配重对拓宽无叶片风力机捕能区间的影响研究

为提高无叶片风力机的捕能效率,基于调谐捕能柱固有频率原理,提出采用配重方式拓宽无叶片风力机捕能区间的方法,推导添加配重后捕能柱固有频率的计算式,建立捕能柱涡激振动分析的仿真模型并进行了验证,探讨配重质量占比、配重块移动距离对捕能柱风速锁定区间与捕能效率的影响。所得结果表明,施加配重块后理论计算固有频率接近且大于捕能柱获得最大摆幅所对应的频率;配重块移动与其固定不动相比,捕能柱的捕能功率和风速锁定区间可显著提高,风速锁定区间长度增大了16.3倍;随着配重质量占比值的增大,捕能柱获得最大摆幅的风速锁定区间也增大,且区间长度与配重质量占比之间满足二次函数关系。这意味着当来流风速发生变化时,可通过调整配重块的位置,实现风能捕获最大化。     

基于RKPM的灵敏度分析及核函数的影响研究

基于重构核粒子法的结构优化设计的关键是灵敏度分析。笔者采用罚函数法施加位移边界条件,在结构分析的基础上,利用直接微分法,建立了基于重构核粒子法的结构灵敏度方程,而且其表达形式与结构控制方程非常相似,计算过程容易实现。编写相应的MATLAB程序对两个具有解析解的经典算例进行了灵敏度分析,并详细讨论了节点数、不同核函数及其参数对灵敏度计算精度的影响。计算结果与解析解吻合较好,表明该灵敏度分析方法是正确有效的,同时给出了灵敏度分析过程中合理选择核函数的建议。     

基于液桥效应圆筒制粒机的铁矿粉制粒机理研究

针对圆筒制粒机中存在有不同量级粒径颗粒的制粒问题，本工作对现有的液桥力计算式进行了修正，建立了相对应的离散元模型，通过实验测试与仿真相结合，探讨了修正系数对颗粒运动的影响，得到了修正系数以0.6适宜；以铁矿粉混合料的堆积角为参考，通过仿真和实验测试得到了混合料的物性参数，以此为基础，探讨了铁矿粉混合料颗粒的运动规律与团聚机理及其团聚体的分布，结果表明，团聚体颗粒的自旋速度越大、所受剪切力越小，则越有利于制粒；团聚体粒径沿圆筒的径向呈现先增大后减少的变化，且在靠近混合料表层下存在一个“高效制粒区”，在该区域团聚体的粒径最大、剪切力最小、自旋速度较大，同时建议可采用颗粒碰撞频率或能量损失作为判据来终止颗粒的团聚，以达到节能降耗的目的，所得结论可为铁矿粉圆筒制粒机的研发提供设计依据。     

有限长矩形容器的力学模型与受力分析

对于没有加强的矩形容器的规范设计方法主要来自于刚性框架理论 ,并假定容器的长度是无限长的。而在实际应用中 ,大多数容器的长度都是有限的。作者在平板叠加理论的基础上 ,建立了一个有限长对称矩形压力容器的力学模型 ,并用有限元计算结果与其进行了比较 ,结果显示该力学模型能满足工程需要。     

沥青转运车结构的CAE分析与试验研究

利用有限元方法对LHZ25A沥青混合料转运车进行CAE分析计算,根据沥青混合料的特性,建立料仓内侧壁面压力分布的载荷模型,得到转运车结构的应力分布规律,找出应力集中和变形位移最大的位置,为转运车的结构设计提供依据。对该车进行应力测试和动态响应测试,测试结果显示两者一致。     

无叶片风力机捕能柱涡激摆动特性及捕能效率

针对无叶片风力机捕能柱的涡激摆动特性,构建捕能柱系统简化的质量-阻尼-弹簧振动模型,推导其固有频率与捕能效率的计算式,并结合k-ωSST湍流模型和动网格方法,建立捕能柱涡激摆动的仿真模型并进行验证,探究捕能柱质量比、系统阻尼比和固有频率对其涡激摆动特性与捕能效率的影响.结果表明:捕能柱涡激摆动最大摆幅与捕能效率均发生在...     

Reissner-Mindlin板壳无网格法的闭锁与灵敏度分析及优化的研究

该文利用罚函数法施加边界条件,建立了Reissner-Mindlin板壳无网格法的离散形式,通过数值锁死试验,探讨了EFG法、RPIM以及基于节点积分的无网格法在解决Reissner-Mindlin板壳闭锁问题中所存在的优缺点。所得结果表明,基于匹配近似场和节点积分方案的无网格法在处理剪切闭锁问题时具有优越性。然后以SCNI-MLS无网格法为基础,对Reissner-Mindlin板壳结构的尺寸、形状和轮廓设计进行了统一的设计灵敏度分析,结合约束变尺度序列二次规划法,完成了SCNI-MLS无网格法壳结构优化设计的算例,算例结果验证了所建立灵敏度分析的精度和优化方法的可行性。     

基于遗传算法的小型风力机叶片优化设计与三维仿真分析

根据叶素动量理论(Blade Element Momentum theory,BEM)的Wilson方法建立了风力发电机叶片气动计算模型,并考虑叶尖损失、轮毂损失、叶栅理论及失速状态下动量理论的失效的修正。提出了基于MATLAB遗传算法工具箱,以风能利用系数最大为优化目标,对叶片弦长和扭角等参数进行优化设计的方法。在优化后得到叶片模型基础上,基于Fluent软件对三叶片风轮进行了三维仿真,得到了整机风轮压力分布与表面空气流速分布图,并得到了叶片的转矩值,据此计算求得风轮功率和功率系数,绘制了风轮功率及功率系数随风速变化的关系图。通过分析,表明基于遗传算法的风力机叶片优化设计方法是有效可行的,能有效提高风能的利用率,对风力机叶片的设计、改型和研发工作具有指导意义。     

桅杆长径比对有限长锥台形捕能柱涡激横向摆动特性的影响EI北大核心CSCD

无叶片风力机是利用捕能柱的风致横向摆动收集风能并将其转换成电能的装置。通过引入桅杆结构并将其与有限长锥台型捕能柱构成一个捕能系统,在建立有限长锥台型捕能系统简化模型的基础上,推导了与捕能系统几何形状相关的无量纲结构系数计算式,探讨了桅杆长径比对有限长锥台型捕能柱涡激摆动特性及捕能效率的影响。所得结果表明,桅杆结构的引入能有效地提升有限长捕能柱的涡激横向摆幅峰值及捕能效率,且其均随桅杆长径比的增大呈现先增大后减小的趋势。与无限长捕能柱结构相比,在桅杆长径比为6.67时有限长捕能柱的能量收集效率提升了44.8%;增大桅杆的长径比会使锁频区间增宽,但捕能系统的固有频率会减小;对于给定的捕能系统存在一个与其相匹配的最佳桅杆长径比。所得结论对于无叶片风力机的设计与实际工程应用具有重要的指导作用。