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基于多体动力学的大型风力机柔性结构动力学仿真研究

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基于多体动力学的大型风力机柔性结构动力学仿真研究

作者：袁茂圣广东工业大学

学位级别：硕士

本文主要对大型风力发电机组关键部件及整机进行结构动力特性分析。研究运用混合多体动力学方法建立风力发电机组整机动力学模型,该模型由叶片等柔性构件和机舱等相对刚性的构件组成。对于刚性构件运用多刚体系统动力学方法建模。对于... 详细信息

本文主要对大型风力发电机组关键部件及整机进行结构动力特性分析。研究运用混合多体动力学方法建立风力发电机组整机动力学模型,该模型由叶片等柔性构件和机舱等相对刚性的构件组成。对于刚性构件运用多刚体系统动力学方法建模。对于柔性构件,应用超级单元（superelement）的建模方法,将其离散为由带有力元弹簧和阻尼器的万向节与旋转铰连接的有限个刚体。混合多体系统中各刚体通过约束和铰相联系,应用Lagrange方程建立系统运动微分方程。运用***的求解器求解该代数-微分方程。对风力发电机零部件及整机使用SolidWorks软件进行三维建模,把三维模型导入ADAMS软件中,运用ADAMS/Vibration振动分析模块来实现风力机关键部件及整机的动力特性与响应的分析。将风力发电机机系统离散为叶片、塔架及风轮轴等组成的柔性多体子系统和机舱、轮毂等组成的刚性多体子系统,考虑到风力机实际工作特性,将叶片和塔架及风轮轴离散为由带有力元弹簧和阻尼器的铰连接的有限个刚体,其中弹簧的特性参数运用超级单元方法进行分析,利用材料力学弯曲梁挠曲线方程导出了反映构件横向和扭转变形的弹簧刚度系数的计算公式,对于不管是否成规则线性变化的截面梁,提出了两种弹簧刚度系数的计算方法。针对一个1.5MW风力机组进行系统动力特性分析。首先对塔架和叶片进行了动力学分析,研究了超级单元的弹簧刚度系数计算方法对于结果精度的影响;研究了叶片旋转运动对其结构特性特别是动力特性的影响;最后分析了风力发电机系统的固有频率和相应的振型及额定转速下的频率。算例分析表明,混合多体建模方法可以用较少的自由度充分反映系统的振动形态和相互影响,也为风力机系统气弹耦合及其稳定性分析提供了适当的建模方法。

关键词：风力发电机混合多体系统超级单元 adams 模态分析

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大型水平轴风力机组混合多体模型研究

太阳能学报 2013年第11期34卷 2013-2019页

作者：李德源袁茂圣吕文阁成思源广东工业大学机电工程学院广州510006

研究运用混合多体动力学方法建立大型水平轴风力机组整机动力学模型,模型由叶片等柔性构件和机舱等相对刚性的构件组成。对柔性构件,应用超级单元(superelement)的建模方法,将其离散为由带有力元弹簧和阻尼器的万向节连接的有限个刚体,... 详细信息

研究运用混合多体动力学方法建立大型水平轴风力机组整机动力学模型,模型由叶片等柔性构件和机舱等相对刚性的构件组成。对柔性构件,应用超级单元(superelement)的建模方法,将其离散为由带有力元弹簧和阻尼器的万向节连接的有限个刚体,导出反映构件横向和扭转变形的弹簧刚度系数计算方法;多体系统中各刚体通过约束和铰相联系,应用Lagrange方程建立系统运动微分方程。通过单叶片的动力特性分析,研究超级单元中弹簧刚度系数的计算方法及其计算结果的影响;对一个1.5MW风力机组进行的系统动力特性分析表明:混合多体建模方法可用较少的自由度充分反映系统的振动形态和相互影响,也为风力机系统气弹耦合及其稳定性分析提供了适当的建模方法。

关键词：风力机混合多体系统超级单元模态分析

基于有限元法的宽体辊道窑钢架静力学仿真分析

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中国陶瓷 2014年第5期50卷 41-43页

作者：袁茂圣万鹏邱辉辉广东中鹏热能科技有限公司佛山528223

近年来辊道窑发展迅速,技术也日益成熟,辊道窑的长度不断增加,窑炉的宽度也不断的加宽。导致宽体辊道窑钢架承受的力也越来越大,因此窑体面临着强度和刚度方面的风险。借助ANSYS WORKBENCH有限元分析工具,对宽体辊道窑钢架进行强度和刚... 详细信息

近年来辊道窑发展迅速,技术也日益成熟,辊道窑的长度不断增加,窑炉的宽度也不断的加宽。导致宽体辊道窑钢架承受的力也越来越大,因此窑体面临着强度和刚度方面的风险。借助ANSYS WORKBENCH有限元分析工具,对宽体辊道窑钢架进行强度和刚度计算,找出钢架中的薄弱环节,并对改善该处局部强度和刚度提出了建议。

关键词：宽体辊道窑钢架 ANSYS WORKBENCH 强度和刚度计算

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基于ANSYS磨床大理石床身的有限元分析

制造业自动化 2012年第3期34卷 99-101页

作者：袁清珂陈敬敬杜亚男袁茂圣广东工业大学机电学院广州510006

机床床身的结构性能直接影响加工精度和表面质量。为了设计出结构合理、性能优良、经济性好的机床床身,本文采用常用有限元分析方法,设计了磨床大理石T型床身,利用SolidWorks建立了大理石床身的三维参数模型,使用ANSYS有限元分析软件,... 详细信息

机床床身的结构性能直接影响加工精度和表面质量。为了设计出结构合理、性能优良、经济性好的机床床身,本文采用常用有限元分析方法,设计了磨床大理石T型床身,利用SolidWorks建立了大理石床身的三维参数模型,使用ANSYS有限元分析软件,分析大理石床身的静态特性,为机床床身的设计提供了理论基础和有效方法。

关键词：大理石床身 ANSYS 静态特性

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基于有限元法的压紧转轴静力学分析

工业炉 2023年第1期45卷 36-38页

作者：袁茂圣张锐田加团广东中鹏新能科技有限公司

烧结辊道窑是锂离子材料实现连续生产的一个重要设备，为了在生产过程中确保烧结辊道窑内部气氛的精度，需要在辊道窑前后安装置换气氛装置。压紧转轴是置换装置的核心部件，其刚度特性在很大程度上决定了置换气氛的浓度能否达标。本文... 详细信息

烧结辊道窑是锂离子材料实现连续生产的一个重要设备，为了在生产过程中确保烧结辊道窑内部气氛的精度，需要在辊道窑前后安装置换气氛装置。压紧转轴是置换装置的核心部件，其刚度特性在很大程度上决定了置换气氛的浓度能否达标。本文利用ANSYS Workbench软件，使用有限元法进行压紧转轴刚度分析，找出了变形大的几何截面，并验证了压紧转轴结构设计方案的合理性。

关键词：置换压紧转轴有限元刚度分析

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锂电池材料烧结辊道窑辊棒静力学分析

工业炉 2019年第3期41卷 52-55页

作者：袁茂圣万鹏张锐田加团广东中鹏新能科技有限公司

碳化硅辊棒是锂离子电池材料反应烧结装备中的重要组成部分,其性能直接影响到烧结装备里面的匣钵能否正常运行。因此,设计前期对辊棒进行强度和刚度分析非常重要。通过手工对辊棒强度和刚度的计算,能深刻的理解哪些参数是重要的,并且分... 详细信息

碳化硅辊棒是锂离子电池材料反应烧结装备中的重要组成部分,其性能直接影响到烧结装备里面的匣钵能否正常运行。因此,设计前期对辊棒进行强度和刚度分析非常重要。通过手工对辊棒强度和刚度的计算,能深刻的理解哪些参数是重要的,并且分析该辊棒尺寸是否能达到使用要求。同时借助ANSYS Workbench有限元分析工具核算手工计算是否正确。

关键词：碳化硅辊棒强度和刚度手工计算 ANSYS Workbench

低氧间歇曝气SBR系统中脱氮性能及途径研究

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低氧间歇曝气SBR系统中脱氮性能及途径研究

作者：袁茂熙北京化工大学

学位级别：硕士

基于厌氧氨氧化的自养脱氮技术是绿色、经济的脱氮技术,溶解氧的控制对于工艺的稳定运行至关重要。传统的硝化细菌与厌氧氨氧化菌（AnAOB）的需氧量差异较大,难以平衡好氧和厌氧氨氧化速率,实现稳定的NO2--N供给。新发现的氨氧化古菌（... 详细信息

基于厌氧氨氧化的自养脱氮技术是绿色、经济的脱氮技术,溶解氧的控制对于工艺的稳定运行至关重要。传统的硝化细菌与厌氧氨氧化菌（AnAOB）的需氧量差异较大,难以平衡好氧和厌氧氨氧化速率,实现稳定的NO2--N供给。新发现的氨氧化古菌（AOA）与传统硝化细菌相比,对氧气和NH4+-N的亲和力更高,能在低氧条件下保持高活性而不抑制AnAOB,提供稳定的NO2--N供应,满足深度脱氮的要求。然而目前针对AOA的研究大多是对其分布和丰度的调查,对其在废水处理工艺中的应用研究较少。因此,本研究在低氧间歇曝气的序批式活性污泥反应器（SBR）中,以模拟污水为进水,初步探索AOA富集的条件,建立AOA与AnAOB共存的低氧脱氮系统。主要研究内容如下:（1）低氧间歇曝气SBR反应器的启动与运行。在室温条件下,通过缩短曝气时间、减小曝气流量,控制反应器处于低氧状态,实现NO2--N积累,成功启动反应器。在室温和30℃恒温条件下,通过调整曝气频次、时间以及流量,实现AOA和AnAOB的自富集,建立低氧条件下的脱氮系统。系统NH4+-N去除率为80.69±1.69%,TN去除率为52.32±2.50%。在反应器长期运行过程中,经过驯化和筛选,污泥浓度稳定在3.5 g/L左右;污泥沉降性能逐渐增强,SVI稳定在35.79 m L/g左右;污泥粒径逐渐增大,平均粒径由95.9μm逐步增至195.3μm。根据电子显微镜和扫描电子显微镜的结果,污泥内分布的大多为球状菌,结构紧凑稳定。污泥理化特性的增强为富集AOA和AnAOB提供了条件。（2）系统脱氮特征分析。根据ΔTN/ΔNH4+-N和ΔNO3--N/ΔNH4+-N的比值对系统的自养脱氮过程进行评价,整个运行过程中两个比值均偏离理论值,说明反应过程中一直存在亚硝酸盐氧化菌（NOB）的干扰。系统内存在硝化作用和厌氧氨氧化作用,延长曝气时间并减小曝气流量,能够部分抑制NOB活性,增强系统脱氮性能。根据周期实验结果,单个周期内,TN去除量增加至17.95 mg/L,NO3--N生成量减少至5.49 mg/L。根据功能微生物活性实验结果,厌氧氨氧化活性增强,TN去除速率由1.60 mg-N/MLSS/h增至2.18 mg-N/MLSS/h,NO3--N的积累速率由1.51mg-N/MLSS/h减小至1.12 mg-N/MLSS/h。（3）微生物群落结构分析。系统长期运行过程中,微生物多样性逐渐下降,成功富集相关的脱氮功能菌。Nitrosomonas是系统内主要的氨氧化微生物。种泥中未检出AnAOB的条件下,成功富集AnAOB,Candidatus＿Brocadia的丰度占比高达7.40%。Nitrospira的丰度先增加后减少,说明调整曝气方式对系统内的NOB起到了一定抑制作用。反应器初步富集了AOA,其丰度占比由0.00%逐步增至5.68%,包括norank＿f＿＿Nitrososphaeraceae、Candidatus＿Nitrocosmicus和Candidatus＿Nitrosotenui。结合反应器的运行过程以及AOA和AnAOB丰度变化,本系统中温低氧条件有利于AOA和AnAOB的富集。（4）脱氮基因及脱氮路径分析。宏基因测序结果表明,系统内存在硝化基因、厌氧氨氧化基因以及反硝化基因。脱氮基因门水平上主要分布在Pseudomonadota、Chloroflexota、Planctomycetota。氨氧化所需的amo A、amo B基因全部分布在Nitrosomonas中,绝大部分amo C基因分布在Nitrosomonas中,少量分布在Nitrospira中。88.06%的hao基因分布在Candidatus＿Brocadia中,Nitrosomonas和Nitrospira中分别占4%和0.03%。厌氧氨氧化相关基因主要分布在Candidatus＿Brocadia中。结合系统运行特性进行分析,本系统主要依靠部分硝化作用和厌氧氨氧化相耦合完成脱氮。

关键词：自养脱氮低氧硝化氨氧化古菌厌氧氨氧化宏基因

基于超高效液相色谱-高分辨质谱法高分辨非靶代谢组学的竹叶青组方发酵前后成分比较研究

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食品与发酵工业 2024年第6期50卷 379-388页

作者：蔚慧欣张鑫袁茂森中国露酒植物提取与健康山西省重点实验室山西汾阳032205 西北农林科技大学化学与药学院陕西杨凌712100 天津科技大学生物工程学院天津300457

为探究肠道益生菌发酵对竹叶青药食同源组方的影响,该研究采用超高效液相色谱-高分辨质谱法对竹叶青组方发酵前后的化学成分进行整体分析。通过高分辨非靶代谢组学技术检测竹叶青组方发酵液发酵前后的化学成分,并进行主成分分析、偏最... 详细信息

为探究肠道益生菌发酵对竹叶青药食同源组方的影响,该研究采用超高效液相色谱-高分辨质谱法对竹叶青组方发酵前后的化学成分进行整体分析。通过高分辨非靶代谢组学技术检测竹叶青组方发酵液发酵前后的化学成分,并进行主成分分析、偏最小二乘判别分析、正交偏最小二乘判别分析和差异组分筛选等分析,探讨发酵前后化学成分的变化情况。同时,基于网络药理学方法,探究发酵后显著增加的化学成分的潜在靶标和作用机制。研究结果结合数据库中化合物的精确分子质量、保留时间、分子式、质荷比以及多级质谱裂解信息,从竹叶青组方发酵液筛选鉴定化学成分共46个。高分辨非靶代谢组学对发酵前后样品的鉴定结果显示,正负离子模式下共筛选到91个差异组分,主要以黄酮类成分为主。此外,竹叶青组方经乳酸发酵后新产生70个化学成分(P<0.05)。网络药理学分析结果显示,竹叶青组方发酵后主要成分的作用靶标显著富集在与血管、神经受体、炎症等相关的信号通路上。

关键词：竹叶青组方发酵液超高效液相色谱-高分辨质谱法代谢组学多元统计分析网络药理学

宽负荷下切圆燃煤锅炉H_(2)S分布特性的数值模拟

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煤炭学报 2024年第6期49卷 2887-2895页

作者：邓磊袁茂博杨家辉韩磊姜家豪车得福西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室陕西西安710049

锅炉采用空气分级燃烧降低NO_(x)排放的同时也提高了主燃区H_(2)S体积分数。炉墙壁面过高的H_(2)S体积分数是加剧水冷壁高温腐蚀的重要因素。为保障新能源并网发电,大型燃煤机组灵活调峰的需求增加,不同负荷下的水冷壁近壁面H_(2)S分布... 详细信息

锅炉采用空气分级燃烧降低NO_(x)排放的同时也提高了主燃区H_(2)S体积分数。炉墙壁面过高的H_(2)S体积分数是加剧水冷壁高温腐蚀的重要因素。为保障新能源并网发电,大型燃煤机组灵活调峰的需求增加,不同负荷下的水冷壁近壁面H_(2)S分布特性值得关注。通过正交试验分析了切圆燃煤锅炉运行参数对水冷壁近壁面H_(2)S体积分数分布的影响。选取一台超临界600 MW切圆燃煤锅炉建立数值模型,设计L_(16)(4^(5))正交工况,覆盖100%BMCR、75%THA,50%THA以及35%BMCR四种负荷。建立了自定义SO_(x)生成模型以确定燃料硫的析出和转化路径,模型包含多表面反应子模型以描述焦炭与O_(2)/CO_(2)/H_(2)O等3种气体的异相反应,并确定焦炭气化反应消耗量占总消耗量的比例,进而对炉膛H_(2)S空间分布进行了模拟计算。研究表明,近壁面高体积分数H_(2)S区域主要位于投运燃烧器层中最下层燃烧器以下以及最上层燃烧器以上至SOFA层之间,烟气切圆沿炉膛高度增加逐渐增大是造成后一区域H_(2)S体积分数较高的重要原因。35%BMCR负荷下水冷壁重点区域的H_(2)S平均体积分数为364μL/L,明显低于其他负荷。锅炉运行参数对重点区域H_(2)S体积分数影响程度的排序为:锅炉负荷>一次风率>主燃区空气过量系数>假想切圆直径>燃烧器竖直摆角。

关键词：切圆燃煤锅炉宽负荷 H2S分布正交分析数值模拟