泵喷分布式脉动压力激励下泵喷艇体耦合系统振动声辐射

针对suboff艇后泵喷推进器分布式脉动压力激励下的泵喷-轴系-艇体耦合系统振动声辐射响应计算和特性分析开展研究。建立计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)模型利用剪切应力输运(shear stress transfer, SST)k-ω模型进行suboff艇后泵喷推进器表面脉动压力的计算,利用耦合有限元法(finite element method, FEM)建立泵喷-轴系-艇体耦合系统动力学模型,结合自编径向基函数插值程序获得表面脉动压力在泵喷结构湿表面的空间分布,利用边界元法(boundary element method, BEM)计算泵喷-轴系-艇体耦合系统的声辐射特性。对泵喷-轴系-艇体的耦合模态特性、传递力、辐射声功率和指向性等开展分析。结果表明:声辐射以转子表面脉动压力的贡献为主;二阶轴频以上,纵向脉动压力的贡献占优;泵喷激励下,振动声辐射主要特征频率包括激励力特征线谱、艇体的纵振模态、转子同相振动模态(呼吸模态)、转子-轴系一阶纵振模态等;导管和定子脉动压力激励下振动声辐射响应峰值出现在叶频(blade passing frequency, BPF)和2倍叶频处,量级和转子表面脉动压力激励处于同一量级,但其和转子表面脉动压力共同作用时,由于相位相互抵消,响应幅值并没有显著增大。研究结果可为泵喷-轴系-艇体耦合系统振动声辐射的控制提供指导。     

双吸离心泵正反转工况流致振动噪声研究

为深入了解双吸离心泵运行的振动噪声规律,以某一双吸式离心泵为研究对象,基于声学间接边界元法(IBEM),采用LMS Virtual-Lab分析计算平台,进行基于泵壳模态的强迫振动响应计算。然后根据泵壳模态强迫振动响应计算与声学间接边界元的声学波动方程求解耦合方程,得到双吸泵在液力透平工况和泵工况下外辐射声场的声压级指向分布和声压级分布。结果表明:偶极子声源是流体噪声的主要声源;在蜗壳隔舌处非定常脉动力是主要的噪声源;叶频及其倍频是双吸泵外辐射声场噪声的主要诱导频率;泵壳发生了共振,所以声振耦合的作用不可忽略。研究揭示了双吸泵作液力透平及泵工况内部流动诱发的外辐射声场的声振耦合计算规律,为后续减振降噪研究提供了理论基础。     

海洋平台结构环境激励的实验模态分析

介绍了对位于渤海湾的“埕岛二号”中心生活平台所进行的现场测试实验,该平台为直立式导管架钢结构平台。此次现场实验是在波浪力、风等环境载荷激励下测试结构动力响应的。利用频域的模态识别法峰值法(PP)和时域中的自然激励法(NExT)结合特征系统实现算法(ERA)分别对海洋平台结构现场测试的动力响应数据进行模态参数识别;利用ANSYS建立了该平台结构的三维有限元模型,并进行结构的模态分析。海洋平台结构的理论和实验模态分析结果吻合较好,分析结果表明该类模态参数识别方法能够为结构损伤诊断提供基准模型,可以运用于实际结构的健康监测以及维护维修。     

基于改进经验小波变换的海洋平台结构模态参数自动识别方法

针对经验小波变换(empirical wavelet transform, EWT)方法在处理低信噪比信号中频谱分割边界容易产生误判的问题,提出了一种改进经验小波变换(improved empirical wavelet transform, IEWT)的结构模态参数自动识别方法。首先计算信号的互功率谱矩阵,采用奇异值分解(SVD)及尺度空间(SSPP)方法确定频谱的分割边界,将信号分解为若干固有模态函数(IMF)分量,再结合随机减量技术(RDT)和希尔伯特变换(HT)实现模态参数的自动识别。使用IEWT方法对自由振动响应信号及ASCE Benchmark模型信号进行模态参数识别,并分别与EWT方法、基于自回归功率谱的经验小波变换(AR-EWT)方法及小波变换(WT)方法进行对比,结果表明IEWT方法能够自适应确定频谱分割边界,对结构的频率及阻尼比等模态参数具有较高的识别精度;进一步将该方法应用到实验室海洋平台模型的模态参数识别中,证明该方法可用于复杂噪声环境下的低频结构的模态参数识别。     

叶片出口角影响离心泵噪声辐射数值研究

运用FEM\BEM声振耦合计算方法分析叶片出口角对离心泵在水动力激励下泵壳振动辐射噪声影响。采用大涡模拟方法模拟离心泵内部瞬态流场,获得蜗壳壁面偶极子声源;对泵壳体结构进行模态分析获得结构模态响应;利用LMS Virtual Lab间接边界元IBEM声振耦合模块计算非定常流动引起的离心泵内部噪声,并与实验数据对比,验证基于LES、声振耦合的噪声数值模拟方法可行性。计算离心泵外场噪声及声辐射,研究叶片出口角度对离心泵外场噪声辐射影响。结果表明,离心泵叶片通过频率BPF处的辐射声功率随叶片出口角的增大而增大;外场噪声声压级指向性分布显示叶片出口角存在合适范围,使泵在小流量工况运行时噪声较小。     

半潜式起重生活平台总体振动特性预测

应用有限元技术对半潜式海洋起重生活平台的总体振动性能进行数值分析和探讨,通过建立接近于真实海洋平台主结构的有限元模型,采用流固耦合方法模拟附连水影响,进行平台在作业工况下的总体固有频率和振动模态分析,以及在螺旋桨和主机激振力作用下的受迫振动数值响应计算。计算结果表明,该半潜式起重生活平台的结构振动性能良好,满足ISO6954:2000(E)的振动基准,结合振动响应曲线得出一些重要结论,并对分析方法的可行性和实用价值进行评述。     

考虑弹塑性本构的三维模态变形体离散元方法断裂模拟

三维模态变形体离散元(3MDEM)是针对离散块体系统在小应变、有限位移、有限转动条件下,用变形模态模拟块体变形,经过严格推导建立的一种离散元方法.该文在3MDEM平台实现对结构从弹性、到塑性再到断裂破坏的连续非连续全过程模拟.鉴于传统的接触破坏准则在塑性计算中的缺陷,该文提出基于塑性应变的接触破坏判断准则,并采用双块体...     

齿轮泵声辐射性能仿真分析与结构优化

在软件Hypermesh中建立齿轮泵结构有限元模型,提取其结构模态;在软件LMS. Virtual. Lab中,结合齿轮泵的模态,得出泵体模态的频率响应和节点加速度;在声学边界元模块中,利用直接边界元法计算标准场点处的声学响应;分析得出泵的声辐射性能与其模态振型相关,提出结构改进方案,以改善模态振型,从而降低泵的辐射噪声。     

分流叶片离心泵非定常流动及动力学特性分析

为了研究在流固耦合作用下分流叶片对低比转数离心泵内部非定流动及结构动力特性的影响,以高温熔盐泵为研究对象,采用计算流体力学软件ANSYS CFX12.1和有限元软件ANSYS Workbench对有/无分流叶片的两种方案高温熔盐泵,进行了考虑泵内部流场和结构场的相互作用的双向流固耦合求解。对比分析了两种方案对泵非定常流动及结构动力特性的影响,结果表明:流固耦合作用使得各监测点的压力脉动和径向力脉动规律和幅值均发生了明显变化,说明在该类泵的流场模拟中,流固耦合作用较明显,不可忽视;分流叶片的添置减小了流场内压力脉动及径向力脉动幅值;带分流叶片转子的变形量变化梯度、等效应力变化梯度、最大变形量及最大应力值均小于不带分流叶片转子,且带分流叶片转子等效应力随时间的变化也明显小于不带分流叶片转子。即分流叶片的添置不仅有利于提高转子的承载能力,而且还有利于改善转子的变形和受力,从而提高转子的抗疲劳能力。     

基于MEMS的静电微泵建模与仿真

对MEMS中应用广泛的静电微泵进行有限元建模分析．对于涉及多能量域下多场耦合的静电微泵建模,在仿真过程中进行了合理简化．其中在静态分析中,利用圆型薄板的小挠度变形理论和微机电系统中的静电力驱动理论来模拟静电-结构耦合过程;在泵膜的模态分析、谐响应分析以及非线性瞬态分析中,把腔内的流体当作附加质量作用在泵膜上,近似代替流场对泵膜的影响,从而减小计算量,提高了仿真效率．     

纳米材料改善硝酸熔盐传蓄热性能的研究进展EI北大核心CSCD

聚光式太阳能热发电是解决能源和环境矛盾的理想途径,传热蓄热技术是光热发电的重要环节,在此需要解决的关键问题是传热蓄热介质。熔盐作为储蓄热介质具有明显优势。国内外运行的光热电站中大多使用二元硝酸熔盐(Solar salt)与三元硝酸熔盐(Hitec),但二者传蓄热性能均欠佳,影响了太阳能的利用效率。纳米材料的独特空间结构,使其具有优异的导热性能、良好的稳定性等,将其作为添加剂引入到硝酸熔盐体系中,有望改善材料的传热蓄热等热物性能,进而提高太阳能光热利用的效率,降低发电成本。本文综述了纳米金属粒子、纳米金属氧化物、纳米碳材料和其他无机纳米材料作为添加剂掺杂到硝酸熔盐体系中的相关研究,论述了改性后熔盐热物性的变化并探讨了作用机理,以期为制备优异热性能的储能熔盐提供参考。未来的研究可重点关注热物性测试、传热机理、构效关系和工业化中试,将具有优异的传蓄热性能的硝酸熔盐应用在太阳能光热发电领域,在清洁能源开发利用方面发挥更重要的作用。     

三元混合氯化盐NaCl-KCl-MgCl2对合金的腐蚀特性实验研究

熔盐是目前太阳能热电站中应用最广泛的储热蓄热材料。为满足太阳能热发电系统对于熔盐的储热需求,该文将304、316L、321、310S不锈钢置于550℃的三元混合氯化盐NaCl-KCl-MgCl₂（7：1：2）体系中,开展混合熔盐的腐蚀特性实验研究,并探讨其中的腐蚀机理。研究结果表明,在三元混合氯化盐NaCl-KCl-MgCl₂（7：1：2）体系中,310S表现出较好的耐腐蚀性能,304的耐腐蚀性较差。MoO₃、NiO、TiO₂氧化物的生成可提高316L、310S、321不锈钢的耐腐蚀性能;混合氯化盐在高温下生成的Cl₂是不锈钢腐蚀的重要原因,外部空气中的O₂和H₂O会进入熔盐侧与合金发生反应,加剧腐蚀。     

塔式太阳能热发电吸热器模拟计算

本文建立了塔式太阳能热发电高温吸热器传热性能数值计算模型,采用有限元分析方法进行模拟计算,编制了预测塔式太阳能热发电吸热器热工模拟程序。本文在综合考虑多场耦合特性的情况下,研究了吸热器单模块周向非均匀热流边界条件下吸热介质对流换热系数、吸热管外壁温度、光热转化效率的数值及分布。数值模拟为工程设计提供可靠的科学依据,为塔式太阳能热发电整体控制策略的制定提供参考。     

面向太阳能光热发电的NaNO3-KNO3-Mg(NO3)2三元硝酸熔盐

Solar Salt(60%NaNO_3-40%KNO_3)熔盐作为传蓄热介质,在太阳能光热发电领域应用广泛。以Solar Salt熔盐为基础,采用熔融共混法,通过添加Mg(NO_3)2·6H_2O制备了低熔点NaNO_3-KNO_3-Mg(NO_3)_2三元熔盐(NKM熔盐),优化了制备工艺,获得了最佳工艺参数及条件,获得了三元熔盐热物性变化规律。通过热物性分析,确定NKM熔盐配比为49.5%NaNO_3-33%KNO_3-17.5%Mg(NO_3)_2。与Solar Salt和HTS(53%KNO_3-40%NaNO_2-7%NaNO_3)熔盐相比,NKM熔盐具有较低的熔点和良好的温度使用范围,黏度较小,储热性和导热性良好,适合作为中温储能材料应用于光热发电。     

新型布雷登塔式太阳能热发电系统

太阳能热发电通常以水工质吸热作为第1代,以熔盐吸热作为第2代,以空气、超临界二氧化碳或固体粒子作为介质的布雷登循环系统称为第3代太阳能热发电系统。通过采用空气或陶瓷粒子作为吸热介质,采用干热存储介质（如耐火砖和陶瓷材料等）进行规模化储热,能提高系统效率和降低成本,系统的储热能力可保证电站在任何时候都按照电网调度要求发电。采用标准化模块设计,通过工厂化制作,使电站设计、设备生产、安装、调试和运行都大为简便,储存的热量可用于食品加工、干燥、农业应用等。根据美国能源部的研究,具有储热功能的模块配备小型燃气型透平可实现快速启停,改善电网电压和频率质量。     

硝酸熔盐储热材料在太阳能利用中的研究进展

随着全球经济的快速发展,能源危机日渐凸显,太阳能作为可再生能源的一种,越来越受到人们的重视.因此,如何高效利用太阳能资源值得深究.熔盐具有良好的蓄热特性,在石化、电池及冶金行业中发挥着很大的作用,尤其可以作为传热蓄热介质应用于太阳能热发电和太阳能制氢中.其中硝酸盐的特性较为适合用于熔盐储热材料.主要针对硝酸熔融盐体系,一是介绍了硝酸熔融盐体系在太阳能方面的应用,二是介绍了国内外学者对此体系的物化性质研究,如工作温度范围、热力学性质及热稳定性等.通过对比,总结了不同混合熔融盐各项性能的异同.指出了硝酸熔融盐性能深入研究的方向,为硝酸熔盐在能源开发利用和环境保护等方面发挥更重要的作用提供了重要参考.     

带斜撑的空冷钢-混凝土混合结构滞回性能试验研究与分析

对于高烈度区1000 MW机组火电厂,传统钢-混凝土混合结构空冷支架已经不能满足使用要求。在地震作用下,结构的悬挑端位移超限、局部杆件受力过大、结构整体侧移较大。对此,提出了加设斜撑的空冷钢-混凝土混合结构体系,并按1/8缩尺比例进行了该类结构的拟动力试验和拟静力试验。根据试验结果研究了模型结构在EL-Centro（N-S）地震波作用下的滞回性能、延性性能、刚度退化和耗能能力。试验结果表明：与传统钢-混凝土混合结构空冷支架相比,加设斜撑后,结构的耗能能力有较大的提高,刚度退化速度减慢,而且残余刚度较大,具有了更大的安全储备。研究为同类结构的抗震设计提供了试验依据,并能指导相关工程设计。     

基于不同场地动力数值模型的核电站泵房基础抗滑稳定性对比分析

CPR1000核电机组的联合泵房作为抗震I类物项,在极限安全地震动(SL-2)作用下厂房结构地震作用及基础抗滑稳定性分析是结构设计的重要环节。本文以某联合泵房的集中质量简化模型作为研究对象,基于ASCE4-98规范推荐的集总参数地基模型、无质量地基模型以及粘弹性人工边界场地模型,开展了泵房结构的地震作用以及基础的抗滑稳定性对比分析,并总结了其随不同类型的均质和分层场地以及不同的场地动力数值模型的变化规律。     

基于VMD-SSI的结构模态参数识别

针对结构的弱模态易淹没在噪声中导致模态识别遗漏的问题,该文提出了一种基于变分模态逐步抽取高能量模态的结构弱模态识别方法。该方法采用自回归模型功率谱准确选取高能量模态的初始中心频率;利用变分模态抽取法进行高能量模态分量的分解,接着将去除高能量模态成分的信号代替原始结构响应,重复进行下一阶高能量模态的初始中心频率选取和模态成分分解;对各模态分量进行主成分分析法实现振型识别。进一步,通过地震激励下的十自由度数值算例验证该方法在非平稳激励下弱模态识别的有效性;利用IASC-ASCE健康监测工作组开发的4层框架基准模型试验进行数据分析,验证该方法在实际应用中的有效性。结果表明,所提方法能够用于地震激励下含噪情况的结构弱模态识别。

     

TA2熔盐电解法渗硼的研究现状及展望

钛及其合金作为21世纪重要的结构材料,具有抗腐蚀、熔点高、密度小、比强度高、无磁性及生物相容性等优点,但表面硬度低、耐磨性差、摩擦系数大,严重限制了其应用范围.熔盐电解法渗硼作为一种金属表面改性技术,具有成本低廉、效果明显等优点,可有效提高钛及其合金的表面硬度和耐磨性.综述了熔盐电解法渗硼的研究现状,从渗硼的工艺参数、机理、热力学和动力学方面进行了分析.综合双相硼化物(TiB和TiB2)渗层的生长动力学的研究结论,可以看出渗硼问题的核心就是活性B原子在固相的扩散,因此研究近相变温度下B原子的扩散行为对渗硼过程尤为重要.