验证了统一计算模式的精确性和可靠性。统一计算模式扩展了偏心受压计算适用的范围,使偏心受压的计算公式能够与受弯构件和轴心受压构件的计算衔接起来,完善了偏心受压计算的理论体系。     

信息与计算科学专业创新型实验室设计研究

培养具有创新能力的信息与计算科学专业本科生是信息与计算科学专业发展的需要,也是提高该专业本科生就业能力的必然要求。文中结合信息与计算科学专业创新型实验室的设计与实施研究,探索创新型实验室建设方案,同时探索信息与计算科学专业创新型人才的培养方法。     

任意复杂薄壁截面自由扭转常数的数值计算方法

针对任意复杂薄壁截面自由扭转常数的计算,提出一种便于计算机实现的建模方式和计算方法.采用一系列具有宽度的线段模拟薄壁截面,根据薄壁截面剪力流计算理论,编写相应计算程序,计算得到任意复杂薄壁截面的自由扭转常数.把本文的计算理论和计算方法运用到大型斜拉桥苏通大桥的截面计算中,并与Midas计算结果进行比较.计算结果表明:本文的建模方式实现了与CAD的无缝连接,方便工程应用;本文的计算方法对于不同剪力流指定方式得到相同的计算结果,克服了Midas的计算缺陷,验证了本文计算方法的正确性和稳定性.     

SMC爪极永磁电动机的设计特点

在简要分析开发软磁铁粉材料 (SMC)永磁电动机前景的基础上 ,设计并制造了一台以SMC材料为定子铁心的爪极永磁同步电动机 ,建立了电机的等值磁路图并进行了磁场分析 .采用三维有限元数值方法进行了磁场计算 ,计算结果得到样机试验结果的验证 .介绍了SMC爪极永磁电动机样机的结构及设计特点     

爪极永磁同步电动机脉动转矩的计算

脉动转矩的准确计算是爪极永磁同步电动机优化设计的基本前提之一 .在电机内磁场三维有限元数值分析的基础上 ,采用虚位移和麦克斯韦张量两种不同的方法计算了电机的脉动转矩 .计算数据和实验结果符合得较好 ,证实了磁场分析方法的正确性 .     

利用三维有限元法计算爪极电机的磁场分布

爪极电机的设计是比较复杂的问题 ,因为其转子结构和磁场分布呈三维性 ;而爪极电机的磁场计算又是分析、设计爪极电机的基础 ,它对于爪极电机的参数计算、性能设计和采用永磁材料设计新型混合式爪极电机都具有十分重要地意义。文章阐述了用三维有限元法计算爪极电机磁场的一般性原理 ,通过三维场数值计算 ,对一台 3 5 A传统结构汽车用爪极发电机的磁场分布进行了计算和分析 ,并对该电机转子中引入永磁磁钢的改进型发电机进行了分析 ,其结果对于设计新型爪极电机具有一定的参考价值。     

永磁电机不平衡磁拉力及脉动转矩相位调谐分析

为了揭示永磁电机的电磁激励规律，根据该电机的机械及电磁对称性，采用叠加方法研究了槽极组合对不平衡磁拉力及脉动转矩的影响，揭示了槽极组合与径向及切向磁拉力之间的刚体相位调谐规律，澄清了现有文献结论之间的分歧．解析结果表明：最大公因子大于1的槽极组合可有效抑制径向磁拉力．有限元仿真结果证明了理论分析的正确性．该研究提供了一种可有效预测和抑制磁致振动的相位调谐方法，同时为该类电机的动态设计提供了依据．     

永磁同步伺服电动机的磁场分析与参数计算

为了更有效地对永磁同步伺服电动机进行设计和分析,需准确进行电机的磁场分析和参数计算。该文以一台定子为集中绕组、槽/极比为9/6、转子磁极为径向充磁圆筒形磁极等结构特点的永磁三相同步伺服电动机为例,分析了其磁场的分布情况,给出了电机的磁场分布图;对用电磁场数值计算来求解电机的空载反电动势进行了研究和分析;同时对如何求解电机的定子绕组电感进行了研究。计算结果与实验所测的结果吻合较好。该文提出的磁场分析和参数计算方法,对这类结构的永磁伺服电动机的设计和分析具有很好的参考价值。     

凸装转子钕铁硼永磁同步电机主极漏磁有限元分析

提出了永磁磁极凸装在转子上的新结构永磁同步电机,用ＶｉｕａｌＣ语言编制面向对象的有限元分析程序,分析了电机的空载磁场并计算了主极漏磁系数,为实现永磁同步电机设计过程自动化奠定了基础。     

永磁直线同步电动机的稳态分析

通过对一种平板单边永磁直线同步电动机样机的电磁场分析 ,得到了较简便的关于其磁场、力和参数的求解方法 ,经实验验证 ,计算结果较为满意。     

稀土永磁同步电动机驱动抽油机的节能效益

传统的同步电动机与异步电动机相比具有突出的优点 ,如效率高、功率因数高 ,但是同步电动机仍然不能取代异步电动机用于小功率简单驱动场合 .电磁式的同步电动机需要附加起动控制装置而永磁同步电动机一般用于变频传动 .用于抽油机自起动的稀土永磁同步电动机是一种复合电机 ,它兼有同步电动机与异步电动机的优点 ,起动时如同异步电动机而牵入同步后运行在同步转速 .笔者研制的稀土永磁同步电动机转子上装有空间对称的鼠笼条和稀土磁铁 .抽油机负荷特点是驱动电动机需要起动转矩大而运行时负荷率很低 (30 % ) ,介绍了研制的稀土永磁同步电动机的结构和设计特点和节能机理 .油田现场试验结果表明驱动方案可行 ,用稀土永磁同步电动机替代三相异步电动机来驱动抽油机可节电 1 5%左右 .最后讨论了驱动电动机的优缺点和相应解决方法     

转子磁极分段移位斜极对永磁同步电机转矩的影响

为了降低齿槽转矩和转矩脉动对电机性能的影响,采用电机转子磁极分段移位斜极方法达到减振降噪、提高永磁同步电机性能的目的.基于此方法对电机的齿槽转矩进行理论计算,并利用有限元法在Maxwell中建立8极48槽内置式永磁同步电机模型,分析转子磁极分段移位斜极方法对齿槽转矩和转矩脉动的影响.研究结果表明:齿槽转矩中除了次数为转子磁极分段数及其倍数次的谐波外,其余谐波基本得到消除,并且随着转子磁极分段增加,齿槽转矩峰值逐渐降低,尤其在磁极分三段时,齿槽转矩峰值下降5.22 N·m,对齿槽转矩的削弱效果最为明显;负载转矩和转矩脉动随着转子磁极分段数的增加逐渐降低,转子磁极分两段时降低幅度较为明显,与转子磁极不分段相比下降60%,并且随着转子磁极分段数增加,转矩脉动趋于平稳.     

扇区集中式改进型不等齿多相永磁同步电机分析

为了降低电动汽车用表贴式永磁同步电机(surface mounted permanent magnet synchronous motor,SPMSM)的相间互感,提高其容错性能,提出一种可模块化设计的采用改进不等齿宽定子的扇区集中式分数槽集中绕组(fractional slot concentrated winding,FSCW)定子拓扑结构。在此基础上,推导了这种新拓扑结构仅由定子绕组产生的气隙磁密频谱的可行极槽组合,并对其可选的极槽组合方案进行分析。有限元分析(FEA)证明了这种新型拓扑结构可以有效地减小相间互感,提高输出转矩。通过建立采用这种新型拓扑结构的每相2线圈、每相3线圈、每相4线圈的六相SPMSM模型,比较反电动势(electromotive force,EMF)、转矩脉动、损耗和隔磁性能,得出了每相2、3、4组线圈的扇区集中式改进型不等齿FSCW电机的特性。结果表明,每相偶数组线圈和极数较少的极槽配合方案的转矩波动更低,隔磁性能更好,另外,每相线圈数越多电机的永磁体涡流损耗越低,但定子铁芯损耗越高。