突发短路条件下变压器绕组振动特性的仿真研究

为了研究小容量电源条件下变压器绕组在短路冲击下的振动特性,建立了基于冲击电流发生器的变压器短路冲击振动试验平台,根据一台单相10/0.4kV变压器的结构参数,利用场-路耦合的有限元算法,获得了短路冲击下变压器绕组的电流变化规律,并与试验结果进行对比,验证了仿真方法的正确性。在此基础上,提取高低压绕组端部、中部线饼轴向电磁力的变化规律,利用瞬态动力学获得了高压绕组不同线饼在冲击电流下的振动响应。研究结果表明:三维有限元模型的场-路耦合算法可以准确地获得试验平台的电流特性;短路冲击下绕组轴向振动最大加速度位于绕组高度的1/4和3/4位置处,可以在油箱表面正对该位置的区域进行振动监测;绕组同一线饼中垫块间线匝振动加速度大于垫块所在位置的振动加速度;由于惯性,绕组轴向振动加速度最大值的时刻滞后于电流幅值最大的时刻。     

油浸式电力变压器绕组与铁心振动特性研究

利用变压器振动测试系统,对在变压器油箱表面测得的铁心及绕组的振动信号进行研究.在理论研究影响铁心及绕组振动各因素的基础上,实验验证了在空载状态下油箱表面测得的,铁心振动信号的基频幅值与施加电压的平方以及绕组振动信号的基频幅值与流过绕组的负载电流平方都呈较好的线性关系.指出了铁心振动信号中含有高次谐波含量,且与施加电压的平方不存在线性关系,而绕组振动信号主要集中在100Hz处.提出了电网电压波动较大时必须考虑空载电压大小对铁心振动的影响,评价绕组的振动水平时必须考虑负载电流的大小.研究内容对于振动信号分析法的推广应用具有重要意义.     

直流偏磁下变压器绕组及垫块振动特性分析

直流偏磁使得变压器绕组振动加剧,目前采用将绕组简化为忽略垫块结构的圆柱模型的建模方法误差较大.建立包含垫块的线饼式绕组精细化模型,通过电磁场-结构场-流体场多物理场耦合的方法,在对直流偏磁下变压器磁场分布进行分析的基础上,对绕组及垫块的振动位移特性进行研究且进行实验验证.结果表明:直流偏磁下变压器漏磁增加且在特定角度分布集中,绕组在对应位置出现新的不平衡单边振动模式,绕组局部位移的不平衡使得垫块脱落的可能性增加,变压器抗突发能力下降.此研究可为变压器直流偏磁下运行状态监测提供理论指导.     

轴向振动对液压胶管出口压力波动影响

为了提升和改进硬岩掘进机工作时液压胶管内流体能量的传递特性,基于复合材料层合板理论和流固耦合理论,建立了缠绕式胶管轴向振动流固耦合模型.仿真和实验研究了振动参数、结构参数和流体参数对胶管出口压力波动影响.研究结果表明:当基础振动频率在40Hz附近时,出口压力波动幅值最大,此时激振频率接近胶管固有频率,出口压力波动幅值在一定范围随振动幅值呈线性增长;胶管长度对出口压力波动影响强于胶管内径;随着流体流速增加,胶管出口压力波动幅值逐渐减小,流体黏度对压力波动影响较小.     

液压波动激励下的充液管道动力学特性

为了对充液管道的振动加以利用,研究其在非定常流激励下的动态特性,构建了以激波器为液压波动发生器的管道激振系统,建立管道液压激振的流-固耦合有限元数学模型,并求解了管道的动态响应.数值模拟结果表明:管内流体压力呈周期性冲击压力,其峰值压力是系统压力的数倍,且随系统压力的增大而增大;管道振动也呈现出周期冲击振动特性,并伴有高频谐波,冲击频率受控于激波器,振幅受控于系统压力,沿管道轴向两端振幅较大而中间较小,冲击振动主要由水击效应和固-液耦合的复合作用引起.设计了液压波动激振试验系统,仿真结果与实测数据符合较好,揭示了充液管道波动激励下的振动响应特性,为系统的振动主动控制提供了理论和数据支持.     

汽油机歧管式催化转化器流固耦合热应力分析

采用流固耦合的方法计算了某汽油机歧管式催化转化器结构热应力状态与振动特性。首先,计算了歧管式催化转化器结构的内流场和外流场,得到了内外壁面的温度与压力分布;进一步利用有限元的方法计算了歧管式催化转化器结构的热应力状态和振动特性。计算结果表明,歧管式催化转化器结构在入口法兰区域热应力过大,容易产生应力集中,是最容易损坏的区域;另外,排气歧管和催化转化器连接处,与螺栓固定点的距离较大,热变形较大。据此,进行了结构改进,并与原结构进行了相应的分析对比,结果表明改进后的歧管式催化转化器较原结构在最高温度及最大热应力、振动特性等方面均有所改善。     

基础振动下电磁换向阀压力流量特性研究

针对基础振动对电磁换向阀压力-流量特性的影响,采用控制阀口压差模拟压力损失的方法,同时考虑基础振动引起的阀芯瞬态液动力和电磁力的变化,建立了基础振动下的电磁换向阀的数学模型和仿真模型,实验验证了模型的准确性,分析了基础振动参数和结构参数对阀的压力-流量特性和流量波动的影响。研究表明:小流量、低压降电磁换向阀对基础振动的顺应性较好;基础振动下存在压力-流量特性降低区域和流量波动失效区域,压差为0.7 MPa时的压力-流量特性降低区域是0.4MPa时的45倍;弹簧刚度小于5kN/m时,减小阀芯质量、增大阻尼系数有利于降低流量波动幅值。该研究对基础振动下电磁换向阀的选型和设计提供了一定的理论参考。     

一类通用开关电源的耦合衰减测试方法分析

在实际应用中,当开关电源不工作时,高压输入侧仍有部分干扰信号经耦合路径传递到低压输出侧,这是一种电磁干扰的耦合衰减现象.目前,还没有针对开关电源耦合衰减的测试方法.基于此,本文提出了一种基于开关电源的高低压耦合衰减的测试方法.借助耦合/去耦网络将干扰信号注入到开关电源高压输入侧.干扰信号通过电子元件或电路中的寄生参数耦合到低压输出侧.使用接收机测量低压输出侧的电压,得到断电情况下开关电源的高低压耦合衰减特性曲线.实验结果表明,本文提出的耦合衰减测试方法可行,其完善了电磁兼容测试技术,并根据BS-EN-50289-1-6标准,建议开关电源高低压耦合衰减系数不小于60 dB.     

变压器直流扰动多物理参数变化特性

针对变压器直流扰动多物理参数变化问题,研究了不同直流扰动状态下多物理参数变化特性.构建变压器直流扰动状态下多物理场模型,分析绕组/铁芯振动机理与箱体涡流损耗原理.通过变压器多物理场顺序耦合算法循环迭代求解电磁参数,将电磁参数作为机械、涡流场输入参数,进一步求解振动加速度及损耗参数.通过多物理场顺序耦合算法,仿真分析变压...     

燃烧室热-声-结构耦合数值研究

航空发动机燃烧室多种载荷间的交变作用是影响其工作稳定性及疲劳寿命的重要因素。应用有限元方法开展了燃烧室多场耦合数值研究,对比分析了不同网格质量、湍流模型、流体速度及材料属性等因素对模拟产生的影响,并运用ANSYS Workbench 14.0分别采用单向与双向耦合方式仿真分析了热-声-结构耦合作用下的结构动力特性。通过试验数据与模拟结果的对比分析,得出网格质量对计算时间和准确性影响较大,湍流模型主要影响温度、压力与速度等流场结果,而流体速度对流场温度和结构振动频率等具有较大影响;耦合作用产生的根源为燃烧不稳定性,热载荷较之声载荷对结构振动影响更大且在频率为275 Hz和385 Hz附近时耦合对振动影响较强。研究工作对燃烧室设计等具有重要实际意义。     

TBM空间管道动态特性分析

针对硬岩掘进机(TBM)工作过程中产生的强振动会改变空间管道动态特性的问题,基于流固耦合理论和有限元方法建立基础振动下空间管道的双向流固耦合仿真模型,并通过实验验证仿真模型的正确性。对有无基础振动下空间管道的动态特性进行对比分析;研究不同振动参数和结构参数对空间管道动态特性的影响规律。研究结果表明:随着基础振动频率增大,管道最大应力和出口压力波动幅值先增大后减小;随着基础振动幅值增大,管道最大应力和出口压力波动幅值均增大;随着管道曲率半径和中间直管长度增大,管道最大应力逐渐增大;随着管道内径增大,管道最大应力逐渐减小。     

基于磁-热-流耦合的非晶合金变压器运行特征分析

非晶合金变压器绕组及其铁心一般采用矩形结构,其运行损耗引起的不平衡温升更易导致绕组绝缘劣化,影响供电可靠性。针对非晶合金变压器特殊的绕组结构,分析计算非晶合金变压器绕组温升,预测其热点温度,对矩形绕组结构变压器的设计优化和运行控制具有理论指导意义。本文基于三维磁-热-流多物理场耦合仿真计算和温升试验,以一台型号为SBH15-M-200/10的三相油浸式非晶合金配电变压器为研究对象,分析其额定负载下的运行特征,仿真计算各绕组的热点温度,并通过短路法温升试验对仿真结果的正确性进行了验证。研究表明：三维磁-热-流多物理场耦合计算非晶合金变压器绕组热点温度值与温升试验结果的相对误差小于5%,所研究非晶合金变压器绕组的热点温度出现在B相低压绕组的中上部,热点温度达到64.77℃     

引水式电站并列运行机组的MATLAB仿真模型

为了研究高水头引水式水电站机组之间的水力干扰问题，采用MATLAB下的SIMULINK作为仿真工具，建立共用有压引水管道、调压井、压力主管的两台高水头引水式水轮机调节系统小波动时的仿真模型，对于大波动时水轮机特性的非线性问题，给出了水轮机传递系数仿真模型的建立方法，结合两方面模型，建立了整个调节系统在大波动时的仿真模型，并引入实际电站的参数，对甩负荷过渡过程进行了仿真计算和分析。     

机器-基础动力耦合系统功率流传递主动控制

针对柔性基础上马达振动的主动隔离问题 ,建立了机器 -基础动力耦合系统输出反馈控制的状态空间方程 .对系统的动力耦合特性进行了分析 .从功率流传递的观点对主动控制策略进行了评估 .数值计算表明 ,速度反馈可有效地降低耦合系统共振区域的振动能量传递 ;受增益系数选择范围的限制 ,位移反馈不利于低频扰动的隔离 ;反馈信号的拾取位置对耦合系统稳定性有重要影响     

齿轮-箱体-基础耦合系统的振动分析

建立了齿轮传动系统集中质量模型,采用子结构法通过箱体有限元模型提取其集中质量参数,采用间接物理参数识别法通过基础加速度导纳提取其模态参数并转换为集中质量参数,并根据界面协调条件建立了齿轮-箱体-基础耦合系统的动力学模型.以单级斜齿轮传动装置为例,计算了耦合系统在齿轮时变啮合刚度激励下的齿轮动态传递误差、轴承支反力及箱体振动.耦合箱体与基础前后的系统动力学分析对比表明:箱体及基础柔性对齿轮动态传递误差的影响较小,而对轴承支反力波动及箱体振动的影响较大;耦合模型能更准确地反映系统的动态特性.     

基于ANSYS的高温超导变压器稳态短路仿真

从分析绕组区域磁场着手,通过计算载流导体在磁场中受力而获得绕组受力,考虑到超导变压器绕组因电阻小抑制环流的能力大大降低,绕组支路电抗微小的不平衡可能引起很大的环流,建立了计人环流影响的“场-路”耦合的磁场分析模型．同时,将ANSYS软件应用于“场-路”耦合分析,做了探索．得到的磁场和电磁力的计算结果与理论分析相符,给出的方法可用于进行基于磁场计算的绕组并联支路或并绕导线之间的环流分析．     

纵轴式掘进机工作机构机械-液压耦合建模与仿真

针对掘进机掘进过程中,选择和调整掘进参数以适应不均衡的地质环境问题,依据截割机构、升降机构和回转机构之间工作参数的关系,将液压缸运动的非线性动态特性考虑在内,建立了机械-液压耦合的动力学模型,并应用Matlab软件仿真了截割最为恶劣状况下各机构的振动情况.研究结果表明:升降油缸的振动情况较回转油缸严重,且回转半径对回转台振动影响较大.     

锥形节流阀的三维流-固耦合非稳态动力学特性仿真分析

针对特种重型车辆用液阻减振装置的一种锥形节流阀的动态工作过程,建立了该阀较精细的三维流-固耦合有限元仿真分析模型,利用直接耦合计算方法求解入口瞬态流速激励下锥阀的耦合动力学响应;通过对锥阀在多种弹性压紧力特性、结构设计状态和多种入口流速激励工况下的流体压强差及速度分布、阀门开度及阀芯受力等动态响应的细致量化分析,解释了锥阀流-固耦合自激振动现象的机理:当弹簧预紧力较大而入口流速较小时,锥阀在开启过程中必然出现阀门开度高频波动、阀芯回弹接触冲击等流-固耦合自激振动现象;取消弹簧预紧力,即可有效地抑制阀门开启过程的非稳态自激振动;入口流速幅值较大时,阀门开启波动过程缩短。这些认识对于解决许多流体阀系存在的流-固耦合自激振动问题具有重要意义。     

深水测试管柱-隔水管耦合涡激疲劳分析

在深水钻完井测试作业过程中,由于海流作用隔水管易发生涡激振动引起疲劳损伤,由隔水管涡激振动引起测试管柱疲劳损伤问题不容忽略。针对深水高压气井测试作业特点,考虑测试管柱和隔水管之间相互作用,建立测试管柱-隔水管耦合涡激振动模型,提出测试管柱-隔水管涡激疲劳分析方法。结合南海某深水高压气井,研究测试管柱-隔水管耦合系统涡激振动机理、疲劳损伤规律及影响因素。研究结果表明:测试管柱-隔水管耦合系统高流速下更易于发生多模态涡激振动,疲劳损伤沿水深方向呈现波动变化,顶部和下挠性接头附近疲劳损伤最为严重,其中测试管柱疲劳损伤约为0.2~0.25倍隔水管疲劳损伤,适当增大隔水管顶张力和测试管柱提升力可有效改善测试管柱-隔水管耦合系统涡激疲劳性能。     

船载压力油箱设计及恒压特性

针对在高海情、海浪升沉较大的工况,船载压力油箱稳压效果差的问题,提出一种具有可根据工况自调气腔压力的新型船载压力油箱设计方案。建立该油箱的数学模型,进而建立AMESim和Matlab联合仿真模型,对压力油箱进行恒压动静态特性仿真分析,最后通过传统PID和模糊PID对压力偏差进行优化控制,仿真结果表明,在传统PID和模糊PID控制下,压力偏差较无控制作用时分别降低了77%和92%。结果表明,模糊PID恒压优化控制效果更好,为压力油箱恒压稳定性后续深入研究奠定基础。