径向式汽轮机叶轮参数分析及优化

径向式汽轮机叶轮的叶片角度,叶轮进口直径和叶片宽度等因素直接影响着它的蒸汽利用率和机械效率。针对目前径向式汽轮机效率不高,能量损失偏大等问题,以某径向式汽轮机叶轮为研究对象,利用Proe、Ansys等软件对其进行流体域建模,然后进行网格划分、数值模拟、流场分析等一系列工作,分析了该径向式汽轮机的工作效率和损失,并提出了优化叶轮参数的具体方法。     

开关磁阻电机结构性转矩脉动抑制方法

开关磁阻电机具有结构简单、成本低和调速范围广等优势,但其双凸极结构和控制器的开关特性,导致存在转矩脉动现象,使得抑制转矩脉动成为焦点问题。首先从开关磁阻电机的结构和运行机理出发,针对线性解析方法难以分析转矩特征的问题,建立电机有限元模型求解出转矩特征并进行样机验证试验。分析样机结构参数对转矩脉动的影响,针对结构参数耦合问题,选择NSGA-Ⅱ算法在参数优化平台上对样机结构参数进行多目标寻优,在保证优化后样机的转矩脉动系数和平均转矩均优于初始电机的条件下,最终获得样机最优化结果。结果表明,不同结构参数对电机转矩的影响有较大的差异,对结构参数的优化能有效地抑制转矩脉动,该参数优化方法可以为开关磁阻电机结构性转矩脉动抑制提供参考。     

大涡模拟Smagorinsky模型用于磨粒流精密加工喷嘴的质量控制研究

为研究固液两相磨粒流加工喷嘴小孔过程中的流场分布、涡旋形成规律及涡旋的存在对磨粒流加工的影响机制，采用Smagorinsky亚格子模型对磨粒流加工喷嘴小孔的流道进行大涡数值模拟，并使用磨粒流对变直径喷嘴工件进行加工试验。数值模拟发现磨粒流流体中磨粒与壁面的碰撞与剪切作用随流体的速度增大而增大，同一截面的速度存在速度差，其中还伴随涡旋的存在；通过试验研究发现：经固液两相磨粒流加工后的喷嘴小孔表面质量得到明显提高，喷嘴经过四次不同入口速度的磨粒流加工后大孔处表面粗糙度Ra由1.24 μm降至0.542 μm，小孔处表面粗糙度Ra由1.21 μm降至0.437 μm。结论显示固液两相磨粒流加工技术可有效提高被加工喷嘴工件的内表面质量，加工时同一截面的速度存在速度差，速度差的存在利于涡旋的形成，涡旋的存在利于提高磨粒流加工过程的剪切作用，有助于获得高质量的喷嘴小孔内通道表面。     

舰船燃气轮机高压涡轮动叶多维热耦合设计方法

针对舰船燃气轮机复杂高效冷却叶片设计,基于压力修正算法建立冷却叶片一维管网设计方法;通过快速求解可压缩边界层微分方程获得叶片外换热边界,基于参数化的叶片网格生成方法,采用全隐式有限体积的固体导热求解方法,构建了冷却叶片的耦合传热模型,开发了耦合传热计算程序。对某高压涡轮动叶进行多维热耦合设计,确定冷却流路及冷气分布,通过三维气热耦合计算验证了设计方案的可行性,通过对比分析验证了多维热耦合设计方法对主要流通单元的流量、压力误差小于5%,具备较高的工程应用价值。     

横向间断肋条湍流减阻大涡模拟分析

目的 通过改变肋条结构，提高传统肋条的减阻效果。方法 基于Walsh肋条减阻实验，利用LES理论的WALE模型以及PISO算法，对传统连续肋条及新型间断肋条进行了仿真模拟计算，其中梯度求解基于Green-Gauss节点格式，压力求解采用二阶格式，动量方程求解采用中心差分格式，时间离散采用二阶隐式格式。通过对比分析两种不同肋条结构流场湍流流动的细节及肋条的减阻率，探究新型肋条结构的减阻作用和机理。结果 LES方法准确地再现了Wlash实验的流场细节及计算结果，相同计算条件下，传统连续肋条表面摩擦减阻率和黏性减阻率均为4.641%，而新型间断肋条表面摩擦减阻与黏性减阻率高达9.317%和6.306%。结论 新型间断肋条相较于传统连续肋条的表面摩擦减阻率和黏性减阻率皆得到了较大的提升。新型间断肋条具有较高的减阻率是由于横向肋条阻断作用使得大涡旋受到抑制而分裂成较小的涡旋，降低了近壁面流体的流速，减弱了湍流扰动对流体的影响，使低速流体更加稳定的发展。     

Geometric Parameterization Technique for Continuation Power Flow Based on Quadratic Curve

The electricity sector, especially in emerging countries, has experienced several transformations, mainly resulting from the increase of electricity demand. This encourages more investment in the generation sector and causes increasing concerns with the development and improvement of tools for static voltage stability analysis of electrical power systems. This paper presents a new geometric parameterization technique for continuation power flow (CPF) that works based on the addition of a parabola that passes through three points in the plane formed by the variables of total real power losses and loading factor. This technique eliminates the Jacobian matrix singularity at the maximum loading point, which allows obtaining the solution trajectory (P–V curve) without any need to change the parameter, which is a very common procedure in the currently available CPFs. Intending to define a simple and efficient step size control procedure, the total real power losses values are normalized by its base case value. The results obtained by applying the proposed technique to the IEEE-300 bus system and two real large systems of 638 and 787 buses show its effectiveness.     

等几何分析研究概述

提出等几何分析(Isogeometric analysis,IGA)是一种新的物理场数值求解方法,它可实现CAE数值分析与CAD建模工具的集成,给出一条使设计、分析和优化紧密结合的新途径。以等几何分析方法的计算框架为基础,详细介绍等几何分析方法中样条几何模型的描述方式和建模方法;并以NURBS为例,阐述了IGA中的分析模型的参数化表示以及网格模型的细化方法;结合现有的经典有限元的分析过程,简单介绍IGA的离散方法、边界条件和积分方法;系统总结等几何分析在热、流体、接触和优化方面的应用,并给出了一个简单的二维问题的IGA求解实例。     

汽轮机叶片计算机集成自动测量系统研究

介绍了利用三坐标测量机对半成品、成品叶片测量的流程。为了提高叶片三坐标测量的效率,解决叶片三坐标测量能力不足的问题,提出基于计算机集成的汽轮机叶片测量自动化流程。通过参数化文件驱动自动生成叶片的三坐标测量程序。减少了测量过程中人机交互的环节,在现有的设备和技术人员不变的前提下,通过技术、管理、流程的改进,使测量效率提升,从而达到生产要求。     

LED粘片机运动摆臂的优化设计与分析

LED粘片机在正常工作时,摆臂往往存在运动不平稳、振幅较大及趋稳时间较长等问题,影响粘片效率与精度。通过分析摆臂的整个运动过程,提出新的设计方法。首先,利用5次多项式运动曲线来替代梯形运动曲线,保证摆臂运动过程的平滑性;其次,结合静力学分析、模态分析及瞬态动力学分析,对摆臂进行外形优化设计;然后,为减少摆臂转动惯量对运动的影响,对摆臂进行拓扑优化,得到摆臂的优化模型;最后,通过瞬态动力学分析验证,证实了此方法的可行性。     

玻璃纤维缠绕机结构设计和芯模参数化设计

在机械式缠绕机的基础上,增加了吐丝头的伸缩、回转机构及张力控制机构,研发出一种新型的四轴联动的玻璃纤维缠绕机。通过计算机控制使该缠绕机四轴联动,结合相应芯模的缠绕方法,可方便快速的实现对矩形芯模、压力容器芯模等常用芯模的缠绕。为了减小缠绕过程中各层纤维之间张力的影响,采用阶梯式张力控制施加的方法;为了提高芯模的设计速度,基于Solidworks完成常用芯模的参数化设计,并构建了常用芯模的模型库,实现随时调用想要特征的芯模。