气动升力下磁浮车辆非线性响应研究

磁浮列车在高速运行时受到的气动升力包含定常分量和非定常波动量,而非定常气动升力在某种程度上可以视为周期扰动.建立考虑非线性电磁力的磁浮系统二级悬挂的模型,推导了控制方程.利用增量谐波平衡法求解非线性方程,对考虑定常气动升力和周期性非定常气动升力条件下的磁浮系统非线性响应特性进行分析.开展了线性和非线性模型对比、控制增益...     

高速磁浮列车用直线发电机研究

本文介绍了高速磁浮列车用直线发电机,分析了其发电原理,采用电磁场有限元法并引入“滑动表面”模型计算了其感应电动势的大小,为其设计和应用于高速磁浮列车提供了理论依据。     

非定常来流对汽车气动升力瞬态特性的影响

采用大涡模拟与风洞试验相结合的方法,研究了非定常来流下汽车气动升力瞬态特性的变化规律,分析了来流速度脉动频率对气动升力的影响,讨论了对气动特性产生影响的物理机制。模拟计算结果表明：来流速度的脉动频率对升力系数有很大影响;来流以短周期脉动时,升力系数近似呈正弦规律变化;来流以长周期脉动时,升力系数先增大后减小,随后趋于平稳振荡。研究结果表明：尾部流场结构在很大程度上影响气动升力的大小和方向,速度脉动变化引起上下部压差变化进而导致升力变化。     

高速磁浮列车走行机构通信连接器腐蚀机理研究

高速磁浮列车用通信信号连接器,是用于各种传感器与控制设备的信号传输、保证磁浮运行安全的关键部件。高速磁浮列车走行机构部分的通信连接器工作环境比较复杂,列车经过长期运行后,连接器表面出现了不同程度的腐蚀现象。对磁浮列车通信连接器的腐蚀现状及腐蚀机理进行了分析,对腐蚀类型进行了分类与研究。同时,基于理论研究与试验验证相结合的方法,对连接器进行了耐腐蚀试验,实现了故障复现。为进一步延长连接器的使用寿命,提出了针对连接器结构、选材、装配工艺等维度的改进方法,为后续提升高速磁浮列车用通信信号连接器的可靠性提供了帮助。     

高速磁浮列车磁场测量系统的设计

高速磁浮列车磁场主要分布在列车和轨道之间很小的空气隙中,气隙磁场是一个恒定磁场和交变磁场的叠加磁场,而且磁感应强度很大,最大可达1．2T．针对高速磁浮列车磁场分布的特殊性,设计了一套两自由度磁场的闭环自动化测量系统。系统的设计基于PC机,可以实现对列车磁场中的固定点和一段距离上的磁场大小的自动化测量,并将测量数据存入数据库以便于进一步处理分析。在列车实验平台磁场的实际测量中,该系统性能稳定,测量范围可达0～1．5T．     

超导磁浮列车电动悬浮导向力学特性研究

为了掌握超导电动悬浮导向的力学特性,建立“8”字形零磁通线圈与超导线圈组成的电磁系统的等效电路模型,推导出超导电动悬浮力和导向力解析公式,计算了不同行车速度、不同悬浮和导向间隙条件下的悬浮力和导向力,分析了电动悬浮导向的刚度和阻尼特性。研究结果表明,电动悬浮力和导向力随行车速度的提高而增大,但速度大于400 km/h以后悬浮力和导向力不再明显增长;悬浮力总是先随悬浮间隙的增大而增大,当悬浮间隙约为110 mm时悬浮力最大,若悬浮间隙进一步增大则悬浮力将减小;电动悬浮等效动刚度随悬浮间隙的增大而减小,随导向间隙的减小而增大,表明超导电动悬浮力的非线性特性较为明显;单侧超导线圈导向力随导向间隙的减小而非线性增大,但左右侧超导线圈的横向合力与其横向偏移量呈近似线性关系;单侧超导线圈导向等效动刚度随导向间隙的减小而快速增大,有利于维持车辆横向稳定性;在额定工作点附近,超导电动悬浮和导向的等效阻尼很小。     

中低速磁浮列车悬浮磁铁特性研究

悬浮磁铁是中低速磁浮列车运行的关键部件,其工作特性直接影响悬浮系统的控制精度和稳定性.使用有限元分析软件ANSYS对中低速磁浮列车悬浮电磁铁的磁场进行静态分析,验证有限元模型的准确性;根据悬浮列车运行中存在的电流情况,分析悬浮电磁铁瞬态磁场,获得瞬态电流变化下悬浮电磁铁悬浮力,磁通密度和能量损失的变化规律;基于不同斜率...     

FPGA在磁浮列车绝对定位系统中的应用

介绍了磁浮列车绝对定位系统的原理、组成、功能及FPGA在此方面的应用.阐述了位置信息的逻辑解码方案,利用Verilog HDL语言编程实现了基于FPGA的位置信息数字解码电路,仿真与实验验证了其正确性.     

HJI理论下滑模鲁棒控制对磁浮列车悬浮特性影响研究

针对负载扰动和轨道不平顺激励等干扰下磁浮列车悬浮系统的悬浮稳定性问题,提出了一种基于二类李雅普诺夫函数的滑模控制策略使其能够严格保证系统维持在目标悬浮间隙附近.设计了期望悬浮间隙并将其设为虚拟输入,在动力学方程中采取滑模控制算法实现悬浮误差的跟踪控制.根据垂向悬浮间隙的相应约束条件引入HJI理论和李雅普诺夫函数设计相应...     

磁浮列车悬浮状态数据采集系统设计与实现

磁浮列车的舒适性和安全可靠性主要取决于车辆的悬浮控制系统,悬浮控制系统是磁浮列车的关键部件之一.设计了一种中低速磁浮列车悬浮状态数据采集系统,该系统独立于列车悬浮控制器,数据采集器固定在磁浮列车底部悬浮架上,不影响行车安全,能实现对悬浮电流、电磁铁温度、悬浮间隙、悬浮架振动加速度和传感器信号等数据的采集和分析,为研究悬...     

基于TR磁浮列车的混合悬浮反馈控制策略

为研究电磁永磁混合悬浮的反馈控制策略,基于TR08磁浮列车参数,建立了电磁永磁混合悬浮气隙控制系统数学模型,引入了状态反馈控制策略,分析比较了混合悬浮控制系统在斜坡及阶跃启动条件时的启动性能.研究了在悬浮气隙阶跃干扰及悬浮力正弦干扰条件下,混合悬浮控制系统的调节过程.研究结果表明:混合悬浮较之常规电磁悬浮方式,具有降低电磁极功耗,增加悬浮气隙调节范围的特点;电磁永磁混合悬浮气隙控制系统具有控制精度高、响应速度快及鲁棒性能较强等优点.     

基于有限元的磁浮列车转向架的优化

以国产某磁浮列车转向架为基础,对其进行了结构和受力分析;构造数学优化模型,确定各优化变量,以转向架主要部位的板材厚度为参数,完成转向架参数化模型的建立和离散;应用有限元软件提供的优化方法,以转向架的强度和刚度指标为约束,进行以轻量化为目标的优化,得到优化结果;最后对各设计变量与目标函数及约束之间的关系进行分析。     

基于分轴升力反馈的汽车高速稳定性研究

目前,对汽车高速行驶时的气动升力进行研究时,仅将气动力作用于风压中心点,并不能真实可靠地反映出车辆行驶时的受力及车身动态。对此,文中以某款实际在用车型为对象,对气动升力前后轴分解后的车辆行驶稳定性进行了研究。通过前后轴升力计算公式,对HD-2风洞试验数据进行处理,分别得出车辆的前后轴升力,并将其作用于搭建的整车多体动力学模型,根据侧向位移、侧向加速度和横摆角速度3个指标分析车辆的稳定性。结果表明：将气动力分解至车辆前后轴之后,在变道工况下,车辆动态表现在工况后期变差;在紧急避障工况下,车身动态表现出明显的滞后性;在车辆稳态转向工况下,车辆呈现出转向不足现象,转弯半径增大,其中侧向加速度最大值减小了0.367 5 m/s²,横摆角速度最大值减小了1.67 （°）/s。     

运用SolidWorks和ANSYS的磁浮列车悬浮架结构有限元分析

基于SolidWorks平台创建了新型长定子中低速磁浮列车悬浮架装配实体模型;利用ANSYS分析软件,对磁浮列车在三种工况下悬浮架进行了静力学分析。结果表明:为该车设计的悬浮架在机械性能方面满足设计要求,悬浮架有足够的刚性和强度承载整个列车,但对材料而言有很大富余,为后续进一步的优化计算工作提供了依据。     

不同高宽比并列双幅箱梁气动升力的干扰效应

为了给实际工程中并列双幅变截面箱梁的气动升力取值提供参考,针对不同高宽比的双幅箱梁,通过刚性模型测压风洞试验,测试了多个不同风攻角和间距时双幅箱梁的升力系数,并与单幅箱梁的升力系数进行了对比分析。引入干扰因子对下游箱梁的干扰效应进行定量表示。研究结果表明：与单幅箱梁相比,上游箱梁的气动升力变化不大,下游箱梁的气动升力变化显著;在大多数正向风攻角下,下游箱梁气动升力的干扰效应表现为明显的减小效应;在负向风攻角下,气动干扰使下游箱梁承受向下的升力,升力值随着风攻角的增大而增大,随着间距和箱梁高宽比的减小而增大。     

中低速磁浮列车悬浮架垂向动力学分析

建立了考虑沉浮、点头、侧滚多方向振动的悬浮架垂向动力学模型,编制了系统动力学仿真程序,分析了某新型中低速磁浮悬浮架的振动动态特性;进一步研究了悬浮架结构解耦,特别是磁浮车辆特有的左右模块之间弹性约束的影响,为磁浮车辆抗侧滚悬挂参数设计提供依据。     

180°螺旋式Savonius风力机气动特性试验研究

为了揭示雷诺数对S型风力机气动特性的影响规律以及常规S型风力机与180°螺旋式S型风力机气动特性的差异,采用理论分析和风洞试验手段开展研究。基于不同雷诺数下二维凹、凸面阻力系数气动数据,理论分析得出,当雷诺数超过104时,S型风力机的气动特性受雷诺数的影响较小。通过总结结构级数对S型风力机的影响规律,推测出螺旋式S型风力机的最大风能利用系数低于常规S型风力机。对旋转直径360mm、高度800mm和偏心距100mm气动外形尺寸相同的常规和180°螺旋式S型风力机,在雷诺数1.26×10⁵～2.21×10⁵开展风洞试验验证理论分析的结论。此外,针对螺旋式S型风力机,还开展气动外形参数和在风力机端部施加端板流动控制的试验,试验结果得出较大的长宽比和端板流动控制均能明显提高风力机的风能利用系数和拓宽较大风能利用系数对应的尖速比范围。     

基于信号比较的磁浮列车悬浮系统加速度计故障诊断

主要研究了磁浮列车悬浮系统加速度传感器的故障诊断问题.由于悬浮系统模型难以精确建立,因此采用了基于信号比较的故障诊断方法.提出将冗余的间隙传感器微分信号与加速度积分信号进行比较,采用贝叶斯决策理论为比较结果设计阈值以判断是否发生故障.针对微分信号难于提取的问题,提出采用非线性离散跟踪微分器来提取间隙微分信号,以降低由微分导致的噪声,并与传统线性微分器的效果进行了比较.最后提出了在加速度计故障之后采用间隙微分信号进行反馈的容错方案并进行了实验验证.