轴流转桨机组桨叶液固耦合振动特性仿真计算

以流滩坝灯泡贯流转桨机组转轮桨叶为例,从推导的转轮叶片液固耦合运动方程出发,计算了轴流机组桨叶在空气中振动和在工作流道中液固耦合振动的主频和主振型,并对流滩坝电站桨叶在稳定运行中产生共振的可能性进行了分析。转轮叶片在工作流道中的主频、主振型和共振特性分析是机组安全运行不可缺少的研究内容,该文在理论计算方法上有别于原有的方法。给出的计算方法适用于其它类型叶片的液固耦合振动特性分析。     

水轮机固定导叶与活动导叶的相互影响

本文通过对在专门研制的环盘式双列叶栅实验装置上所进行的固定导叶与活动导叶实验的分析,认为水轮机的固定导叶与活动导叶圆周方向的相互位置对导叶区域水流的特性和水力损失影响较大,指出了对称型和正曲率型活动导叶与固定导叶的最佳相对安放位置和流场的不同特性;建立了水轮机设计时确定固定导叶与活动导叶相对安放位置的经验公式;并分析了高水头低比转速水轮机导叶汽蚀破坏的主要水力原因。     

水轮机固定导叶的动力特性

为计算水轮机固定导叶的动力特性，提出了计算座环约束刚度的一个简化方法，推导了刚度系数的计算公式，利用通用板单元分析了导叶在空气中的自振特性，并在真机上作了原型观测；计算结果与实测值吻合较好，进而考虑流体耦合因素，计算了固定导叶在水中的动力特性。     

混凝土湿喷机S管道固液耦合分析

S管道是一种广泛用于混凝土湿喷机的关键部件,它的性能直接影响混凝土湿喷机这类混凝土机械的使用性能.本文使用ANSYS有限元分析软件计算了两种边界条件下充液、充气S管道的模态频率,得到各个结构参数的灵敏度.并且分析了第一阶模态频率对灵敏度的影响,为S管道的防共振使用提供了参考,并为S管道的优化设计提供了理论依据.     

充液管道流固耦合对称方程的振型分解法

基于作者建立的充液管道流固耦合的对称模型及所证明的振型正交性,给出了充液管道中考虑流体和固体相互作用问题的振型分解法.本文的工作为直接按固体力学的振动方法求解流固耦合问题开辟了新的道路.文章最后给出了一个例子说明本方法的应用.     

井下工具系统固液耦合动力特性研究

用有限元法推导了普通井下生产管柱的固液耦合振动方程,计算出管柱的固有频率,并与数值计算方法进行对比.对井下管柱系统进行有限元谐响应分析,根据实测的潜油电泵振动数据,结合谐响应激励载荷,进行动力学分析,计算出管柱稳定工作时的动载荷频率范围.结果表明,额定功率下潜油泵的振动以及原油的流动速度均不会对井下工具系统产生明显的振动影响.     

固固界面剪切分层的超声波耦合共振机理

针对结构表面吸积层去除问题,提出了两种分层模型,研究了超声波激励下固固界面的剪切分层问题,揭示了固固界面剪切分层的超声波耦合共振机理。利用傅里叶积分变换方法,通过严格推导,获得了超声波激励下吸积层结构中的位移场与应力场,进一步获得了固固界面剪切应力场。通过数值积分方法,计算了铝与石膏界面的剪切应力幅值,研究了激励频率与吸积层厚度对界面剪切应力幅值的影响。在固固界面剪切分层条件的基础上,提出了超声波分层频率的选择方法。依据两种分层模型,分别建立了超声波分层实验系统,完成了铝和石膏的分层实验。通过理论分析可知,激励幅值与界面剪切应力幅值存在线性正相关性,界面剪切应力幅值存在共振特性。对于水平剪切(SH)波分层模型,界面剪切应力幅值在第2模态的截止频率处发生了耦合共振。3.5mm厚的石膏层粘附于3mm厚的铝板的耦合共振频率是86kHz。对于Love波分层模型,界面剪切应力幅值在第1模态群速度最小的频率处发生了耦合共振。3.5mm厚的石膏层粘附于半无限大铝基体的耦合共振频率是88kHz。吸积层厚度增大,界面剪切应力幅值的耦合共振频率向低频移动。相同激励下,在耦合共振厚度范围内,吸积层厚度越大,...     

盾构隧道竖井内油气管道流固耦合振动特性分析

对某盾构隧道竖井内的油气管道,基于ANSYS Workbench平台建立流固耦合振动有限元模型,采用直接耦合方法对油气管道进行结构模态特性计算。仿真模拟考虑了内部流体和外部静水与管道耦合作用、管道固定导向支座约束、管道壁厚以及流体介质密度对油气管道固有频率和振型的影响。结果表明:流固耦合作用和固定导向支座约束都会降低管道的固有频率,其中外部静水对管道固有频率的影响较大,不可忽略;管道的固有频率随壁厚增大而增大,随流体介质密度增大而减小;管道的低阶模态属于梁式振动形态,高阶模态属于壳式振动形态,流固耦合作用对管道的振型没有影响。     

液压管道中液-固耦合作用的模态综合法

针对液压管道的振动问题提出一种新的建模方法,即先采用左,右复模态分析方法建立管道结构模型和用频率相关摩擦模型建立液体模型,再引入模态综合理论综合结构模型和液体动态模型,在复数域中建立液-固耦合振动模型,且提出模态综合法的要点,由数值例子说明此方法是合理的。     

混流式水轮机引水、导水部件内部固液两相流动的数值分析

基于N-S方程,运用k-ε-Ap模型,采用直角坐标系、混合四面体非结构网格和SIMPLE算法,将混流式水轮机蜗壳、固定导叶和活动导叶作为耦合整体,对引水、导水部件在含沙水两相流介质流动时的内部流场进行数值模拟计算.分析水轮机引水、导水部件内部流场两相流动的机理,对泥沙两相流动时蜗壳、固定导叶和活动导叶等部件的泥沙磨损进行分析和预测.研究结果表明,蜗壳包角从0°～320°的外侧壁、特殊固定导叶的头部及工作面靠近头部位置、活动导叶头部及工作面靠近头尾部的区域,属于磨损严重区域,与水电站的实际磨损情况基本吻合.     

含沙水流中水轮机导叶的设计研究

依奇点分布法和前人分析实验得到的含沙水流中固体颗粒的受力分析结果,利用相对阻塞和相对抽吸的观点对含沙水流中水轮机导叶进行设计。经模型试验表明,与传统方法设计的导叶相比,用本文提出的方法设计的导叶在含沙水流中运行时,水力效率高,耐磨蚀。     

竖直方向弹性约束悬臂梁的固有频率分析

针对固定端部竖直方向为弹性约束的悬臂梁结构进行了模态分析.用欧拉-伯努利梁模型,推导出前3阶固有频率方程和振型函数.针对不同刚度,采用数值方法求解固有频率方程,得到固有频率随约束刚度变化的关系曲线.运用最小二乘法对该曲线进行函数拟合.以不同尺度梁为例,通过有限元方法对该拟合函数的正确性进行了验证,其误差小于2%.应用该函数,通过固有频率对端部刚度进行识别,其误差小于6%.     

准三维频率选择表面的矢量模式分析

本文采用矢量模式法求解含多层介质和周期性金属贴片的准三维频率选择表面的散射特性.对于偶极子贴片结构给出了例算结果,其中单层情况的计算结果与近期文献提供的数据符合得很好.     

液压激波作用下管道流固耦合的动力学建模

为了研究在主动液压激波作用下管道振动的动力学特性,设计了一种液压激波变频控制系统,建立了激波作用下充液管道流固耦合的动力学模型.采用特征线-有限元法,用Newmark法编程,将由特征线法求得的流体各断面横向压力载荷施加到管道有限元的单元节点上,由此求得了管道横向各断面处及轴向的振动时程曲线,并通过快速傅里叶变换获取了管道横向及轴向的幅频特性曲线.试验发现,在激波作用下,充液管道的横向与轴向振动中基频的幅频特性吻合较好,而高阶频率由于谐波干扰信号非常严重,因此与数值模拟结果没有明确的对应关系.     

凝结水泵变频改造后运行方式分析

概述了某电厂7号机组配置的2台凝结水泵的运行情况,介绍了凝结水泵变频改造的实施方案,分析了变频改造后凝结水泵的运行方式和变频改造后凝结水系统的控制方式。     

波形板内流场的格子波尔兹曼模拟

利用格子波尔兹曼方法模拟了波形板复杂流道的流场,计算了流场的状态。采用的是十三点格子波尔兹曼模型,边界处理成无滑移、反弹边界。结果表明,该模型与其他数值计算方法相比,能更方便地处理边界,因此能有效、精确和稳定地模拟复杂流动现象。     

变频调速系统的滑模变结构控制

对异步电动机的变频调速系统提出了一种变结构控制方法，并针对电流源滑差控制结构，设计了一个滑模变结构控制器．通过ＭＣＳ－５１单片机实现结果表明：该控制系统响应速度快，动态性能好，且具有很强的抗干扰性能．该算法简单，实现方便．     

Improvement of the Mirror Extending in Empirical Mode Decomposition Method and the Technology for Eliminating Frequency Mixing

The mirror extending approach proposed by Zhao and Huang ^[9] in EMD method is improved in this paper.Mirror extending manner of data is kept unchanged,but the apprioach for determining envelopes is changed.When the end of data is obviously not extremum,the envelope is determined by the first inner extremum and the image value in the mirror,ignoring the value on the end.This improvement eliminates the frequency compression near the end and decreas the error.Meanwhile,tridiagonal equations are used and the calculation speed is much increased.The temporal process curve is more important in reflecting the real physical process and comparable with other phenomena,Frequency mixing in IMFs makes it impossible,A high frequency reconstruction (HFR) approach is proposed to eliminate common frequency mixing and reconstruct an IMF with all high frequency portions.By this approach,the IMFs without frequency mixing are obtained to express significative processes.The high frequency information restored in high frequency IMF can be extracted by general spectrum method,After obtainning IMFs by EMD method,some of the theoretical and technological issues still exist when using the IMFs.The consistency of IMFs with real physical process is discussed in detail.By virtue of the approach proposed in this paper,the EMD method can be widely used in various fields.     

流体-结构耦合界面的数据传输研究

针对流固耦合作用发生在耦合界面的情形,分析了耦合界面数据传输应该满足的条件;基于能量守恒原理,研究了耦舍界面数据传输的方法,讨论了耦合界面处收敛的判定条件．