多支承弹性非保守耦合系统导纳功率流

利用四端网络分析方法建立了多支承弹性非保守耦合系统的导纳分析模型 ,该模型考虑了多支承点相互耦合的影响 ,研究了通过非保守耦合元件输入到弹性结构的振动功率流 ,并通过计算机仿真分析了非保守耦合元件对结构之间功率流传递的影响 ,以及支承点相对位置改变对功率流传输的影响 ,本文提供的方法可用于一般机械隔振系统分析和评估。     

相关激励作用下板结构的统计能量分析

基于统计能量分析理论,研究了相关输入形式下保守和非保守耦合振子的能量平衡方程,讨论了相关输入形式下保守和非保守耦合板结构的能量分布和功率流情况,并推导了板结构的能量平衡方程式及相关功率项的计算式,在此基础上进行了实验验证。研究结果表明,用考虑了输入形式之间相关性的修正的统计能量分析方法预测的保守和非保守耦合板结构响应结果,与实验测量结果之间的一致性优于用经典的统计能量分析法预测的振动响应。     

相关激励作用下板结构的统计能量分析

基于统计能量分析理论,研究了相关输入形式下保守和非保守耦合振子的能量平衡方程,讨论了相关输入形式下保守和非保守耦合板结构的能量分布和功率流情况,并推导了板结构的能量平衡方程式及相关功率项的计算式,在此基础上进行了实验验证.研究结果表明,用考虑了输入形式之间相关性的修正的统计能量分析方法预测的保守和非保守耦合板结构响应结果,与实验测量结果之间的一致性优于用经典的统计能量分析法预测的振动响应.     

复杂机械系统多维耦合振动传递矩阵分析

以特性传递矩阵描述复杂机械系统中子结构输入、输出力与速度矢量关系,提出了复杂振源激励、多弹性支承与基础板结构三维耦合隔振系统传递矩阵力学模型。考虑隔振支承多维波动效应,推证了弹性支承耦合振动传递矩阵,为复杂系统功率流特性及隔振器多维驻波效应研究确立了有效途经。数值模拟计算表明,基础板结构的前两阶弯曲共振模态是高频域系统功率流提高的主要原因。振源力矩或垂向激振力诱发的隔振器纵向谐振使系统功率流明显提高:增大基础板厚度,驻波共振峰值提高。     

导纳法与模态法结合的复杂系统功率流特性研究

以功率流的研究方法对柔性多维耦合系统从子系统的层面进行深入研究,将子结构导纳法与模态综合法结合,提出了预测一般耦合系统功率流的公式.子系统数据可以通过有限元模型或实验模型提供.与单纯的模态综合方法不同,由于得到矩阵的大小和使用的模态数无关,可解决大模型中的计算精度与模型阶数的矛盾.该模型可方便地研究各子系统参数对于耦合系统的功率流传递特性与损耗特性的影响.     

电机-变速器一体化系统多场耦合分析

纯电动汽车用电机-变速器一体化系统,由于其电机功率大、转速高、系统结构紧凑等特点,其发热问题较为突出,而对该系统的温度场及应力场进行准确仿真,必须考虑系统的电场、磁场、结构场和温度场间的耦合效应。基于多场耦合理论对以上各场建立耦合模型,通过对系统的损耗计算,运用载荷传递法在ANSYS软件中实现了多场耦合分析。将分析结果与实际情况进行了对比分析,验证了该模型的可行性。     

流固耦合影响下内啮合齿轮泵功率损失研究

针对理论计算难以获得精确的内啮合齿轮泵功率损失问题,利用Fluent和Adams分别计算了内啮合齿轮泵流场压力特性和压力载荷作用下内啮合齿轮泵动力学性能,通过实时数据传递建立内啮合齿轮泵单向流固耦合模型,得到耦合作用下内啮合齿轮泵的摩擦功率损失以及不同油液温度、工作压力及转速下功率损失的特性曲线。结果表明:功率损失随油液温度、工作压力和转速的增大而增大,油液温度和转速对其影响较大,工作压力的影响较小;考虑流固耦合作用计算得到的功率损失更接近于试验数据,比未考虑流固耦合作用时的情况更加精确。     

牵引电机冷却系统流固耦合传热分析

牵引电机功率大、损耗大、散热空间小,保证其良好的冷却散热性能是车辆安全运行的重要保障。建立牵引电机冷却系统流固耦合传热仿真模型,结合牵引电机冷却水道评价指标,分析冷却系统流体场与固体场相互耦合的传热过程,分析冷却系统流场对电机内部温度场的影响,研究冷却液、电机损耗、入口温度、水道宽度等对温度场的影响。结果可知:冷却液流量的增大可以有效降低电机温升,电机绕组损耗对电机温升的影响远大于电机定子损耗对电机温升的影响;水道宽度在18mm时冷却结果最优。搭建牵引电机温升试验平台,分析电机损耗、电机内温度、冷却系统的温度等,获得冷却系统对牵引电机温升的影响规律,并与模拟值进行对比,从而验证了仿真模拟的准确性,分析结果可以作为设计参考的依据。     

功率四分支齿轮传动系统的弯扭耦合振动固有特性研究

在轴承-转子系统动力学理论的基础上,考虑齿轮啮合效应和转子弯扭耦合效应,建立了功率四分支齿轮传动系统振动方程,求解自由振动的特征方程,获得了该系统耦合状态下的前14阶固有频率和振型,以及非耦合状态下前8阶固有特性。得出如下结论:1)系统结构的对称性导致部分转子的模态对称;2)系统的模态类型主要表现为两类形态:一类以某一转子振动为主,其他转子的振幅很小;另一类表现为复杂的多转子弯扭耦合振动;3)转子间的弯扭耦合对系统的固有频率和模态产生了很大的影响,在进行功率四分支齿轮传动系统的振动特性研究时,必须同时考虑转子弯扭耦合效应的共同作用。     

功率四分支齿轮传动系统的弯扭耦合振动固有特性研究

在轴承-转子系统动力学理论的基础上,考虑齿轮啮合效应和转子弯扭耦合效应,建立了功率四分支齿轮传动系统振动方程,求解自由振动的特征方程,获得了该系统耦合状态下的前14阶固有频率和振型,以及非耦合状态下前8阶固有特性。得出如下结论:1)系统结构的对称性导致部分转子的模态对称;2)系统的模态类型主要表现为两类形态:一类以某一转子振动为主,其他转子的振幅很小;另一类表现为复杂的多转子弯扭耦合振动;3)转子间的弯扭耦合对系统的固有频率和模态产生了很大的影响,在进行功率四分支齿轮传动系统的振动特性研究时,必须同时考虑转子弯扭耦合效应的共同作用。     

耦合式 MEMS 微波功率传感器的研究

为了从根本上解决在线式微波功率传感器灵敏度、动态范围和微波性能之间的矛盾,本文创新性地设计出一种耦合在 线式 MEMS 微波功率传感器,将微波功率的提取和检测两个过程相互独立。 根据理论解析模型,得到了灵敏度特性与耦合度 的关系,分析对比了耦合度分别为 10% 和 20% 时的微波特性及灵敏度特性差异。 实验结果表明:两种耦合式 MEMS 微波功率 传感器的反射损耗均小于-20 dB,说明具有良好的反射性能;两种耦合式 MEMS 微波功率传感器的插入损耗均大于-1. 5 dB,说 明具有良好的传输性能。 耦合度 10% 的系统灵敏度为 1. 2 mV/ W @ 9 GHz、1. 4 mV/ W @ 10 GHz 和 0. 8 mV/ W @ 11 GHz,耦合 度 20% 的系统灵敏度为 2. 4 mV/ W @ 9 GHz、2. 4 mV/ W @ 10 GHz 和 1. 3 mV/ W @ 11 GHz,并具有良好的线性度。 本文对于 MEMS 微波功率传感器研究具有一定的参考价值。     

速度对扇形可倾瓦推力轴承润滑性能的影响研究

采用数值分析方法研究速度对扇形可倾瓦推力轴承润滑性能的影响,分析速度对最小油膜厚度、最大油膜压力、最高油膜温度、功率损失和流量等参数的影响规律,得到了速度与扇形可倾瓦推力轴润滑参数的关系。结果表明:最小油膜厚度在一定的速度范围内随速度呈线性变化,且随着速度的增加而增加;最大油膜压力随速度的增大产生波动性变化,但最终逐渐稳定到某一具体值;随着速度的增加温度升高;瓦功耗和瓦流量随速度的增加基本上呈线性增加变化。     

发动机冷却系统中流动与传热问题数值模拟进展

着重论述利用数值模拟技术研究发动机冷却系统中流动与传热问题的发展现状,包括水套单相流及气液两相流流动、流－固耦合传热、一维与三维联合模拟等该研究领域的热点内容。耦合系统之间联合分析的方法准确反映了发动机各部件之间的影响关系,这种分析方法是目前研究的重点,但其中仍存在一些问题。基于此状况提出改进办法：针对不同工况选用循环平均参数作为燃气侧传热边界条件;水套进出口的流动边界条件,在稳态工况下设为定值,在过渡工况下通过循环一维仿真计算确定;应采用整体耦合方法进行计算,计算模型应尽量完整,但可以进行适当的简化,并总结出模型简化的原则。     

不同液压能耦合模式下蓄电池轨道工程车的加速功率特性

为降低轨道工程车辆加速时的电功率,以电静液压串联混合动力系统为研究对象,提出基于泵进出口压差调节的泵入口流量耦合加速方式。分析了泵入口流量耦合、泵出口流量耦合、并联马达扭矩耦合三种加速方式下系统液压参数和动力学参数对电功率的影响关系,探讨了不同液压能耦合模式下轨道工程车加速时的节能特性。AMESim与MATLAB/Simulink联合仿真和实验结果表明：在并联马达扭矩耦合与泵入口流量耦合模式下加速时降低电功率和节能效果明显,但前者存在较大的系统冲击,对车辆底架空间要求更严苛,成本更高,而泵入口流量耦合模式则兼具较好的节能性、稳定性及经济性,具有更好的综合性能。     

联体泵-马达壳体内流场功率损失特性

联体泵-马达工作过程中由于流场功率损失过大,造成摩擦副磨损、压力供给不足、旋转部件发热等问题,降低整机的可靠性和寿命。采用了Mixture多相流模型及自编程的网格变形运动控制程序,建立了联体泵-马达壳体内部流场功率损失特性数值仿真模型。通过分析连体泵-马达壳体内油-空气两相流场中涡结构和湍流参数,揭示了壳体内流场功率损失产生机理及分布特性,并研究了转速和泵斜盘倾角对功率损失的影响规律。结果表明:流场涡结构及湍动能较高区域均集中在柱塞及缸体转动区域,该区域的搅拌损失占比为98.91%,湍流耗散损失占比为60.66%,是壳体内流场功率损失主要来源区。转速的增加导致流场湍动能升高,流场总损失增加;转速从955 r/min增大至3000 r/min后,流场总损失增加了1441.36 W。泵斜盘倾角的变大,使马达侧转速增加,流场更紊乱,流场总损失增加;泵斜盘倾角从0°增大至17.5°,流场总损失增加了1077.04 W。     

Influence of an elastic end support on the vibration and stability of Beck's column

The influence of an elastic support on the vibration and stability of a non-conservatively loaded (follower force) undamped, linearly elastic system is studied. It is found that the support may destabilize the system in certain cases.     

Fluid-structure coupling effects on periodically transient flow of a single-blade sewage centrifugal pump

A partitioned fluid-structure interaction (FSI) solving strategy that depends on problem characteristics is applied to quantitatively obtain the coupling effects of a fluid-structure system in a single-blade centrifugal pump on the unsteady flow. A two-way coupling method is employed to realize strong FSI effects in the calculation procedure. The successful impeller oscillation measurement using two proximity sensors validated the FSI simulation accuracy in a complicated and practical fluid-structure system having a rotating component. The results show that the hydrodynamic force deviation can be observed in the results for the coupled versus uncoupled cases. Additionally, the coupled unsteady pressure is larger than the uncoupled value for every monitoring point at every impeller rotation position. Comparison results for different monitoring points under an overload condition and partial-load condition display the same regularities. To some extent, this interaction mechanism would affect the accuracy and reliability of the unsteady flow and rotor deflection analysis.     

耦合梁中高频抖动的行波分析与主动控制

为研究中高频扰动下耦合梁结构的动力学响应与主动控制,基于Timoshenko梁理论,考虑梁中转动惯量和剪切变形的影响,采用行波方法分别建立梁结构纵向运动、弯曲运动的单元模型与结点散射模型,进而获得耦合梁的行波动力学模型及其精确的中高频抖动响应;引入“功率流”的分析思想,并以此为目标函数,优化得到了最优控制力的大小与相位,然后对结构施加最优控制力,实现耦合梁结构的功率流主动控制。在此基础上,进行数值仿真分析,并与Euler-Bernoulli梁理论计算结果进行对比。结果表明,采用行波方法计算耦合梁结构的动力学响应准确可靠;Timoshenko梁模型较Euler-Bernoulli梁模型在中、高频段更为精确,且更接近工程实际;功率流主动控制可以明显降低耦合梁结构全频域内的抖动,验证了基于行波方法功率流主动控制的正确性与有效性。