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考虑声固耦合效应的输流管道声振特性分析

中国舰船研究 2021年第3期16卷 137-143,151页

作者：陈德锦严谨罗杨阳黄超邹律龙广东海洋大学机械与动力工程学院广东湛江524088 广东海洋大学海洋工程学院广东湛江524088

[目的]为准确掌握输流管道的声振特性,对其开展数值模拟研究。[方法]首先,基于声固耦合理论建立输流管道数值模型;然后,通过参数化扫描求解管道声振模态的频散曲线,分析弹性壁输流管道内部分别为空气、水和原油时的频散特性以及管道绝... 详细信息

[目的]为准确掌握输流管道的声振特性,对其开展数值模拟研究。[方法]首先,基于声固耦合理论建立输流管道数值模型;然后,通过参数化扫描求解管道声振模态的频散曲线,分析弹性壁输流管道内部分别为空气、水和原油时的频散特性以及管道绝对声压应力分布情况,研究管壁厚度、弹性壁和硬声场壁对管道频散特性的影响。[结果]结果显示:管壁厚度对管道弹性波传播模态影响较小,随着管壁厚度的增大,频散曲线向高频偏移,其影响主要在截止频率上;声固耦合的影响使得弹性管道模态数增加,增加的模态数主要是管壁形变模态;弹性壁与硬声场壁管内绝对声压分布情况基本一致;管道内部为液体或气体时其频散特性区别显著,内部为水或原油时频散特性较为相似,不过直通模式有所区别。[结论]研究结果可为舰船的输流管道声波法故障检测提供一定的理论依据。

关键词：声固耦合输流管道参数化扫描特征模态

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车用多层磁钢内置式永磁同步电机研究与设计

重庆理工大学学报（自然科学） 2024年第7期38卷 228-239页

作者：林涵张宇航王仲根邓天龙安徽理工大学电气与信息工程学院安徽淮南232001

针对电动汽车驱动电机性能需求日益提升的现状,设计了一种车用发卡绕组多层磁钢内置式永磁同步电机,保证高功率密度、高效率的设计要求。利用有限元方法建立4种发卡绕组多层磁钢内置式永磁同步电机的二维模型,在转子分段斜极优化的基础... 详细信息

针对电动汽车驱动电机性能需求日益提升的现状,设计了一种车用发卡绕组多层磁钢内置式永磁同步电机,保证高功率密度、高效率的设计要求。利用有限元方法建立4种发卡绕组多层磁钢内置式永磁同步电机的二维模型,在转子分段斜极优化的基础上,比较4种电机的性能,探究多层磁钢结构中不同永磁体对电机性能的影响,选择最合适的结构进行后续多次优化;利用田口算法对电机磁钢尺寸设计进行优化,通过参数对优化目标影响的比重选出最优组合;对优化后的电机进行Halbach充磁,对每层磁钢分别利用同一角度充磁,进行参数化扫描寻优,选择最合适的一层充磁,并选择最合适的充磁角度及对应的充磁长度获取最优性能。结果表明:多次优化后的电机在保证较高平均转矩的基础上,转矩脉动与齿槽转矩大幅降低,可满足新能源汽车电机的性能需求。

关键词：发卡绕组多层内置式永磁同步电机田口算法 Halbach充磁参数化扫描

轮履组合式磁吸附爬壁机器人设计与稳定性分析

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机械设计 2023年第11期40卷 15-23页

作者：吕志朋徐林森杨忠刘进福河海大学机电工程学院江苏常州213022 中国科学院合肥物质科学研究院安徽合肥230031 金陵科技学院智能科学与控制工程学院江苏南京211169 常州工业职业技术学院江苏常州213164

为解决永磁吸附装置与导磁壁面之间由于吸附性能不可靠而产生的失稳问题,文中设计了轮履组合式磁吸附爬壁机器人,设计出越障磁轮结构及磁吸附履带结构。首先,针对爬壁机器人在不同工况下的受力状态,建立机器人的力学模型;其次,分别分析... 详细信息

为解决永磁吸附装置与导磁壁面之间由于吸附性能不可靠而产生的失稳问题,文中设计了轮履组合式磁吸附爬壁机器人,设计出越障磁轮结构及磁吸附履带结构。首先,针对爬壁机器人在不同工况下的受力状态,建立机器人的力学模型;其次,分别分析了下滑、倾覆及侧翻的失稳状态,计算出满足稳定性的最小吸附力。当单侧越障磁轮吸附力大于10.85 N,单侧磁吸附履带吸附力大于14.63 N时,机器人就不会出现失稳现象。通过Maxwell仿真软件对越障磁轮及磁吸附履带分别开展磁场仿真与参数化扫描分析研究。结果表明:当越障磁轮气隙高度保持在1 mm内,磁吸附履带气隙高度保持在0.8 mm内,同时导磁壁面厚度在2 mm及以上时,机器人的吸附力才能满足不失稳条件,保证了机器人的爬壁可靠性。

关键词：爬壁机器人结构设计力学分析磁场分析参数化扫描

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基于有限元的衰荡光腔内温度分布仿真

计算机仿真 2021年第1期38卷 412-415页

作者：邢素霞曹宇郭瑞民曹珂北京工商大学北京100048 中国计量科学研究院北京100029 江苏省计量科学研究院江苏南京210023

衰荡光腔受温度影响长度变化使腔内光斑模式改变,影响测量精度,为达到衰荡光腔内温度均匀分布,利用仿真平台,对控温箱体内加热片发热功率进行仿真计算。首先设计控温箱体几何模型,确定热传导模型和边界条件,通过有限元分析初步确定控温... 详细信息

衰荡光腔受温度影响长度变化使腔内光斑模式改变,影响测量精度,为达到衰荡光腔内温度均匀分布,利用仿真平台,对控温箱体内加热片发热功率进行仿真计算。首先设计控温箱体几何模型,确定热传导模型和边界条件,通过有限元分析初步确定控温箱体内温度分布;然后通过参数化扫描和迭代运算,优化控温箱体温度场分布,得到均匀化温度分布所需的各加热片最佳工作功率。通过测试,控温箱体内最大温差小于0.06℃,沿衰荡光腔方向,温差小于0.002℃,达到±0.0005℃的控温精度,满足衰荡光腔内温度变化小于±0.003℃的精度要求。

关键词：光腔衰荡光谱温度控制有限元分析参数化扫描

基于穿过式电涡流传感器的钼丝表面缺陷检测研究

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基于穿过式电涡流传感器的钼丝表面缺陷检测研究

作者：杜如栋山东科技大学

学位级别：硕士

钼丝作为电火花线切割加工中的关键部件,运行在精度要求比较高的环境中,其表面质量越高所加工零部件的品质和精度也就越高。目前工厂所用的钼丝检测设备精度低可靠性差,主要集中在钼丝拉伸成型后的线下检测,极大的影响了检测效率。本文... 详细信息

钼丝作为电火花线切割加工中的关键部件,运行在精度要求比较高的环境中,其表面质量越高所加工零部件的品质和精度也就越高。目前工厂所用的钼丝检测设备精度低可靠性差,主要集中在钼丝拉伸成型后的线下检测,极大的影响了检测效率。本文使用穿过式涡流（Encircling eddy current,EER）无损检测技术,在对传感器骨架尺寸和结构进行优化设计的基础上,结合仿真分析和实验检测,进行了 EER检测钼丝缺陷的研究。基于电磁学理论和电涡流检测原理,建立了穿过式探头的三维检测模型。结合实际钼丝表面涡流分布特性,对影响钼丝表面涡流分布状况的参数进行了具体分析。并根据穿过式涡流检测的空载阻抗特性和检测深度,探讨了线圈参数变化对场强的影响。线圈采用自发自收的圆柱形结构,采用控制变量法从线圈的高度,内径,外径三个方面研究不同的线圈尺寸参数对穿过式线圈涡流传感器检测钼丝表面的影响规律,得出了穿过式传感探头的最优设计尺寸。在理论研究的基础上搭建了穿过式涡流在线检测实验台。以穿过式线圈探头为核心,对实验中设计的实验平台结构框架和各组成模块工作原理做了详细分析。并设计了与之配套的可拆卸式探头支架,以便所绕绕的探头线圈拆卸和更换,采用丝杆与螺母相互配合的方式,来适应探头骨架高度位置的调整,实现对微裂纹缺陷的检测,从而提升了检测系统的的检测效率。结合Maxwell有限元对场强进行仿真。通过对裂纹方向进行研究分析,验证了所设计的线圈对轴向和周向缺陷的检测灵敏度。运用参数化扫描的手段,在线圈对轴向和周向裂纹磁感应强度分布的基础上,研究传感器线圈参数的改变与钼丝裂纹方向之间的响应关系。并结合所得到的磁场强度曲线,分析其峰值峰谷的变化规律,探寻传感探头与裂纹方向相匹配的最佳尺寸,为传感线圈的设计提供参考。结合实验,将线圈进行了结构优化,设计了带阶梯凹槽的穿过式线圈骨架,并对仿真所得的线圈最优参数进行验证,确定所设计线圈对各裂纹方向都有较高的灵敏度。综上所述,本文对EER探头结构设计和性能测试做了深入的研究。一方面,基于现有的涡流检测理论及经验,在线圈结构上进行了创新,保证了线圈和试件之间的提离高度和同轴度。另一方面,在实验检测的基础上,结合仿真分析软件,将参数化扫描与实验检测结果进行对比,并对不同裂纹方向的涡流信号分布规律做了研究。最后利用数据采集卡,验证了所设计上位机软件对EER检测信号测试的可行性。

关键词：钼丝电涡流穿过式线圈可拆卸式探头参数化扫描

车用磁阻式磁力齿轮减速器结构及传动性能研究

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车用磁阻式磁力齿轮减速器结构及传动性能研究

作者：李开元上海工程技术大学

学位级别：硕士

磁力齿轮相较于机械齿轮,可以实现无接触传动,具有无摩擦、免维护并且可以实现过载保护等优点。但现有磁力齿轮的内、外转子上均安装有永磁体,当应用于电动汽车的主减速器中并处于高速和重载工况下时,其转子上的永磁体材料因脆性大抗拉... 详细信息

磁力齿轮相较于机械齿轮,可以实现无接触传动,具有无摩擦、免维护并且可以实现过载保护等优点。但现有磁力齿轮的内、外转子上均安装有永磁体,当应用于电动汽车的主减速器中并处于高速和重载工况下时,其转子上的永磁体材料因脆性大抗拉极限强度低,受到高速旋转产生的离心力以及工作载荷的共同作用会有发生碎裂的风险。为了解决上述问题,本文根据游标磁阻电机的工作原理,提出了一种车用磁阻式磁力齿轮减速器。该磁阻式磁力齿轮的两转子上均没有安装永磁体,其结构更加稳固,更适合在高速重载的工况下运行。本文首先通过磁通调制原理分析了所提出车用磁阻式磁力齿轮的传动比和传递转矩与其结构参数之间的关系,并使用ANSYS Maxwell有限元仿真软件对其磁通密度分布和传递转矩进行仿真分析,验证车用磁阻式磁力齿轮的传动机理;接着对车用磁阻式磁力齿轮的结构参数进行组合的参数化扫描,得到其传递转矩与结构参数之间的关系,从而确定可以达到最大传递转矩的结构尺寸参数,为后期的样机的制作提供指导;使用ANSYS Workbench对两转子进行带预应力的模态分析,得到其在带有预应力的条件下的前六阶模态的振型及固有频率,确定两转子的临界转速,从而确定所提出的车用磁阻式磁力齿轮的工作范围,验证结构设计的可行性;最后,制作样机并搭建传动性能测试实验平台,通过实验得到样机的矩角特性曲线和稳态传递转矩,并与仿真结果进行对比,验证了所提出的车用磁阻式磁力齿轮的有效性。

关键词：磁阻式磁力齿轮有限元仿真传动性能参数化扫描模态分析

基于轻量化磁耦合机构的无人机高效无线充电系统设计

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电器与能效管理技术 2021年第12期 58-63页

作者：陈绍南陈千懿高立克陈金梁广生广西电网有限责任公司南方电网无线传能联合实验室广西南宁530023

无人机巡检具有高效、便捷等特点,已成为电力巡检领域的重要发展趋势,但其续航里程短严重制约了无人机的巡检半径。通过采用无线电能传输方式可以极大地提高无人机充电自主性和智能化水平。首先对比研究了不同形状的线圈结构的抗偏移性... 详细信息

无人机巡检具有高效、便捷等特点,已成为电力巡检领域的重要发展趋势,但其续航里程短严重制约了无人机的巡检半径。通过采用无线电能传输方式可以极大地提高无人机充电自主性和智能化水平。首先对比研究了不同形状的线圈结构的抗偏移性性能,并分析系统电压、电流约束关系给出了耦合机构互感值的取值范围。其次,基于COMSOL有限元仿真软件的参数化扫描功能,以拾取端轻量化为目标,对耦合机构进行了优化设计。最后,基于优化的耦合机构搭建适用于无人机的无线充电系统,整机传输效率达到91%,实验结果验证与理论分析良好吻合。

关键词：无人机耦合机构抗偏移参数化扫描无线电能传输

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霍尔手柄磁铁选型与线性误差仿真分析

起重运输机械 2023年第1期 46-50页

作者：李锐朱培化徐州威卡电子控制技术有限公司徐州221001

文中针对采用三维霍尔芯片MLX90333的电控手柄,借助COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件建立简化的手柄模型,在保持手柄转动中心与芯片相对位置不变的情况下,设置手柄摇杆顶端的磁铁为不同直径,并运用COMSOL的参数化扫描功能对手柄摇杆... 详细信息

文中针对采用三维霍尔芯片MLX90333的电控手柄,借助COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件建立简化的手柄模型,在保持手柄转动中心与芯片相对位置不变的情况下,设置手柄摇杆顶端的磁铁为不同直径,并运用COMSOL的参数化扫描功能对手柄摇杆绕Y轴从-20°~20°的转动过程仿真分析,得到不同磁铁直径时霍尔芯片输出的信号曲线,分析芯片输出线性变化趋势与磁铁直径的关系,将仿真数据导出计算得到不同磁铁直径对应的霍尔芯片输出线性误差值,当磁铁直径为φ8时,线性误差值最小为-1.6%。

关键词：三维霍尔芯片手柄 COMSOL 磁铁参数化扫描线性误差

维普期刊数据库博看期刊

基于DOE的电机多目标多变量快速参数化设计分析

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微特电机 2023年第12期51卷 40-44页

作者：杨伟涛惠而浦(中国)股份有限公司合肥230088

以一台9槽6极洗碗机用水泵电机为例,选取了绕组匝数、铁心高度、槽口大小、气隙直径、气隙大小、定子齿宽、定子齿高为变量,以交直轴电感、反电动势为优化目标,通过基于DOE的多目标多变量的电机快速参数化设计优化方法,实现了通过部分... 详细信息

以一台9槽6极洗碗机用水泵电机为例,选取了绕组匝数、铁心高度、槽口大小、气隙直径、气隙大小、定子齿宽、定子齿高为变量,以交直轴电感、反电动势为优化目标,通过基于DOE的多目标多变量的电机快速参数化设计优化方法,实现了通过部分析因实验设计完成了常规参数化扫描最少2 187个节点的设计目标,大大节约了项目资源,提高了设计人员的设计效率,缩短了项目的交付周期。给出了各变量与优化目标间的定量关系,提高了设计人员对产品的理解以及经验设计和理论设计的水平。

关键词：实验设计参数化扫描多目标优化洗碗机用水泵电机