不同工况下离心风机振动变化规律试验研究

针对船用离心风机存在多工况运行特点,为研究工况变化对船用离心风机振动的影响,以某型离心风机为研究对象,搭建满足其工况变化及振动测试要求的试验台架。首先对离心风机主要激励特性的产生机理及对应的特征频率进行分析,然后从试验角度分析工况变化对离心风机振动影响的规律。从分析结果可以看出,风机振动实测值总体变化趋势与经验公式计算值趋势基本一致,验证了转速-振动、流量-振动关系经验公式;流量变化对离心风机振动、噪声影响比较明显,对叶频的影响最为突出;离心风机存在一个振动最佳运行工况,在此工况下风机振动、噪声均为最佳状态。在风机设计过程中,应当考虑将设计工况选择在此振动最佳工况附近,对船用风机设计有一定的参考价值。     

市域列车空调通风机结构优化与振动特性研究

针对某市域列车空调通风机异音问题,通过仿真计算和试验验证,对通风机结构强度进行了分析和优化,同时研究了不同工况下市域列车空调通风机的振动特性以及结构优化前后通风机的振动特性。结果表明：通风机电机固定架振动幅值与列车运行速度及通风机的稳定工作工况关系较小,与通风机启动影响较大;结构优化后的通风机电机固定架振动明显减小。研究结果可为轨道车辆空调通风机强度设计提供参考。     

近场地震作用下近海单桩风机动力响应分析

基于FAST v7开发地震分析和土-结相互作用(soil structure interaction, SSI)模块,形成气动-水动-地震-伺服-土结耦合仿真平台FAST-S,并采用Seismic和ABAQUS验证地震分析模块的计算精度和可靠性。通过扩展的FAST-S平台,建立考虑SSI效应的5 MW近海单桩风机模型,分析风、波浪和地震之间的耦合效应以及研究近场地震动速度脉冲对停机和运行状态下风机支撑结构动力响应的影响。结果表明：地震加剧了塔顶振动,风浪荷载对减轻地震诱发的塔顶振动有一定作用;气动载荷、水动载荷和地震载荷之间存在非线性耦合关系,计算时应充分考虑风-浪-地震耦合效应;近场地震速度脉冲会增大停机和运行状态下风机的塔顶位移、塔顶加速度和泥线处弯矩,结构设计时应注意脉冲型地震动对结构产生的不利影响,特别是停机状态下风机的结构安全。     

基于有限元分析的瓦楞机支撑侧板结构优化设计

目的研究瓦楞机支撑侧板在复杂应力作用下的动态特性。方法通过Pro/E建立瓦楞机支撑侧板模型,运用有限元分析方法对侧板原结构和优化后的结构进行模态分析,并将前后模态分析结果进行对比。结果得出了侧板原结构和优化后的结构的前5阶固有频率和模态振型图,分析结果显示侧板原结构产生了扭转振动、摆动和弯曲变形,优化后的侧板结构变形减小,刚度增加,固有频率提高约25%,质量减轻约83 kg。结论侧板结构优化是比较合理可靠的,可以为结构优化设计提供一定的参考依据。     

倾斜蜗舌对多翼离心风机流场及噪声的影响

利用Fluent软件对常规直蜗舌多翼离心风机与倾斜蜗舌多翼离心风机进行流场和噪声的数值模拟研究。研究结果表明：倾斜蜗舌对多翼离心风机速度场的影响主要集中在蜗舌区域,对其它区域影响较小。倾斜蜗舌减小蜗舌区域的速度,同时改变蜗舌表面的流体速度矢量,减小蜗舌区域的局部旋流。在相同转速下,多翼离心式风机采用倾斜蜗舌结构虽然流量降低5.67 %,但是叶轮的功率降低9.13 %,噪声也降低12.2 dB,降低能耗和噪声效果都比较显著。     

深海立管涡激振动及其抑制方法研究

涡激振动是造成深海立管疲劳乃至失效的重要因素之一,会严重影响立管的使用寿命.现采用数值模拟的方法对深海顶张式立管的涡激振动及其抑制方法进行了研究.即利用有限元软件ABAQUS模拟了立管在不同流速下裸管和安装螺旋侧板的不同实例,得到其横向位移响应.结果表明,裸管条件下,当约化速度4.5相似文献   

冰区海上单桩风机振动响应与控制

针对冰区海域风机结构冰激锁频振动问题,深入开展其冰激振动响应分析,提出基于三维摆式阻尼器的冰区风机振动控制方法。基于M??tt?nen-Blenkarn自激振动理论,采用APDL开发冰区风机自激振动分析程序;基于叶素动量理论,考虑Prandtl叶尖损失修正和Grauert修正,利用MATLAB编程计算获得风机叶片空气动力载荷;针对NREL 5 MW海上单桩风机结构,考虑我国渤海海域一年一遇冰情,开展不同方向冰-风组合工况下的振动响应分析,给出风机结构发生锁频事件的冰速范围,并对有、无三维摆式阻尼器的风机塔筒响应进行对比分析,结果表明:单桩风机发生锁频事件对应的冰速范围为0.01～0.06 m/s,冰-风同向时,风机发生冰激锁频所对应的冰速范围最大,塔筒结构响应最大;三维摆式阻尼器能够显著抑制冰-风载荷联合作用下的塔筒面外和面内振动响应,从而大大提高其服役的安全性。该研究成果可为冰区服役风机结构的安全运行提供技术支持。     

大型通风机能源效率计量检测装置的研制

为实现大型通风机能源效率计量检测,采用C型进口侧试验风管方法研制了一套能源效率检测装置,通过测定通风机进口滞止容积流量、通风机压力、叶轮功率等参数,计算分析得出通风机效率。研制及试验结果表明:该装置能够达到大型通风机能源效率检测的目的,为计量技术机构提供了大型通风机能源效率检测装置的设计方案,为提升通风机能源效率和节能工作提供了有力的技术支撑。     

蜗舌型式对离心通风机气动激励的影响分析

蜗舌是离心通风机重要部位之一,为研究蜗舌型式对离心通风机振动噪声的影响,本文对某型离心通风机进行气动激励的计算仿真。通过定常计算,发现蜗舌结构型式的改进能够改善局部区域的漩涡,减小诱发振动的激励因素;通过非定常计算,发现蜗舌结构型式的改进对离心通风机气动激励的影响主要体现在局部区域压力脉动的改善,尤其是叶轮出口气流激发的叶频脉动的降低。根据计算分析结果对通风机振动噪声变化进行了预估,试验结果表明,蜗舌结构的改进能够降低通风机振动噪声,气动激励数值分析可为通风机低噪声改进效果提供判断依据。     

带螺旋侧板立管两向涡激振动的试验研究

为了研究螺旋侧板对立管涡激振动的抑制作用,采用模型试验的方法对光滑立管以及3组带程螺旋侧板的立管在不同雷诺数下进行了两向涡激振动试验研究,比较分析了光滑立管与带螺旋侧板立管的两向涡激振动响应差异,同时还研究了螺旋侧板导程对立管两向涡激振动的影响。采用示踪方法对4组立管模型涡激振动时的尾流进行了观测。研究结果表明:螺旋侧板能扰乱立管尾流的涡旋泄放,能有效抑制立管横流向的振动响应,同光滑立管相比,带螺旋侧板立管的横流向振动响应减小幅度可达70%左右,但顺流向的振动响应有所增加;9D导程的螺旋侧板对立管的涡激振动抑制效果最好;同带螺旋侧板的3组立管相比,光滑立管的斯托哈尔数在各雷诺数情况下普遍要大一些。     

轴流式通风机叶轮疲劳断裂的故障分析及对策

某工程项目中2台相同规格的轴流式通风机在运行一年后先后发生相同故障,通风机叶轮均有一个叶片断裂。经分析,认为通风机喘振导致叶片产生的交变载荷是通风机叶片断裂的根本原因。为确保通风机可靠运行,对通风机叶轮进行优化设计,提高叶轮抗轴向交变载荷的能力,并对风道进行改进,降低通风机振动。结果显示,改进后通风机振动值最高不超过3 mm/s,证明对轴流式通风机叶轮疲劳断裂的故障分析的正确性及改进措施的可行性。     

风机选型与维护研究

风机的作用是将气体以能量转换的形式进行输送或者压缩，是常见的机械之一。风机可根据其自身的性质不同分为多种类型，例如根据其排放气体时的压力大小来分类，则可以分为透平压缩机、鼓风机和通风机等。在购置风机时一般根据使用需求来选择合适的风机，如流量、转速，风压等等。其中，流量指的是在单位时间里风机输送的气体密度；风压是指在风机运行过程中内部产生的压力差值。转速则是指风叶的旋转速度。     

蜗舌型式对离心通风机气动激励的影响分析

蜗舌是离心通风机重要部位之一,为研究蜗舌型式对离心通风机振动噪声的影响,本文对某型离心通风机进行气动激励的计算仿真。通过定常计算,发现蜗舌结构型式的改进能够改善局部区域的漩涡,减小诱发振动的激励因素;通过非定常计算,发现蜗舌结构型式的改进对离心通风机气动激励的影响主要体现在局部区域压力脉动的改善,尤其是叶轮出口气流激发的叶频脉动的降低。根据计算分析结果对通风机振动噪声变化进行了预估,试验结果表明,蜗舌结构的改进能够降低通风机振动噪声,气动激励数值分析可为通风机低噪声改进效果提供判断依据。     

钢-混凝土结构自振性能和受迫振动研究

对风机激励下钢-混凝土结构的振动响应开展了模型试验和有限元对比计算分析,系统研究了结构的自振性能、共振形态、受迫振动特性、动位移和动应变等力学行为。研究表明:试验数据与计算结果吻合较好。前两阶振型接近,振型在A形架处有回收趋势,说明该处质量和刚度发生突变。同一测点东西向和南北向反应峰值不同时出现,角部测点的振动反应比中间测点大。悬挑部位测点振动响应较大,说明风机激振力导致了局部杆件振动。结构振动响应随着风机开启数量的增加而增大。风机全部开启时结构最大振动位移约0.1 mm,最大动应变为256.5×10-6。结构低阶共振响应大于高阶共振响应,风机高频运转时出现局部杆件强迫振动。建议避开结构前三阶频率,同时应采用合理构造措施防止构件疲劳破坏。     

基于CFD技术的螺旋桨风机气流速度场数值模拟研究

为了检测帐篷结构的抗风能力,需建立相应的吹风试验系统。采用标准湍流模型对拟建立吹风试验系统中螺旋桨风机的气流速度场进行了三维实尺度数值模拟。分析了单风机和不同轴心间距时双风机的气流速度分布规律。结果表明单风机气流速度峰值位于风机轴心线上,风速沿流向逐渐减小。双风机气流速度关于通过风机轴心连线中点的垂面呈对称分布,气流速度叠加范围沿流向逐渐增大,距风机出口越远,风速分布越均匀。在通过风机轴心的垂面之间,风速沿流向逐渐增大,至距风机出口13~15m远处开始下降。双风机形成的气流速度在距风机12.2m远处的4m×7m矩形区域上分布均匀,风速值均大于20m/s。风机轴心间距为4m时,4m×7m矩形区域角点处均风速值较大。     

地铁列车振动对颐和园北宫门古建筑木结构影响的实测与分析

针对地铁运行对木结构古建筑的影响这一问题，本文以颐和园北宫门和北京市地铁4号线为研究对象，采用ABAQUS建立了列车-隧道-土层-木结构古建筑耦合模型。通过与现场实测结果对比，验证了有限元模型的精度，并系统地研究了地铁运行时地铁线路与古建筑之间的夹角、列车速度对木结构古建筑振动的影响。结果表明：场地地表与北宫门结构的振动强度的模拟结果与实测结果基本一致，实际工况下北宫门的振动响应满足限值要求；地铁线路与临近木结构古建筑长轴方向夹角为0°时，结构振动强度最大，且对于不同夹角，振动最强烈的均为距地铁线路最近的结构柱；随着列车速度的增大，木结构古建筑的振动强度显著增大，与车速60 km/h时相比，车速为80 km/h时结构的振动幅度增加了19.67%。     

基于模态动力学的离心风机振动特性数值研究

采用数值方法研究离心风机在流体激励力和叶轮离心力共同作用下的结构响应。离心风机在运行过程中的振动主要由流体激励力和叶轮离心力引起,传统的分析方法很难准确地模拟和预测这种流固耦合振动。首先模拟离心风机内部三维非定常流场,然后将流场分析得出的流体激励力施加到风机叶轮上,采用模态动力学方法对离心风机进行振动响应计算。研究叶片数和前盘厚度两种结构参数对离心风机振动特性的影响。结果表明,存在最佳的叶片数和前盘厚度值,使得离心风机达到较好的减振效果;增加前盘厚度有利于提高叶轮强度,但是随着前盘厚度的增加,系统振动越来越强烈,因此在叶轮设计时应充分考虑叶轮强度以及风机整机振动性能以确定最佳叶轮结构。     

多点谐振激励下钢-混凝土竖向混合结构振动响应研究

空冷凝汽器支架结构是由钢筋混凝土管柱和钢桁架组成的竖向混合结构.为了满足工艺要求,在结构中设有多台大直径风机进行强制通风.由于风机的转动偏心不可避免,因而会给结构施加多点谐振激励.为了研究空冷凝汽器支架结构在风机扰力作用下的振动响应,制作了1/8比例模型进行试验研究.试验测试了结构的动力特性,结构与设备的共振点,结构在不同风机转速和风机开启状况下的幅频曲线以及结构构件的动应变.采用ANSYS有限元程序对该结构进行模态分析和谐响应分析,计算结果与试验结果基本吻合.通过试验和有限元程序计算分析的结果,发现风机多点谐振激励引起的结构振动响应较小,风机低频运转对结构整体的影响要大于高频运转对结构的影响,建议通过合理的构造措施来考虑风机引起的结构疲劳.     

轨道交通引起沿线砌体结构振动局部放大分析

随着轨道交通行业的快速发展,轨道交通对沿线砌体结构的振动影响愈发显著,并存在振动局部放大的现象。通过建立车辆-轨道-隧道-地层-砌体结构耦合动力学模型,结合砌体结构模态分析,对某地铁线路临近1～6层砌体结构进行分析。结果表明:(1)当列车车型采取B型车、运行速度为60 km/h时,沿线低层(1～2层)砌体结构受地铁运行影响较小,较高层(3～6层)砌体结构出现振动响应放大现象;当砌体结构总层数为3～6层时,水平向振动加速度均在第2层取得最大值,第1层取得最小值。(2)从砌体结构模态分析结果来看,2～6层均在特定层数出现振动响应放大,且不同层数出现响应放大的振型频率范围在23～46 Hz之间,1层结构响应放大不明显。(3)砌体结构出现振动响应放大现象的振动频率与结构自振频率基本一致,且在此频率下,列车激振造成的楼层响应放大现象与自振模态中振动最大值出现的层数也基本一致,故列车荷载诱发砌体结构本身的自振,从而产生振动响应放大现象。     

运行状态下海上风机结构振源特性研究EI北大核心CSCD

由于海上风机结构运行环境的复杂性,其振源的准确识别与振源特性研究已经成为风机运行安全性评估的重点问题。以某新型复合式筒型基础结构海上风力发电试验样机为研究对象,依据原型观测获得的全负荷条件下结构不同位置的振动响应数据,对不同运行工况下诱发结构振动的振源进行全面识别与分析。利用谱峭度法识别明确引起海上风机结构振动的主要振源及其对应振动响应的频域属性,通过经验模态分解法对实测信号进行分解得到表征各振源特性的频域或频率尺度的分量,同时引入振动能量法对不同振源的能量比重进行统计分析,给出了海上风机结构运行状态下结构整体振动主振源及其对应振动能量分布随运行因素变化的分布规律。研究表明随着机组负荷的增加运行状态下海上风机结构振动的振源变化遵循由单一的环境荷载激励转为环境荷载激励和叶轮转动联合作用再到完全由叶轮转动产生的谐波激励影响的规律。