超导磁悬浮支承系统干扰力矩及漂移误差分析

在超导磁悬浮支承系统中, 如果被悬浮的超导球形转子是一个理想的球体, 并且是表现出完全的迈斯纳态, 那么由于球体的对称性, 就不会产生干扰力矩. 但实际的情况并非如此, 一般情况下, 超导球形转子总是存在加工制造误差, 且在高速旋转时总是存在离心变形, 因此转子的表面并不是理想的球面, 当超导转子悬浮在磁场中时, 沿转子表面法线方向的磁悬浮力, 不是完全通过转子质心, 将会产生磁支承干扰力矩, 从而引起转子的漂移误差. 本文从超导转子磁支承干扰力矩的物理机理出发, 对干扰力矩及其引起的漂移误差进行了分析, 包括转子非球形产生的一次干扰力矩、转子非球形与失中度和装配误差产生的二次干扰力矩, 并推导出了磁支承干扰力矩引起的漂移率计算公式, 代入转子参数计算出各种干扰力矩引起的漂移率大小, 为转子漂移测试和系统误差补偿提供了参考, 对于转子的结构优化设计具有指导意义.     

超导空心球形转子变形分析

超导空心球形转子的非球形误差将产生干扰力矩、引起漂移误差降低仪表精度。针对转速和温度引起超导空心球形转子的非球形误差进行分析,将超导空心球形转子模型直接从CREO中导入到有限元分析软件ANSYS,并对超导空心球形转子进行有限元变形仿真。通过对仿真结果进行分析,得出超导空心球形转子离心变形量和温度变形量,阐明了超导空心球形转子特有的变形规律,为补偿和减小转子的动态变形提供了理论依据,也为该特殊结构的空心薄壁转子的设计和优化提供了重要依据。     

气浮式转子静平衡测量技术

针对卫星等特殊产品，采用竖立方式进行静平衡测量与校正是产品装配质量检验的重要环节。通常采用的摆架硬支承测力式结构，虽然可以达到很高精度，但侧面临滚动球轴承的磨损会影响精度，皮带张力和电机转速的波动构成同频或近频干扰，转子质量的增加导致摆架结构日益复杂等问题。气体静压支承具备粘滞系数极低、摩擦力矩极小、环保、结构简单等优势，研究将气体静压支承方法应用于立式转子的静平衡测量，取得了令人满意的结果。     

双颗粒在溶解条件下沉降的多相流动特性

对牛顿流体内溶解双颗粒在垂直管道中的沉降运动进行了直接数值模拟. 流体运动由守恒方程计算, 密度和黏性的变化考虑流场温度变化的影响, 通过积分粘性应力和压力获得颗粒的受力跟踪颗粒运动, 溶解引起的相变及其形状的变化由溶解潜热、溶解质量与分散相边界处的温度梯度的关系建立的方程决定. 通过颗粒和流体间相互的作用力和力矩及边界条件的施加实现相间耦合. 对双颗粒在等温流体无溶解条件和非等温流体溶解条件下的沉降过程进行了计算. 结果表明, 在一定雷诺数内, 热对流产生的颗粒尾迹处涡的脱落以及溶解引起的颗粒质量、颗粒表面形态的变化引起了颗粒的横向摆动, 并使颗粒沉降速度发生了变化.     

压气机级间尾迹非定常流动的分析与利用途径探索

在真实轴流压气机中,上游静子叶排尾迹经由静止/旋转两套坐标系转换,对下游转子叶排流场进口气流产生准周期性扰动.对尾迹干扰下的转子非定常流场进行数值模拟,与传统设计定常流动假设下均匀进气的流场对比分析了尾迹干扰的影响.结果表明,在适当条件下,上游静子叶排尾迹运动对下游转子分离流旋涡运动能够产生有益的影响,改善叶背分离旋涡运动与转子叶片静压分布,提高转子流动效率与压比.     

单框架控制力矩陀螺转子动不平衡对遥感卫星成像的影响

分析了单框架控制力矩陀螺（SGCMG）转子在高速旋转时产生的动不平衡干扰力矩引起的星体颤振角和颤振角速度对TDI CCD相机成像的影响。通过坐标变换将转子坐标系下的干扰力矩转换至星体坐标系下的干扰力矩,将卫星姿态动力学方程计算出干扰力矩引起的星体颤振角位移和颤振角速度代入TDI CCD相机成像像移补偿模型;利用TDICCD相机像点与物点对应模型的仿真系统仿真了陀螺转子在不同转速下引起星体颤振角位移和角速度对相机成像的影响;最后,利用图像对比度和互相关相似性测度分析仿真成像质量。仿真显示：SGCMG转子在转速为3 000 r/min时,横向调制传递函数为0.997,图像互相关相似性测度为0.996 1;转速为6 000 r/min时,横向调制传递函数为0.928 3,图像互相关相似性测度为0.974 8。结果表明：SGCMG转子在高速旋转过程中引起的星体颤振角位移和角速度严重影响了TDI CCD相机的成像质量,应依据颤振的影响对SGCMG实施减震措施。     

波转子内部非定常流动分析

为进一步了解波转子内部流动机理,本文利用数值方法分析了径流与轴流波转子内部流动,得出以下结论:模拟的流场特征与设计要求相符.计算结果充分显示了波转子内不同能量密度的气体实现能量交换的过程,同时也显示了端口非瞬时开放等非定常过程的影响.     

表面对V_3Si电子态密度的影响

本文从V_3Si的准一维链模型出发,用双时格林函数方法,正确地计算了链的理想中断所引起的自由表面、非理想中断的表面以及含杂的自由表面对电子态密度的影响,分析了可能提高V_3Si费米面附近态密度的物理条件,讨论了超细微颗粒化提高V_3Si超导转变温度的可能性.     

超导交叉膜隧道结的电流-电压滞迴

本文指出对于超导交叉膜隧道结,跨越结的隧道电流除引起结区温升外,同时在结区产生不均匀的自场。这将使结区超导膜进入中间态。用这个物理模型不仅可以解释超导Pb膜的不可逆非平衡电压曲线的滞迴以及实验上出现的阈值电流I_(t3)的存在,而且还可以得出通常的隧道I-V曲线中出现滞迴的奇异现象。 关键词：     

热质的运动和传递-最低热质能耗散原理和热质运动方程

过增元基于质能方程提出了热质的概念.在非平衡热力学中,存在最低能量耗散原理,根据该原理可以导出热传导,扩散及粘性流动等不可逆输运过程的方程式.当采用热质模型对传热现象进行描述时,发现热质的运动也满足最小作用量原理:最低热质能耗散原理,根据该原理可以推导得出热质运动的动量守恒方程。     

微小型粘性泵的内部流场PIV试验研究

根据偏置于两平板间转子两端剪切力不平衡的原理,本文设计加工了偏置式垂直转子微小型粘性泵,并利用PIV技术对其内部的流动进行了可视化量测.通过对试验数据进行进一步的分析,得到了其内部流场的流线分布及相关性能曲线.     

固体表面球冠状液滴开尔文方程推导

推导了固体表面球冠状液滴与气体两相平衡的热力学判据.并依据杨氏公式及球冠几何计算公式,直接证明了对于附着在固体表面的球冠状液滴的平衡气体压强与固体壁面的材质无关.证明过程物理模型清晰,热力学意义明确.     

跨音速全位势方程的机翼气动性能计算

采用守恒型的跨音速全位势方程计算了机翼的气动性能,包括表面压力分布,力和力矩系数。计算中未计及粘性效应。坐标变换采用Joukowsky变挟。计算采用Jameson超松弛逐次线迭代格式(SLOR)和逐次加密网格技术。以ONERA M6机翼作为算例。计算结果表明与其他采用全位势方程的计算结果以及实验结果符合很好。     

叶栅全三维粘性反问题的数值解

本文发展了一种解叶栅全三维粘性反问题的新的数值方法.基于非正交曲线坐标与相应的非正交速度分量下完全守恒型的Navier－Stokes方程,全三维反问题规定叶片表面的无量纲压力分布反求叶型。计算中叶片表面的边界条件采用一种特殊的方式来处理，即一方面强加给定的压力分布条件,另方面叶面的几何位置在迭代过程中又是可移动的，其移动速度将与Navier—Stokes方程在当地的解联系起来，从而形成一种解定常问题的新的不定常过程.试算证明了本文方法的可行性。     

超导同步调相机低温系统设计与试验研究

超导同步调相机是一种用于电力系统的新型动态无功补偿设备, 具有高效、 快速响应等优点. 本文描述了10 Mvar 高温超导同步调相机的总体结构, 励磁绕组采用 YBCO 高温超导带材绕制而成, 通过循环的20 K 冷氦气进行冷却. 低温系统主要包含3 台制冷机、1 台氦气泵、 冷头换热器及其他辅助设备, 通过旋转密封装置与电机转子部分进行连接. 本文重点介绍了低温系统的设计方法, 包括转子、 绝热力矩管和电流引线等关键部位漏热和氦气管路流阻的计算方法, 并通过多次降温试验进行实验验证. 通过对带负载试验结果分析得出: 存在最优的氦气压力和氦气泵转速运行参数, 使得电机转子部分获的最佳冷却效果. 通过与300 kvar 高温超导同步调相机的耦合测试发现, 所研制的低温系统可将转子系统冷却至22.4 K, 满足调相机应用中对低温环境的要求.     

迷宫与蜂窝密封的流场及动力学性能分析

为了研究转子振动与转子密封之间的相互作用及影响,本文对两种环形转子密封的流动特性以及其所对应的转子的动力学特性进行了数值计算。首先提出了一种计算转子动力学参数的数值方法,可以求解转子的振幅和振频。之后这些参数可以作为非稳态条件应用于流体数值计算中。数值分析的结果表明,转子的振动能够降低密封的性能并且引起额外的转子气体力。通过深入的分析证实了该气体力总是趋向于降低转子的自激振动,并且随着压差的增大这种效应更加明显。关于上述现象在两种转子密封中的异同在本文中给出了说明。最终得出结论:适当结构的迷宫、蜂窝密封或者其二者的组合是完全有可能降低转子自激振动带来的负面影响的。     

凸肩对单级压气机性能的影响

为研究防振凸肩对压气机性能的影响,进行了转子带凸肩与不带凸肩的单级压气机性能试验。试验结果表明,凸肩对压气机气动性能的影响不局限于凸肩附近区域,它几乎影响到整个叶片通道高。分析认为,气流在压气机内的流动状态与流量连续方程和径向平衡方程有关。局部凸肩的干扰,除引起气流重新径向平衡外,还带来凸肩区附近粘性损失增加和阻止转子尖部因离心力引起的弹性变形等影响。这必然使凸肩的影响扩展到全叶高。设计带凸肩转子时,应在凸肩所在处考虑局部堵塞和损失的影响,这样才能比较客观地反映防振凸肩对改变压气机内流场分布的作用。     

动量守恒定律和角动量守恒定律辨析

辨析了系统动量守恒和角动量守恒的适用条件, 旨在加深学生对动量守恒定律和角动量守恒定律的 理解. 以3个例题为例, 根据实际条件选择参数, 计算了系统的内力和外力的数值, 分析了系统所受合外力( 外力力 矩的矢量和) 远小于系统内力( 内力矩) 的条件. 结果表明, 只定性地根据物体的质量很小就得出物体的重力远小于 系统内力的结论是不充分的, 质量很小的物体的重力是否远小于系统的内力还取决于碰撞前物体的速度; 而外力 力矩的矢量和是否远小于内力矩不仅取决于碰撞前物体的速度, 还取决于碰撞的位置     

基于流量平衡的波转子初步设计方法

波转子可以在不提高涡轮前温度的条件下提高燃气轮机循环的最高温度以及增压比,进而改善燃气轮机性能.本文提出了一种解析的波转子初步设计方法,在其中引入流量平衡约束条件,并用数值模拟验证了该方法的设计精度.该方法求解得到波转子的参数化设计空间,并由此归纳出波转子增压性能与压缩空气品质的优化设计方法.     

空气等离子体双温度输运性质计算

本文采用将经典的Chapman-Enskog方法扩展到高阶近似的方法计算获得了双温度化学平衡条件下空气等离子体的粘性、热导率和电导率。结果表明,压力和热力学非平衡程度的改变会影响空气组分解离和电离反应的温度区间,从而使气体的粘性和热导率的峰值区域产生变化。局域热力学平衡条件下空气等离子体输运性质的计算结果与文献报道结果符合较好,验证了本文结果的可靠性。