基于SMA阻尼器控制的鼓型塔风振响应分析

以某220kV输电线路的风致振动为例,研究了基于SMA阻尼器的鼓型塔振动控制方案和控制效果。先应用有限元软件ANSYS建立鼓型塔的有限元模型,采用线性自回归滤波器法模拟随机脉动风荷载的时程样本,再应用能量法计算所需阻尼器数量,根据SMA阻尼器的工作原理和鼓型塔的结构特点,设计了3种阻尼器布置方案进行结构风致振动瞬态响应仿真,提取各方案控制点位移、加速度时间历程进行比较分析。结果表明,安装SMA阻尼器后,对塔顶位移、加速度的最大减振率分别为37.8%、75.4%,方案3为最优布置方案,可见将SMA阻尼器应用于输电塔振动控制效果较好,合理设计阻尼器布置方案能使阻尼器发挥最大耗能功能,获得最好控制效果。     

摩托车磁流变阻尼器的优化设计

选择剪切阀式作为摩托车磁流变阻尼器的工作模式,应用MATLAB优化工具箱对磁流变阻尼器的结构参数进行优化设计。在此基础上,根据理论分析选择阻尼器的结构尺寸,设计制作了单出杆磁流变阻尼器。对设计的摩托车磁流变阻尼器特性进行了实验研究,经测试表明优化设计的摩托车磁流变阻尼器性能达到了预期要求,表明此设计方法是正确可行的,研究结果对于磁流变阻尼器在摩托车悬挂系统中的应用具有参考价值。     

摩擦阻尼器对海上风力机塔架抗震性能研究

为分析摩擦阻尼器对近海单桩风力机结构抗震性能的影响,以单桩式NREL 5MW海上风力机为研究对象,基于有限元理论,建立三维多物理场模型,对多组实测地震下摩擦阻尼器在近海风力机结构抗震中的应用效果展开研究。结果表明：摩擦阻尼器对风力机塔顶振动具有显著控制效果,伪谱加速度最大时可使塔顶位移降低54.79%,但进入滑移状态后其无法复位的特性会导致风力机塔顶位移平均值无法恢复到震前状态;摩擦阻尼器可有效缓解因地震激励造成的塔壁应力集聚现象,Mises应力最大值降低17.96%;摩擦阻尼器对强伪谱加速度（PSA）地震导致的风力机塔顶位移及海床处弯矩控制效果更佳,而对弱PSA地震导致的结构响应控制效果则较为一般。     

广义塑性模型在海洋砂土中的适用性研究

为研究广义塑性模型在海洋砂土中的适应性,采用静、动三轴仪对海洋砂土进行了固结排水剪切及固结不排水循环剪切试验,根据试验结果拟合出砂土的广义塑性模型参数,并利用此参数对动模量和阻尼比试验进行了数值模拟,比较了试验结果与模型拟合结果的差异。结果表明,计算结果与试验测定的动模量、阻尼比与动应变的变化规律一致,该模型能很好地反映砂土单调加载的应力－应变特性及小应变阶段的循环加载条件下的变形特性。     

围压影响堆石料剪切带的颗粒流模拟

为分析围压对堆石料剪切带的影响,基于颗粒流理论,构造三种不同形态的颗粒簇,建立了堆石料颗粒流模型。通过颗粒流数值模型双轴试验,研究了围压对堆石料剪切带结构的影响。结果表明,试样剪切带呈非对称X形分布,剪切带内颗粒旋转幅度随着围压的增加而增大,剪切带X形轮廓更加清晰。围压对试样颗粒位移影响较大,随着围压增大,颗粒位移不断增大,颗粒位移呈现出的X形剪切带逐渐消退。试样颗粒簇破碎过程与其宏观应力发展同步,剪切带内的颗粒比剪切带外的颗粒更易发生破碎。随着围压的增大,对试样内部颗粒的约束越强,发生局部破坏范围越小,导致试样内部X形剪切带的宽度逐渐变小。研究成果可为工程实践提供指导。     

基于动力学突变辨识的高边坡位移监控模型

针对位移突变对高边坡位移监控模型拟合和预测精度的影响,在对高边坡位移与影响因素相关分析的基础上,基于高边坡系统演化过程中的非线性动力学特性,采用相空间重构、云模型等数值分析手段,研究了高边坡位移突变辨识的实现方法,从而依据最近一次位移突变后的监测资料,建立了考虑动力学结构突变影响的位移监控模型。实例应用结果表明,该模型拟合和预测精度均较高。     

水平往复荷载下砂性地基PHC管桩抗震性能分析

为研究水平往复荷载下砂性地基预应力高强混凝土(PHC)管桩的抗震性能,采用有限元软件ABAQUS建立三维PHC管桩-砂土模型进行非线性分析。通过对比有限元分析结果和试验结果,验证了该模型的可靠性。通过在桩顶施加水平往复荷载,利用该有限元模型分析了PHC管桩滞回特性、位移延性、耗能能力和累积损伤,研究了轴压比、入土深度、砂土内摩擦角和孔隙比等因素对PHC管桩抗震性能的影响。计算结果表明,水平往复荷载下PHC管桩和桩周砂土逐渐产生塑性且塑性区逐渐扩大;减小轴压比或砂土孔隙比、增大入土深度或砂土内摩擦角均可改善砂性地基中PHC管桩的位移延性和耗能能力,降低PHC管桩的累积损伤,提高PHC管桩抗震性能;轴压比是影响PHC管桩抗震性能的重要因素。研究成果可为PHC管桩码头抗震设计提供参考。     

翅片管式蒸发器结霜性能的仿真与实验研究

建立了结霜条件下翅片管蒸发器空气侧流动和换热的分布参数仿真模型,模型考虑了蒸发器结构、霜层厚度以及湿空气状态等参数在气流方向的沿程变化.对冰箱冷冻室蒸发器结霜条件下的动态性能进行了试验研究和数值模拟.结果表明,蒸发器结霜过程中的结霜量、能量传递系数和空气侧压降的计算值和试验值吻合良好,证明模型可以应用于翅片管蒸发器结霜性能的正确预测和优化设计分析.     

核电厂主蒸汽管道材料断裂韧性试验三维数值模拟研究

基于商用软件ABAQUS对国产化主蒸汽管道材料P11合金钢的断裂韧性试验中起裂前的加载过程进行了精细的三维数值模拟,对含侧槽和光滑侧面2种标准CT试样结构进行建模分析,获得加载过程中裂纹前沿的塑性区、应力场和J积分的三维精细分布及变化规律.开展了SA335P11合金钢材料含侧槽结构试样的断裂韧性试验,试验中载荷线位移响应曲线与有限元分析结果具有很好的一致性,验证了数值分析的有效性.通过有限元和试验相结合的方式,确定了延性金属材料试样采用光滑侧面结构是导致其试验过程中难以起裂的主要原因,含侧槽结构试样能为裂纹尖端提供有效约束,使得裂纹前沿附近区域的塑性区尺寸、局部J积分和张开应力分布更加均匀,对优化延性金属材料断裂韧性试验作用明显.     

大理岩节理表面形态对剪切强度影响的数值模拟

利用PFC3D模拟了大理岩节理岩体的直剪试验,实现了在剪切过程中考虑节理形态的影响。以某一大理岩人工劈裂节理形态为例,通过傅里叶变换进行滤波将节理形态分离成高频和低频形态,用PFC3D模拟节理形态然后进行剪切数值试验,获得了剪切应力、剪切位移、法向位移、裂隙数量等参数。计算结果表明,节理形态对节理的剪切强度有不同的影响,本文分离节理形态的方法可行。     

基于Excite Designer的船用柴油机减振器优化匹配

基于AVL excite designer计算软件,建立了某船用柴油机曲轴轴系扭振计算模型。应用该模型优化获得了适合该发动机应用的减振器参数,通过优化参数选取了减振器,经过试验验证,优化参数后选取的减振器符合匹配设计要求。     

基于ExciteDesigner的船用柴油机减振器优化匹配

基于AVLexcitedesigner计算软件,建立了某船用柴油机曲轴轴系扭振计算模型。应用该模型优化获得了适合该发动机应用的减振器参数,通过优化参数选取了减振器,经过试验验证,优化参数后选取的减振器符合匹配设计要求。     

Comparison of the performance and stability of two torsional vibration dampers for variable‐speed wind turbines

Alleviation of excess fatigue loads due to vibrations in the drive‐train of wind turbines can be achieved through the use of torsional vibration dampers. Two torsional dampers based on different design approaches were designed and assessed: the first employs a conventional band‐pass filter technique, whereas the second involves an alternative model‐based approach. Frequency domain analyses were carried out on the system with the two dampers for the cases with and without model uncertainty. The system using the band‐pass filter‐based damper showed deterioration in stability and performance when subjected to uncertainty in the model and had to be re‐tuned to recover a good damping performance. Conversely, the system employing the model‐based damper maintained good stability and superior damping performance in the presence of model uncertainties. These attributes can ensure that the damper exhibits a good performance even if the wind turbine parameters vary during operation, such as when ice forms on the blades. Time domain simulations were carried out to verify the frequency domain analyses. © 2014 The Authors. Wind Energy published by John Wiley & Sons, Ltd.     

带缘板阻尼叶盘系统高速旋转激振试验研究

在燃气轮机高压涡轮叶片上安装缘板阻尼结构可以有效降低叶片振动应力,为了掌握叶片振动特性,进而指导阻尼结构设计,以某船用燃气轮机高压涡轮转子为研究对象,开展带缘板阻尼叶盘系统高速旋转激振试验。设计了缘板阻尼结构形式,开发了雾化油滴喷液激振试验系统;同时,模拟常温环境下的叶片工作载荷,结合试验数据分析获取叶片安装阻尼器前后的动应力变化情况。试验结果表明：所设计的试验系统能够很好地模拟叶片弯曲和扭转共振状态;无阻尼激振试验获取的叶片模态参数与理论计算值相当,试验结果验证了理论计算方法的准确性;安装缘板阻尼器后叶片弯曲振动应力下降明显,存在最优阻尼参数使减振效果最佳;根据叶片幅频响应曲线可以看出,缘板阻尼器使叶片非线性力学特征增强,出现叶片振动能量相互传递的现象。     

金属丝网减振器数学建模与参数识别

金属丝网弹性元件的阻尼具有滞后非线性特性，使得实际系统中阻尼力描述较为因难。在介绍几种非线性模型的基础上，主要分析了兼有干摩擦和线性阻尼特性的混合型阻尼模型，并以此建立了某金属丝网减振器的数学模型。参数辨识的结果表明，该模型能够合理反映兼有不同性质阻尼的滞后非线性特性。     

汽轮机排汽缸的气动研究进展

汽轮机排汽缸是连接凝汽式汽轮机末级出口至冷凝器的通道,改善其气动性能可提高汽轮机的效率。本文从数值分析及试验两方面对排汽缸的研究进行了分析,并对提高气动性能的新型措施进行了归纳。分析表明：末级与排汽缸湿蒸气汽液两相流的联合数值分析是排汽缸流场数值分析的发展方向;模型试验是排汽缸研究的主要方法,由于进口气流对排汽缸性能的影响敏感,进口流场应反映末级出口气流的真实状况,并要特别注意叶栅顶部出口气流的模拟。提高排汽缸气动性能的新型措施为：采用具有负超高的扩压器和非对称扩压器;中分面布置轴向栅格型涡阻尼器;采用除湿措施,减少湿度损失;冷凝器喉部结构及加强系统的改进。     

氢发动机工作过程的数值模拟研究

为了分析和研究氢发动机的运行特性，预测多种参数变化对性能的影响，对氢发动的燃烧过程建立零维模型，进行数值模拟。试验表明，模型的计算值和试验值具有良好的一致性，模拟计算弥补了试验测试中的不足，可以从更深层次地认识氢发动机的运行特性和规律。     

Design and performance analysis of impulse turbine for a wave energy power plant

Wave energy is the most abundant source of renewable energy in the World. For the last two decades, engineers have been investigating and defining different methods for power extraction from wave motion. Two different turbines, namely Wells turbine and impulse turbine with guide vanes, are most commonly used around the world for wave energy power generation. The ultimate goal is to optimize the performance of the turbine under actual sea conditions. The total research effort has several strands; there is the manufacture and experimental testing of new turbines using the Wave Energy Research Team's (WERT) 0.6 m turbine test rig, the theoretical and computational analysis of the present impulse turbine using a commercial software package and finally the prediction of the performance of the turbine in a representative wave power device under real sea conditions using numerical simulation. Also, the WERT 0.6 m turbine test rig was upgraded with a data acquisition and control system to test the turbine in the laboratory under real sea conditions using the computer control system. As a result, it is proven experimentally and numerically that the turbine efficiency has been raised by 7% by reducing the hub‐to‐tip ratio from 0.7 to 0.6. Effect of tip clearance on performance of the turbine has been studied numerically and designed tip clearance ratio of 1% has been validated. From the numerical simulation studies, it is computed that the mean conversion efficiency is reduced around 5% and 4.58% due to compressible flow and damping effects inside OWC device. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

Experimental and numerical comparisons of hydrodynamic responses for a combined wind and wave energy converter concept under operational conditions

The spar torus combination (STC) concept is a combined wind and wave energy converter concept that is composed of a spar floating wind turbine and a torus-shaped, heaving-body wave energy converter (WEC). The WEC is installed on the spar floater. Wave power can be absorbed by a power-take off (PTO) system through the relative heave motions between spar and torus. Numerical model was established to predict dynamic responses of the STC concept ​under different sea states. To validate the numerical model, a model test of the STC concept under operational conditions was performed. A two-body physical model at a 1:50 scaling ratio was built. A series of tests were performed to assess the performance of the concept. During the tests, different PTO damping levels were applied. When large power output was achieved, air compressibility of the PTO damper in the model matters, making relevant a suitable nonlinear PTO modeling in the numerical simulations. Wind conditions were considered to model the effect of the thrust force on the rotor using a wind drag disc. Numerical and experimental results are presented and compared. Good agreements are achieved.