大启动转矩调速型磁力耦合器特性分析

为有效提高调速型磁力耦合器的启动能力，对磁力耦合器的最大启动转矩提升问题进行研究，分析了调速型磁力耦合器的磁路结构，研究了增强气隙磁场的方法；使用三维有限元软件对比解析铜盘开聚磁槽对磁力耦合器启动转矩的影响，并探讨由聚磁槽导致气隙磁场不均匀分布所产生的齿槽转矩；采用不同方法对齿槽转矩进行抑制，分析齿槽数、齿槽形状、齿槽宽度对磁力耦合器运行特性的影响规律。研究结果表明：聚磁槽可有效提高调速型磁力耦合器的启动能力；级槽数之间的最小公倍数对齿槽转矩抑制有明显效果，同时斜槽可在提高磁力耦合器启动转矩的同时维持其额定性能；齿宽则需要综合考虑实际需求后进行选取。     

低速永磁直线同步电机二维磁场分析

低速永磁直线同步电机(LPMLSM)是利用齿槽效应引起的气隙磁导变化原理工作的,根据LPMLSM的基本结构和工作原理用解析法分析了永磁体和电枢绕组单独作用时的气隙磁场,并将电机模型进行等效,得出了合理二维场磁密分布,结果表明与理论分析一致。     

矿井电气设备故障火花放电电磁场特性研究

针对电气设备故障火花放电产生的电磁场问题进行研究,利用时域有限差分法建立电气火花放电电磁脉冲辐射的数值模型。分析电气火花放电电流方式,结合实际所测得放电电流信号,建立指数振荡衰减电流模型并对其进行仿真计算。采用强迫法放置电火花电偶极子源,通过对多个不同坐标位置下的电场分量和磁场分量解析解、数值解和实测值的数据分析,得出磁场波形轮廓近似于放电电流波形,即火花放电的近场区域内放电电流项对磁场起主要作用的结论,为电气火花电磁场测试及防护提供理论支撑。     

永磁直线同步电动机气隙磁场及磁阻力分析

利用解析和数值2种方法分析计算了考虑边缘效应影响时定子绕组分段、垂直运动的永磁直线同步电动机的气隙磁场和边缘效应引起的磁阻力，得到了较为简便的关于其磁场的求解方法.导出了气隙磁密及由于边缘效应所引起的磁阻力的解析计算公式.     

磁极偏移法抑制表面-内置式永磁转子同步电机齿槽转矩分析

针对所提出的表面-内置式永磁转子同步电机(SIHPMSM)结构特点,建立不同充磁方式下SIHPMSM的齿槽转矩解析模型。分析SIHPMSM磁极偏移状态下整体和单个磁极的齿槽转矩解析公式,得到磁极整体偏移和磁极分组偏移的齿槽转矩优化方法。采用有限元法计算SIHPMSM在不同充磁方式下磁极偏移时的齿槽转矩,与实验样机测试结果进行对比,得出最优的齿槽转矩优化方案。对比分析优化前后电机反电势、电磁转矩、转矩波动、效率等性能参数,验证了所采用优化方法的正确性与合理性。     

钽铌粗精矿高梯度磁选数值法分析

以某富铪锆矿粗精矿为研究对象,在进行高梯度磁选钽铌试验的同时,采用数值解析方法分析高梯度设备内的磁场特性,将磁场划分为六边形单元并用"瞬时快照法"对磁选过程进行分析,用两组偏心椭圆来近似表示不同矿粒在磁场中的捕集区域,通过求解偏心椭圆在x轴上的临界值来确定钽铌精矿的产率、回收率及品位。数值法计算结果和高梯度磁选试验结果的对比分析表明:数值计算结果揭示了高梯度磁选的捕集规律,能够实现高梯度磁选试验的条件参数对分选效率影响的预评估,在缩小试验范围、降低试验次数的同时能够实现分选效率的提高。该研究方法及结果对钽铌矿及其它弱磁性矿物的高梯度磁选实践具有一定的指导意义和参考价值。      

高梯度磁场中磁性微粒的动力学模型研究

根据高梯度磁分离原理,分析了磁性微粒在高梯度磁场中的运动规律,提出了磁性微粒在高梯度磁场中所受磁场力、流体曳力的计算方法,并建立了颗粒运动的动力学方程。用FLUENT软件对微粒的运动轨迹进行数值计算,得到颗粒在不同初始位置的运动轨迹。将计算结果和现有的解析解对比分析,初步验证了所建数学模型的正确性,为进一步的数值计算和试验研究提供理论基础。     

振动筛静强度分析的半解析半数值解法

提出了振动筛的静强度分析中单纯依靠有限元法求数值解的不足和采用半解析半数值解法的优点。     

闭口槽结构对永磁无刷电机齿槽转矩削弱研究

齿槽转矩是永磁电机的固有属性,会导致转矩脉动。研究了闭口槽结构对永磁无刷电机齿槽转矩的削弱作用,阐述了闭口槽电机齿槽转矩的解析表达,提供一种闭口槽结构的实现方法。利用ANSYS Maxwell进行有限元分析,对比闭口槽结构电机与开口槽结构电机性能,并研究闭口槽结构桥拱高度对电机齿槽转矩的削弱效果及对电机性能影响。     

振动输送机运动学参数的半解析半数值方法

针对已往计算振动输送机运动学参数较繁杂的数值计算和解析方法,振动输送机机体振动是以简谐直线振动为主的,分析了双简谐振动槽面上的抛掷运动,对抛始角及抛止角进行了数值分析计算,给出了双简谐振动输送机理论平均输送速度的半解析半数值的简易计算方法,从而求出有关运动学参数,为设计该类振动形式的输送机提供了有效的简易计算方法。     

寒区隧道温度场Laplace变换解析计算

西部寒区低温环境对已开凿和正开凿的隧道危害很大,研究其隧道温度场的分布对开展防冻害工作起到重要作用。针对这一问题建立分析模型,采用Laplace变换,建立了隧道温度场的解析分析方法;将时间域上的问题转化为Laplace域上的问题,得到Laplace域上的解,再将Laplace域上的解反变换到时间域上。由于时间域上的解进行实际计算较困难,需将Laplace域上的解采用stehfest反演方法进行数值逆变换,得到时间域上的数值解答;通过对stehfest方法进行误差验算,得出当循环级数N=18时,误差达到10-5～10-7,从而说明此方法是可靠的。最后通过对风火山隧道实例验算,得到和实际工程相符的结果,从而为寒区工程设计提供理论依据和计算方法。     

直线双排管冻结壁平均温度的等效抛物弓形模型

在双排管冻结壁温度场的巴霍尔金（Бахолдин）解析解和考虑地层实际冻结温度时该解的修正解的基础上,建立了一种双排管冻结壁的平均温度解析计算模型--等效抛物弓形模型。该模型以冻结壁某一横截面厚度上的等效抛物弓形法计算的平均温度来等效整体冻结壁的平均温度。在实际工程中可能出现的冻结管平面布置参数变化范围内全面考察了冻结壁平均温度等效抛物弓形计算结果与依据巴霍尔金解析解数值积分计算结果的误差以及误差规律。结果表明,等效抛物弓形计算的冻结壁平均温度误差较小,具有足够的工程精度。     

解溶质运移问题的特征有限分析法

针对解溶质运移模型会出现数值误差的问题,结合特征线法求解对流问题和有限分析法能求单元解析解的优点,推导得到了求解对流扩散方程的特征有限分析格式。算例表明,该格式有较高的计算精度,是对有限分析格式的拓展。     

基于采充时序的空场嗣后充填体强度要求优化研究

为解决江西某钨矿空场嗣后充填法一步骤采场充填体强度要求优化设计问题,以该矿开采技术条件为基础,利用加拿大米切尔法进行了强度要求解析计算,并基于实际采充时序过程,考虑充填体与矿岩接触作用、二步骤采场非胶结充填体对一步骤采场胶结充填体侧向推力作用,提出了充填体强度要求修正解析方法,并计算了同等条件采场充填体强度要求,进而采用FLAC3D开展采充时序过程中一步骤采场充填体强度要求数值解的搜索计算,对比分析了充填体强度要求数值解与两种解析解,讨论了米切尔法的适用性,校验了修正解析模型可靠性,可为同类矿山充填体强度要求优化计算提供参考。     

基于均匀化方法的周期性缝洞型介质渗透率的数值计算

为了有效计算缝洞型介质的渗透率,在假设缝洞型介质具有细观周期性的基础上,构建了其细观数学模型--Darcy-Stokes方程组,即在缝洞型介质的岩石基质区域,应用Darcy定律;在其缝洞区域,应用Stokes方程;在两个区域的边界上,应用合适的耦合边界条件。在细观数学模型的基础上,利用均匀化方法推导出了缝洞型介质宏观渗透率的计算公式,并根据区域分解算法给出了求解渗透率的有限元计算方法,计算了周期性缝洞型介质的渗透率,并用解析方法验证了数值计算方法的正确性。结合二维缝洞型介质模型的算例,讨论了基岩渗透率、缝张开度和洞半径对渗透率的影响,结果显示缝张开度对缝洞型介质的渗透率具有决定性的影响：裂缝张开度从0.001 m增加到0.004 m,缝洞型介质渗透率从1.03×10-11 m2快速增加到6.33×10-10 m2。     

弹塑性煤柱的应力场计算

为解决煤柱强度与刚度的计算问题,首先要进行应力场分析．现场观测结果表明,煤柱边缘存在塑性区,进行其应力场分析时考虑煤柱的塑性软化是非常必要的．根据煤样力学性能测试结果,把煤柱应力应变曲线的塑性软化阶段近似为三次曲线,应用煤层塑性软化理论,推导出了顸板弯曲方程．应用解析方法求解,得到采空区和煤柱弹性区的变形;采用数值方法——改进的欧拉法求解,得到塑性软化区的变形,进而得出了顶板的变形和弹塑性煤柱的应力场的分布规往并给出了算例。验证了分析结果的正确性．     

两向不等压巷道围岩塑性区近似解及数值模拟

针对两向不等压巷道围岩塑性区的解析问题,使用应力构造法求解时,巷道围岩塑性区以外的弹性区应力被主观地认为与围岩弹性应力状态下的应力在形式上一致。这虽然明显不合理,但在侧压系数为1的某个邻域内,应力构造法的准确度较高;只是在该邻域以外,其仅能确保围岩水平(或竖向)轴上塑性区半径的精度,其余位置并不准确,甚至偏差很大。同时,以侧压系数为1的特例为基准,将依据近似隐式法得到的围岩塑性区半径与基于成熟轴对称平面应变理论的相应解析解进行对比,可以发现前者存在较大理论误差。为改进上述不足,以应力构造法为基础确定围岩水平(或竖向)轴上塑性区半径;再结合近似隐式法能够较好反映塑性区形态一般变化规律的优势,以近似隐式法为基础确定塑性区的形状;最后,依据相似原理,相对准确地给出了两向不等压巷道围岩塑性区的近似解析范围。将该理论应用于工程实例的分析计算,并以数值模拟结果为基准就各算法的准确性问题进行了对比分析,结果表明:上述算法不仅消除了近似隐式法在侧压系数为1时的理论误差;还克服了应力构造法无法反映塑性区一般形态变化规律的缺陷。该算法与数值模拟的结果比较接近,可代替数值模拟进行两向不等压巷道围岩塑性区的近似求解。     

环形双圈管冻结稳态温度场广义解析解

对于环形布管冻结稳态温度场的解,目前仅有单圈管冻结条件下的解析解,对于双圈管冻结尚无解答。首先建立环形双圈管冻结稳态温度场的模型。然后,应用保角变换将广义环形双圈管(冻结圈内部未冻实)模型变换为直线型排布的模型,依据调和方程边界可分离性,将直线型排布模型分解为2个特殊单排管冻结问题,从而得到广义环形双圈管的温度场解析解。最后,应用ANSYS进行了热力学数值模拟计算和物理模型实验结果以验证解析解。结果表明:在冻土帷幕充分交圈后,数值模拟结果和解析解结果基本一致,与实测温度的吻合度也很高。     

用模拟电荷法计算单相水阻器中的电流场

水阻器在水电站中遇到故障时作为加载电阻。利用模拟电荷法求解单相水电阻中电流场的边值问题;水电阻按照水电厂中实际使用的结构来计算。推导了有关计算公式,通过上机计算与工业试验结果比较,其相对误差在工程容许范围内,是相当准确的,故此方法可用于单相水电阻的系列设计,以供设计者参考。     

摆线型大位移井剖面设计的数值计算

摆线型大位移井轨道由"直井段-圆弧井段-摆线井段-稳斜井段"构成,与其他类型的大位移井轨道相比,摆线型大位移井具有最小的或很小的摩阻和摩阻力矩.摆线型大位移井轨道设计问题归结为求解一个二元方程组,当未知设计参数为摆线井段初始井斜角或稳斜井段井斜角时,该方程组为非线性方程组,没有解析解.通过数学变换和化简,得到了等价的三角函数方程,根据区间搜索和二分法提出了求该三角函数方程近似解的数值迭代算法.算例表明,该算法具有很好的迭代稳定性,计算精度高、速度快.新算法可用于大位移井轨道设计的计算机软件开发,对于提高软件的适用性和稳定性具有较大的帮助.