考虑叠片效应的变压器铁心多场仿真模型研究

为了提高电力变压器铁心噪声预估的准确性,通过修正铁心的动力学参数,利用能量法分配等效磁致伸缩力载荷,建立电磁-结构-声场耦合的仿真计算模型。应用有限元方法求解了三相三柱变压器铁心在空载条件下的磁通密度分布、表面振动速度分布以及声场分布,对比实验测量与铁心模型仿真结果,发现修正后的铁心模型噪声仿真结果与实验吻合度更高;该数值计算模型为预估变压器铁心振动噪声提供了更为准确的分析手段。     

变压器铁心电磁振动仿真及影响因素研究

为了研究变压器铁心的电磁振动的多场耦合问题,使用应变能原理修正铁心磁-结构耦合关系对变压器铁心的本体振动进行仿真研究.将硅钢片磁化特性曲线导入到仿真模型中,计算得到线圈中的电流密度以及铁心闭合回路中的磁感应强度分布,实现电场与磁场的耦合.利用应变能原理对磁致伸缩力进行等效,并以等效磁致伸缩力为耦合变量对铁心进行结构瞬态动力分析,得到铁心本体的振动分布.分析铁心电磁振动的影响因素,结果表明:随着铁心预紧应力增大,硅钢片磁致伸缩增量比值增大,铁心振动加剧;随着铁心叠片方向上的弹性模量增大,铁心振动量逐渐降低.仿真结果定性地验证了装配工艺对铁心振动的影响规律.     

油浸式变压器二维电磁-流体-温度场耦合分析方法研究

介绍了一种基于有限元法的变压器二维电磁-流体-温度场耦合分析方法。通过建立变压器二维模型,采用有限元法求解变压器内磁通密度分布;并计算变压器铁心及绕组损耗。随后,采用多物理场间接耦合方法将损耗作为热源加载条件求解变压器流体-温度场,分析变压器内部油流速度及温度分布。对35 kV油浸式变压器进行二维电磁-流体-温度场分析,将温度仿真结果与经验公式的热点温度计算结果进行对比,验证了方法的有效性和正确性。     

基于振动特征的变压器的故障诊断

变压器振动的主要来源是铁心和线圈振动,铁心与绕组故障引发变压器振动信号变化,故障类型不同信号变化不同.基于自主设计的变压器振动信号采集系统,采集不同故障状态下的变压器振动信号.由于变压器振动信号噪声较多,首先采用基于遗传优化的匹配追踪算法对信号稀疏表示去除噪声,然后对降噪后的不同故障类型信号进行分析处理,最后确定故障诊断方法.研究表明:箱体振动的基频反映铁心的故障,高频分量所占比例反映绕组的故障.一旦出现铁心故障,基频分量会发生明显的改变,运用快速傅里叶变换计算主频幅值的能量即可诊断出铁心故障;绕组发生故障后,会产生大量的高频分量,运用小波-高低频能量算法求取高低频包络谱,对比低频分量与总能量的比值,即可确定故障为绕组垫块脱落故障.     

高压交流输电线路电晕可听噪声机理及理论模型

为预估高压交流输电导线产生的电晕可听噪声,研究了电晕可听噪声的产生机理及其理论预估模型.高压交流输电线电晕产生正负离子,基于Drude模型研究了正负离子的运动规律,进而阐明了电晕可听噪声的产生机理.在此基础上,进一步运用Kirchhoff公式得出电晕可听噪声的理论预估模型,并针对特定导线布置形式计算了典型的二倍工频分量的声压及声场分布.数值计算结果表明,可听噪声中的二倍工频分量衰减缓慢,且在导线附近区域存在显著的干涉现象,计算的结果会随着离子浓度的变化而变化,但声压级分布曲线的形状不会变化.该模型适合于电晕可听噪声的计算,有助于指导输电线设计.     

220 kV城市户内变电站声场模拟与分析

为了有效地治理城市户内变电站日益严重的噪声污染,建立仿真模型对变电站机房内部以及居民区的声场分布进行计算.以南京大行宫220 kV变电站和富城220 kV变电站为例,使用ANSYS 11.0 SP1软件对变电站主要噪声源--主变压器室和电抗器室内部声场进行模拟与分析.使用LMS SYSNOISE软件对变电站外距主变压器室45 m处的居民区声场进行模拟计算.模拟结果表明:主变压器室的噪声声压级在频率为63 Hz时达到最大值90.6 dB.电抗器室的噪声声压级在125 Hz时达到最大值93.0 dB;居民区的噪声声压级为47.51 dB,夜间噪声超标.声场模拟值和现场实测数据吻合良好.通过修改模型中的相关参数,此模型可较好地用于同类变电站的声场模拟与预测,以便结合隔声、消声、吸声及隔振技术制定噪声控制的优化方案.     

船用齿轮箱多体动力学仿真及声振耦合分析

基于多体系统动力学理论,综合考虑齿轮副时变啮合刚度、齿侧间隙、轴承支撑刚度等内部激励以及螺旋桨外部激励,建立了含传动系统及结构系统的船用齿轮装置多刚体系统动力学模型,计算了齿轮副动态啮合力及轴承支反力;对齿轮箱及支座进行柔性化处理,形成多柔体系统动力学模型,采用模态叠加法计算了箱体表面的动态响应.而后以多体动力学分析所得的轴承支反力频域历程为边界条件,建立了箱体声振强耦合分析模型,预估了齿轮箱表面声压及外声场辐射噪声.结果表明,齿轮副动态啮合力、轴承支反力以及箱体动态响应频域曲线的峰值均出现在齿轮副的啮合频率及其倍频处;仿真所得的箱体振动加速度及外声场辐射噪声与齿轮箱振动噪声试验台架实测结果吻合良好.     

基于感应滤波技术的换流变压器降噪方法

硅钢片磁致伸缩是引起变压器振动噪声的主要原因,而换流变压器中的谐波可加剧硅钢片磁致伸缩,从而导致变压器噪声增大.本文首先建立了四柱单相换流变压器原理样机铁心的各阶振态模型,讨论了谐波磁通对硅钢片磁致伸缩的影响,并从声学角度论证了谐波磁通与变压器噪声的相关性.然后,基于感应滤波技术的基本原理,从理论上分析了其降噪的可行性.最后,搭建了12脉波整流系统实验平台,实验数据表明感应滤波技术能有效地降低换流变压器的振动噪声,且降噪效果优于传统的滤波方法.     

基于垫块阻尼力的单相串联铁心电抗器减振

单相串联铁心电抗器在生产和使用中需要重点考虑其减振降噪的问题.目前对于电抗器减振方法主要为被动减振,为从根源减小电抗器振动噪声,通过在单相串联铁心电抗器垫块中加入导电环,利用其在变化的磁场中产生阻尼力来与电抗器铁心上的原有应力相互抵消的原理来减少电抗器的振动.首先,建立单相串联铁心电抗器磁-机械耦合数值模型,并基于有限元法对电抗器进行磁场和机械场的分析与计算.对比在垫块中加入导电环前后电抗器的振动变化情况,结果表明:加入导电环后电抗器的振动加速度降低了12.95％.最后,搭建电抗器的振动实验平台,通过对比实验数据验证了此方法的可行性,对将来设计低振动噪声的电抗器具有指导意义.     

4级行星齿轮箱振动噪声预估及修形效果分析

为研究修形前后多级行星齿轮箱在复杂激励作用下的振动噪声,以海洋平台升降齿轮箱为对象,建立了耦合4级行星轮系、轴承和箱体的齿轮箱有限元模型,分析了齿轮箱的振动模态;采用静动力接触有限元法求解了修形前后齿轮副的内部动态激励,在此基础上提出了考虑轮齿修形的齿轮箱振动噪声预估方法,利用模态叠加法分别计算了轮齿修形前后齿轮箱的振动响应,并采用声学边界元法对齿轮箱的辐射噪声进行预估。结果表明:修形后4级行星齿轮箱的振动噪声明显降低,对比振动噪声仿真与实测结果,两者吻合良好。     

电抗变压器铁心磁化特性的数字仿真模型研究

本文在试验基础上对电抗变压器DKB元件的铁心磁特性及其数学模型进行了研究,获得了它的仿真计算模型,并通过程序实现。仿真计算结果与实测结果相比是令人满意的。     

基于变压器等效电路模型的铁心振动研究

对变压器振动进行理论分析,得出变压器的铁心振动与励磁电流的平方呈线性关系.建立变压器的等效电路模型,通过电路仿真及matlab傅立叶变换输出电流频谱图分析,验证负载电感发生显著变化时,励磁电流高次谐波亦发生了显著变化,且主要集中在奇次谐波部分.理论分析及仿真结果综合表明:随着负载电感显著变化,励磁电流高次谐波发生相应的变化,铁心的振动频谱亦会发生显著变化.     

纯电动汽车两挡变速箱齿轮振动噪声仿真分析与优化设计

针对一款新型纯电动汽车变速箱振动噪声大的问题,考虑齿轮传动误差的影响,建立了两挡变速箱仿真模型,对传动系统进行动力学分析.采用分块Lanczos法求解变速箱的模态频率与模态阵型.利用耦合声学边界元的方法,以动力学分析的结果作为激励,求解变速箱的辐射声场,并对变速箱的齿轮进行优化设计,仿真与实验证明优化后的变速箱振动噪声得到了明显的改善.     

某叉车驾驶室外辐射声场预测研究

以某叉车驾驶室为研究对象,应用了PML方法和边界元法对驾驶室结构振动引起的外辐射声场进行分析预测。在CAE分析过程中,建立了叉车驾驶室PML方法和边界元法声学模型,并以接近实际工况下的振动位移为边界,计算了叉车驾驶室外近场点的声压情况,分析结果表明两种数值方法计算的声场结果基本一致,并与实际场点测试情况对比,测试结果作为CAE数值仿真判断依据,检验了模型的正确性。最后,在此元模型基础上对远场点进行预测分析。两种方法都能有效地分析驾驶室外声场,为结构设计和结构噪声辐射控制提供指导。     

拖拉机驾驶室的模态声学贡献度分析

为确认影响拖拉机驾驶员耳旁噪声的主要振动模态,建立了拖拉机驾驶室声场中声压值与结构模态及模态声学贡献度数值的计算模型.利用驾驶室声-固耦合有限元模型进行仿真,分析了驾驶员耳旁噪声各频段峰值处的各阶模态贡献度值,并确认了峰值处的主导振动模态;利用主导振动模态来指导驾驶室主要振动模态的整改,且对主要模态整改前后驾驶员耳旁噪声声压级进行了对比.结果表明:驾驶室主要模态的改进可明显降低驾驶员耳旁噪声信号峰值,且峰值所在频段内的声压级也有所降低,可以实现分频段控制噪声,有效降低噪声.     

椭圆模型模拟声带振动的远场指向性

针对声带振动产生的声场的空间分布问题,根据声带的生理结构、振动特性及声学基本理论知识,提出用椭圆振动模型来模拟声带的振动,采用点源组合的方法计算了正常声带模型振动时产生的远声场的指向性。运用Matlab对声带模型的声场指向性进行了模拟仿真与分析,讨论了声带振动频率对声带模型产生的指向性的影响以及振动的点源数对声压幅值的影响;并模拟出当声带发生病变时,会影响声带模型的声压幅值,进一步又探讨了声带模型空隙尺寸发生变化时声场指向性的变化规律。结果表明,与正常声带模型相比,病变声带模型已不再有原来的规律,从而为声带的进一步研究及临床治疗提供了理论基础。     

SRV车内声辐射分析

文章建立SRV(运动休闲车)车室声腔的声学模型,计算声腔的声学模态,并与白车身结构模态对比,分析声学模态和结构模态的耦合情况;根据车身频率响应,分析车内噪声声场及车身板件的结构振动对车内声学贡献的影响,车内噪声声场得到实验验证,为降低车内结构噪声提供依据.     

基于修正Bertotti模型的变压器铁心谐波磁损耗计算与验证

针对谐波激励下变压器磁损耗计算问题,对传统Bertotti模型进行改进,使其适应于复杂谐波工况下损耗计算,并完全按照实际变压器的要求,设计制造了变压器叠片铁心模型,搭建了谐波激励下变压器磁损耗测试平台,对改进的Bertotti模型的正确性及精确性进行验证,并对谐波激励下磁滞损耗和涡流损耗的分布规律进行研究.首先,基于简化的Bertotti模型,采用铁心工艺系数,获得了正弦激励下变压器磁损耗分离数据,并通过对不同频率下磁滞损耗和涡流损耗的确定,发现低频段磁滞损耗占绝大部分,随着频率的增加,磁滞损耗所占比例降低,涡流损耗占据了主导地位;其次,引入修正因子,综合考虑谐波相位、谐波含量以及谐波阶次的影响,对磁滞损耗和涡流损耗进行修正,实现了谐波激励下磁损耗的计算.通过测量与计算结果的对比分析,损耗误差保持在5%以内,满足工程所需的精度要求,验证了模型的正确性.所得结果和结论有助于谐波激励下磁损耗的研究,为变压器的优化设计以及产品性能的提高提供了必要的数据支撑.     

考虑漏磁和铁心磁场分布的磁路仿真

本文在三维有限元仿真接触器吸合过程动态仿真的基础上,进行磁路模型构建,综合考虑了铁心磁阻、铁心漏磁及铁心磁场分布不均匀等特性,通过对三维仿真中漏磁磁力线和铁心中磁密的分布进行分析,将漏磁分为铁心内部漏磁和外部线圈漏磁,并利用安培环路定理分析铁心中的磁密分布。通过对三维仿真结果和磁路模型仿真结果及实验进行了对比,验证了该模型的可行性,大大缩短了仿真时间和参数化仿真效率,为后续的的电磁系统优化设计打下了基础。     

贯流风机气动噪声数值预估

通过精细求解二维非定常Reynolds平均的Navier-Stokes方程,数值模拟了贯流风机内部的复杂流场。随后从流场的数值结果中提取出叶片、涡墙和后墙的脉动压力作为声源,进行声场计算。以声学中的Ffowcs Williams-Hawk-ings(FW-H)方程作为出发方程,数值求解贯流风机的噪声场。计算结果表明在贯流风机中,后墙的压力脉动与涡墙的压力脉动是主要的噪声源。该文的数值预估不仅在贯流风机的总体气动性能上与实验测试结果吻合,同时气动噪声场的预估结果也与实验测试结果吻合良好。