母线设备的电-磁-流-热多物理场耦合分析

利用MpCCI耦合接口软件实现了母线电磁场-流场-温度场的耦合分析.利用Ansys软件对母线进行电磁分析,Fluent软件对母线及周边流场进行分析,二者基于MpCCI耦合平台进行交换数据与协同计算迭代求解.分析了不同工作电流对母线及周边流场电-磁-流-热的各参数影响,考虑了热损耗对流场的作用与对流散热对母线材料的影响.模拟结果表明,磁感应强度、焦耳热损耗、温度、空气流速均会随工作电流增大而增大.该方法分析结果与实际相符且具有良好的收敛性,同时也为电磁设备的多物理场耦合分析提供了新思路.     

碳纤维增强复合材料雷击电-热耦合仿真及因素影响

为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)在雷电流作用下的烧蚀损伤,对CFRP进行了雷电流电-热耦合效应仿真和不同参数影响分析。首先,对试件进行了电-热耦合有限元分析;并在温度叠加法的基础上进行改进,完善了温度引起复合材料的性能变化;利用ABAQUS软件进行了碳纤维增强复合材料雷击损伤电-热耦合仿真模拟,和实验结果对比验证了仿真的有效性。结果表明:相同波形雷击电流,峰值越高,损伤面积越大,损伤深度越大。之后,利用改进方法分别研究不同因素对雷击作用下CFRP烧蚀损伤的影响,结果表明复合材料的电导率、比热、密度是影响烧蚀损伤的重要因素。     

碳纤维增强复合材料雷击损伤电-热耦合仿真及因素影响

为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)在雷电流作用下的烧蚀损伤,对CFRP进行了雷电流电-热耦合效应仿真和不同参数影响分析。首先,对试件进行了电-热耦合有限元分析;并在温度叠加法的基础上进行改进,完善了温度引起复合材料的性能变化;利用ABAQUS软件进行了碳纤维增强复合材料雷击损伤电-热耦合仿真模拟,和实验结果对比验证了仿真的有效性。结果表明:相同波形雷击电流,峰值越高,损伤面积越大,损伤深度越大。之后,利用改进方法分别研究不同因素对雷击作用下CFRP烧蚀损伤的影响,结果表明复合材料的电导率、比热、密度是影响烧蚀损伤的重要因素。     

镍冶炼矿热电炉电、热场的计算机仿真

本研究在国内外首次研制了镍冶炼矿热电炉的三维电、热解析模型及计算机仿真软件,并通过现场测试和模型试验对金川16500kVA矿热电炉的仿真结果进行了验证。运用这一模型可快速、直观地计算并显示出电炉内部各处的电压、电流、功率、温度及热流分布,计算出电炉的操作电阻、化料量、电能单耗及热平衡。依据这些信息可对电炉的结构参数与操作条件进行技术经济评价与优化。     

减速器热分析虚拟仿真软件开发

为解决因热分析不准确导致减速器使用寿命变短的问题,以SEW(Süddeutschen Elekromotoren-Werke)某型减速器为研究对象,利用Unity3D虚拟仿真引擎,开发了减速器热功率计算软件,提出了一种基于Unity3D例子系统的温度场虚拟仿真方法,推导了温度与颜色表示的基本公式,得到了冷却水温度虚拟仿真云图以及传热功率变化曲线。实验证明,虚拟仿真方法可快速判断减速器选用的冷却方式是否合理,并为减速器热分析提供了新的设计思路,同时相比较传统的理论计算或有限元仿真等方法更为方便快捷,具有一定的工程应用前景。     

高压直流电缆的电-热场耦合仿真研究

高压直流电缆(high voltage direct current cables, HVDC-cables)广泛应用于生产、生活的方方面面,研究高压直流电缆的电特性、热特性及其耦合性质有助于为高压输电设计和施工提供重要依据.以往研究高压直流电缆内部电场分布时,一般将其视为静电问题,并假设电缆材料属性为线性.本文考虑了绝缘介质材料聚乙烯的非线性特性以及绝缘材料内部的欧姆损失,对旋转对称和非旋转对称的高压直流线缆模型进行了电-热场耦合仿真研究.仿真结果显示,绝缘材料内外温差ΔT增高将引起电场反转效应,而电场系数β增加将消弱外界屏蔽电场.对于非旋转对称截面的高压直流电缆,绝缘介质内电场强度与介质厚度正相关,且同样存在电场反转效应.     

变压器匝间短路故障电-磁-热多物理场协同分析

电力变压器是电力系统的关键核心设备,变压器的运行状态直接影响供电的可靠性。针对实际实验中变压器匝间短路系列故障设置困难问题,采用有限元仿真软件建立与实际变压器一致的电磁场仿真模型,分析了变压器空载时电流电压特性,验证了模型的准确性;建立了变压器低压侧匝间短路故障仿真模型和电路模型,得到了匝间短路时绕组电流变化趋势和电磁关系变化方程。研究了短路匝数不同对变压器绕组电流和电磁参数的影响,从短路4匝到16匝,短路电流最大值从14.5 kA降到4.2 kA,磁场的最大值为正常值的20多倍;建立了变压器三维温度场模型,对比了变压器正常和不同匝间短路故障工况时的温度场分布,发生4匝短路故障时,匝间短路绕组部分温度达到500 ℃,并且随着短路匝数的增加短路绕组部分温度上升,而其他部分温度变化在100 ℃以内,结果表明匝间短路故障会严重影响短路绕组部分温度场分布,而对其它部分影响较小     

热-力-电耦合下天线罩电性能仿真及分析

在实际飞行工况下,热力载荷会改变高速飞行器天线罩原有的电磁特性,从而影响制导性能。提出了一种基于六面体网格划分的热-力-电耦合模型及仿真方法,可准确表征高速飞行工况下天线罩介电温漂和结构变形对电性能的影响。基于天线罩热-力-电共享网格模型,首先通过瞬态热仿真得到天线罩响应温度场,通过静力分析得到天线罩结构变形场。然后,将天线罩介电温漂和结构变形准确传递到其电磁仿真模型中,并采用三维射线跟踪法计算其电性能。最后通过一个典型算例对高速飞行工况下天线罩电性能的变化进行仿真和分析,结果表明电性能变化非常明显,也进一步说明了所提方法的可行性和研究的必要性。     

燃料电池汽车整车热管理系统设计与仿真分析

以某款燃料电池汽车为研究对象,综合考虑车辆的整车布置环境和热管理要求,设计了一套完整的氢燃料电池汽车热管理系统;对关键零部件进行选型与性能匹配设计,运用AMESim软件搭建热管理系统一维仿真模型并进行可信度验证。通过冷却液输入流量、零部件进出水温度及温差等指标对不同工况下的氢燃料电池汽车热管理系统进行仿真分析,结果表明:除电堆和中冷器出水温度在峰值工况下达到极限值不宜长时间工作外,该系统其余工况均运行良好,满足设计要求,可为今后研发燃料电池汽车整车热管理系统提供一定设计思路。     

涡流探伤在高频焊管中的应用

钢管的在线涡流探伤是指钢管在生产线上的生产过程中进行同步探访，主要用生产过程的质量控制．介绍了厦门爱普森公司生产的EEC-30型智能金属管道涡流探伤仪在实际生产中的应用，充分肯定了涡流探伤技术在高频焊管生产中不可替代的作用．     

金属零部件漏装检测的电磁感应方法

在工业生产中,产品零部件的漏装普遍存在。它不仅降低产品质量,而且也影响了产品生产率。从电磁感应基本原理出发,提出通过感应监测金属零部件装配过程,对已装配零部件进行计数,实现对零部件装配过程中漏装检测的自动化,达到在线漏装监控的目的。理论分析了利用电涡流感应原理监测金属零部件运动的可行性,并利用MATLAB软件进行了仿真计算。在理论分析的基础上,设计了针对金属零部件的传感器、相应的信号处理电路及配套软件,建立在线检测系统并进行了模拟试验。此方法有效地解决了由人为因素造成的零部件漏装等问题,为工厂节约了成本,有效地提高产品的合格率。     

人体加热治癌中能量分布的计算

提出了一种适合于人体感应加热时多层媒质的三维涡流场的数值计算方法，并用互补变分法、数值解法求出的磁场强度来计算涡流的分布。为验证这种方法，计算了一个放在均匀交变磁场中的导体球的磁场和涡流，结果与理论值相符。用这种方法对人体内涡流进行计算，得出了人体模型内功率密度的分布情况。     

厚炉衬中频感应炉及其应用前景

针对中频感应炉炉衬过薄问题,设计了一种全新的电路拓扑感应加热中频电源. 验证了半Q值谐振中频感应加热电源具有Q值越高输出功率越大的反常功率输出特性. 应用该电源的中频感应炉炉衬厚度达到了炉膛直径的1/4,试验了内层110mm镁砂砖砌筑、外层90mm石英砂打结的双层结构炉衬. 试验数据表明,这种具有双层厚炉衬结构的感应炉可以大大提高中间包的炉衬寿命,被广泛应用于熔炼、冶炼、感应透热等领域.     

基于ANSYS的等离子体破裂防护快阀电磁力分析

依据电磁感应原理,变化磁场周围的导体会受到电磁力的作用,依靠该效应的涡流驱动快速充气阀已经在中科院等离子体所研制成功,通过利用ANSYS有限元分析软件,计算不同的脉冲电流及不同线圈电感及线圈与阀芯不同间距情况下的导体所受电磁力的不同,找到影响电磁力的主要因素,为快阀的改进提供理论依据。     

基于Cruise和Matlab的CVT车辆联合仿真

 针对无级变速器(CVT)常规速比控制器的局限性,提出了一种具有工程价值的改进PID速比控制算法,在分析CVT速比控制原理的基础上,在Matlab环境中设计了改进的速比PID控制器,同时考虑到单一的仿真软件不能精确地表达整车模型的参数,在Cruise中搭建了整车模型,将Simulink中模型以API形式导入并进行不同工况的联合仿真。仿真结果表明,设计的控制器和联合仿真研究的方法是可行的,改进的速比控制器能够很好地跟踪目标速比,具有良好的动态响应和较高的稳态控制精度,联合仿真研究的结果与原车型的实际状况具有良好的一致性,验证了理论分析的正确性,也体现了CVT在汽车燃油经济性和动力性方面的技术优势。     

电磁铸造中感应热的测量与计算

通过模拟铸锭温度分布的实验分析，依据焦尔效应反算出电磁铸造中半悬浮金属液柱内感应电流密度的分布，探讨了感应器电流对液柱内感应电流密度的影响；实验确定了ＥＭＣ铸锭的透入深度，估算出感应加热功率的量值，分析其对ＥＭＣ过程并悬浮金属液柱温度的影响。研究结果与理论计算基本吻合。     

碳纤维/乙烯基酯树脂拉挤复合材料基体固化体系的研究

采用差示扫描量热法(DSC)分析了不同固化剂配方体系的乙烯基酯树脂固化反应特征,研究了固化放热量、固化程度及其浇铸体力学性能的关系,并对模压和拉挤成型碳纤维复合材料的力学性能进行评价,结果表明联用固化剂可使固化温度范围变窄,提高固化放热量.放热量能基本反映树脂的固化程度,直接影响浇铸体及复合材料的力学性能.     

基于横向磁通的包装机横封感应加热建模及仿真

针对包装机横封时的温度分布问题,对横封感应加热的温度场进行了数值建模和计算.在横向磁通原理的基础上,结合横封过程和所用铝塑复合包材的特点,研究了横封感应加热的电磁场和温度场描述方程和边界条件,建立了适用于包装机横封感应加热的电磁场和温度场的数学模型.利用大型通用有限元分析软件ANSYS对感应加热的涡流场和温度场进行了仿真.通过分析包材封合截面的各向温度分布情况,证明模拟实际工况下的温度分布满足封合要求.仿真结果为工程应用提供了参考.     

表面处理对玻纤/碳纤增强橡胶基密封复合材料性能的影响

采用压延成张工艺制备碳纤维和玻璃纤维混杂增强非石棉橡胶基密封复合材料(NAFC),以横向抗拉强度作为表征混杂增强橡胶基密封材料中纤维与橡胶界面粘结性能的指标.通过扫描电镜(SEM)对材料横向拉伸试样断口进行形貌分析,及对材料的耐油、耐酸、耐碱性能进行测试,探讨了不同表面处理工艺对纤维与基体界面粘结效果的影响.研究结果表明,对玻璃纤维采用偶联剂KH550浸渍后涂覆环氧树脂涂层,对碳纤维在空气氧化后涂覆环氧树脂涂层,可有效增强纤维、基体的界面粘结,所制得的混杂纤维增强复合材料具有较好的机械性能和耐介质性能.