高压输电线风雨激振特性研究及数值分析

高压输电线风雨激振严重威胁着输电线路的寿命和安全运行,其激振机理及防治措施成为电力系统急待研究的难题之一。在降雨、风载和电场作用下,在输电导线表面形成极化水线, 水线的运动诱发气动力变化导致输电线线路振动。本文建立了水线运动与输电导线振动耦合的风雨激振理论模型。采用龙格-库塔法对输电导线和水线运动方程进行数值求解,得到了输电导线和水线的响应,讨论了风速、导线结构阻尼和电场力等参数对输电导线振幅的影响     

输电线路电晕振动特性研究及分析

摘要：输电线路导线电晕放电产生离子风,在离子风作用下输电导线产生涡致振动。为了研究输电导线电晕振动特性,分析了导线电晕放电的场强和离子风的产生机理和影响因素,并建立了输电导线电晕涡致振动方程。采用龙格-库塔法计算了220KV输电线路电晕振动的动力响应,分别研究了导线表面状态、空气湿度和密度、输电导线结构尺寸和张力等对振幅的影响及抑制措施。分析方法和结论,可为特高压输电线路设计、已有线路升级改造以及振动抑制提供必要参考。     

行波效应对大跨越输电塔－线体系纵向地震响应影响

由于特高压大跨越输电塔－线体系塔身高跨度大,仅考虑单塔及塔－线体系的一致地震输入是远远不够的。本文考虑地震波沿大跨越线路传播时引起的地震行波效应,建立了特高压大跨越输电塔-线体系精细的三维空间有限元模型,运用几何非线性动力时程分析方法研究了纵向地震作用下大跨越输电塔－线体系的地震响应特性,并和一致地震动输入下的反应进行了对比。结果表明：行波效应既可以增加又可以减小塔身的地震响应,主要与地震动作用于大跨越两端输电塔的相位差有关;行波效应对导线跨中竖向位移响应影响十分明显,但对导线内力响应影响很小     

基于动张力均方根反应谱的大跨越输电线路设计风荷载

作为一种典型的风致敏感结构,大跨越输电线路在强风作用下产生的随机振动张力,往往是线路结构设计中的控制荷载。本文基于导线的连续悬索动力方程和变形几何条件,建立了风振动态张力的广义自由度计算理论模型。依据随机振动理论,获得了动张力响应的功率谱。引入常用的工程设计参数为变量,推导了动张力的均方根反应谱表达式。将其整理和简化,给出了实用设计风荷载的计算公式。以某大跨越输电线路为背景,比较了公式与我国规范、国际电气协会规范取值。结果表明建议公式考虑因素全面,力学意义清晰,结果更为安全合理,可作为规范修订的参考。     

附加双线性油阻尼器斜拉索的阻尼特性研究

利用Galerkin法,得到附加双线性油阻尼器拉索的运动方程。通过Runge-Kutta-Felhberg(RKF)方法得到其自由振动衰减曲线,并基于能量损耗原理的方法计算出拉索的模态阻尼。分析了双线性油阻尼器的一次阻尼系数、二次阻尼系数和变换速度对拉索阻尼的影响。提出了基于一个周期内消耗能量相同的线性化等效设计计算方法,并与数值计算分析结果进行比较分析。研究结果表明双线性油阻尼器较线性阻尼器具有其独特的优点。     

管材参数对输液管流固耦合振动的影响

采用特征线法对一蓄水池-管道-阀门(RPV)系统的流固耦合振动响应进行了数值计算,研究了管道结构阻尼、管材泊松比以及管道壁厚管道材料对系统振动响应的影响。结果表明：随着管道结构阻尼的增大,管壁本身的振动受到抑制;当管道结构阻尼大于某一临界值时,系统的振动能量主要集中在液体里,造成液体压力能的升高;随着泊松比的增大或管道壁厚的增大,液体的压能增大,管壁的轴向振动强度降低。     

电磁-碰撞复合阻尼系统减振性能研究

提出了一种新型电磁-碰撞复合阻尼减振方法,通过理论推导,建立振动系统在复合阻尼作用下的振动力学模型。通过实验,分别测得相同初始位移激励下振动系统的自由振动、加碰撞阻尼的振动以及加电磁-碰撞复合阻尼的振动曲线。实验验证了复合阻尼系统减振效果和理论计算的正确性。实验结果表明:与自由振动相比较,加碰撞阻尼和加电磁-碰撞复合阻尼能够加快减小振动系统振动的振幅,其中电磁-碰撞复合阻尼的减振效果最明显。最后利用理论模型得到了不同结构参数对复合阻尼系统减振效果的影响规律,并对复合阻尼系统进行了参数优化设计。     

基于声辐射模态的粘弹性阻尼板声功率最小化研究*

为了减小薄板结构振动辐射的噪声,在重量约束下进行了声功率最小化研究。利用有限元振动模型来处理结构振动环节,利用声辐射模态模型来处理声辐射环节,用可行方向法进行了优化设计研究。以一矩形粘弹性阻尼板为例,得到了阻尼重量约束下板的声功率最小化模型,结果表明在满足重量约束条件下能够达到明显的降噪效果。     

斜拉索面内参数振动的理论和试验研究

研究斜拉索在弦向位移激励下的面内非线性振动方程,该振动方程考虑拉索垂度、倾斜角、大位移、激励幅值、阻尼等影响因素,并应用龙格-库塔数值积分法求解该微分方程。在试验室建立了斜拉索模型,开展斜拉索受弦向位移激励的面内参数振动的试验研究,实现了斜拉索的参数振动。试验研究和数值计算表明斜拉索的参数振动与系统频率比、激励幅值、阻尼等因素有关,参数振动发生在一定的频率比范围内,斜拉索振幅与频率比关系曲线体现出非线性特性,系统阻尼使得斜拉索参数振动的激励幅值要超过一定的阀值。     

基于MIMU的输电线路振动分析

为了对输电线路振动进行有效阻尼控制,提出了一种惯性测量参数的时间序列分段模式的输电线路振动分析方法。首先设计一种MIMU测量节点,采用一定长度的弹性杆进行信号物理放大和防磁干扰,并对采集的输电线路振动信息进行AR-Kalman滤波处理;然后把处理过的数据分为不同数据段,静止时数据作为基准段,把后采集的数据段与基准段进行变异分析,计算变异度,预测输电线路振动幅度;对相邻两段数据进行相似度量,计算相似度,预测输电线路振动频率,分析振动趋势;最后设计了振动台、转台和输电线路模拟实验,采集不同振动幅度及频率的MIMU信号,通过幅度、频率及趋势的综合分析,获取本地区输电线路振动特性,实验结果表明,处理数据结果能够反映输电线路振动变化规律,说明输电线路振动分析方法是有效的,可为输电线路的振动阻尼控制器设计提供参数。     

磁流变阻尼器参数辨识方法研究

应用修正的Dahl模型,通过能量积分分批识别出不同电流下的参数,确定参数与电流的关系。提出的参数辨识方法,将含有滞迟环节的非线性参数识别转化为线性识别问题,达到了较高的识别精度。     

高位转换粘滞阻尼减震结构阻尼器合理阻尼系数研究

根据《高层建筑混凝土结构技术规程》和《建筑抗震设计规范》对高位转换结构体系的框支层的层间位移和结构等效侧向刚度的限制要求,采用等效侧向刚度计算方法,将高位耗能减震结构分解成框撑剪结构和纯剪力结构,结合振型分解反应谱理论和线性粘滞阻尼减震结构等效阻尼比计算方法,推导出了高位转换粘滞阻尼减震结构合理阻尼系数的计算公式。最后,通过算例分析得出,采用上述方法计算高位转换粘滞阻尼减震结构粘滞阻尼系数是可行的,该方法计算公式简单实用,可用于高位转换粘滞阻尼减震结构的初步设计。     

调频型颗粒阻尼器参数优化方法及有效性评价

基于调频型颗粒阻尼器(Tuned Particle Damper,简记为TPD)的简化线性分析模型-双调谐质量阻尼器(Doubly Tuned Mass Damper,简记为DTMD)模型建立了TPD的数值优化方法,对TPD的参数进行了分析和优化,建立了TPD的简化非线性分析模型及其参数计算方法,并利用该简化非线性分析模型对上述TPD数值优化方法进行了评价。理论和数值研究结果表明：与单TMD相比,TPD简化线性分析模型-DTMD的减震频带更宽,控制效果的鲁棒性更好;依据数值优化方法得到的TPD具有良好的减震控制效果;TPD简化非线性分析模型及其参数计算方法,可为颗粒阻尼器的应用提供一定的理论和数值分析指导。     

部分加速度测量下结构恢复力与质量非参数化识别方法

传统的基于扩展卡尔曼滤波方法的结构非线性行为识别方法往往要求结构质量以及结构非线性恢复力的参数化模型已知。该研究为解决非线性结构质量,结构参数,非线性恢复力的识别问题,提出了一种两阶段识别方法;为提高计算效率采用遗忘因子扩展卡尔曼滤波算法结合等效线性模型实现结构非线性位置的定位,随后采用无迹卡尔曼滤波算法与恢复力的二重切比雪夫多项式非参数化模型识别结构参数,质量与恢复力。在对一个含形状记忆合金(SMA)阻尼器的多自由度体系的数值模型进行了数值模拟验证的基础上,设计了一个含SMA阻尼器的四自由度框架开展动力试验,验证了所提出方法对结构质量以及恢复力的识别效果。     

碰撞阻尼器抑制机翼／外挂颤振的研究

对利用碰撞阻尼器抑制机翼／外挂颤振问题进行了研究，分析了碰撞阻尼器抑颤的机理，提出了“模态转移抑颤”的概念．针对碰撞阻尼器的非线性阻尼特性，在抑颤机理分析中采用了等效线化法和数值仿真法两种途径，并对一个带翼尖外挂的准三角机翼模型进行了抑颤风洞实验．实验结果及理论计算都证明了该方案的可行性：在机翼外挂联接处安装碰撞阻尼器后，系统的颤振速度提高了２９．４％，颤振品质也大获改善。     

电磁阻尼器多频数字控制器的研究

研究挠性转子轴承系统在多频激励力的作用下，电磁阻尼器控制系统的设计方法。首先在物理空间下建立了系统多频受迫振动的基本方程；然后，采用信号处理和计算机控制技术，提出了多频振动主动控制规律；并用实验加以验证。结果表明：本文所设计的控制器，具有控制效果明显、稳定性好以及控制算法易在微机上实现等优点．     

多重调谐质量阻尼器控制性能对结构阻尼的敏感性评价

基于设置多重调谐质量阻尼器(MTMD)结构和MTMD的传递函数，定义了结构和MTMD的动力放大系数。于是分别定义了MTMD的最优参数、有效性和冲程的评价准则。基于定义的评价准则，研究了结构阻尼比对MTMD性能的影响。数值结果表明，结构的阻尼比对MTMD的性能会产生影响。     

含Maxwell阻尼的建筑结构振动混合控制研究

当地震作用于建筑物时,其输入能量,一部分转化为动能,一部分转化为结构的变形能,其余能量被阻尼耗散掉,为了降低结构振动主动控制所需激振器的作用力和增大结构的变形能,采用了Maxwell阻尼器。建立在拉格朗日第二类方程的基础上,推导了含Maxwell阻尼器及激振器的振动方程,同时还对不同松弛时间进行了结构响应分析。在控制方法方面,考虑到模型的不精确及地震波的高随机性,引入了广义预测控制。最后给出了一个计算实例。     

粘滞性阻尼器的设计方法研究

分析了冲击载荷作用下粘性流体阻尼器的工作原理，推导了阻尼力公式的表达式，运用落锤冲击试验确定了其中的参数。基于参数已知的阻尼力表达式选择了满足指标要求的阻尼器结构尺寸。由试验验证了所选样机结构尺寸的准确性并验证了理论推导的阻尼器数学模型的合理性，该模型提供了粘滞性阻尼器设计的理论方法。     

MR阻尼器的性能测试与逆模式神经网络智能控制方法的研究

自制了内置弹簧蓄能器的新型MR阻尼器,将自制的MR阻尼器在武汉理工大学测试中心完成了性能测试.研究了在不同电流输入下阻尼力-位移、阻尼力-速度之间的关系,提出了MR阻尼器的修正的Bingham力学模型.在此基础上,采用逆模式神经网络来模拟阻尼器的逆向模型,与其它主动控制算法形成了MR阻尼器的智能控制方法.通过对一栋三层剪切型结构进行仿真计算,我们知道通过逆模式神经网络可以得到连续的控制电流,实现阻尼力的连续可调,控制效果将优于半主动控制效果.