GDI喷油器电-磁-热耦合分析

汽油直喷(Gasoline direct injection,GDI)喷油器性能受温升影响较大,限制了发动机电子控制单元(Electronic control unit,ECU)对其喷油量的控制精度。针对GDI喷油器电、磁、热子系统之间的耦合关系,建立了耦合过程的物理模型,通过研究GDI喷油器工作过程中能量损耗及转化关系,揭示了电磁转化过程中产生的损耗是造成喷油器本体温升的主要原因。以电磁转化过程中能量损耗为热源,以热辐射和热传导基本理论为依据,利用ANSYS有限元软件对GDI喷油器温度场进行仿真分析,并进行了试验验证,分析了GDI喷油器本体温度场分布特点以及温升变化对喷油器性能的影响规律。结果表明,线圈和铁芯部分的温升较高,随温度升高GDI喷油器动态响应时间延长、喷油量减少,且温升受保持电流和保持脉宽的影响较大。     

玻纤/尼龙66异型材挤出流动的数值模拟

以有限元软件ANSYS为平台,采用数值模拟方法对塑料熔体在模头内的流动情况进行了计算机模拟与数值分析,获得了挤出工艺与挤出结果之间的规律性关系.以模头出口处各区域的流动平衡值为目标函数,深入系统地研究了螺杆转速和熔体温度对熔体流动均匀性的影响.分别模拟了螺杆转速为5、8、10、15 r/min和熔体温度为260、270、280℃时,流道出口截面的速度分布.结果表明,螺杆转速与熔体温度对熔体流动均匀性的影响较大;随着螺杆转速和熔体温度的提高,流道出口截面上的节点和区域的流速明显变大,但流速差却没有下降,异型材的挤出加工的稳定性变差.低温低转速下的熔体表现出更好的流动平衡性,玻纤/尼龙66异型材的挤出成型的最优化工艺条件是:螺杆转速为5 r/min,口模温度为260℃.     

填砂密度对熔断器分断能力和电弧模型的影响

熔断器用石英砂的装填密度关系到熔断器能否成功开断故障电路,但对于装填密度如何影响熔断器电弧电压以及熔断残体的形状,还缺乏定量的研究.文中研究了石英砂填充密度对电弧电压、电弧通道的轴向燃烧速率和径向扩展速率的影响,得到了保证安全分断的熔断器填充密度范围.设计了单狭颈银熔体的可控燃弧时间短路分断试验,保证燃弧过程的近似电流恒定;制作了可精确测量填充密度的可拆卸灭弧室,以精细观测熔断残体.通过对比试验,分析了经典石英砂燃弧模型在本研究中的应用效果.试验结果表明,石英砂装填密度应高于1.65 g/cm3,经典模型在不同的装填密度下不能统一地描述燃弧特性,适用性受到限制.     

基于Navier滑移模型的聚合物挤出成型有限元模拟

基于聚合物挤出成型过程中壁面滑移机理,采用Navier滑移模型,利用有限元方法对聚合物挤出过程进行了数值模拟。基于微观壁面滑移机理对壁面滑移进行了理论分析,获得了不同滑移系数对熔体的速度、剪切速率和压力的影响规律。研究结果表明:随着壁面滑移系数减小,熔体在模具出口截面的速度梯度减小,熔体出口速度逐渐趋于一致,逐渐呈柱塞流;熔体剪切速率和剪切应力减小,靠近壁面的大分子间出现解缠,或与壁面吸附力减弱,熔体滑移程度增强,熔体内速度梯度减小;熔体流动所受的阻流作用减小,压力降减小,有利于熔体流动。     

铝合金熔体氢含量计算模型建立及其可信性评价

为了更加深入的了解铝合金凝固特性,经理论分析后,建立了铝液中氢扩散过程的数学模型,对铝合金熔体吸/释氢过程进行了动力学推导.对不同的熔体温度、保温时间以及熔体初始氢含量等工艺参数条件下铝熔体的表面吸氢情况进行了计算,并利用铝合金熔体氢分压动态测氢装置,对实际扩散过程做了测试,给出了诸多因素作用下的熔体氢含量变化曲线.计...     

雷电冲击作用下土体的变形特性分析

为研究雷电冲击作用下土体的变形特性,应用冲击波理论描述雷电冲击压力,基于麦克斯韦方程推导雷电在土中产生的电磁力表达式,采用Drucker-Prager弹塑性准则,建立雷电冲击压力和电磁力作用下的土体动态变形特性有限元模型,通过瞬态计算深入探究雷击过程中土体的变形特性,并结合土中应力分布特征对变形进行动力分析,采用正交分析法研究土体力学参数对模型结果的影响以及主次因素排序,分析主要因素和雷电流峰值对模型结果的影响规律。结果表明：一定雷电冲击作用下,土体变形呈先急剧增加而后变形速率逐渐减缓,经过部分回弹后再趋于稳定,在此过程中,土中应力变化动态规律与应力波传播规律类似;土体内摩擦角和弹性模量对土体变形的影响相对较为显著,参数较小时将造成明显的变形增加,且内摩擦角的改变将影响表面土体竖向变形曲线分布规律;此外,随着雷电流峰值的增大,电磁力对土体变形的影响程度显著提升。     

雷电监测及定位系统

研究了对雷电进行监测的方法.在对雷电进行分析的基础上,比较了几种监测方法.采用雷电综合定位系统,可精确测出雷电发生的时间、地点、雷电流幅值等雷电参数.     

金属蒸气电弧弧前形成过程及影响因素

为了探求金属蒸气电弧弧前形成机理及宏观参数对微观弧前过程的的影响,基于漂移扩散方程组与泊松方程,对触头分断后的金属蒸气电弧弧前过程进行了数学建模与求解.仿真分析了触头间距离为4 mm,触头间电压为750 V,金属蒸气压强为66.66 Pa,温度为293.15 K条件下金属蒸气电弧的弧前过程.通过仿真结果得到金属蒸气电弧的动态弧前过程形成机理及宏观影响因素,很好地解释了金属蒸气电弧弧前过程中空间电荷时变规律及鞘层的形成机理,并从微观角度解释了开距及二次电子发射系数变化对弧前过程的影响.     

隔离开关电弧模型及参数对特快速暂态过电压仿真结果的影响分析

为了研究隔离开关电弧模型及其参数选取对特快速暂态过电压(VFTO)仿真结果的影响,以特高压单机、单变、单回线供电方式的气体绝缘组合电器(GIS)仿真试验回路为例,对隔离开关电弧模型及参数选取情况进行了分析,并采用不同参数的电弧模型对VFTO进行仿真计算,得到了相关模型及其参数对VF-TO仿真结果的影响规律。仿真结果表明,击穿过程对VFTO的陡度影响最大,击穿延时越短,VFTO的陡度越大;稳态燃弧电阻对VFTO的幅值影响最大,燃弧电阻越大,VFTO的幅值越小;熄弧过程会影响VFTO的衰减速度,熄弧时间越长,VFTO衰减的也越慢;为VFTO仿真中GIS隔离开关电弧模型及参数的选取提供了参考,对选取合理的模型及参数进而评估VFTO水平具有重要的意义。     

考虑土壤电离的接地装置冲击特性分析

试验及实际运行经验表明,接地装置冲击特性是影响输电线路耐雷性能的重要因素.笔者以土壤电离过程中的动态、分布式土壤参数为基础,对典型接地装置建立冲击特性有限元模型;根据仿真计算结果与模拟试验结果从电磁场角度分析了典型接地装置的冲击散流机理及散流规律;同时定量计算了冲击电流作用下土壤参数及注入电流参数对土壤电离区域体积的影响规律,在此基础上分析了土壤电离对典型接地装置接地电阻、跨步电压、接触电压等接地参数的影响.结果表明,土壤电离现象对冲击散流特性和冲击接地参数的影响在高幅值注入电流、高电阻率地区更明显.该研究结果可为输电线路冲击接地降阻新措施的提出提供理论支持.     

五轴加工中心主轴的热性能虚拟仿真研究

五轴加工中心的主轴部件的转速高,容易发热,当发热量或温升超过一定值时,主轴不能在设定的转速下正常工作。采用虚拟仿真技术分析五轴加工中心的主轴部件的热性能,用有限元分析方法建模和热力学仿真计算得到虚拟机床的主轴发热和温升。根据计算结果对不同轴承的使用比较分析,得到满足设计指标的选择。     

颗粒状石英砂熄弧性能的对比研究

本文用在直流条件下开断相应于最大电弧能量电流(I_2)的方法,对几种熔断器中常用的石英砂进行了熄弧性能的对比试验,并提出了熔断器填料熄弧性能的评审参数。试验结果表明:在开断大电流情况下,大林砂特别是大林2砂的熄弧性能较其它砂类优越。最后,对采用大林砂后熔断器发生炸裂问题提出了新的看法。     

套筒式永磁调速器磁热耦合分析及退磁特性研究

为研究套筒式永磁调速器零部件温升特性对其传动性能的影响,本文运用磁热双向耦合的方法对套筒式永磁调速器在运行时的温度场进行数值仿真分析,并在此基础上分析了永磁体温升退磁效应对永磁调速器传动性能的影响,最后搭建试验平台进行实验验证。分析结果表明,当N48SH永磁体温度由20℃上升至140℃时,永磁调速器的输出转矩下降了29.09%,解释了永磁调速器的温升特性与系统传动性能之间的联系,为套筒式永磁调速器的优化设计和性能预测奠定了基础。     

电场对电磁冷坩埚定向凝固磁场与温度场研究

脉冲电流作用定向凝固不仅能影响晶体的生长,还可调控凝固组织,从而影响合金的性能。为进一步研究其作用机理,采用ANSYS有限元软件模拟脉冲电流作用下合金熔体的电磁场分布以及对TiAl基合金连续凝固温度场的影响。结果表明：脉冲电流作用下的合金熔体表层磁感应强度最大,径向随着与表层距离的增大,磁感应强度下降。随着脉冲电流强度的增大,由于脉冲电流产生的集肤效应与焦耳热效应,使温度场与电磁场整体提高,轴向感应线圈中部温度最高,径向合金熔体与表层温差值逐渐减小、温度分布更均匀,侧向散热减弱,定向凝固趋势提升。     

高速铁路复杂箱形截面预应力混凝土梁疲劳性能试验研究

以武广高铁武汉站36 m跨复杂箱形截面预应力混凝土简支梁为原型,制作4个1/6缩尺模型,其中1个模型加入13%的高分子聚合物胶乳,通过静力试验和疲劳试验,考察了复杂箱梁在正常使用和超过设计值的循环荷载作用下的疲劳性能,以及聚合物对箱梁疲劳性能的影响。试验结果表明,根据运营阶段箱梁控制截面底部的最大和最小应力值确定的加载幅值作用下,200万次加载后表明模型的疲劳寿命满足要求,并且对后期高幅值加载下的疲劳性能没有影响,聚合物的加入对模型的疲劳性能没有负面影响。     

基于损耗实验的电主轴温度场分析

目的分析高速电主轴温度场分布情况,为研究高速电主轴温升、热变形预测提供理论依据．方法建立高速电主轴1／4三维有限元模型,基于损耗实验计算主轴电机及轴承生热率前提下分析高速电主轴温升分布情况．通过电主轴测试系统建立温升实验,测量高速电主轴外壳不同部位温升验证有限元仿真结论．结果仿真结果表明：高速电主轴稳态温度场中转子处温度最高,温度为84．40C;高速主轴壳体最高温升出现在电主轴轴头处,温升为23℃,与实验结果相比误差为8．6％．结论通过分析温升仿真和实验得到高速主轴外壳不同部位温升不同,外壳温度变化是一个非线性变化过程,前2000s温度快速升高,2000s后温度逐步稳定．此结论为有效控制高速主轴温升,减小主轴变形及提高主轴精度提供理论基础．     

一种改进的熔滴过渡控制方法研究

通过分析熔滴过渡控制过程中的脉冲峰值、基值时间、占空比等脉冲参数,针对基值时间对熔滴分离的影响,提出了一种改进的熔滴过渡控制方法,通过改变基值时间,在触发脉冲前取得统一的金属丝熔化长度,从而得到统一的熔滴尺寸.利用simulink程序对工业生产中常用的方法和改进的方法进行了仿真测试,仿真结果表明,改进的方法能达到一脉一滴的效果,并能减少能量消耗.     

焊缝的超声波检测与有限元仿真

为了避免超声波在检测焊缝的过程中因噪声信号干扰而导致结果的错估,首先采用MUTLI软件中的超声波衍射时差法（TOFD）来检测人为的焊缝缺陷试块,得到准确的A扫图与TOFD图像;然后利用ANSYS软件模拟仿真超声波的检测过程,根据惠更斯原理建立超声波检测的有限元数值模型.将超声波的传播过程看做对试块的加载过程,从不同的节点上施加具有时间延迟的载荷,得到声压幅值图像.对比分析实验幅值图像与仿真幅值图像,两种图像的相似度很高,证实有限元仿真方法有助于超声波对焊缝的检测.从仿真的幅值图像中可以判定实验图像中的干扰信号,对检测结果的误差分析具有很大的帮助.     

熔体温度处理对磷铜变质Al-20%Si组织的影响

研究熔体温度处理工艺（包括熔体混合及熔体过热处理）与磷铜变质对Al-20%Si合金中硅相形态的影响。结果表明：在本试验条件下,单纯添加磷铜变质剂的Al-20%Si合金,当添加其合金质量的0.4%时,初晶硅由未变质前的97μm减小到65μm,减小了33%;当将熔体温度处理工艺与磷变质处理相结合时,此时Al-20%Si合金中的初晶硅尺寸减小至36μm,减小了62%,且钝化现象显著,弥散分布于α-Al基体上,共晶硅也由未变质前的长针状变为短纤维状和点状。     

计及冲击电晕的雷电侵入波对220kV变电站的影响

为了探究220 kV变电站遭受反击雷后对其主要设备的影响,首先依据冲击电晕的库-伏特性曲线,提出输电线路的冲击电晕模型;然后对220 kV变电站设备及输电线路进行研究,给出杆塔、绝缘子、避雷器等相关设施的仿真计算模型;最后利用ATP软件仿真计算侵入波不同波前时间、侵入位置及杆塔接地电阻3种因素对变电站内电容式电压互感器(CTV)、电流互感器(CT)、高压套管(HVB)及主变压器(T)过电压水平的影响.仿真结果表明同一线路反击事故中CTV、CT、HVB以及T上的暂态过电压水平依次降低;线路上的冲击电晕使雷电流幅值和能量发生衰减;变电站内CTV、CT、HVB以及T的过电压水平与波前时间成反比、与雷电波侵入点距离龙门架的距离成反比、与杆塔的冲击接地电阻成正比.