声波对悬浮PM2.5作用的数值研究

采用数值方法对平面声波场中悬浮PM2.5的受力进行了研究，探讨了在声波作用下PM2.5的运动速度与运动轨迹，为采用声波脱除PM2.5的可能性做了机理上的探讨。研究结果发现，在声音频率10000Hz、声强度为1W／m^2条件下，声波对空气中悬浮PM2.5有显著作用，悬浮PM2．5在声场中作周期性变速运动，其运动方向和轨迹与PM2.5在声场中的初始位置有重要关系，存在顺声波而下、逆声波而上和原地振动不同情况。     

燃煤可吸入颗粒物在驻波声场中动力学特性的研究

为研究可吸入颗粒物PM 2.5在声波场中的动力学特性, 利用可视化技术建立研究颗粒物动力学特性的实验装置。采用电厂飞灰作为颗粒源，利用高速CCD摄像机动态地显微拍摄颗粒在水平声场中的运动轨迹，并结合数值方法理论模拟颗粒的运动轨迹。结果显示颗粒在驻波场的波节点处不振动、不飘移；波腹处只振动、不飘移；其余各点处的颗粒既振动、也向波节方向漂移，并与竖直方向的运动叠加，形成在声场中的运动轨迹。颗粒振动频率与声波频率相同，但因颗粒存在惯性，振动速度幅值小于声波速度幅值，且相位滞后。动力学特性的结果显示：振动使得颗粒在单位时间内扫过的面积大大增加，有利于颗粒间的碰撞团聚；漂移特性有利于颗粒间的碰撞和气流中颗粒的分离。     

纵向声场中燃煤烟气PM2.5颗粒的运动特性

建立了研究可吸入颗粒物PM2.5声场中动力学特性的可视化实验装置,以电站锅炉飞灰颗粒为研究对象,对其在相同声强、不同频率声波及相同频率、不同声强作用下的运动轨迹进行了可视化研究。根据颗粒在声场中的运动轨迹照片总结出颗粒在不同声场作用下的运动规律,为PM2.5运动过程模拟奠定了基础。     

燃煤飞灰超细颗粒物声波团聚清除的实验研究

对燃煤超细颗粒物在低频率高强度声场中团聚清除效果进行了实验研究。通过对声场的理论分析，设计并建立了燃煤飞灰超细颗粒物声波团聚清除实验平台。利用该实验平台，研究了声场强度对细颗粒清除效率的影响以及颗粒粒径分布的迁移特性。实验结果表明，低频高强声场对亚微米颗粒及亚微米以下颗粒有较好的团聚清除效果。而且随着声场强度的增大，超细颗粒的清除效率也增加。当团聚室内声强达到160dB时，PM2.5总颗粒数量浓度减少了58.9%，质量浓度减少了68.4%；PM10总颗粒数量浓度减少了59.0%，质量浓度减少了77.7%。     

送风仰角35°、大风速下净化器PM2.5净化时间预测模型研究

由于空气净化器在运行时室内不同人员位置处的PM2.5净化速度并不相同,会对室内人员健康造成影响,为了实现对人员位置处的优先净化,有必要对房间内不同人员位置处的净化时间进行研究.在空气净化器送风仰角35°、最大风速模式下,采用Fluent软件建立数学模型,并使用实验数据验证模型的准确性,通过数值模拟得到不同尺寸房间不同人员位置处的净化时间;将净化时间作为回归资料,对回归资料进行多元线性/非线性回归分析建立PM2.5净化时间预测模型,并通过模拟结果对预测模型准确性进行验证.研究结果表明:PM2.5净化时间与各影响因子呈线性关系,与吹风角度呈负相关,与其他影响因子呈正相关;PM2.5初始浓度和房间面积的贡献率之和为78.13％,影响程度显著;当房间尺寸和PM2.5初始浓度固定时,吹风角度的贡献率由初始的13.69％增加到84.03％,故在使用空气净化器的过程中尽可能加大吹风角度,减少PM2.5净化时间;在该模式下空气净化器对室内净化总体较为均匀,但随着PM2.5初始浓度的升高,净化时间不均匀系数的平均下降率为29.72％,故PM2.5初始浓度对室内净化不均匀性具有较大的相对影响.研究结果可为空气净化器智能运行方案的提出奠定基础.     

O_2/CO_2气氛下煤种对燃煤PM_(2.5)形成的影响

采用管式炉和荷电低压撞击器(electrical low pressure-impactor,ELPI)研究了4种煤粉在O2/CO2条件下燃烧后生成的PM2.5排放特性,并对空气和O2/CO2气氛下PM2.5的排放特性进行了比较。结果表明:不同煤粉在O2/CO2气氛下燃烧后,所产生的PM2.5质量浓度均呈双峰分布,峰值分别在0.1和2μm左右;S在亚微米颗粒上明显富集,而在超微米颗粒上含量相对较少;K和Na在亚微米颗粒上含量比在超微米颗粒上高一些;Si和Ca在亚微米颗粒上含量相对较少,而在超微米颗粒上含量相对较多;Fe在亚微米和超微米颗粒上含量相当。分析认为,不同煤粉中组分形式和含量的不同,影响了煤粉燃烧后PM2.5形成的过程,造成PM2.5排放特性的不同。从PM2.5的粒径分布、元素分布和形貌分析可知,和空气气氛相比,O2/CO2气氛不影响PM2.5的生成机制,但影响其粒径分布。     

流动绝缘油中纤维杂质颗粒运动特性仿真研究

变压器油中纤维杂质颗粒在高压梯度场环境中易发生集聚,形成“贯通性”杂质颗粒小桥,诱发击穿放电的发生。受到强迫油循环风冷（OFAF）或导向风冷（ODAF）的影响,现场大型电力变压器中绝缘油处于流动状态,导致悬浮在绝缘油中的纤维杂质颗粒的运动特性发生改变。基于此,该文采用动力学分析方法构建了单颗粒纤维杂质在流动绝缘油中的固-液两相流多物理场模型,研究了在不同纤维杂质颗粒尺寸、电场强度幅值、油流速度、油温、初始速度和位置条件下单颗粒纤维杂质在高压直流场中的运动轨迹,获得了纤维杂质颗粒在流动绝缘油中的运动规律和影响因素。结果表明：纤维颗粒的初始速度仅对最大运动速度有影响,对颗粒与电极的碰撞次数无影响;在均匀电场中,纤维颗粒初始位置的改变,对其运动特性无影响;油流速增大将导致纤维杂质颗粒通过极板的速度变快,使得颗粒与电极板的碰撞次数减小,直径为50μm的纤维杂质颗粒在电场强度为10kV/cm、油流速度为0.4m/s的条件下几乎不会和电极发生碰撞,表明在该条件下很难形成杂质颗粒小桥,绝缘油流速是研究大型电力变压器绝缘油内纤维杂质颗粒集聚特性时要重点考虑的因素。     

步进电动机动态起动失步机理分析及失步解决措施

分析了步进电动机存在初始速度和初始位置偏移时起动的失步机理。通过电机运动方程推导了存在初始速度和初始位置偏移的步进电动机转子位置函数,同时推导了在不同通电相下的步进电动机矩角特性函数。将该位置函数曲线与矩角特性函数曲线结合,分析了不同初始速度和位置对电机起动能力的影响以及失步原因。仿真与实验结果验证了该分析方法的合理性,同时提出了有效解决该种失步的方法。     

外加声场对增加PM2.5碰撞几率的数值模拟研究

采用数值模拟方法对细粒子(PM2.5)在平面行波声场作用下的碰撞几率进行研究,基于直接模拟蒙特卡诺 (DSMC)方法的硬球模型研究PM2.5之间的碰撞。通过统计计算区域内PM2.5在一定时间内的碰撞次数,发现在外加声场作用下,PM2.5之间的碰撞几率与PM2.5浓度、声场强度及声波频率有显著关系。在声场保持不变的情况下,碰撞几率随PM2.5浓度的增大而增大;在PM2.5浓度和声波频率保持不变的情况下,碰撞几率随声场强度的增加而增大;在 PM2.5浓度和声场强度保持不变的情况下,碰撞几率随声波频率的增大,先增大后减小,存在一个使碰撞几率最大的最佳频率值。文章给出了碰撞几率与PM2.5浓度、声场强度、声波频率的关系曲线。     

直流电压下绝缘子附近球形导电微粒运动特性

为降低绝缘子附近的自由导电微粒对绝缘的危害,实验研究了球形导电微粒在不均匀电场中聚四氟乙烯(PTFE)绝缘子附近的运动特性,结果表明:绝缘子附近电场分布决定了微粒运动的特性。根据微粒初始位置的不同可以分为三种情况:微粒水平移动而后浮起;微粒直接浮起;微粒水平运动直至附着于绝缘子表面。不同外形绝缘子附近微粒运动特性不同,且绝缘子对微粒运动的影响范围也与绝缘子外形相关。     

换热器管壁圆形泄漏口空间辐射声场分布特征数值研究

根据可分离辐射源的声辐射，利用叠加原理和无穷级数迭代求和，建立了换热器管道壁面圆形口非分离泄漏声辐射源的空间声场分布数学模型。计算了圆形口均匀幅度非分离声辐射源的空间声场远场分布，给出了其远场相对声压级和位相的空间分布图案。与方形口均匀可分离辐射源的空间声场分布特征相比，发现两种情况具有相同的空间指向性特征，在较高频率时辐射声场空间分布出现盲区，在x—y平面内声场分布与泄漏口形状无关，但与辐射频率有密切关系。     

脉振磁场永磁低速同步电动机的稳态运行分析

脉振磁场永磁低速同步电动机是一种新结构原理的永磁同步电动机。由于磁路结构的特殊性,绕组电感参数与一般电机有很大不同,不满足Ｐａｒｋ变换条件。因此,在相坐标下建立电机稳态运行饱和数学模型。并且样机仿真结果与实验结果符合较好,证明该分析模型的正确性;同时从理论和实验两方面证明脉振磁场永磁低速同步电动机能够实现低转速、大功率。     

基于有限元法的磁悬浮开关磁阻电机数学模型

当电机高速运行时，为避免机械磨损，采用电磁力进行悬浮支撑，而磁轴承占用轴向空间，限制临界转速。磁悬浮开关磁阻电机利用电机定子与轴承机械结构的相似性，在原有的电机定子绕组上附加一套径向力绕组，通过一定的控制策略，同时实现电机的旋转和悬浮。该文在利用有限元软件Ansoft/ Maxwell 2D分析磁悬浮开关磁阻电机磁场的基础上，结合等效磁回路法并根据虚位移定理，推导出磁悬浮开关磁阻电机在考虑a、b轴方向径向偏移及其耦合时的径向力和转矩的数学模型，并用有限元分析结果验证了该模型的正确性和有效性。     

电抗器铁芯振动噪声的多场耦合分析方法

针对电抗器铁芯磁致伸缩导致的振动噪声问题,提出在瞬态电磁场方程和结构力场方程及声场方程的基础上建立物理模型。从多物理场耦合的角度,对一台三相串联铁芯电抗器的磁场分布、铁芯磁致伸缩位移、铁饼间的麦克斯韦力、应力和声压级进行计算。对磁致伸缩和麦克斯韦力作用下的振动位移和声场分布分别分析,得出磁致伸缩是电抗器铁芯振动的主要原因。实验研究表明,增加修正系数后的电抗器振动噪声仿真结果与实测得到的电抗器振动噪声基本一致,满足工程需要,证实多场耦合分析方法可用于电抗器设计阶段对铁芯噪声进行预估。     

Three-dimensional analytic model for permanent magnet electric machines with finite core length

An analytically extended PM model with fictitious PM arrays is presented in the paper for solving the field problem of PM electric machines in three dimensions. To consider the effect of finite core length, each PM array is assumed to face a fictitious core array together with the actual armature core. By using the analytic approach and the PM model presented, the three-dimensional field problem for PM machines with different magnet aspect ratios and different axial magnet extensions may be accurately and efficiently solved. Two computed examples using the analytic approach have been verified by test results. Design curves given in the paper would be useful in PM machine design practice.     

基于小波神经网络的PM2.5浓度预测模型

为改善传统BP神经网络对PM2.5浓度预测存在训练时间长和过度拟合的问题。提出一种基于小波神经网络PM2.5浓度预测的方法,可更好地缩短训练时间,加快收敛速度且能够有效避免陷入局部最小值。对于数据处理,采用灰色关联分析法进行相关因子筛选,以提高数据挖掘质量。研究证明,引入灰色关联分析法与小波神经网络的预测手段能有效提高PM2.5浓度的预测精度,相比BP神经网络的预测模型预测效果更好,具有可行性。     

波形匹配对无刷直流电动机性能的影响

阐述当气隙磁场为正弦分布和定子绕组电流为准方波时,在永磁无刷直流电动机机械特性的高速段引起的非线性,并对此非线性进行了理论计算。经一台15W三相三状态稀土永磁无刷直流电动机的试验,证明了计算结果的正确性。文中还计算了永磁无刷直流电动机的空载转速和绕组导通角的关系,并提出了机械特性高速段非线性的改善措施。