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一种改进的薄膜/基层体系力学性质同步表征技术

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一种改进的薄膜/基层体系力学性质同步表征技术

作者：李珂重庆大学

学位级别：硕士

在建筑工程领域中,膜结构凭借其轻质,良好的可塑性,透光性等一系列独特的优势,在大型体育馆场,展览会场,购物中心等大空间建筑方面的发展越来越迅速。薄膜/基层体系作为膜结构中的一种形式,在日常生活中也同样有着广泛的应用,例如道路... 详细信息

在建筑工程领域中,膜结构凭借其轻质,良好的可塑性,透光性等一系列独特的优势,在大型体育馆场,展览会场,购物中心等大空间建筑方面的发展越来越迅速。薄膜/基层体系作为膜结构中的一种形式,在日常生活中也同样有着广泛的应用,例如道路的路基与路面,房屋的屋顶与防水层,喷有漆体的桌面等都可以当作为薄膜/基层体系。薄膜/基层体系的运用要求薄膜与基层间具有充足的粘附强度。而膜/基界面的粘附强度不仅是薄膜/基层体系质量评价的关键指标,还是薄膜/基层体系能够发挥正常的使用性能(力学、化学和物理等)的根本前提。因此,正确评价膜/基界面粘附强度是十分必要的。但是要测量膜/基界面的粘附强度,需要知道其表面薄膜的力学性质(即薄膜的弹性模量,泊松比,残余应力)。现阶段,膜/基体系的力学性质测量工作大部分都是分开测量表面和界面信息。这样的做法虽然简单易行,但是没有考虑表界面性质间的相互影响以及两次独立实验可能带来的误差,这就会影响到测量结果的精度。为了消除这一误差,在我们之前工作中,提出了“同步测量”的概念。所谓的同步测量技术是一种通过对同一次实验所得到的实验数据进行力学分析以得到表面薄膜的弹性模量,泊松比,残余应力,以及膜/基界面的粘附强度的方法,因此这一技术可以有效地消除两次实验带来的误差。但是现有同步测量技术仍存在一些问题,例如:大多数同步测量方法忽略了表面薄膜可能存在有残余应力;测量所基于的圆薄膜问题的求解过程中通常采用“小转角假设”,因此当薄膜发生较大挠度变形时这一假设会带来明显的误差等等。本课题针对以上这两个问题提出了一种改进的方法,进而提高测量结果的精度。本论文首先较为系统地对膜/基体系的力学性质表征理论进行了研究,并且针对现有的同步测量技术所存在的问题,提出了一种改进的膜/基体系力学性质同步表征技术并给出了所用的实验装置。然后对该同步表征技术所依据的力学模型进行了详细的解析求解,在引入初始应力的同时也放弃了“小转角假设”,利用幂级数法重新对“圆膜问题”进行解析求解,进而完善了“圆膜问题”的理论。最后为了表明“放弃小转角假设”与考虑初始应力对力学模型计算结果带来的影响,利用本文所提出的“圆膜问题”求解方法与现有的几种求解方法进行了对比分析。并且通过一个算例验证了所提出的同步表征技术的正确性,同时也给出了具体的操作方法。本论文的主要创新之处在于:考虑了膜/基体系的表面薄膜可能存有残余应力的前提下,同时在力学模型的求解过程中放弃了圆膜问题的“小转角假设”,从而大幅提高了测量结果的精度。对今后同步测量理论的发展具有积极的促进作用。

关键词：同步测量技术残余应力膜/基体系鼓泡法粘附强度

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电网相量同步动态监测系统

仪表技术与传感器 2005年第10期 28-29,34页

作者：徐政王铁钢长春工程学院吉林长春130012 长春供电公司吉林长春130051

介绍了基于GPS(全球卫星定位系统)和现代通信技术发展起来的一种全新的电网监测和控制手段———全网相量同步动态监测技术和应用该技术实现的电网相量同步动态监测系统的构成,并就该系统中相量测量装置(PMU)的设计原则和核心算法,以及... 详细信息

介绍了基于GPS(全球卫星定位系统)和现代通信技术发展起来的一种全新的电网监测和控制手段———全网相量同步动态监测技术和应用该技术实现的电网相量同步动态监测系统的构成,并就该系统中相量测量装置(PMU)的设计原则和核心算法,以及系统通信方式的选择等关键技术进行了研究,同时对全网相量同步动态监测技术的应用前景进行了探讨,重点介绍了其在系统动态过程监测、不稳定预测、系统状态估计和失步保护与故障定位等方面的应用。

关键词：电力系统相量测量功角 GPS 同步测量技术动态监测

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液控调节阀空化流场及压力脉动特性研究

液控调节阀空化流场及压力脉动特性研究

作者：谢永伟中国矿业大学

学位级别：硕士

液压阀是液压传动系统中的控制元件,控制着系统中的流体压力、流量和流动方向。液压阀由于其流道结构复杂,在节流口及下游易有空化产生。空化会带来噪声、振动、空蚀等诸多不利影响,长期以来一直是研究的重点和难点。本文通过理论分析... 详细信息

液压阀是液压传动系统中的控制元件,控制着系统中的流体压力、流量和流动方向。液压阀由于其流道结构复杂,在节流口及下游易有空化产生。空化会带来噪声、振动、空蚀等诸多不利影响,长期以来一直是研究的重点和难点。本文通过理论分析与实验研究相结合的方法,设计了液控调节阀内非定常空化流场图像和压力脉动信号同步采集系统,并对采集的信息在时域、频域内提取相关特征值,进而开展液控调节阀内非定常空化结构演变及其引发的压力脉动特性研究。搭建了空化流动实验台和空化流场采集系统,通过高速相机采集了不同入口压力下的空化结构变化图像,通过图像处理技术对空化结构的特征值进行提取并分析研究,研究结果表明:非定常空化流场变化存在明显的准周期性,空化发生在节流口附近及下游。一个典型的空化结构主要包括三个阶段:附着型空穴的生长阶段,附着型空穴的断裂、脱落阶段,游离型空穴的增长、回缩、溃灭阶段。基于理论分析和实验研究相结合的方法,研究了不同入口压力下液控调节阀内非定常空化流场结构变化特性。研究结果表明:随着入口压力的增大,附着型空穴末端逐渐变得不稳定,开始有空穴脱落。随着入口压力增大,附着型和脱落的游离型空穴面积均在逐渐变大,空化面积变化周期愈发变长,与此同时,空穴面积随着时间的变化幅度也在逐渐增大,空化程度逐渐增强。附着型空穴和游离型空穴面积变化与空穴总面积变化在频域内存在相同的中心频率,发展变化的周期基本相同。建立了基于液控调节阀的空化流动多场同步测量系统,实现了空穴形态和压力脉动的同步采集,揭示了液控调节阀内非定常空化流动的瞬时空穴形态和壁面压力脉动之间的关系,讨论了压力脉动的时域和频域特性随入口压力的变化规律。研究结果表明:在空穴面积增长阶段,流场内的压力缓慢降低;当空穴脱落后向下游发展,空穴的面积也在逐渐减小,近壁面处的压力逐渐增加;当游离型空穴缩小、溃灭,流场内压力达到峰值。流场内压力和空化结构的变化过程呈现近似的准周期发展过程,各个监测点处压力脉动与空穴面积变化存在相同的主导频率。该论文有图45幅,表1个,参考文献86篇。

关键词：空化流动同步测量技术压力脉动液控调节阀

基于GOOSE通信的大型光伏电站孤岛检测研究与实现

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基于GOOSE通信的大型光伏电站孤岛检测研究与实现

作者：陈先兵武汉理工大学

学位级别：硕士

近几年,我国正在加大力度促进光伏电站的发展,并出台了相关政策鼓励光伏电站并入电网运行。光伏电站并网运行,给电网带来一系列的影响。根据国内外光伏电站运行经验,大型并网光伏电站运行存在技术难题和安全隐患:光伏发电随机波动性较大... 详细信息

近几年,我国正在加大力度促进光伏电站的发展,并出台了相关政策鼓励光伏电站并入电网运行。光伏电站并网运行,给电网带来一系列的影响。根据国内外光伏电站运行经验,大型并网光伏电站运行存在技术难题和安全隐患:光伏发电随机波动性较大,使电网电压和频率控制困难;现有技术下光伏电站孤岛检测与低电压穿越之间存在矛盾;在发电规模达到一定程度后,谐波、不对称、闪变、震荡等电能质量问题影响着光伏并网。本文对大型光伏电站的孤岛检测方法进行了研究。以江苏20MWp光伏电站项目为例,在分析大型并网光伏电站结构的基础上,通过理论分析和仿真实验验证,对孤岛检测方法进行了研究,提出了一种适合大型光伏电站的基于同步相量测量(PMU)的远程式孤岛检测方法。传统的远程式孤岛检测是基于继电保护的一种检测方法,通过检测孤岛时电力线上导致孤岛发生的断路器状态来判断孤岛,在一定程度上依赖数据采集与监控系统实现,实时性难以满足孤岛检测要求。含有并网光伏电站的电力系统,在电网存在时,远端变电站与光伏电站间的电力线保持连通,两者间的频率差存在较小差异;电网失压时,两者间的电力线由于继电保护将会断开,导致频率差较大差异。本文的创新点在:借助PMU检测远端变电站和光伏电站间的电网频率差变化情况,判断继电器的连接情况,继而判断孤岛;使用GOOSE通信可以改善孤岛检测的实时性和可靠性。并通过Simulink仿真验证了该方法的有效性。在理论分析PMU和GOOSE通信技术的基础上,设计了一种频率同步测量装置和能实现GOOSE通信的智能电子设备。最后,完成该孤岛检测方法的软硬件设计,对孤岛判据和检测时间进行讨论和评估,并进行实验验证。仿真及实验结果表明,该孤岛检测方法可以准确检测到孤岛,具有可行性。

关键词：孤岛检测方法同步测量技术 GOOSE通信技术智能电子设备

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调节阀内空穴形态演变与压力脉动特性研究

调节阀内空穴形态演变与压力脉动特性研究

作者：陈劲松中国矿业大学

学位级别：硕士

调节阀是液压系统中重要的控制元件之一,由于其内部流道结构复杂,当高速流动的介质通过节流口时,流速加快导致流体压力降低,当压力低于饱和蒸汽压时,在流道内节流口处及下游易产生空化。调节阀内部流场非定常形态演变过程包含了空穴的... 详细信息

调节阀是液压系统中重要的控制元件之一,由于其内部流道结构复杂,当高速流动的介质通过节流口时,流速加快导致流体压力降低,当压力低于饱和蒸汽压时,在流道内节流口处及下游易产生空化。调节阀内部流场非定常形态演变过程包含了空穴的初生、断裂、脱落、溃灭等复杂现象,并且非定常空穴演变诱导的压力脉动会带来阀体振动、产生噪音等不良影响。因此本文开展了调节阀内空化流动非定常特性研究,揭示了空化形态演变诱导压力脉动机理,有助于抑制空化流动在工程应用中的不利影响。(1)建立了调节阀空化流场同步采集系统,该系统主要包括液压实验系统,高速全流场图像采集系统以及压力信号采集系统。基于调节阀空化场同步采集系统,实现了调节阀工作状态下空穴形态演变和流场内关键位置压力信号的同步采集,为非定常空化流动的空穴形态演变和关键测点位置处的压力脉动同步分析提供了实验基础。(2)基于高速全流场显示系统采集了不同空化数下的空穴形态演变图像,探究了空穴形态演变过程,将空穴形态演变分为初生空化阶段,临界空化阶段以及严重空化阶段。通过图像处理技术提取了空化图像特征,揭示了低空化数下典型空腔长度、喉部附着型空化脱落速率、脱落频率随空化数的变化规律。结果表明随着空化数的增大,附着型空化的空腔长度不断减小,并且随着空化数的增大,减小的速率也越来越快。随着空化数的增大,游离型空化空腔长度不断减小,并且随着空化数的增大,减小的速率基本保持一致。附着型空泡发展速率一般保持在335m/s,附着型空泡回缩的速率一般保持在480m/s。不同的空化数下,附着型空泡回缩的速率一直大于附着型空泡发展的速率。另外,随着空化数的增大,周期性云空化脱落频率也逐渐增大,周期性空泡脱落的周期越来越短。(3)通过压力测量系统测得调节阀流道内各测点的压力信号,开展压力信号时域、频域分析以及时频域分析,探究了不同空化数下空化流场内压力信号的时频域分布特性。研究结果表明:不同空化数下,上游测点的压力信号频域分布情况基本相同,主要受泵的脉动周期的影响,主频均为100Hz。当空化数减小时,喉部测点的压力信号比较不规则,没有明显的主频。随着空化数的进一步减小,空化程度进一步增强,大尺度空泡团周期性断裂脱落,溃灭发展到了扩张段传感器的位置,受空化发展周期的影响不断增强,扩张段测点压力信号出现1100Hz左右的峰值。通过对压力信号进行时频分析,发现调节阀内压力脉动为典型的非平稳信号,既受空化脱落的影响也受来流脉动的影响。喉部压力测点的时频分布受到小尺度空穴团的影响,分布情况较为复杂,直到产生完整的附着型空泡后,才呈现出一定规律的变化特征。扩张段位置处压力传感器主要受到脱落型空泡脱落、溃灭过程影响,压力信号的频率组成比较单一。但无论是喉部还是扩张段均受到来流泵的压力脉动以及周期性空泡脱落两种周期性发展过程的影响,使得频率分布呈现出不同特征。(4)基于调节阀空化流场同步采集系统,开展空穴形态演变图像及压力信号的同步分析。探究了调节阀内压力脉动与t-x图以及测点位置处灰度值的对应关系,重点揭示了低空化数下准周期发展过程诱导的压力脉动规律。结果表明:空穴形态演变与压力信号均受到上游来流泵的脉动周期影响,且随着空化数的减小,泵的脉动影响逐渐减弱。此外,研究了周期性云状空穴形态演变与其诱导压力脉动的机理,指明周期性空化产生的压力脉动与形态演变过程中空穴等效面积的二阶导数成正比。

关键词：调节阀液压空化同步测量技术压力脉动图像处理

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河北南网实时动态监测系统构成与应用研究

河北南网实时动态监测系统构成与应用研究

作者：王生彬华北电力大学（河北）

学位级别：硕士

本文针对国内外大区联网的电力系统现状,紧密结合河北南部电网智能坚强电网建设的要求,应用同步相量测量技术,研究、开发了基于广域测量系统的河北南网实时动态监测系统(WAMS)。该系统可对广域分布电力系统的电气量进行实时测量,为大型... 详细信息

本文针对国内外大区联网的电力系统现状,紧密结合河北南部电网智能坚强电网建设的要求,应用同步相量测量技术,研究、开发了基于广域测量系统的河北南网实时动态监测系统(WAMS)。该系统可对广域分布电力系统的电气量进行实时测量,为大型电力系统的安全分析和稳定控制提供了新的契机。现场数据模拟运行结果表明,该系统在电力系统稳态分析、全网动态过程记录和事后分析、电力系统动态模型辨识和模型校正、暂态稳定预测及控制、电压和频率稳定监视及控制、低频振荡分析及抑制、电力市场辅助服务监测等方面具有很好的实用效果。通过该系统技术支持,改变了调度运行专业人员原来的分析手段,减轻了专业人员的劳动强度,使企业在技术管理方面更加科学化、现代化。

关键词：广域测量系统同步测量技术电压频率