基于遗传算法的风力发电机叶片气弹阻尼优化

叶片气弹阻尼是评估风力发电机运行稳定性的关键指标。基于遗传算法对风力发电机叶片气弹阻尼进行优化,具体做法为采用遗传算法对风力发电机叶片各截面的刚度进行寻优迭代,找到影响气弹阻尼的敏感截面;根据刚度分布参考曲线,调整叶片铺层,使叶片刚度分布能够包络参考曲线,进而优化叶片气弹阻尼,提高风力发电机的运行稳定性。研究结果表明,利用遗传算法可以实现风力发电机叶片参数的自动寻优,能够快速准确优化叶片气弹阻尼,为风力发电机叶片的优化设计提供参考。     

基于气弹耦合理论的风力机叶片气动与结构性能数值模拟

以动量叶素理论为基础,充分考虑叶尖损失对风轮空气动力学特性的影响,建立了新的风力机叶片气动性能分析模型。基于结构动力学原理,建立了风力机风轮旋转工作条件下叶片的结构性能分析模型。通过研究风力机叶片在其载荷特征作用下的变形对风场来流的影响,耦合叶片的气动及结构力学模型,提出了一种旋转风力机叶片的气动与结构性能分析方法,使得风力机叶片的性能参数分析更为准确。以某5MW风力机风轮为算例,数值模拟了该风轮的气动载荷及输出功率特征,对比分析了该风轮不同风速及不同时刻条件下叶片的预弯变形及振动特性,很好的验证了提出模型的可靠性。研究结果对风力机叶片的疲劳寿命预测和振动噪声预估有着重要的理论意义。     

典型窄基输电塔风致响应气弹模型风洞试验

首先,采用离散刚度法,设计制作了典型窄基输电塔气动弹性模型;然后,通过大气边界层风洞试验,对窄基输电塔不同高度及风向下的位移、加速度响应特性进行了测试分析;最后,基于风洞试验结果计算了窄基输电塔风振系数并与规范结果进行了比较。结果表明,窄基输电塔位移均值响应主要为顺风向;顺、横风向脉动位移、加速度响应值都较大,随风向变化不明显,呈上下波动趋势;高度变化对脉动位移和加速度的响应影响略有不同。此外,根据中国荷载规范给出的输电塔横担处的风振系数值大于本次试验结果。     

基于塔线体系的风荷载作用下输电铁塔薄弱杆件分析

大风作用下输电铁塔杆件会发生变形和失效,导致其结构承载力下降,准确识别铁塔结构中薄弱杆件具有重要的工程意义。为了精准定位风荷载作用下输电塔中的薄弱杆件位置,提出了一种基于修正系数的薄弱杆件识别判定方法。利用ANSYS有限元软件建立了塔线体系的三维精细化模型,考虑塔线系统之间的力学耦合特性,通过施加不同工况的风荷载,对输电铁塔进行有限元力学分析。结果表明：输电铁塔的薄弱杆件是位于塔身和塔腿的部分单元;风荷载为30 m/s,90°时,位于塔身主材部分的薄弱杆件已经超过钢材的承载极限值。针对塔材薄弱杆件位置特点,提出了对铁塔结构局部加固设计的措施,同时验证了加固措施的有效性,为大风作用下输电铁塔的稳定运行提供了一定的理论指导。     

风诱导塔振动对塔气动特性影响研究

塔设备风诱导振动对卡门涡脱落及气动特性的影响规律研究对于塔设备共振预测和设计计算十分重要,对塔设备振动下的气动特性问题进行数值模拟研究。采用数值求解N-S方程结合Transition SST湍流模型的方法模拟塔设备周围气流的非定常流动,获得塔外表面的风压系数分布,并结合试验数据验证了文中模拟方法的准确性;继而将塔设备振动简化为正弦运动,采用弹簧动网格技术实现网格动态生成。研究了塔设备振动频率以及振幅的变化对横向力系数、阻力系数和涡脱落频率等气动参数的影响规律,结合塔设备共振条件,指出了气动特性的改变对塔设备共振预测的影响规律。     

基于平面丝网气动载荷的风洞阻尼网设计

阻尼网是风洞稳定段中对气流进行整流的重要装置之一,对承受气动载荷的丝网进行强度分析,探索一般的设计计算方法具有重要意义。通过有限元分析法和解析法对平面丝网进行了强度计算,同时对拉网弹性机构进行了设计计算,提出了大型风洞阻尼网的一般设计计算方法,该方法已成功运用于某大型风洞阻尼网的设计。     

基于混合遗传算法的弹箭气动参数优化

弹箭气动参数是影响弹箭飞行运动的重要因素.在弹箭气动参数优化过程中,传统优化方法容易陷入局部最优解.为此,提出了混合遗传算法用于弹箭参数优化.它将传统模拟退火方法与遗传算法全局搜索能力相结合.仿真结果表明,混合基因算法比单一算法优化效果好.     

动态气动载荷和构件振动对风力机气弹特性的影响分析

通过建立气弹耦合分析模型,研究叶片、塔架等构件的耦合振动对叶根气弹载荷的影响以及在静、动态气动模型下的叶根和塔底气弹载荷的差异。采用"超级单元"模型,将叶片、塔架和主轴离散为通过转动铰和弹簧、阻尼器连接的刚体系统,以反映这类构件较大的弹性变形和非线性振动。在叶素动量理论(Blade element momentum,BEM)基础上,引入Beddoes-Lesihman动态失速模型,以反映气动载荷的动态特性。应用计算多体动力学理论和风力机气动模型,建立受约束的风力机系统气弹耦合方程。算例以某5 MW风力机为研究对象,通过施加不同的约束条件,研究风轮以外其他构件振动对叶根气弹载荷的影响;通过静、动态气动分析模型,考察叶根和塔底气弹载荷的动态耦合效应。分析表明,塔架、主轴等构件的运动会显著影响叶根的气弹载荷;叶片的动态失速特性也对叶根的气弹载荷和疲劳载荷谱有较明显的影响。研究工作对于保证风力机安全稳定运行和疲劳寿命设计有重要的作用。     

粘弹阻尼减振技术的工程应用

对粘弹阻尼材料的种类、特性及阻尼机理作了简单阐述,并结合试验说明了粘弹阻尼材料减振技术在电子设备抗振设计中的重要性.     

制导迫弹气动特性数值研究

基于雷诺平均N-S方程,建立了制导迫弹气动力参数的流动计算模型和数值方法,与风洞试验结果吻合很好,进而模拟了某制导迫弹在不同来流马赫数与攻角条件下的气动问题。通过对气动参数的分析,得出了制导迫弹在不同飞行速度和攻角包络下的气动参数分布规律。结果表明,阻力系数与攻角有很强的正相关性;在跨音速时,由于激波和气流的分离迅速,导致弹顶部与翼面压力波动剧烈,阻力系数急剧升高;当飞行马赫数Ma=0.8时,制导迫弹的稳定裕度随着攻角的增大而有小幅升高,但增幅并不明显。     

FL-26风洞模型支撑系统动态仿真分析

研制具有良好力学特性的大迎角模型支撑系统,是解决先进、高机动飞行器大迎角气动力问题的关键技术之一。阐述了FL-26风洞大迎角模型支撑系统结构形式,对系统的动态特性和动力响应进行了有限元分析,获得了大迎角模型支撑系统自由振动时的模态频率和模态振型,以及试验段气动噪声作用下的加速度响应和动应力。仿真结果表明:大迎角模型支撑系统动态特性较好,不同方向的动力响应主频及均方根值分布较为离散且数量级相差较大,未出现共振现象。     

采用平面二次包络环面蜗杆的风洞模型支撑机构设计

风洞是研究航空航天飞行器的基础性关键性地面设备,模型支撑系统是风洞的关键部件,其运动精度和动态特性直接影响风洞试验精度。采用平面二次包络环面蜗杆作为模型支撑系统的传动部件,对模型支撑系统进行有限元分析和优化设计,并将计算结果运用在设计中。模型支撑系统实际运行结果表明,各项设计指标满足使用要求。     

风洞测控系统的数据管理

汽车风洞是用来研究汽车空气动力学的一种大型试验设施,实际上是一个实验室,是一个大数据吞吐量的系统。数据库结构设计的好坏对实验的成败以及实验后的数据分析起着至关重要的作用。文章以风洞测控系统的数据管理为主要研究线索,进行了数据库结构设计过程中的各种方案优缺点比较,同时提出了数据库查询优化的部分方法。     

基于虚拟样机技术的风洞迎角机构设计及分析

迎角机构是风洞的关键部件之一,是试验模型的支撑,其运动精度和动态特性直接影响风洞试验精度。运用虚拟样机技术建立风洞迎角机构数字样机模型,并对迎角机构进行有限元、运动学及动力学的仿真分析和优化设计,研究结果在迎角机构实际运行中得到验证。     

飞机风洞试验模型发动机外舱加工

分析了飞机风洞试验模型发动机外舱的加工难点和目前采用的解决方案,介绍了一种飞机风洞试验模型发动机外舱的加工工艺方法,以及应用Pro/E软件的数控编程功能,结合自制刀具,加工其内腔的方法。这一加工工艺和内腔加工方法已成功应用于新一代支线飞机全机高速气动布局选型风洞试验模型发动机外舱的加工。     

基于压电摩擦阻尼的四参数隔振系统等效建模与频变阻尼特性分析

在轨卫星搭载的高精度有效载荷对环境微振动异常敏感,从而对隔振系统的振动衰减性能提出了更高的要求。传统两参数被动隔振系统提高隔振性能时,常采用添加定常阻尼进行能量耗散的方式,但存在低频共振峰抑制与高频快速衰减不能兼顾的固有矛盾问题。为了解决这一问题,一种能够实现阻尼特性基于频率变化的四参数隔振系统被提出,采用归一化方法建立其系统传递率与等效阻尼理论模型,并与两参数和三参数隔振系统进行对比分析。基于四参数系统的频变阻尼等效理论,设计一种基于压电陶瓷致动器产生摩擦阻尼的具象化四参数隔振系统,考虑非线性摩擦阻尼的融合问题,并分析中间等效质量参数对阻尼频变特性的影响规律,最后对其频变阻尼特性和隔振性能进行了仿真与实验验证。结果表明：时域上,四参数隔振系统对随机信号的隔振率达到91.1%;频域上,相较常值小阻尼系统,四参数隔振系统在低频共振处的峰值性能提升5.46dB,且高频段保持相近的快速衰减,表现出低频大阻尼、高频小阻尼的频变阻尼特性。仿真与实验结果均表明,系统能够解决被动隔振系统中存在的高低频隔振性能之间的矛盾问题。     

基于风洞模拟的车身气密性特性分析

针对中级乘用车车身气密性和车内空气流动性能进行试验和分析。这些试验是基于全尺寸风洞完成的,包括模拟静态及动态外部气流;测试涵盖了车身漏气当量孔、车身气密性及校正曲线、空调鼓风机风量测定等。     

基于AR模型的磁流变减振系统动态性能研究

研制了磁流变减振器及测试系统,建立了系统的动力学自回归AR模型。通过连续系统传递函数与离散系统的时间序列AR模型的对应关系推导出了三阶系统动态响应性能参数计算公式,分析了系统的减振性能和系统的动态响应,得到了系统的最优工况。     

基于动力学的风电增速箱多级齿轮传动系统可靠性评估

针对风力发电机齿轮传动系统在变风速工况下失效率高的问题,在模拟真实风速的基础上,建立了考虑外部随机风载及内部轮齿时变啮合刚度、轴承时变刚度、综合传递误差等激励因素的风力发电机齿轮传动系统齿轮-轴承耦合动力学模型,通过对动力学模型进行仿真计算,得到了各齿轮副的动态啮合力和各支承轴承的动态接触力,并求得齿轮的使用系数、齿轮和轴承的载荷系数。在此基础上,建立了基于动力学的风电齿轮传动系统可靠性评估模型,并求得了各零件及传动系统的可靠度,较全面地评价了随机风载作用下风力发电机齿轮传动系统的可靠性,为风力发电机齿轮传动系统可靠性设计和动态优化奠定了基础。