1000MW级汽轮发电机定子端部绕组模态分析及有限元仿真

对1 000 MW级汽轮发电机定子端部绕组进行了分步模态试验,并运用试验结果修正了端部绕组有限元建模中的关键参数。通过对端部绕组部件采用等效建模的方法,创建了参数化的有限元端部绕组模型,用以进行端部绕组的模态计算。     

磁悬浮汽轮机多盘转子动力学建模与参数辨识

带有圆盘的轴承–转子系统会出现附加模态,即圆盘与转轴之间的耦合振动模态。基于梁理论的二维有限元法是转子动力学解析分析主要方法之一,但难以考虑圆盘与转轴之间的耦合振动对多盘转子系统动力学特性的影响。针对磁悬浮汽轮机多盘转子结构特点,在基于欧拉伯努利梁理论的二维有限元法基础上,引入角刚度及角阻尼系数考虑盘轴耦合振动对轴承–转子系统动力学特性的影响,建立磁悬浮汽轮机电磁轴承-柔性转子系统动力学解析模型,并结合模态测试试验给出解析模型参数辨识方法。最后以某型船用磁悬浮汽轮机样机为对象,通过实验验证所提动力学建模和参数辨识方法的正确性。     

电子设备机柜模态分析研究及试验验证

模态分析是以振动理论为基础,以模态参数为目标的分析方法。模态分析作为动力学特性研究的基础,其为结构系统的振动分析、振动故障诊断和动力学优化设计等提供依据。采用有限元分析软件ANSYS对电子设备机柜进行了仿真分析,运用整体法及质量点法分别建立了机柜有限元模型,并得到了一致的仿真结果。同时,运用0～50 Hz的随机振动波形对电子机柜进行了随机振动试验,获得了机柜在x、y方向的试验固有频率。通过对比试验与仿真结果,得到机柜的试验固有频率与仿真固有频率误差在5%左右,其中质量点法在4%以内,验证了仿真方法的有效性。     

电机用气体冷却器模态动力特性有限元分析

简述了有限元分析理论中的ANSYSAPDL参数化建模技术,并应用该技术对某型号气体冷却器进行参数化有限元建模与模态分析。结果表明,该方法可以实现气体冷却器模态分析的参数化与自动化。计算结果与试验结果进行对比分析表明,仿真结果在关键频率上与试验结果较为吻合,为提高气体冷却器结构模态动力特性前端设计提供了有效的参考依据。     

新型汽轮发电机定子端部固定结构动力学特性研究及计算工具开发

汽轮发电机定子端部振动问题是制约发电机组长期稳定运转的主要原因,振动导致的线棒绝缘磨损甚至会导致非常严重的短路事故。该文针对300MW 60Hz新型汽轮发电机对其定子绕组端部固定结构动力学特性有限元建模方法进行研究。通过分析线棒、压板、支架、弹簧板、铁心等结构及其相互间连接方式特点,研究适用于不同类型结构部件的有限元建模方法和异构单元之间的融合方式,综合利用梁单元、壳单元和实体单元建立高精度的模态计算模型,分析300MW汽轮发电机定子绕组端部结构的动力特性;通过不同温度下的模态试验,验证建模方法的可行性和模型的有效性;在此基础上开发出具有自主知识产权的不基于坐标参数的定子线圈有限元自动建模程序,以及具有工程实用价值的图形化定子端部模态计算工具;研究结果表明该文所建模型具有较少的计算规模和较高的计算精度,可为后续产品的优化设计以及未来新产品的开发提供具有工程实用价值的数据和工具支撑。     

基于MATLAB的有限元模型评估程序设计

针对工程中通常采用模态置信度准则来评估有限元模型的准确性；缺少从整体上评估有限元模型的参数；并且缺少能快速进行定性评价以及人性化界面的计算程序等问题，通过将计算频率和振型与试验结果对比，建立不同的权重系数，根据模糊评估理论提出一种综合评估有限元模型的方法，并设计出了以MATLAB编程为核心、并调用Nastran有限元软件的模型评估计算程序，该程序可利用MATLAB和Nastran的强大计算能力，进行一系列如模态计算、矩阵提取、自由度匹配、模型评估等工作。该程序操作简单，结果可靠，可用于及时获取结构有限元模型的信息，并且能进行有限元模型的综合评估工作。     

车用电机的有限元模态分析

模态分析是一种确定结构振动特性的技术,是结构运动学的分析基础,固有频率是结构动力学特性分析中的重要指标.采用有限元法对电动汽车驱动用电机进行模态分析,通过对电机结构进行适当假设和等效,建立电机结构定子绕组、机壳、端盖以及转子和轴的模态有限元仿真模型,分析各结构部件对电机固有频率的影响.通过有限元仿真得到电机结构径向各阶模态的固有频率和模态振型,并通过锤击法模态实验和电机空载噪声频谱验证了有限元分析的准确性.     

外转子永磁高速电机转子振动特性分析

在外转子高速永磁电机转子设计中,为了提升电机转子高速旋转的稳定性,避免转子高速引起振动和发生扫膛,通过NX软件建立了转子几何模型,导入有限元分析软件进行自由模态分析,获得了电机转子的固有频率与振型图;并进行试验模态分析实测,与前者数据作比较,结果吻合,验证了动力学模型的正确性。通过施加轴承约束求解模态,估算了转子结构的合理转速。     

动力学参数化可视化仿真软件研究与设计

为解决诸如导弹、多管火箭、火炮等武器系统在方案设计、优化迭代过程中缺少专用的针对动力学参数化仿真软件的问题,研究了多体系统动力学参数化软件理论与技术,开发了多体系统动力学参数化仿真与分析软件.软件集参数化建模、求解、结果可视化功能于一体,通过融合CAD建模方法和多体系统动力学理论,解决了CAD和CAE双向参数驱动,实现了几何模型和动力学模型设计参数无缝传递,为机械系统设计过程中的方案论证、模型优化、方案调整、试验规划、故障诊断等各个阶段提供了一种高精度仿真和方案快速优化设计的手段和数字化工具.     

150MW级汽轮发电机定子绕组端部模态仿真与验证

采用参数化有限元分析方法,对150 MW级汽轮发电机定子绕组端部模态进行计算,通过模态试验验证了定子绕组端部各部件的有限元等效模型,提出了定子绕组端部关键部件之间的连接设置方式,得到了定子绕组端部整体有限元参数化模型,并通过模态试验验证了有限元模态仿真结果的准确性。     

基于ANSYS的径向驻波型超声波电机设计与分析

研究了一种采用径向振动的驻波型超声波电机。首先分析了电机的结构,然后利用有限元分析软件ANSYS建立定子有限元模型,基于该模型分析了压电陶瓷的结构尺寸对定子振动特性的影响,进而确定了定子的结构尺寸,并进一步分析了定子的瞬态响应特性。最后根据理论分析结果试制了样机,对样机进行了试验测试,测试结果表明,所设计的电机具有较好的输出性能。     

基于FEM的频率响应法检测电力变压器绕组变形的仿真研究

基于变压器的结构尺寸和材料特性,在COMSOL中建立了3D有限元模型,计算了变压器绕组变形前后的电气参数,获取了绕组频率响应曲线。     

电缆沟敷设方式下电缆温度场计算模型

针对电缆沟敷设方式下电力电缆的广泛应用以及传统方法载流量计算参数较难确定的不足,根据传热学的基本原理,利用有限单元自动划分法,建立了一种基于有限元法的电缆载流量计算模型,能够按照实际敷设情况的变化对模型参数进行修改。根据电缆的结构参数和周围敷设区域的物性参数分析了电缆沟中电缆区域温度场分布情况,并提出了一种基于二分法来计算电缆载流量的方法。可为优化电缆敷设方案提供理论依据。     

均压环对复合绝缘子电场分布影响的研究

建立数学模型计算了复合绝缘子的沿面电场分布,利用有限元法计算了220kV线路复合绝缘子不安装均压环及安装不同形状尺寸均压环时沿面场强分布和电位分布。分析了均压环各因素变化对电场分布改善效果的影响,指出环径和罩深对端部电压分布改善效果明显,管径对电场分布改善效果好,根据各因素的综合影响,推荐了220kV复合绝缘子均压环的结构参数。     

永磁同步推进电机电磁振动分析

依据Maxwell应力方程推导了永磁同步电机径向电磁力的解析表达式,分析归纳了电机内各阶次、各频率径向电磁力的来源。以一台45槽10极永磁同步推进电机为例,分别建立了电机电磁有限元模型和结构有限元模型,并进行了模态分析;将电磁有限元模型中得到的径向电磁力耦合到结构有限元模型中,对电机进行了电磁振动谐响应分析;最后将样机实测加速度频谱与有限元仿真结果进行对比,验证了径向电磁力解析式及电磁振动有限元仿真结果的正确性。     

交流混合型磁轴承磁场及悬浮力特性分析

对交流混合型磁轴承的组成结构和基本工作原理进行了介绍,并针对该交流混合型磁轴承的悬浮力进行了数学模型的建立,而且通过泰勒公式近似获得其线性模型。文中创建了该磁轴承的实体模型,利用Ansoft软件仿真并分析了该交流磁轴承的磁通分布状况(气隙及磁极内部);采用Ansoft分析软件与MATLAB软件对交流磁轴承悬浮力的非线性变化规律进行了计算分析。仿真结果表明:磁通密度的分布在磁轴承中,其仿真值和理论设计值几乎吻合,说明该磁轴承计算设计的参数有效;基于数学模型和有限元实体模型的交流混合型磁轴承特性分析结果一致,表明该磁轴承的数学模型建立正确,逼近磁轴承实际工作情况下的模型。     

大容量永磁偏置型故障限流器的经济性分析与优化

构建了永磁偏置型故障限流器PMFCL的经济性分析模型,包括材料成本和运行成本两部分。材料成本取决于PMFCL的关键结构参数,基于等效磁路法导出了PMFCL 4个关键结构参数与电感和、电感比以及饱和深度比这3个独立电磁变量间的函数关系;运行成本由铁芯损耗和绕组铜耗组成,并给出了各自的计算方法。针对500 k V PMFCL经济性分析实例,分析了电磁变量对PMFCL经济性的影响,并建立其经济性优化模型,求得了PMFCL的最优成本和对应的结构参数。结果表明,在高压大容量应用场合,PMFCL具有较好的经济性优势。Ansoft Maxwell二维有限元仿真验证了经济性优化模型的合理性。     

回转式空气预热器接触式柔性密封模拟分析

针对回转式空气预热器的泄漏问题,提出了一种接触式柔性密封。接触式柔性密封的结构参数包括厚度、波数、波距、波深、初始伸长、总长和迎角,刚度是接触式柔性密封的重要性能参数。从基本力学模型出发,运用有限元方法对不同结构参数下的接触式柔性密封进行模拟分析,得到相应结构参数的最大载荷、载荷-位移关系和各结构参数-刚度关系。运用多元逐步回归分析,得出厚度、波深和波数对刚度具有预测意义,其中以厚度的预测性最高。     

永磁体参数对双定子球形电机磁场影响的研究

永磁球形电动机采用不同的永磁体结构参数,对电机的电磁场会产生一定的影响。论文提出一种新型双定子永磁球形电动机,建立不同的永磁体参数的电机模型,对比分析不同参数的永磁体结构对电机电磁场的影响。利用三维有限元法分别对电机内外磁场进行建模分析,得到了气隙磁通密度径向分量分布数据。同时,针对永磁体的结构参数进行了静磁场磁通密度和磁场分布计算,建立了球坐标系下永磁体磁场有限元求解模型,进行对比分析。理论分析和实验结果表明了所设计结构的有效性,文中对转子永磁体的磁通密度进行了测试,与仿真计算结果一致。     

1000kV变压器空载电流谐波成分随不同直流电流的变化与分析

根据特高压产品结构参数确定了计算运行工况,建立了有限元模型,采用场-路耦合法对特高压变压器的空载励磁电流进行了计算,分析了励磁电流幅值和谐波成分,总结了励磁电流随不同直流电流的变化规律。