风力机风轮振动特性研究

针对风轮的轴向窜动效应和陀螺效应振动特性,采用流固耦合分析原理进行模态数值模拟及风力机实际运行状态下的试验验证.结论发现:轴向窜动效应振动的触发源于塔架弹性,气动载荷和离心力对该类振动频率的变化基本没有影响;陀螺效应振动的触发源于同一时刻不同叶片表面气动压力的不对称,气动载荷中的周向力是导致该类振动频率发生变化的主要原因,轴向力则对其振动频率的变化没有影响,离心力对该类振动频率的变化影响不大,且近似成线性.相关研究成果,可能为很多风力机在远短于设计寿命期内频繁发生叶根损伤和断裂、变速箱齿轮严重磨损、发电机主轴变形等一些困扰学界的问题提供新的分析思路和答案.     

风轮结构动力学参数优化改进方法研究

提出三种风轮结构动力学性能改进方法,在风轮实际挂机安装条件下进行模态测试。研究发现:翼型加厚可有效提升风轮前三阶固有频率15%以上,但却会使风轮共振带拓宽;双夹板式叶片连接方式可使风轮1阶固有频率明显下降,但却使风轮2、3阶固有频率显著升高,且亦会使风轮共振带拓宽;沿叶展方向开槽和加肋提升风轮前三阶固有频率的程度相对较小,其对各阶反对称振动频率的提升效果较同阶对称振动频率提升效果显著,且不会造成风轮共振带的拓宽;翼型加厚和双夹板式叶片连接方式可实现风轮前三阶振动阻尼比呈较均匀稳定的下降;沿叶展方向开槽和加肋虽使风轮1阶反对称振动阻尼比增大,但随振动阶数升高,可使阻尼比一直保持稳定的下降趋势。     

三碘树脂的稳定性研究

本文较为详细地研究了三碘树脂消毒后水中的余碘浓度,考察了树脂上的I_3~-离子与SO_4~(2-)和NO_3~-离子的交换程度以及接融时间,余氯、温度对出水中碘浓度的影响。结果表明,SO_4~1与I_3~-的交换能力大于NO_3~-与I_3的交换能:接触时间越长,水水中余碘度浓越高,接触时间超过30秒后变化不大;余氯存在使水中余碘浓度明显升高;三碘树脂宜在60℃以下用于饮用水消毒。     

解线性方程组的松弛方法及其应用

线性方程组在科学和工程领域中有着重要的应用,松弛方法是求解线性方程组的有效算法之一.本文在著名的Gauss-Seidel迭代法的基础上,研究了一种有效的松弛方法.理论分析表明,该方法能收敛到线性方程组的唯一解.此外,我们还将该方法应用在鞍点问题和PageRank问题的求解上,并得出了相应的数值结果.结果表明该方法比现有的松弛方法更有效.     

利用格子Boltzmann方法模拟单个气泡在复杂流道内的运动特性

利用格子Boltzmann方法模拟了单个气泡在具有三个半圆形喉部的复杂流道内的上升过程.通过分析气泡运动过程中的形态、运动轨迹及运动速度的变化,研究复杂流道对气泡运动特性的影响.研究结果表明,在上升过程中,由于壁面的影响,气泡的形状发生严重的变形,运动轨迹也发生相应的偏转.通过实验结果的对比,验证了模拟结果的正确性.结果表明格子Boltzmann方法可以用于模拟具有复杂边界的两相流问题.     

求解混合三角多项式方程组的直接GBQ方法

许多科学与工程领域,我们经常需要求混合三角多项式方程组的全部解.一般来说,混合三角多项式方程组可以通过变量替换及增加二次多项式转化为多项式方程组,进而利用数值方法进行求解,但这种转化会增大问题的规模从而增加计算量.在本文中,我们不将问题转化,考虑利用直接同伦方法求解,并给出基于GBQ方法构造的初始方程组及同伦定理的证明.数值实验结果表明我们构造的直接同伦方法较已有的直接同伦方法更加有效.     

级联双折射光纤环镜滤波特性的分析

从理论上研究了级联双折射光纤环镜滤波器的滤波特性，给出加隔离器与不加隔离器两种不同结构的串联双环镜滤波器透射光强的表达式，并对于两个环镜取不同的周期比时的滤波特性进行了数值模拟和分析.得出串联环镜滤波效果与级联顺序无关，光隔离器对滤波效果不会产生影响，只是增加了插入损耗.通过级联和改变两个环镜的双折射光纤长度比，可以获得不同的滤波效果.最后给出了多个环镜直接级联后透射光强的通项表达式，通过对通项式的理论分析可以设计不同的滤波器.     

光强检测型光纤光栅温变不敏感动态压力传感研究

报道了基于光纤光栅反射谱带宽调制和光强差分检测技术实现单一光纤光栅温变不敏感动态压力传感的新方法。设计了一种结构新颖的双孔梁压力传感装置,依据双孔梁有限元受力分析将光纤光栅准确定位于线性梯度应变区,压力作用下光纤光栅反射谱对称展宽,反射光强线性正比于压力变化。基于光波导理论和材料力学原理推导了线性梯度应变场作用下光栅反射谱带宽、反射光强与压力之间的响应关系。利用光强差分检测技术取代传统波长解调方法,简化解调过程的同时传感系统免受温变影响。实验表明,在-10~80℃的温度变化范围内,系统测量误差小于总量程(120kPa)的1.8%,动态响应速度约80Hz,重复测量系统输出稳定,具有较好的应用价值。     

复杂微通道气体流动的格子Boltzmann模拟

构建了一个模拟复杂微通道内气体流动的多松弛格子Boltzmann模型。该模型采用动力学曲面滑移边界,考虑了微尺度效应和努森层影响。此外,为了更准确地描述微通道内气体的滑移速度,在模型中引入孔隙局部Kn数来代替平均Kn数。之后采用Poiseuille流对模型进行验证,模拟结果与用直接模拟蒙特卡洛方法和分子模拟结果吻合较好,证明了该模型模拟微通道内处于滑移区和过渡区气体流动的有效性。最后,采用该模型模拟多孔介质内气体渗流过程。结果表明,随着孔隙平均Kn数的增加,多孔介质内的高渗区域增加,且优先从小孔隙中开始增加,这是由于小孔隙中微尺度效应更加明显,相对大孔隙流动阻力更小所致。     

信号处理中一类非线性方程组的快速求解

在声纳和雷达信号处理中,需要求解一类维数可变的非线性方程组,这类方程组具有混合三角多项式方程组形式.由于该问题有很多解,且其对应的最小二乘问题有很多局部极小点,用牛顿法等传统的迭代法很难找到有物理意义的解.若把它化为多项式方程组,再用解多项式方程组的符号计算方法或现有的同伦方法求解,由于该问题规模太大而不能在规定的时间内求解,而当考虑的问题维数较大时,利用已有的方法甚至根本无法求解.综合利用我们提出的解混合三角多项式方程组的混合同伦方法和保对称的系数参数同伦方法,我们给出该类问题一种有效的求解方法.利用这种方法,可以达到实时求解的目的,满足实际问题的需要.