机械设备仿真平台研究与实现

针对机械设备大型化及结构复杂化引起的设备内部结构不能直观显示,拆装重组困难等问题,利用三维渲染引擎Open Scene Graph,结合数据库、虚拟现实等技术构建了机械设备仿真平台.首先为解决模型载入前需转换为osg相关格式,解析并读取了常用3DS存储格式;然后为提高三维场景的沉浸感,利用改进的Arcball算法,将鼠标运动精确地映射到三维场景中,并采用平视显示及天空盒技术;最后为解决网络发布中模型加载速度慢的问题,采用边折叠方法对三维模型进行简化分层,实现了三维模型的累进传输,加载速率明显提高.经验证,平台可以方便的制作发布集拆装和工作原理演示等功能于一体的拥有三维真实感的交互式仿真项目并快速在网上发布.     

基于虚拟样机的轮式起重机吊装安全性研究

研究起重机吊装轨迹优化的问题,系统缺少对吊装轨迹安全因素的控制。为确保吊装作业安全顺利,提出采用虚拟样机仿真技术检验起重机吊装过程。首先推导了三自由度起重机的正逆运动学模型及起重机的雅可比矩阵,得到起重机各关节的位置及速度对起重臂末端位置及速度之间的映射关系,运用五次多项式插值函数对起重机的吊装过程做轨迹规划。根据吊装过程规划模型,在ADAMS软件上进行仿真,仿真结果验证了吊装过程的安全性和定位的准确性。     

旋转固体火箭发动机统一流场计算

为了进一步研究旋转对固体火箭发动机工作的影响,采用RSM湍流模型对内孔燃烧、内孔与端面同时燃烧管状装药旋转固体火箭发动机统一流场进行了仿真。采用UDF编程给出质量入口边界,获得了旋转条件下发动机内流场结构参数特点,并给予理论说明。计算结果表明,内孔燃烧装药发动机切向速度流场类似于典型的Rankine涡,端面和内孔同时燃烧装药发动机切向速度流场呈现出Rankine涡和由端面燃烧引起的强迫涡的复杂组合涡;在发动机前封头和喷管喉部涡核切向速度峰值非常大,使燃烧室前封头和喷管喉部工作环境显著恶化;旋转使发动机燃烧室压力沿径向逐渐增大,强迫涡附近的压力梯度远大于推进剂表面的压力梯度。     

红外弱小目标的匹配方法研究与仿真

研究红外图像中的目标匹配问题。针对传统的红外图像中目标匹配效果不理想,匹配不准确。当红外图像中是弱小目标时,背景灰度值与目标灰度值非常相近,灰度直方图均衡化无法实现目标与背景的完整分离,导致漏匹配率较高的问题。为提高目标的匹配精度,提出一种形态学预处理的红外目标匹配方法,通过形态学算法提取出图像中的形状信息,利用形状信息将红外图像中的目标与背景完整分离,避免了只依靠灰度图像信息造成的不能完整分离目标与背景带来的漏匹配问题。进行仿真的结果证明,采用的形态学与处理的匹配方法能够完整将目标与背景分离,成功完成目标匹配,取得了满意的结果。     

Mg-Nd-Zn-Zr稀土镁合金的热变形行为

采用GLEEBLE-1500热模拟机对Mg-Nd-Zn-Zr稀土镁合金在温度为250～450.℃、应变速率为0.002～0.100.s-1、最大变形程度为60%的条件下, 进行高温压缩模拟实验研究. 分析了实验合金在高温变形时的流变应力和应变速率及变形温度之间的关系, 计算了变形激活能和应力指数, 并研究了在热压缩过程中组织的变化, 为确定该稀土镁合金的挤压温度提供了实验依据. 结果表明: 合金的峰值流变应力随应变速率的增大而增加, 随温度的升高而降低; 合金的变形激活能在300～400.℃内变化不大, 而在400～450.℃时增加很大; 根据实验分析认为该稀土镁合金挤压温度定在350～400.℃左右为宜; 在350.℃左右顺利挤出的实验合金有很好的力学性能: σb=275.5.MPa, δ=13.5%.     

基于混合电场线性叠加原理的换流变压器内部电场分布规律研究

换流变压器是特高压直流输电系统中的关键设备,其阀侧承受着交直流复合电压。研究热老化对交直流电压在油纸绝缘内分布的影响,可为换流变压器油纸选型提供理论借鉴。选取了换流变压器常用的绝缘油和绝缘纸作为研究对象,并对2种不同油纸组合展开加速热老化试验,测量并分析试验过程中绝缘油和绝缘纸的介电常数和电阻率的变化规律,在此基础上通过油-绝缘纸-油有限元电场仿真模型分析,基于线性叠加原则,得到了交直流电压在热老化过程中的分布变化情况,表明热老化主要影响油纸中直流分量的分布,将显著提高油中的电场强度。     

基于光纤传感技术的泥石流冲击力测量系统与反演方法

目前水槽实验一般采用压电式压力传感器测量泥石流冲击力,这种传统测量模式的电信号易受电线阻抗效应的影响,且没有考虑测量装置受冲击变形对测量结果所产生的影响。针对以上问题,基于光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感技术,设计了悬臂梁式泥石流冲击力测量系统; 基于泥石流的宾汉体模型和受冲击体的本构关系,构建了包含中心波长最大偏移量、结构材料弹性模量和流深的泥石流最大冲击力反演公式。依据测量系统的力-光耦合效应设计水槽实验,开展了7组不同密度(1.8、1.9、2.0 g·cm^-3)的冲击实验工况。结果表明:①数据之间呈现较好的规律性,光纤布拉格光栅中心波长最大偏移量随着密度的增加而增大,同一密度下光纤布拉格光栅中心波长变化过程与泥石流冲击过程相吻合,从而验证了冲击力反演模型和测量系统之间具有良好的适应性; ②冲击力峰值为30.75～74.06 kPa,冲击力系数为0.92～1.95,与泥石流冲击特性相吻合,进而验证了本测量系统在克服传统压电式压力传感器自身缺陷的同时,亦能实现冲击力的稳定可靠测量。     

公路隧道钢筋混凝土衬砌碳化耐久性区划

为了构建公路隧道衬砌碳化耐久性的定量设计方法,对比各碳化深度计算模型与实测数据,选定衬砌碳化的最优模型;根据实测数据分析隧道环境温湿度与洞外大气关系,基于全国气象监测站的温湿度数据,建立公路隧道运营环境温湿度区划;考虑公路隧道CO₂的释放源项并参照实测数据,构建隧道运营环境CO₂体积分数的计算方法;以碳化劣化速率梯度相等为原则,对我国隧道碳化环境进行分区,结合分区推荐我国公路隧道衬砌碳化耐久性定量设计的具体方法. 研究发现：隧道环境湿度与大气湿度相当,隧道环境温度变化趋势与大气环境一致,两者均值接近. 公路隧道内部CO₂体积分数与CO体积分数呈线性关系. 云南、贵州区修建的隧道工程衬砌受环境影响较大,西藏、青海、内蒙古、黑龙江、吉林等地区的待建隧道在进行衬砌耐久性设计时可以忽略碳化影响,其余全国大面积区域隧道衬砌的碳化耐久性设计可以对应《混凝土结构耐久性设计标准》中环境作用等级中的“轻度”进行设计.     

混联电网背景下一起交流母线故障分析

在特高压交直流混联电网背景下,特高压交流元件故障的影响范围扩大、故障性质升级,对特高压交直流混联电网运行与控制提出了更高的要求.文章根据一起典型的交流母线故障的保护动作情况,结合故障定位与诊断,分析了交直流混联电网下母线故障对线路输出功率和直流换相的影响.     

超导储能在新能源电力系统中的应用与展望

随着清洁、低碳、可再生的新能源接入电网,储能技术的大力推广和发展势在必行.通过对常见储能技术的对比分析,着重介绍了超导磁储能(SMES)和超导飞轮储能两种形式储能技术的原理、构成及各国研究现状.指出超导磁储能与蓄电池储能结合及真空管道+超导磁悬浮列车储能等多元复合型储能系统必将成为近阶段储能技术发展的主要方向.