涡激振动行波动力学特征的数值模拟

采用数值模拟分析了水中大长径比结构物涡激振动行波动力学特征,以及水动力学阻尼和模型初始张力对于行波动力学特征的影响.数值模拟模型采用改进的尾流振子模型,该模型考虑了涡激振动横向运动和顺流向运动之间的耦合,考虑了张力沿模型长度的变化和流体的耗散.给出了用于评估行波在整个振动波中所占比例的方法,该方法采用行波椭圆来定量表征行波所占的比例,即行波比.数值模拟结果显示,行波比总体上呈现随流速增加的趋势,但在模态阶数变化的临界流速上突然降低.水动力学阻尼显著影响着行波比,阻尼比越大,行波比越大,行波对于整个振动波的贡献就越大.不同张力情况下,行波比突然下降的临界速度不同.初始张力影响模型的固有频率,影响模态阶数发生转变的流速,从而影响了行波比突然下降的临界流速.     

基于粒子系统的舰船航迹仿真

提出一种基于开尔文波理论和粒子系统技术的船行波模拟方法,采用开尔文波理论构建二维船行波模型,使用粒子系统技术对船行波的三维模型进行动态建模,从实际观察出发,根据艏浪、艉浪的形状特征、作用范围和浪花的随机运动特性,给出艏浪、艉浪的粒子系统建模方法.实验证明该方法能快速逼真地模拟舰船航行时的航迹.     

自由表面上球形浮体的拖曳运动仿真与试验

浮体在自由表面上的拖曳是一种常见的拖曳形式,由于自由表面上物体的运动情况相当复杂,目前对这种拖曳系统的设计和分析一般采用试验的方法.通过理论分析,对球形浮体在自由表面上的匀速直线拖曳运动建立了数学模型,其中对缆绳的分析采用Ablow-Schechter提出的有限差分模型,对球形浮体的分析采用水动力系数法,整个耦合系统用有限差分方法求解.之后,在拖曳水池进行了试验,试验结果表明,这种方法在拖曳速度比较低的情况下能够模拟真实情况,可以用来指导拖曳系统设计.     

压电风扇振动方程和速度场的数值分析

通过ANSYS建立压电风扇的简化模型,对压电风扇进行模态分析,得出1阶模态下的共振频率为51.19 Hz;通过瞬态分析得出风扇上给定点的最大振动位移和振动特性,拟合出压电风扇处于最大位移时的振动曲线;得出压电风扇在整个工作过程的振动函数方程;通过此运动方程编写用户自定义函数（User Defined Function,UDF）在FLUENT中计算出压电风扇周围最大速度为1.94 m/s,沿流道长度方向上的速度约为0.73 m/s.     

基于粒子系统的舰船航迹仿真

提出一种基于开尔文波理论和粒子系统技术的船行波模拟方法,采用开尔文波理论构建二维船行波模型,使用粒子系统技术对船行波的三维模型进行动态建模,从实际观察出发,根据艏浪、艉浪的形状特征、作用范围和浪花的随机运动特性,给出艏浪、艉浪的粒子系统建模方法。实验证明该方法能快速逼真地模拟舰船航行时的航迹。     

机器蛇的行波运动控制分析与研究

针对仿生机器蛇的行波运动控制,分析了其运动机理,在移动机器人仿真软件Webots中建立了其三维虚拟运动模型;基于机器蛇的行波运动控制函数,采用建立的三维虚拟模型对实现行波运动的控制参数进行了分析和实验验证,得到了控制参数与行波运动形状之间的关系;机器蛇行波运动控制的实验结果表明,基于上述分析的控制参数对机器蛇运动形状影响的结论,可以实现机器蛇任意期望形状的行波运动控制,并且具有较快的收敛速度。     

旋转圆环平面外振动的行波法研究

以高速球轴承保持架为应用对象,针对旋转薄壁圆环的平面外振动问题,开展弹性波传播的基本特性研究,分析平面外波动的色散方程、波数、截止频率、相速度以及位移耦合系数.基于行波动力学方法,根据波动正向传递的判据,将正负行波的波数进行分离.结合相位封闭原理和波传递矩阵,建立旋转圆环的频率特征方程.文中算例给出了旋转薄壁圆环平面外振动的固有频率,对其计算结果与文献结果作了比较,验证了计算方法的准确性.     

旋转矩形孔薄壁圆环模态特性的行波计算

文中将建立旋转矩形孔薄壁圆环截面突变处的波传播模型,研究振动弹性波反射和透射特性,结合相位封闭原理,给出振动特征方程,得到薄壁圆环的各阶模态频率、模态形状和分支图.将静止矩形孔薄壁圆环的固有频率与有限元分析法求得的固有频率进行比较,验证行波法计算的准确性.研究将为轴承实体保持架的动力学计算提供理论基础.     

鸟体力学模型仿真研究

为使鸟撞飞机结构数值计算中鸟体模型更贴近实际,基于非线性动力学有限元分析程序的Lagrange算法、Euler算法和SPH算法,以及弹塑性和流体动力学本构模型,建立了三种鸟体有限元模型,并进行了由低速到高速的鸟撞平板仿真研究.结果表明:鸟撞击速度低于100m/s时,采用模型一方法仿真鸟体较合理;鸟撞击速度高于100m/s时,鸟体的仿真宜采用模型三方法;综合计算精度和计算成本两个方面,当鸟撞击速度高于145m/s时,模型一方法也是可接受的方法.鸟撞平板仿真验证了分析结果的正确性,为鸟撞仿真中鸟体的建模提供了参考依据.     

水池拖车转矩主从模糊自整定控制系统

采用主从控制模式有效地解决了水池拖车控制系统4台直流驱动电机的速度同步和负载平衡问题.传统的直流电动机双闭环调速系统多采用结构简单、性能稳定的带限幅的PI调节控制器,传统的PI调节器很难满足快速、超调小和抗干扰能力强等要求,特别是在模型参数时变、控制对象非线性和众多干扰因素的情况下.采用模糊自整定PI控制器,利用模糊推理方法实现对PI参数的在线自整定.通过实验仿真证明,该系统在不同的运行环境下都能有良好的静态和动态性能.     

35kV输电线路故障行波特征及传输特性仿真研究

目前行波精确定位技术在35kV系统应用还不够成熟,故障行波特征及传输规律有待进一步深入研究。论文以一条35kV输电线路为研究对象,首先分析了传统解耦技术在短距不对称35kV线路上的适用性,然后建立全电磁暂态仿真模型,模拟了典型反击、绕击、金属性接地以及高阻接地故障过程,分析了行波特征及传输规律,并研究了不同传输距离下各模量行波传输衰减规律,最后分析了各模量行波在故障定位中的应用。研究结果表明,不同故障下行波特征差异明显,其中雷击波形幅值大、波尾时间小于20μs,而非雷击则大于40μs;随着传输距离增加,各模量行波幅值均呈降低,波头及波尾时间增加,且在前10km内传输衰减最快;各模量行波应用于故障定位时定位误差均小于5%。     

煤矿井下电缆单相接地故障测距

矿井配电网为单端供电系统,其中性点不接地或通过消弧线圈接地,当出现单相接地故障时,由于故障电流微弱,故障点位置很难查找。针对该问题,提出了一种基于零模和线模行波波速差的单端行波故障测距法,详细分析了行波测距理论,阐述了线模波速与零模波速的测量方法。在理想情况和故障点存在过渡电阻情况下的仿真结果证实了该方法的有效性和可行性。     

时栅位移传感器中利用光电技术产生电行波信号的新方法

原有的基于变耦合系数变压器原理的时栅位移传感器方案,采用通过旋转改变齿面间的距离以改变电磁耦合系数的方法得到电行波.但试验结果显示,所得电行波信号相对较弱,载波较大,难以滤除,且很容易受到周围电磁环境干扰.为了克服上述问题,基于相同的原理,又提出了一种利用光电技术产生电行波信号的新方法,使时栅位移传感器的研究工作跳出了长期依赖电磁转换原理设计传感器的思路,并在实验中取得了良好的结果,所得行波的质量明显改善.     

超声电机及其在机器人驱动中的应用

声波电机(Ultrasonic Motor,简称USM)是一种近二十年来发展起来的一种利用超声波振动能作为驱动源的新原理电机.以行波型超声电机为例,介绍超声电机原理结构、特点及其驱动控制技术,并以超声电机驱动的二轴机械臂控制系统为例子介绍超声电机在机器人控制、执行中的应用.     

基于ITD的高压直流输电线路行波故障测距法

针对行波测距时波头到达母线时间精度提取困难的问题,提出了应用固有时间尺度分解(ITD)原理提取行波时频信息,通过ITD自适应地将故障行波信号分解得到原始信号完整的时频分布,可以准确得到行波波头到达母线的时刻.针对行波速度难以准确确定的问题,利用A型测距法与D型测距法相结合,提出了一种不受行波波速影响的测距法,以克服预设波速与实际波速存在的误差,提高测量精度.仿真实验表明:方法有效,误差精度较D型测距法好,在一定程度上提高了故障测距精度.     

一类非线性波方程尖波解及其动力学性质的分析

应用动力系统分岔理论和定性理论研究了一类非线性DegasperisProcesi方程的行波解及其动力学性质,并结合可积系统的特点,利用哈密尔顿系统的能量特征,通过Maple软件绘出其相轨图,再根据行波与相轨道间的对应关系,揭示了不同类型的行波解间的转变与参数变化的关系,并且给出了不同行波间相互转换的参数分岔值,从根本上解释了Peakon产生的原因.数值模拟验证了该方法的正确性.最后给出了相应行波解的表达式.     

行波故障测距装置现场校验技术研究

为解决行波故障测距装置的现场检测问题,本文讨论了行波测距装置的测距原理,分析了行波测距装置内双端测距的测距方法,研究了故障行波信号特性及电流互感器及二次电缆等二次传变回路对故障行波传递的影响,探究了一套针对行波测距装置的现场校验平台和方法。检测平台主要包括基于高频线性电流放大器为基础的故障行波再现装置、电磁暂态仿真软件以及GPS卫星同步装置。高频线性电流放大器作为故障行波再现装置,至少能同时输出多路高频电流且配备GPS卫星同步系统,以及考虑了二次传变回路的基于电磁暂态仿真软件的故障模拟仿真系统。检测结果验证了现场校验方法和平台的可行性和正确性。行波测距装置现场校验能够有效发现行波测距装置的技术缺陷、检测行波测距装置测距精度及可靠性。     

基于ANSYS的单级行波发射器温度场分析

本文使用ANSYS对单级行波发射器的温度场进行了仿真分析,计算了抛体和线圈的发热热源、线圈绕组的等效导热系数、线圈和抛体与空气间的辐射散热系数。给出了用ANSYS分析行波发射器温度场的基本步骤和所加电压为250伏时线圈和抛体的温度分布云图,这对以后进一步研究有一定的实际意义。