基于过盈配合的C形电枢轨道初始接触特性分析

电磁发射过程初期,C形电枢与轨道之间的恰当过盈配合,是电枢和轨道保持良好的金属-金属接触,同时提供充足的接触压力确保正常发射而不发生转捩的必要条件。为对电磁发射矩形炮膛用一体化C形电枢结构进行优化设计,基于电枢与轨道的过盈配合对电枢选取了各种不同的结构参数,利用有限元分析软件ABAQUS,进行了发射初期不同结构参数下的电枢与轨道之间的2维过盈装配仿真计算,获得了结构参数变化对C形电枢轨道初始接触特性的影响规律。选取较优的仿真结果,加工制造出相对应结构参数的C形电枢进行电磁轨道炮发射试验,试验表明电枢发射性能良好。针对同一结构电枢,进行2种不同方式的过盈装配仿真计算,发现紧固式装配与填塞式装配获得的初始接触特性极为相近,与实际发射试验相一致。     

电磁发射用一体化C形电枢的结构设计

为对电磁发射用一体电枢结构进行合理的设计,选取C形一体电枢的部分结构参数作为研究目标,通过对电枢进行建模仿真,对一体电枢的结构参数变化对其电流密度分布、与轨道接触面上的接触压强分布进行了计算,并通过对比获得了部分结构参数变化对电流密度和接触压强分布的影响规律。电枢的两翼厚度和头部厚度对通过电枢的电流密度和电枢上产生焦耳热分布的最大值区域有明显影响,而长度增加对这些特性分布的幅值和位置影响不大。30mm尾翼长的模型中,接触压强较大的主要范围为其后半部分,与实验结果比较一致。设计制作了不同结构的铝合金电枢,进行发射实验,并测量通过电枢的发射电流、观测发射后的电枢轨道接触面状况。发射实验结果显示,加长电枢两翼长度,可以一定程度的扩大电枢-轨道良好接触区域的面积,头部厚度7mm的铝电枢在20mm口径的发射装置中可以满足通流250kA以上不至于产生物理破坏。通过对计算和实验结果的分析比较,提出进一步工作展开的方向应为将数值计算和实验现象建立直观的联系。     

利用PDE tool box计算电场不均匀系数

利用PDEtoolbox求解尖—板电极结构的电场不均匀系数,通过数据拟合方法得出电场不均匀性和电极几何参数的关系,其结果表明;电场不均匀系数f随电极间距d的增加而变大,随曲率半径r的增大而减小,受电极圆柱部分长度L和电极圆柱部分半径R的影响不大。PDEtoolbox不仅为求解电场不均匀系数带来了方便,同时使计算结果图形化、直观形象。     

电磁轨道发射器结构刚度系数与刨削形成

在电磁发射过程中,当电枢的速度达到一定值时,轨道就会产生刨削缺陷。一旦轨道发生刨削缺陷,就会影响发射器的发射速度,严重时轨道被废弃。因此避免刨削的形成,有助于发射器寿命的提高。本文使用ANSYS软件对一种试验型小型方口径电磁轨道发射器进行仿真,进而得到了不同电流条件下发射器内膛的导轨变形和结构刚度系数分布,并对不同材料的轨道的刨削位置进行统计。本文发现,试验型电磁轨道发射器导轨结构刚度系数分布的不均匀性是诱导刨削形成的原因之一。     

固体C型电枢几何结构优化设计

电枢是电磁轨道炮的关键部件之一,其几何结构直接影响轨道炮的发射性能。在电磁轨道炮发射过程中,由于电枢与轨道接触面上流过强大的电流,局部高温导致金属材料丧失强度与产生烧蚀。为此需要通过选择合理的电枢结构参数来抑制电流趋肤效应的影响,使流过导轨和电枢接触面的电流分布尽量均匀,达到改善轨道炮烧蚀的目的。基于ANSYS建立了固体C型电枢电磁性能的有限元分析模型,对三种典型的C型电枢进行了仿真计算,研究了几何参数对C型电枢电磁性能的影响,得出了最优化C型电枢的设计方案。本文的研究结论对固体C型电枢的研究与设计有重要参考意义。     

中国水资源空间不均匀性定量评价

降水及水资源量的空间不均匀性是其基本特性之一。本文基于中国第二次水资源综合评价结果,利用洛伦兹曲线计算得到反映水资源不均匀性强弱的基尼系数及反映不均匀性来源的洛伦兹不对称系数。结果表明：中国不同类型水资源均表现出比较不均匀或非常不均匀的空间分布特征;各一级分区水资源空间不均匀性与分区面积、平均降水量及自然条件等因素有关,从东部、南部沿海向内陆地区逐渐增加;同一分区内总体上表现为降水空间基尼系数最小,地下水资源、水资源总量、地表水资源空间基尼系数依次增大,但南部分区地表水和水资源总量空间基尼系数接近;水资源的不均匀性呈现出水资源量较少区域主导的非对称性或较为对称分布的特征。     

增强型电磁轨道炮瞬态温升时空分布

轨道瞬态温升时空分布特性对于增强型电磁轨道炮发射效率具有极其重要的作用。该文从接触电阻瞬态特性、枢轨接触压力瞬态特性的角度,对轨道电阻焦耳热与摩擦热共同影响轨道瞬态时空温升的分布特性进行研究。通过发射试验得到的炮口电压、轨道电流、电枢位移等数据建立这几个物理量之间的数学模型,计算分析了增强型电磁轨道炮枢轨接触电阻瞬态特性,获得了轨道接触电阻焦耳热分布;应用瞬态接触压力计算方法模拟枢轨接触压力的瞬态特性,获得了轨道摩擦热分布。为研究轨道瞬态温升时空分布特性,通过电枢运动位移、速度与时间的关系,对轨道进行分段建立瞬态温度场计算模型并采用电-磁-热耦合的计算方法,得到了以电阻焦耳热与摩擦热为热载荷共同作用下的轨道温升时空分布特性。数值模拟结果表明:随着电枢高速运动,摩擦热随之逐渐上升,接触电阻热较小;发射过程中临近炮尾的轨道温升较大,表明了炮尾轨道为热管理的关键部位,为电磁轨道炮的热设计提供了理论依据。     

C型固体电枢与导轨接触压力的保持

C型固体电枢与导轨接触压力的保持是电磁轨道炮研究中的一个重要问题,本文通过二者之间的接触压力计算和固体电枢相对于电磁轨道炮口径的过盈量的确定,提出了解决问题的有效途径。     

可控励磁磁悬浮直线同步电机磁热耦合研究

针对用于驱动数控机床的可控励磁直线磁悬浮同步电机特殊结构,对磁热耦合机理进行研究。分析电机在不同电枢电流时磁场对温升的影响,建立该电机二维温度场中热传导的微分方程、热对流的牛顿冷却公式以及温度场的边界条件;确定电机不同材料的导热系数及对流换热系数,给出对流换热系数的解析表达式。采用ANSYS有限元仿真磁热耦合分析方法,分析电机主要热源,应用ANSYS Maxwell软件计算其定子、转子损耗,以此作为电机热源导入Workbench软件对其进行热分析,得到该电机通入不同电枢电流时的温度分布云图。仿真结果表明,可控励磁磁悬浮直线同步电机内发热主要集中在绕组处,随电枢电流的增加而增大。温度场计算数据可为电机设计提供依据。     

不均匀污秽下110 kV绝缘子串电场分布

研究了110 kV XWP-160绝缘子在洁净和污染条件下的电位和电场分布，分别在洁净、均匀污染和不均匀污染条件下对绝缘子串进行了COMSOL仿真，设置了不同污秽等级。模拟过程中发现，电场分布整体“马鞍”形状，中部电场较低且平稳；贯通电极的湿污秽有使高压电极附近电位分布变平缓的趋势，电位分布均匀，且污秽均匀时效果较好；随着上下表面不均匀程度的增加，瓷绝缘子串闪络电压增加，因为各畸变电场位置很难形成放电。研究结果将进一步加深对XWP-160绝缘子在各种不均匀污秽环境下的性能的认识。     

三代核电EPR 1 750 MW机组常规岛汽机房变阶柱偏压性能试验

以台山核电站一期工程EPR 1 750 MW常规岛大型钢结构厂房柱局部上大下小变阶段为对象,通过3个1∶5模型柱段试件的偏心受压试验,研究试件的破坏特点、应变特点、挠曲变形特点以及承载力特点等力学性能。结果表明：局部大坡度变截面及截面突变的过渡方式对构件的偏压性能不利,构件的屈服承载力降低,挠曲变形增大;截面突变同时加厚突变区域的腹板并增设加劲肋对改善构件偏压性能的作用不明显。研究成果可为今后同类结构构件的设计提供参考。     

非均匀磁场中磁流变液剪切应力实验与分析

为探究磁流变器件失效机理,用两块C型电磁铁耦合建立非均匀磁场。基于提拉法原理设计磁流变液剪切应力测量装置,得到非均匀磁场中剪切应力曲线。对比基于静态匀强磁场的圆筒剪切模型剪切应力理论曲线,发现虽然两者整体趋势一致,但同等磁场强度下两者剪切应力值存在不同程度差异,同时发现电磁铁气隙磁场也存在非均匀性。上述结论说明静态匀强磁场磁流变液剪切特性理论并不能直接应用到非均匀磁场剪切应力计算中,可能的原因包括铁磁颗粒体积分数的分布不均等,需要后续探索。     

理想序列的采样逼近及高精度谐波分析

信号的谐波分析一直是信号处理的基本方法之一.本文从傅立叶算法的基本原理出发,提出了傅立叶分析的序列的采样逼近思想;从理论上分析和论证了在单一采样条件下,较大的采样时钟及较多的样点时,累积时偏和频谱泄漏较大;而利用双速率采样的非均匀序列高精度逼近理想序列时,虽然数据具有非均匀性,但也大大减小了频谱泄漏,简单有效地提高了谐波分析的精度.计算机仿真证实了该方法的有效性.     

脉冲功率器件RSD非均匀导通的实验研究

介绍了一种新型基于可控等离子体开通的半导体功率器件,即反向开关晶体管(Reversely Switched Dynistor,简称RSD),简述了其基本结构及工作原理。从理论上分析了导致RSD非均匀导通的因素,并通过实验进行验证,得到了2.5kV电压下,峰值电流为14.4k ARSD的典型开通特性。分析和实验结果都显示,导致RSD非均匀导通的因素主要有:磁开关与触发回路配合不当、器件预充不足、主电流的di/dt过高以及工艺因素等,其中前两个因素最为明显,在使用中应予以特别重视并加以避免。实验结果与理论分析能够很好地吻合。     

基于短时傅立叶变换的自适应采样的研究

本文提出了一种基于短时傅立叶变换的自适应采样;通过短时傅立叶变换推导出了自适应采样频率与信号瞬时带宽之间的关系;同时,针对自适应采样提出了一种基于短时傅立叶变换的信号瞬时带宽估算方法。仿真结果表明,该方法重建误差较小、时间复杂性较低,具有可行性。     

基于Z型结构过热器流量分配不均引起的爆管原因分析

为了防止电厂蒸汽锅炉高温过热器冷段受热面发生爆管事故,以漳泽发电厂4#蒸汽锅炉为对象,通过调阅该锅炉的负荷工况记录、查阅设备图纸以及对爆管采用金相、壁温试验分析和水力偏差分析炉等方法,对高温过热器冷段受热面爆管的原因进行了多方位多角度研究分析。分析表明:从锅炉1/4部分看,高温过热器冷段受热面属曲型的"Z"型分布,在热态超低负荷较长时间运行时,管内流量不均是爆管的主要原因,运行中减温系统操作不合理是爆管的重要原因。对此提出防止爆管的技术措施。采用应对措施后,4#蒸汽锅炉再未发生过热器爆管事故,锅炉运行的安全性大大提高。此项技改对保证同类型锅炉平稳运行有重要的指导意义。     

磁晶各向异性材料磁巴克豪森噪声的 非均匀分布特性研究

磁巴克豪森噪声效应可反应铁磁性材料交变励磁时磁畴的动态转动与形变的统计意义特征,从而作为铁磁性材料应力状态、材质劣化及早期微损伤检测和评估的无损检测技术。目前针对磁晶各向同性材料的磁巴克豪森噪声检测已获得大量规律并建立了工程适用方法,但大部分规律和方法在用于磁晶各向异性材料检测时常会产生错误的检测结果或是产生较大误差。为了探明这种不适用性的原因,搭建了周向磁巴克豪森噪声测量系统,以X60钢为例测试磁各向异性分布情况,从易磁化轴方向、周向磁各向异性图幅值与形状、不同特征参量表征等3方面揭示同块材料表面磁晶各向异性分布情况。研究发现磁晶各向异性材料上不同位置的周向磁巴克豪森噪声分布是不均匀的,使得基于同种或同批材料试块产生的基准标定曲线用于实际试件检测时不再具备有效性,这是造成检测错误和误差的关键原因,而以往的研究多认为同块材料上磁晶各向异性分布是一致的,或忽略了其分布特性的影响。这种现象的发现对磁晶各向异性材料磁巴克豪森噪声检测提出了新的难题和挑战。     

局部不均匀大地中电缆阻抗频率特性的快速计算

为了快速、准确地计算局部不均匀大地中电缆阻抗的频率特性 ,提出了一种虚拟媒质方法和柯西估计方法 (Cauchy’smethod)相结合的快速计算方法。该方法采用虚拟媒质方法求解局部不均匀大地中矢量磁位积分方程 ,得到几个不同频率下电缆阻抗值及其频率导数值 ,然后利用柯西估计法确定电缆阻抗参数关于频率的有理函数 ,即电缆阻抗参数的频率特性     

气隙不均匀对异步电动机电磁噪声的影响

异步电动机转子偏心会引起一系列低次数径向力波,并使噪声辐射增加。转子偏心实际上不可能完全消除,本文采用适当的定子绕组并联支路,将每一对极两端以均压线连接在一起,由于径向相对的极相组电抗不同在均压线上引起均衡电流,从而削弱了偏心的有害影响。实验结果表明,该方法能够有效降低因偏心引起电磁噪声。