基于振动能量回收的自供电MR阻尼器集成与试验研究

为使磁流变(MR)阻尼器摆脱对外部电源的依赖,基于振动能量回收技术构建了由旋转式永磁直流电机与只需较小能量供给的MR阻尼器集成的自供电MR阻尼器减振系统,测试了能量回收电机的电学性能与自供电MR阻尼器的力学性能,并定性分析了自供电MR阻尼器被动控制的减振机理。结果表明：自供电MR阻尼器可行性强,性能优越,且兼具速度反馈与离复位控制特性。     

基于并联电感同步开关控制的振动能量回收方法研究

针对振动能量回收使用的并联电感同步开关(SSHI)控制方法研究中未考虑的控制损耗、储能负载和激励环境等问题,设计了一种基于电流监控、比较器、单片机和双向电子开关的低功耗回收控制电路。单片机通过比较器产生的中断信号控制双向开关适时闭合,成功实现了并联SSHI回收控制电路的功能。以储能装置为负载时,分析了整流电压、振子电容、激励幅值和频率对并联SSHI回收电路控制效果的影响,结果表明该方法在整流电压值较高、振子电容较大、激励频率较高、激励力较小时能够更有效地提高回收效率,为并联SSHI控制方法的应用奠定了一定的理论基础。     

基于同步电感及buck-boost转换器的能量回收接口技术

设计基于同步电感及buck-boost转换器的接口技术—SCEI(Synchronous Charge Extraction and Inversion),完成该接口技术在恒定激振位移、恒定激振力情况下回收功率的理论分析及计算。理论计算表明,在恒定激振位移下忽略buck-boost转换效率时SCEI的回收功率大于Parallel-SSHI技术最大回收功率,且该回收功率与负载无关;在恒定激振力下SCEI回收功率与SECE技术特性相似;通过实验比较设计的SCEI技术与4种经典技术在相同激振位移下的回收功率。实验结果表明,SCEI技术回收功率约为SECE的1.5倍,且与负载无关。     

压电振动能量收集装置研究现状及发展趋势

摘要：随着无线技术及微机电技术的日益发展,以化学电池为主的供能方式的弊端日渐显露,压电振动能量收集装置以其结构简单、清洁环保及易于微型化等诸多优点而得到了极大重视。本文从振动能量收集常用的压电材料及其压电性入手,从压电振动能量收集装置的结构设计和能量收集电路设计两方面对其进行阐述。在结构设计方面,以压电振动能量收集结构的方向性和响应频带为主线,详细介绍了国内外研究者在压电振动能量收集装置结构设计上的变化与创新;在能量收集电路设计方面,以能量收集效率的提高为主线,介绍了电路结构的优化改进。最后,总结了压电振动能量收集装置未来的研究趋势和方向,为从事压电振动能量收集研究的人员提供参考。     

共振频率可调式非线性压电振动能量收集器

振动能量回收技术能够将环境中的机械振动能转换成电能,进而为微功耗装置供电,具有良好的应用前景。设计了一种利用压电材料的新型振动能量收集器,该机电耦合结构由一对非对称压电悬臂梁组成,悬臂梁末端固定有永磁体,利用永磁体产生的非线性力,实现了悬臂梁共振频率与外界激振频率的匹配调节。提出了该结构的理论模型,借助Matlab/Simulink数值分析软件对理论模型进行了仿真分析,并通过实验进行了验证。实验结果表明外界激励加速度幅值为3 m/s~2的时,结构即能实现较大频带范围内的频率匹配调节,频带范围不低于6.5Hz,最大回收功率不低于2 mW。     

振动裁切的机理与应用研究

从运动学方面对比分析了普通裁切与振动裁切过程中裁刀与纸叠间的相对运动关系。通过分析知,实现振动裁切效果的前提条件是裁切速度小于裁刀的最大振动速度,二者的相对关系决定了一个振动裁切周期内的裁切时间。裁切速度越小,振动频率越高,每一振动裁切周期内的裁切时间越短。振动裁切过程中产生的脉冲裁切力与纸张剪应力、裁刀振动周期、裁切时间以及裁切厚度有关。振动裁切优于普通裁切效果的原因是,脉冲裁切力的细微分割效果减小了一次性裁切面积,从而降低了裁切抗力,提高了裁切质量。     

基于能量有限元法的功能梯度梁振动分析

功能梯度材料(Functionally Graded Material,FGM)由于其优良的结构性能和重要的应用价值,近些年来得到了广泛的研究和关注。采用能量有限元法对功能梯度梁和耦合梁的弯曲振动特性进行研究,推导了功能梯度材料梁的能量密度控制方程、能量有限元矩阵方程以及耦合梁的能量有限元方程,从而得到梁中的能量密度和能量流。以一简支功能梯度梁为例,分别采用该方法和传统有限元法计算了梁弯曲振动时的能量密度,通过对比验证了能量有限元法求解的准确性。在此基础上进一步对耦合功能梯度梁结构的能量密度和能量流进行了求解,得到其能量分布特征。该研究为基于能量有限元法分析复杂功能梯度材料结构的振动特性提供了理论基础。     

基于拓扑优化的压电分流阻尼抑振实验研究

将结构拓扑优化引入压电分流振动抑制中,以压电元件的分布面积为设计变量,压电元件产生的电荷最大化为优化目标,对压电元件的拓扑进行了优化以获得最佳抑振效果。针对悬臂梁结构,得到了对不同的结构模态进行抑制时的压电元件最优拓扑构型。建立了带有压电分流阻尼系统的悬臂梁振动控制实验模型,将压电元件拓扑优化后的压电分流阻尼系统应用于悬臂梁多阶弯曲模态的振动响应抑制实验,并对比分析了带最优拓扑和非优拓扑压电元件的悬臂梁压电分流阻尼抑振效果。结果表明,对压电元件进行拓扑优化可以明显提高压电分流阻尼系统的抑振效果。     

基于电磁感应能量捕获技术的磁流变阻尼器研究

针对目前智能结构磁流变阻尼器工作时需要外部电能输入的问题,提出一种可以自行获得电能、无需外部电能输入的新型磁流变阻尼器。与常规的磁流变阻尼器相比,该新型磁流变阻尼器能利用自带的电磁感应能量捕获结构将外界环境振动能量转换为其自身可用的电能,从而省去外部电源设备,提高磁流变振动控制系统的可靠性。首先论述该新型磁流变阻尼器的结构特征及其电能收集的理论模型,然后对其捕获电能的能力进行模拟仿真,最后在实验台架上对实际加工的实验器件原型进行实验研究。实验结果表明:在外界振动条件下,该新型磁流变阻尼器可以在无需外界电能输入的情况下改变阻尼特性,实现对振动的无源智能控制。     

扭转振动压电超声换能器的研究

本文对夹心式复合结构压电超声扭转振动换能器进行了系统的理论研究，该换能器由两段金属真圆棒及切向极化的压电陶瓷圆片堆复合而成，文中首先研究了切向极化压电陶瓷细长管的扭转振动性，推出了其机电等效电路，并提出了压电陶瓷细长管截面扭转系数的概念。，     

磁流变液阻尼器用于振动控制的理论及实验研究

磁流变液阻尼器作为一种可调阻尼元件,具有控制方便,响应迅速、能耗小、结构简单等特点,在振动控制领域有广泛的应用前景,本文分析了磁流变液阻尼器的四种非线性模型,从理论和实验两方面研究了磁流变液阻尼器在一种振动控制装置中的应用,理论分析和实验表明：磁流变流阻尼器随着控制电流的加大,施加于磁流变液的磁场加强而控制效果更加明显;磁流变液阻尼器在施加控制电流时反应迅速,且在低频时具有显著的振动控制效果。     

粘弹性流体的牛顿迭代两重网格方法(英文)

对于非线性粘弹性流体,本文提出了一种有限元两重网格方法.该方法需要首先在粗网格上求解非线性问题,然后在细网格上求解两个线性问题.这两个线性问题具有相同的刚度矩阵,只是右端项不同.我们进一步给出了该方法的误差估计.数值算例验证了理论结论,并且验证了方法的有效性.     

电流变液夹层壳体振动隔离的实验研究

测试实验主要研究外加电场对电流变液夹层圆柱壳体振动的控制效果.实验选用由淀粉、纳米硅粉和二甲基硅油配制的电流变液,将其灌注于双层圆柱形壳体夹层中,通过对双层结构内外壁(可看成两个电极)所加电压的控制,来测试电流变液对结构振动传输的影响情况,以此来研究电流变液壳体结构的减振性能以及结构响应特性.同时实验还对不同电流变液在不同外加电压下的流变特性进行了定性比较和分析.     

水力旋流器流场研究与其应用

旋流器流场研究是认识其分离机理的基础。通过对单相与两相流场的研究，获得了分离机理的新认识。基于流场的湍动性对分离有重要影响，进一步的湍流场研究获得了湍流度与d50的关系式。应用流场研究成果，研制成了淀粉精制与磷酸废水处理用的两种旋流器。     

Efficient Solar Energy Harvesting and Storage through a Robust Photocatalyst Driving Reversible Redox Reactions

Simultaneous solar energy conversion and storage is receiving increasing interest for better utilization of the abundant yet intermittently available sunlight. Photoelectrodes driving nonspontaneous reversible redox reactions in solar‐powered redox cells (SPRCs), which can deliver energy via the corresponding reverse reactions, present a cost‐effective and promising approach for direct solar energy harvesting and storage. However, the lack of photoelectrodes having both high conversion efficiency and high durability becomes a bottleneck that hampers practical applications of SPRCs. Here, it is shown that a WO₃‐decorated BiVO₄ photoanode, without the need of extra electrocatalysts, can enable a single‐photocatalyst‐driven SPRC with a solar‐to‐output energy conversion efficiency as high as 1.25%. This SPRC presents stable performance over 20 solar energy storage/delivery cycles. The high efficiency and stability are attributed to the rapid redox reactions, the well‐matched energy level, and the efficient light harvesting and charge separation of the prepared BiVO₄. This demonstrated device system represents a potential alternative toward the development of low‐cost, durable, and easy‐to‐implement solar energy technologies.     

电流变液夹层圆柱壳声振性能实验研究

本文选用自行配制的硅油基纳米硅粉和淀粉电流变液 (ERF) ,对灌注电流变液的夹层圆柱壳体的隔声性能及声激励结构响应进行了实验研究 ,对不同电流变液在外加电场下的流变现象进行了定性分析和比较 ,分析了外加电场对电流变液夹层圆柱壳体的声和振动的控制效果。实验结果表明 :施加电场后的电流变液夹层圆柱壳体对处于中、高频率的声波没有明显的吸收和阻隔效果 ,但对于由声激励引起的结构振动有明显的控制作用。无论对声传播还是声激振动 ,电流变材料的影响都是随频率变化而变化的。     

基于统计能量法的变速箱振动特性研究

应用统计能量分析方法对变速箱结构进行高频振动特性的分析。通过有限元计算得到1/3倍频程频带内的模态数目,确定适合统计能量分析的频率范围。研究复杂结构等效质量的试验方法,测量得到两个子系统的等效质量、内损耗因子和耦合损耗因子。结合测量结果,在VA One中建立统计能量分析模型,计算得到随机激励力作用下的振动响应,并与试验测量结果进行对比,验证结果表明所建模型是正确且有效的。运用所建立的变速箱SEA模型计算在实际工作激励下的振动响应。结果表明统计能量分析方法可以有效地对复杂结构的高频振动特性进行分析。     

基于诺顿等效系统功率流计算的多维振动传递特性研究

结构振动传递的实质是振动能量的传递过程。功率流方法从能量的角度揭示振动传递的机理，在结构振动控制领域的作用日益突出。采用基于诺顿等效系统的方法计算功率流，具有便于与有限元分析和实验测量相结合的优点，为评价复杂实际结构的振动特性提供一条有效途径。应用该方法对一隔振系统的多维振动传递特性进行研究，通过分析多维振动形式各自传递的振动功率流，发现接受结构的柔性是振动传递的主要影响因素之一。对接受结构分别采用增加板厚和加筋两种方式进行改进，加筋方式取得了更好的减振效果，并且有利于结构的轻量化。     

基于流体体积函数模型的横板型稳压罐内气液两相流场仿真研究

针对水流量标准装置中横板型稳压罐,基于Navier-Stokes方程建立罐体计算流体动力学仿真模型。使用湍流模型、流体体积函数瞬态模型和有限体积法进行离散,并在近壁区采用标准的壁面函数法进行修正,完成横板型稳压罐内部两相流场的数值模拟。数值结果显示空罐充水流态依次经过无水状态-射流-上壅-漫流-稳定状态,同时形成掺气现象和泡状流;气液体积比1:3情况下,满罐充水流场有固定周期的晃荡现象,上侧形成逆时针转动的漩涡气腔,流场湍流粘度较小,分布较均匀,稳定效果最好。     

不同气候区域对多联机空调能效标准指标的影响

随着多联机系统的发展与普及,对多联机产品能效评价方法的研究也逐渐深入.目前,我国多联机3种主要能效评价指标(SEER、HSPF和IPLV(C))均与环境温度的发生小时数有关,本文从地理环境的角度出发,结合国际现行多联机能效标准的发展,分析不同气候区域对多联机空调能效标准指标的影响.通过分区进行能效评价是多联机能效标准研...