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基于支撑螺栓顶升成形的五边形塔式太阳能定日镜光学精度研究

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光学学报 2024年

作者：颜健宋天池彭佑多周炜湖南科技大学机电工程学院

针对工程应用中典型的正五边形定日镜，提出一种由平面反射镜背部若干支撑螺栓直接顶升成型光学球面的新制造思路，采用光-机集成分析方法，研究了支撑螺栓环数N、期望螺栓间距d、成形的目标球面焦距f和定日镜采光面积等关键几何参数对... 详细信息

针对工程应用中典型的正五边形定日镜，提出一种由平面反射镜背部若干支撑螺栓直接顶升成型光学球面的新制造思路，采用光-机集成分析方法，研究了支撑螺栓环数N、期望螺栓间距d、成形的目标球面焦距f和定日镜采光面积等关键几何参数对其成形光学精度的影响，并探讨了以支撑桁架刚性假设下自重和静风压载荷对反射镜面服役光学精度的影响特性。结果表明，随着目标球面焦距f的增大，镜面顶升成形的光学精度越高，此时N和d对其成形总斜率误差St的影响越小，这对塔式光热电站中可长达数千米的定日镜焦距而言非常有利；在50.0～175.5 m2反射镜面积下，f=50 m和N=10的镜面总斜率误差St能控制在0.912～1.380 mrad，典型长焦距应用中f=750 m，即使N=5时St也能控制在0.110～0.185mrad。仅从顶升成形精度而言，螺栓顶升成形方法适用于定日镜从小焦距到大焦距，从小面积到大面积的全域跨度。服役中镜面总斜率误差随风压载荷呈线性增加，N增加或d减小均可提升服役光学精度，但合理的支撑螺栓布置和定日镜支撑结构设计是保障服役光学精度的先决基础。

关键词：太阳能定日镜球面镜螺栓顶升成形光学精度斜率误差服役载荷

标志点位置误差对太阳能碟式聚光器镜面位姿视觉调校精度的影响研究

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激光与光电子学进展 2024年第15期61卷 139-147页

作者：胡耀松颜健彭佑多湖南科技大学机电工程学院湖南湘潭411201

针对太阳能碟式聚光器镜面单元安全位姿调校问题,建立了标志点位置误差对镜面单元调校精度的影响模型,分析了三个标志点中单个及其耦合位置误差对调校精度的影响规律,并采用二分法确定了符合调校精度的最大位置误差值;然后,在相同初始... 详细信息

针对太阳能碟式聚光器镜面单元安全位姿调校问题,建立了标志点位置误差对镜面单元调校精度的影响模型,分析了三个标志点中单个及其耦合位置误差对调校精度的影响规律,并采用二分法确定了符合调校精度的最大位置误差值;然后,在相同初始位姿下引入相同标志点位置误差,分析了不同镜面大小对调校精度的影响,得到镜面单元大小与符合调校精度的最大位置误差值之间的规律;最终,基于相同镜面大小和标志点位置误差下,分析了不同初始位姿对调校精度的影响。结果表明:标志点耦合情况下符合调校精度的最大位置误差值为1 mm,镜面单元越大标志点位置误差对镜面单元调校精度影响越小;对于A、C点安装位置,最优为接近-0.0087 rad,对B点安装位置应接近0.0087 rad。该研究提出的标志点位置误差与镜面单元调校精度的数学模型仅通过仿真便可得出两者之间的规律,不受反射镜几何形状的影响,节省实施成本,可广泛应用于实际场景。

关键词：太阳能碟式聚光器标志点位置误差摄影测量方法

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海洋探测装备收放缆力学性能研究综述

中国机械工程 2024年第9期35卷 1521-1533页

作者：万步炎彭奋飞金永平刘德顺彭佑多湖南科技大学海洋矿产资源探采装备与安全技术国家地方联合工程实验室湘潭411201 湖南科技大学海洋资源探采技术与装备湖南省重点实验室湘潭411201 湖南科技大学机电工程学院湘潭411201

收放缆是维系海底探测装备与船舶的唯一纽带,具备电力、信息传输以及承重等功能,被广泛用于各类收放系统。收放缆的安全可靠性是其核心功能要求,因此开展收放缆力学性能试验是整个收放缆研究的基础。从海洋绞车以及收放缆的种类、失效... 详细信息

收放缆是维系海底探测装备与船舶的唯一纽带,具备电力、信息传输以及承重等功能,被广泛用于各类收放系统。收放缆的安全可靠性是其核心功能要求,因此开展收放缆力学性能试验是整个收放缆研究的基础。从海洋绞车以及收放缆的种类、失效形式出发,系统总结了收放缆力学性能试验研究动态,展望其未来研究方向。对海洋绞车以及收放缆进行了功能分类并详细分析了收放缆失效的形式以及原因;阐述了收放缆服役环境工况及其力学性能要求与试验研究现状;探讨海洋探测装备收放缆的力学性能研究方向,从极端服役环境对合成纤维收放缆力学性能影响及其机制、多重载荷耦合作用下合成纤维收放缆破坏行为及其机理、收放缆力学性能技术与综合模拟装置等方面进行了展望。

关键词：海洋探测装备收放缆失效形式力学性能试验研究

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多点位保压取样器结构设计与强度分析

矿业工程研究 2024年第3期39卷 1-10页

作者：唐文波彭佑多何术东湖南科技大学海洋矿产资源探采装备与安全技术国家地方联合工程实验室湖南湘潭411201

为了便于获得宽海域多点位的沉积物保压样品,提高潜水器下潜的工作效能,开发一种可搭载在潜水器和遥控无人潜水器(Remote Operated Vehicle,ROV)上的万米级深海底沉积物多点位保压取样器.在材料选择、设计方案、结构布局和保压原理等方... 详细信息

为了便于获得宽海域多点位的沉积物保压样品,提高潜水器下潜的工作效能,开发一种可搭载在潜水器和遥控无人潜水器(Remote Operated Vehicle,ROV)上的万米级深海底沉积物多点位保压取样器.在材料选择、设计方案、结构布局和保压原理等方面对该多点位保压取样器进行介绍,结合安全系数分别运用弹性失效理论和有限元仿真对其主要保压元件进行分析,理论计算与有限元分析结果基本一致,验证了多点位保压取样器强度设计的合理性;同时对研制的保压元件进行试验验证,试验结果证明多点位保压取样器的结构强度和密封性均能满足全海深保压技术指标要求,证实锁紧式密封结构的可行性.

关键词：沉积物保压取样器多点位强度分析

可实现均匀能流分布的太阳能碟式/三角形腔体接收系统的光学特性研究

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太阳能学报 2020年第7期41卷 202-213页

作者：颜健彭佑多程自然湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室湘潭411201

提出一种三角形腔体接收器应用到抛物碟式聚光系统,实现腔体接收器底部吸热器表面的能流均匀化。基于OptisWorks光学软件研究三角形腔体接收器的截面尺寸、腔体高度、腔体侧壁面的反射特征(镜面反射或漫反射)和反射率等对其光学性能的... 详细信息

提出一种三角形腔体接收器应用到抛物碟式聚光系统,实现腔体接收器底部吸热器表面的能流均匀化。基于OptisWorks光学软件研究三角形腔体接收器的截面尺寸、腔体高度、腔体侧壁面的反射特征(镜面反射或漫反射)和反射率等对其光学性能的影响。光学性能指标包括腔体接收器的光学效率、吸热器表面的能流非均匀因子及其接收的总太阳辐射能。分析聚光器的扇形缺角、正方形聚光器和跟踪误差,以及三角形截面和腔体底部的裁剪对接收器光学性能的影响。结果表明,腔体接收器的壁面反射特征和反射率对其光学性能影响显著,提高腔体侧壁面的反射率和选择镜面反射材料能使吸热器获得更多的太阳辐射能。在腔体截面尺寸和壁面反射特征一定时,总存在一个较佳的腔体高度使吸热器表面的能流非均匀因子减小到0.1以下。此外,将三角形腔体裁剪成六边形或正六边形截面时也能获得均匀的能流分布。该文研究为吸热器表面能流均匀化提供了一种新的解决方案,可应用于碟式聚光集热和碟式聚光光伏领域。

关键词：太阳能聚光光学性能抛物碟式聚光器三角形腔体接收器均匀能流分布光线跟踪方法

碟式太阳能光热发电系统机架结构风振响应的时域分析

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振动与冲击 2016年第7期35卷 177-185页

作者：颜健彭佑多易陈斐湖南科技大学机械设备健康维护省重点实验室湖南湘潭411201

针对大型碟式光热系统抗风运行的机架风致振动问题,以研制的25 k W级碟式机架为对象,阐述了复杂机架结构的有限元建模方法,并通过静力承载和机构传动角的分析,指出了高度角驱动机构的不足并予以改进,进而对比分析了改进前后机架多高度... 详细信息

针对大型碟式光热系统抗风运行的机架风致振动问题,以研制的25 k W级碟式机架为对象,阐述了复杂机架结构的有限元建模方法,并通过静力承载和机构传动角的分析,指出了高度角驱动机构的不足并予以改进,进而对比分析了改进前后机架多高度角工况的自振特性;基于线性滤波AR法模拟得到25组工况的脉动风载荷(平均风速16.0m/s),开展了改进机架的风振时域求解。分析了机架关键节点的位移响应均方根和峰值分布特征,并对典型工况的机架位移响应进行频谱分析,给出了各工况机架关键节点的位移风振系数,为机架结构设计提供参考。结果表明,机架结构位移响应是以脉动载荷的强迫振动为主,并伴有多阶振型参与的共振响应;机架控制点的位移峰值和位移均方根的分布特征相似,且沿焦轴的响应分量均占主导地位,机架振动主要为机架视日部分绕高度角轴线的旋转运动。

关键词：碟式光热发电机架结构脉动风场模拟风振响应时域分析机构传动角

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基于渐进结构优化法的碟式聚光器轻量化研究

太阳能学报 2020年第4期41卷 99-106页

作者：程自然颜健彭佑多湖南科技大学机械设备健康维护省重点实验室湘潭411201

采用多层次的优化策略,提出一种碟式太阳能聚光器桁架结构的优化设计方法。首先,基于渐进结构优化方法(ESO)建立聚光器机架的拓扑优化模型,针对拓扑优化中的棋盘格问题给出一种过滤消除方法。其次,根据机架结构的拓扑优化结果,提出一种... 详细信息

采用多层次的优化策略,提出一种碟式太阳能聚光器桁架结构的优化设计方法。首先,基于渐进结构优化方法(ESO)建立聚光器机架的拓扑优化模型,针对拓扑优化中的棋盘格问题给出一种过滤消除方法。其次,根据机架结构的拓扑优化结果,提出一种桁架拓扑结构的特征线提取方法,将拓扑优化结果转换为可供截面优化的线单元。最后,对聚光器中桁架结构的截面尺寸进行优化。以38 kW碟式-斯特林太阳能发电系统为例,面向工程制造桁架结构开展轻量化优化设计。结果表明,自重下单件新型桁架和原有桁架的最大变形相同时,重量减轻了34.4%,优化策略为面向工程制造的桁架结构设计提供了新思路。

关键词：太阳能碟式聚光器拓扑优化桁架结构渐进结构优化方法(ESO)

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基于表面积分法的掘进巷道声场特性数值分析

煤炭学报 2011年第11期36卷 1790-1794页

作者：谢伟华彭佑多吴立桃李新湖南科技大学机械设备健康维护省重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学先进矿山装备教育部工程研究中心湖南湘潭411201

基于表面积分法,建立了掘进巷道声能密度及声压级数学模型和微元网格模型,编制并运行了Matlab程序对掘进巷道长空间的噪声声场特性进行了数值计算,分析了接收点距离,吸声系数和曲面半径等对巷道声场的影响。结果表明:半圆拱形横截曲面... 详细信息

基于表面积分法,建立了掘进巷道声能密度及声压级数学模型和微元网格模型,编制并运行了Matlab程序对掘进巷道长空间的噪声声场特性进行了数值计算,分析了接收点距离,吸声系数和曲面半径等对巷道声场的影响。结果表明:半圆拱形横截曲面的划分平面数为奇数时产生的散射声压级比平面数为偶数时产生的散射声压级大;巷道噪声声压级随接收点离开声源的距离呈曲线衰减态势且衰减速度逐渐变慢;巷道岩壁吸声系数增大时,声压级衰减速度随接受点离开声源距离的增加而变慢;巷道横截曲面半径增大时,掘进工作面最大声压级减小,声压级衰减速度随离开声源距离的增加而减慢。

关键词：表面积分法声场特性数值计算

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液压流量测试仪表及其合理选用

液压与气动 1997年第4期21卷 37-39页

作者：彭佑多湘潭矿山学院机械工程系

本文简要介绍了国内外普遍使用的液压流量测试仪表及其发展动态。

关键词：流量测量仪表液压系统故障诊断状态监测