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高速永磁电机涡流损耗分析及温度场仿真

高速永磁电机涡流损耗分析及温度场仿真

作者：许海波沈阳工业大学

学位级别：硕士

高速永磁电机具有效率高、功率因数高、可靠性高和便于维护的优点,并且电机体积较小,减少了电机材料的使用,降低了电机成本,在离心风机、压缩机、气泵及水泵用电机中得到了广泛的应用。本文通过结合电磁场、涡流场、流体场以及温度场进... 详细信息

高速永磁电机具有效率高、功率因数高、可靠性高和便于维护的优点,并且电机体积较小,减少了电机材料的使用,降低了电机成本,在离心风机、压缩机、气泵及水泵用电机中得到了广泛的应用。本文通过结合电磁场、涡流场、流体场以及温度场进行综合考虑,并对一台70k W,40000r/min离心风机用高速永磁电机进行仿真计算,主要研究内容如下:首先,针对高速永磁电机的设计要求,分析高速永磁电机的设计原理、设计特点、设计流程,通过对高速永磁主要参数的选取,设计出电机定转子铁心结构和尺寸,绕组分布及绕组导线的线径,极槽配合,永磁体及护套的尺寸等相关部分,最终确定电机电磁完整方案。通过建立电磁模型并进行求解,核对电机方案的正确性。其次,考虑到高速永磁电机高频磁场对电机涡流损耗的影响,分析了定子铁心损耗的产生原因和解析式,通过对定子铁心磁化轨迹和高次谐波的分析,得出定子铁心的旋转磁场和交变磁场的方向、基波及各次谐波的幅值,通过对比仿真法和解析法计算出定子铁耗。分析了在集肤效应影响下转子涡流损耗的路径,并且通过设计不同的复合护套,得出涡流损耗最优化的方案。最后,建立了高速永磁电机三维热分析模型,通过ANSYS Fluent仿真软件对电机全模型进行仿真计算,分析电机相关的散热系数、导热系数以及仿真计算模型,仿真得出电机内流体的流动状态以及电机各个部件的温度变化情况。设计了一种自扇冷、水冷混合冷却模型,改进了电机定转子的散热路径,降低了电机温升。研究结果表明,所设计的70k W,40000r/min高速永磁电机电磁方案符合要求,通过对损耗的计算,设计的转子复合护套起到了屏蔽作用,减小了涡流损耗。自扇冷、水冷冷却模型相较于传统的水冷模型具有更强的散热能力,有利于降低转子温升。

关键词：高速永磁电机涡流损耗流固耦合电机温升电机冷却模型

汽车涡轮增压器衬套压装机特性建模与在线监测技术研究

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汽车涡轮增压器衬套压装机特性建模与在线监测技术研究

作者：许海波上海应用技术大学

学位级别：硕士

汽车涡轮增压器对于增强燃油汽车发动机功率、提升汽车行驶性能具有重要作用。涡轮增压器的阀芯孔衬套是涡轮增压器的重要元件,其通过过盈配合压装完成装配,过盈装配的质量对汽车的使用及安全性能有着直接的影响。目前的涡轮增压器阀芯... 详细信息

汽车涡轮增压器对于增强燃油汽车发动机功率、提升汽车行驶性能具有重要作用。涡轮增压器的阀芯孔衬套是涡轮增压器的重要元件,其通过过盈配合压装完成装配,过盈装配的质量对汽车的使用及安全性能有着直接的影响。目前的涡轮增压器阀芯孔衬套压装作业因为缺乏压装特性理论的指导,经常引发误报废,导致生产成本提高,而且压装机质量监测技术不完善,对人工检测依赖过多,难以实现精密压装与压装质量全自动在线监测。针对上述问题,本课题以某型号汽车涡轮增压器旁路阀阀芯孔衬套压装为例,从压装特性建模及压装质量在线监测技术等方面开展研究。具体研究内容如下:(1)讨论了涡轮增压器衬套精密压装的重要意义,对比了衬套压装机两种传统的驱动方式——液压传动和气压传动的特点,讨论了伺服精密传动在高性能精密压装机中的重要应用,介绍了若干面向工程应用的压装机关键单元结构特点。为压装机性能提升和新一代精密压装机的设计提供了重要参考。(2)通过厚壁圆筒理论对压入力机理进行分析,结果表明配合面之间的过盈量、摩擦系数以及压装配合面长度是影响压入力大小的主要因素;运用有限元数值仿真软件,建立阀芯孔衬套过盈配合力学模型并进行数值仿真分析,将数值仿真压装曲线与实际压装曲线进行对比,验证了模型的准确性;采用单一控制变量法,针对涡轮壳与衬套不同设计参数对压入力大小与过盈配合面之间应力大小的影响程度,以及不同压装阶段涡轮壳与衬套表面最大等效应力分布情况开展数值仿真分析研究,并将研究结论用于指导现场压装作业以及后续压装质量在线监测系统开发。(3)建立了压装过程动力学模型以及Simulink数值仿真模型,其中过盈配合的压入力采用非线性摩擦方程来刻画,进一步对压入非线性运动过程进行了数值仿真,获得的压入过程曲线表现了明显的粘滑运动特点。提出了抑制压装粘滑运动现象的伺服控制对策与算法,仿真结果表明所提出的伺服控制对策与算法使系统达到较好的动态特性,为提升压装质量和生产稳定性提供了重要参考。(4)提出一种含有压力监测、视觉监测及激光高度检测的衬套压装质量在线监测技术,对压装关键数据的采集方案进行了设计;借助现场实验、离线分析方法,讨论了最小二乘拟合算法、限幅滤波算法与滑动平均滤波算法在处理异常数据问题上的不同效果,以PLC为底层控制器,工业计算机为上层控制器,开发了涡轮增压器衬套压装质量在线监测系统。现场长期实际运行和一定的样件实验表明所开发系统具有检测准确性高、运行平稳、生产效率高等优点,验证了压装质量在线监测系统设计的合理性和有效性。

关键词：涡轮增压器压力曲线过盈配合数值仿真振动机理质量在线监测

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增程式电动汽车全生命周期评价研究

增程式电动汽车全生命周期评价研究

作者：许海波长安大学

学位级别：硕士

增程式电动汽车（EREV）作为我国新能源汽车领域的重要分支之一,科学的节能减排评价和经济成本分析是EREV可持续发展的前提,在生态文明建设和绿色驱动发展的背景下,完善和推进针对EREV全生命周期评价的研究工作,对建立完整的EREV节能减... 详细信息

增程式电动汽车（EREV）作为我国新能源汽车领域的重要分支之一,科学的节能减排评价和经济成本分析是EREV可持续发展的前提,在生态文明建设和绿色驱动发展的背景下,完善和推进针对EREV全生命周期评价的研究工作,对建立完整的EREV节能减排和经济成本评价体系、帮助政府部门和相关汽车企业在制定支持政策和确定产品技术路线时具有重大意义。本文以增程式电动汽车代表车型理想ONE为研究对象,基于全生命周期评价理论和方法,结合整车关键零部件的物料清单数据,建立整车从原材料获取直至报废回收四个主要阶段的能耗和排放的数理分析模型及Ga Bi计算模型,分析得到EREV在整个周期内的矿产资源ADP（e）和化石能源耗竭ADP（f）及综合环境影响的评价结果,采用CML2001对评价结果进行特征化和标准化处理。在上述分析基础上,为进一步研究电力结构的动态变化和运行工况对整车节能减排效果和环境产生的影响,对电力结构和市区工况、市郊工况、综合工况三种运行使用工况进行情景分析,并从用户的角度对EREV进行经济成本分析,最后选取同级别的纯电动汽车（BEV）和传统内燃机汽车（ICEV）进行对比分析。在ADP（e）与ADP（f）两方面,EREV在原材料获取阶段产生最多的矿产资源消耗,运行使用阶段的化石能源消耗占比最大为71.3%,报废回收阶段均产生正效益。在五类环境影响方面由大到小依次为:GWP（42.03%）、AP（33.25%）、POCP（20.49%）、EP（3.82%）、ODP（0.41%）。情景分析结果表明,随着电力结构中含碳量的降低以及清洁能源所占比例的上升,ADP（f）、GWP、AP、EP、POCP呈明显下降趋势;三车在不同工况下的对比分析结果表明,在能源消耗和环境影响两方面,EREV与BEV在市区工况的节能减排效果优于市郊和综合工况,ICEV市郊工况优于综合和市区工况。成本分析结果表明,三车总成本由大到小的顺序依次为:BEV＞ICEV＞EREV,其中BEV总成本分别比EREV和ICEV高出19.47%和8.02%,在使用维护成本方面;三车成本由大到小的顺序依次为:ICEV＞EREV＞BEV,其中ICEV使用维护成本分别比EREV和BEV高出14.57%和29.88%。

关键词：增程式电动汽车生命周期评价情景分析经济成本对比研究

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向风险为本转型的反洗钱监管研究

金融文坛 2022年第4期 1-4页

作者：许海波中国人民银行吴忠市中心支行

随着国内外反洗钱形势的变化发展，基层人民银行反洗钱监管工作面临的任务和挑战不断增多，全面有效推进“风险为本”反洗钱监管成为现阶段反洗钱工作的重点。文章立足“风险为本”目标，通过分析当前基层人民银行开展“风险为本”反洗... 详细信息

随着国内外反洗钱形势的变化发展，基层人民银行反洗钱监管工作面临的任务和挑战不断增多，全面有效推进“风险为本”反洗钱监管成为现阶段反洗钱工作的重点。文章立足“风险为本”目标，通过分析当前基层人民银行开展“风险为本”反洗钱监管实践的难点，参考借鉴国际上主要发达国家“风险为本”反洗钱监管经验，结合工作实际，提出反洗钱监管工作向“风险为本”转型的相关建议。

关键词：基层视角风险为本反洗钱监管转型

Optimum angle-cut of collimator for dense objects in high-energy proton radiography

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Chinese Physics C 2016年第2期40卷 102-106页

作者：许海波郑娜 Institute of Applied Physics and Computational Mathematics Beijing 100094 China

The use of minus identity lenses with an angle-cut collimator can achieve high contrast images in highenergy proton radiography.This article presents the principles of choosing the angle-cut aperture of the collimator for different energies and objects.Numerical simulation using the Monte Carlo code Geant4 has been implemented to investigate the entire radiography for the French test object.The optimum angle-cut apertures of the collimators are also obtained for different energies.

关键词：质子照相平行光管物体高能高密度 Geant4 蒙特卡罗程序准直器

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模板法制备特殊浸润性SiO2纳米柱阵列

模板法制备特殊浸润性SiO2纳米柱阵列

作者：许海波厦门大学

学位级别：硕士

具有特殊浸润性(超疏水、超亲水等)的纳米材料在人们的生产生活中有着重要的应用价值,调控材料表面的微观结构和化学组成是制备特殊浸润表面的有效途径。本文采用一种新的、简易的方法,以酸性SiO2溶胶为原料,多孔氧化铝为模板,经物理压... 详细信息

具有特殊浸润性(超疏水、超亲水等)的纳米材料在人们的生产生活中有着重要的应用价值,调控材料表面的微观结构和化学组成是制备特殊浸润表面的有效途径。本文采用一种新的、简易的方法,以酸性SiO2溶胶为原料,多孔氧化铝为模板,经物理压印技术来制备玻璃表面规则排列的纳米柱。通过改变模板尺寸,得到了一系列规律性变化的纳米柱阵列,具有合适长径比的纳米柱粗糙结构呈现超亲水性,可以获得超亲水玻璃;另一方面,所制备的超亲水纳米柱阵列,经低表面能物质改性后呈现超疏水性,可以获得透光性良好的超疏水玻璃。主要研究内容和结果如下:1、利用正硅酸乙酯在硝酸催化作用下的水解缩合反应制备了澄清的SiO2溶胶,研究了适合模板压印的成膜工艺技术。通过对比不同涂膜方法和涂膜工艺所得膜层的表面状态、初始凝胶时间、膜厚、透光、粘结力、耐磨等性能,采用旋涂工艺,旋涂参数为500rpm,10s时,所得膜层综合性能最好,适合进行模板压印。热处理温度对于膜层性能也有一定影响,膜层的耐磨性、粘结力随着温度的升高而增强,但温度过高时膜层受热过程由于膜层内外应力差较大而出现裂纹、起皮等现象。通过实验探究,固化温度为180℃时所制备的膜层表面状态和综合性能最好,红外测试结果证明生成了 SiO2三维网络结构。2、氟硅烷表面修饰前对膜层进行紫外-臭氧处理可以提高膜层的亲水性,亲水性膜层经氟硅烷表面修饰后可获得疏水性膜层。随着紫外-臭氧处理时间的延长,疏水性膜层的滚动角逐渐减小。红外测试结果表明:溶胶中的粘合剂KH560在紫外-臭氧处理过程中被氧化生成羰基亲水基团,促进了膜层与氟硅烷间的结合,降低了滚动角。3、用相同孔间距、相同孔径、不同孔深的模板进行压印,当纳米柱的长径比大于10时,纳米柱倾向于聚集,引起附加粗糙度,但膜层的透光性会明显降低。相同孔间距、相同孔深、不同孔径的模板(长径比均小于10)进行压印,获得了一系列规则排列的直立纳米柱结构。其性能呈现一定的规律性,随着模板孔径的增加,纳米柱直径增加,表面粗糙度降低,亲水性随之下降。其中,孔间距为125 nm,孔径为40nm,孔深为150nm的模板压印所得的SiO2纳米柱阵列呈现超亲水性。4、亲水性SiO2纳米柱阵列经氟硅烷表面修饰后,转变为疏水状态。随纳米柱直径增加,粗糙表面固体占比逐渐增加,疏水性随之降低。经过力学分析,对比纳米柱自身重力与表面力大小得知这些纳米柱均处于Cassie状态,根据Cassie理论对纳米柱阵列理论接触角进行计算,理论值与实验值基本吻合。超亲水SiO2纳米柱阵列经氟硅烷表面修饰后,成功制备了接触角为150.72°,滚动角为9°的超疏水玻璃。

关键词： SiO2纳米柱阵列 AAO模板压印法 SiO2溶胶超亲水玻璃超疏水玻璃

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铁路接触网无人检测车定位系统的研究与开发

铁路接触网无人检测车定位系统的研究与开发

作者：许海波合肥工业大学

学位级别：硕士

当前,国内铁路接触网上零部件的检修方式主要为停电状态下的人工检修,需要工作人员依次对检修工作段的接触网立柱进行检修,这种检修方式既费时又费力。随着我国电气化铁路建设的高速发展,铁路的总里程数不断增加,使得提高接触网上零部... 详细信息

当前,国内铁路接触网上零部件的检修方式主要为停电状态下的人工检修,需要工作人员依次对检修工作段的接触网立柱进行检修,这种检修方式既费时又费力。随着我国电气化铁路建设的高速发展,铁路的总里程数不断增加,使得提高接触网上零部件的检修效率显得越来越重要。为此,设计了一种铁路接触网无人检测车,可以实现接触网立柱位置的自动定位,再通过无人检测车的YZ工作平台上搭载的检测仪器对铁路接触网上的零部件进行自动检测。本文立足于铁路接触网检修工作的实际情况,以原有巡检无人车原理样机为基础,设计新一代无人检测车样机,提出了以中国北斗导航系统(简称BDS)为基础实现粗定位和以图像处理为基础实现精定位相结合的自动定位办法,以满足无人检测车自动定位的精度要求。在硬件结构方面将控制系统分为上控制柜系统和下控制柜系统两个部分,便于无人检测车的快速组装、拆分和运输;而在软件结构方面提出了以上PLC和下PLC为基础实现各轴运动控制和以工控机为基础实现北斗定位和图像处理的自动定位系统。硬件设计主要包括工控机、上PLC、下PLC、BDS接收机、工业摄像机、无线通讯模块和直流伺服等硬件的选型,再根据选型结果对无人检测车的电气系统进行设计,制作上控制柜和下控制柜。系统的软件主要由上位机软件程序(C#)和下位机软件程序(CX-prammer)组成。上位机包括人机交互界面的的设计、BDS定位系统的研究、图像处理系统的研究、数据结构的设计和通讯系统设计等功能程序块;下位机程序包括对各轴直流伺服电机的运动控制、与工控机的通讯设计和相关控制信号的控制等。目前,无人检测车的硬件和软件系统已经完成了整体设计与制作,无人检测车也通过了相关的现场测试,基本符合铁路部门的要求。

关键词：接触网 BDS 图像处理自动定位

Transmission calculation by empirical numerical model and Monte Carlo simulation in high energy proton radiography of thick objects

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中国物理C：英文版 2015年第10期39卷 127-130页

作者：郑娜许海波 Institute of Applied Physics and Computational Mathematics

An empirical numerical model that includes nuclear absorption, multiple Coulomb scattering and energy loss is presented for the calculation of transmission through thick objects in high energy proton radiography. In this numerical model the angular distributions are treated as Gaussians in the laboratory frame. A Monte Carlo program based on the Geant4 toolkit was developed and used for high energy proton radiography experiment simulations and verification of the empirical numerical model. The two models are used to calculate the transmission fraction of carbon and lead step-wedges in proton radiography at 24 Ge V/c, and to calculate radial transmission of the French Test Object in proton radiography at 24 Ge V/c with different angular cuts. It is shown that the results of the two models agree with each other, and an analysis of the slight differences is given.

关键词：数值模型质子照相蒙特卡罗模拟高能量计算传输 Geant4 蒙特卡罗程序

基于建筑特征的三维激光点云数据处理方法研究

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基于建筑特征的三维激光点云数据处理方法研究

作者：许海波重庆交通大学

学位级别：硕士

地面三维激光扫描技术作为一项新技术,主要是获取被测物体的点云数据,然后将获取的点云数据进行处理,从而得到最终的成果。与传统测绘方法相比,地面三维激光扫描采集点云数据量大、密度高、可量测等优点使其应用越来越广泛。本文基于建... 详细信息

地面三维激光扫描技术作为一项新技术,主要是获取被测物体的点云数据,然后将获取的点云数据进行处理,从而得到最终的成果。与传统测绘方法相比,地面三维激光扫描采集点云数据量大、密度高、可量测等优点使其应用越来越广泛。本文基于建筑特征的三维激光点云进行研究,通过徕卡三维激光扫描仪MS60获取古建筑的点云信息,其中包括点的坐标信息、反射率和色彩信息,并对古建筑进行拍照,从而获取古建筑的图像信息,对扫描古建筑记录属性信息,包括建筑物构件材质等;根据古建筑的特点研究点云处理的理论和应用,依据古建筑构件特征提取相应的点云信息;最后通过获取的古建筑特征点云信息结合CAD和BIM完成图纸和三维模型的绘制,使其达到施工要求。主要研究内容如下:(1)使用开源三维激光点云处理软件cloudcompare将获取的具有明显建筑特征的点云信息进行处理,其中包括点云的去噪、点云滤波、点云简化、点云的分割和分类、点云特征线提取等一系列处理过程,通过对建筑特征的点云处理,探索点云在去噪、滤波、分割、分类、特征提取、三维建模等方面的方法理论和应用。(2)提取建筑构件的轮廓线,结合CAD软件和BIM技术,绘制点云的二维图和三维建筑信息模型,建立“族”并将获取的尺寸信息和属性信息进行记录,研究点云点位精度和特征线提取精度,使其精度符合施工要求;(3)借助BIM技术的优势,记录和保存古建筑构件的几何信息和属性信息,并通过建立的BIM模型剖切实现二维图形提取,从而为三维激光扫描技术与BIM结合在古建筑保护和应用方面提供思路和方法。

关键词：地面三维激光扫描古建筑点云 BIM