基于耦合计算的气体轴承-转子系统的动态特性研究

为探究转子运动与轴承特性的非线性对气体轴承-转子系统的影响规律,提高系统特性的计算精度,针对气体轴承-转子系统建立三维模型,将流体动力学与转子动力学结合,通过数值模拟对系统进行双向流固耦合分析。分别使用Fluent模块和Transient Structural模块对系统的流体场和固体场进行瞬态的耦合计算,并通过ANSYS中的System Coupling模块将流体动力学与转子动力学仿真结果进行双向数据交换。研究分析了特定供气压力时,不同阶跃负载及转速条件下的转子非线性运动和轴承特性之间的相互影响,得到了系统特定状态下瞬态响应和稳态响应下的转子轴心轨迹以及不同方向的位移变化曲线。通过时域参数分析得到结论:在一定条件下,提高转速、增加负载会使系统最大超调量降低,提高系统的平稳性,同时减小转子稳态响应下位移波动量,提高系统在稳态响应下的回转精度。     

新型法兰迷宫式静密封几何结构优化设计

针对新型法兰迷宫式静密封,建立了热 流 固耦合数学模型;通过采用有限差分法求解密封圈温度和密封圈与法兰之间的液膜压力的控制方程组,采用有限元法求解密封圈的热、弹变形,对新型法兰迷宫式静密封进行了流、固、热耦合分析,研究了热弹变形对法兰密封性能的影响,并对其结构进行了优化设计。结果表明,新型法兰迷宫式静密封有很好的密封性能,迷宫密封可以逐级降低密封介质的压力,从而提高密封效果。密封圈的热弹性变形可以使密封圈和法兰端面之间更紧密地贴合,防止密封介质的泄漏。     

京九铁路涮江大桥桥上无缝线路设计方案研究

提出了京九铁路涮江大桥桥上无缝线路设计方案,并基于MATLAB语言编制了桥上无缝线路纵向力计算软件.计算结果表明:涮江大桥桥上可不设钢轨伸缩调节器;锁定轨温取34±5℃时,桥上无缝线路强度、稳定性、断缝满足设计要求;桥墩纵向弯曲稳定性、墩身截面强度、合力偏心、墩顶纵向水平位移满足设计要求;桥墩基底应力、基底合力偏心、基础倾覆稳定性、基础滑动稳定性满足设计要求;桥台基底应力及偏心满足设计要求.     

多智能体系统圆形编队控制与一致性

针对一组具有非恒同速度的多智能体系统圆形编队控制问题,提出了一组混合的分布式控制器。该控制器由两部分组成,一部分作用于系统的相位上,一部分作用于角频率上,其中角频率上的控制器主要协调系统中相位变化和初始角频率对系统稳定性的影响。编队设计主要基于系统的相位控制实现,为此给出了2种编队设计方案,即基于位置方法和基于位移方法,基于位置方法的智能体在进行编队时能够实时感知自身的期望中心位置并收敛到与之对应的期望位置;基于位移方法的智能体需要实时感知于邻居之间的相对位移,进而收敛到自身于邻居之间的期望中心位置之差。研究结果表明：在任意初始状态下具有非恒同速度的多智能体系统,在控制器的作用下能够使智能体以指定的角频率逐渐形成期望的圆形编队队形,且所有智能体的相位是同步或平衡的,其角频率能够渐近一致且收敛到指定的值。由5个智能体构成的系统仿真表明：在系统稳定后截取的4个周期的运动轨迹是稳定的圆周运动,并且基于位置方法模拟出来的中心位置与期望中心位置之间的误差小于0.01,基于位移方法的相对位移与期望位移之间的误差小于0.000 2,验证了编队控制方案的有效性和准确性。     

r型槽与螺旋槽干式气体密封性能对比研究

为了改善螺旋槽干式气体端面密封性能,提出了一种由螺旋槽和圆弧槽组合的r型槽干式气体密封,并根据气体润滑理论建立了r型槽干式气体密封数值分析模型,定义了r型槽的主要几何结构参数,采用有限元方法求解雷诺方程,获得了端面气膜压力分布,分析了转速、压力对端面开启力、泄漏量等密封性能参数的影响规律,并与螺旋槽干式气体密封进行了对比研究。结果表明,r型槽干式气体密封中圆弧槽有回流作用,与螺旋槽干式气体密封相比有较小的泄漏量;r型槽干式气体密封更适用于低压高速场合。     

基于CFD的罗茨真空泵的瞬态流场计算与性能预测

采用CFD的动网格技术对罗茨真空泵内部流动进行瞬态模拟和性能预测,得到不同入口压力下罗茨泵内瞬态流场特性,并将计算结果与实际抽速进行了对比验证。在此基础上对比分析有、无逆流冷却时罗茨泵内部流场的流动规律,并系统全面地研究入口压力、转速、转子间隙、逆流冷却、进气温度等参数对罗茨泵抽速的影响。研究表明:入口压力、转速、转子间隙对罗茨泵抽速有显著的影响,而在低压比情况下,逆流冷却和进气温度对抽速影响并不明显。该研究为罗茨真空泵的设计和应用提供了理论依据。     

埋深对压气储能内衬洞室稳定性影响的定量分析

采用热力耦合数值模型定量分析埋深对压气储能内衬洞室稳定性的影响.通过建立洞室内空气能量和质量守恒方程、洞室传热控制方程以及热弹性受力变形控制方程,从而建立压气储能内衬洞室热力耦合计算模型.对不同埋深时的压气储能洞室其受力变形特征进行模拟,对一个周期内的应力及变形进行分析,获得了不同埋深对压气储能内衬洞室稳定性的影响.数值模拟结果表明:埋深对密封层第一主应力和第三主应力影响不大.埋深越大,衬砌拉应力越小,而压应力越大;埋深只影响衬砌一个周期内前几个小时以及后几个小时的第三主应力值,对其余阶段应力影响不大.埋深越大,围岩压应力越大,第一主应力波动幅度越小;埋深增加,第三主应力增加.埋深越大,水平位移越小.每个时间节点洞顶竖向位移均随埋深的增加而减小.     

高剪切均质机转子齿变形的可靠性研究

目前高剪切均质机转子系统转速有不断提高的趋势，这对均质设备工作的可靠性提出了新的挑战。课题组以转子系统为研究对象，提出了高速转子齿径向位移的数学力学模型,在此基础上结合机械结构可靠性设计理论,以均质机转子的工作转速、齿全高、底厚和齿厚为变量,导出了转子最外层齿顶径向位移变形的可靠度计算函数。实例分析结合有限元计算结果表明该位移可靠度公式是正确的，实践也验证了该型号的高剪切均质机具有良好的工作可靠性。所得结论同时也为新型高剪切均质设备转子的设计与优化提供一定的参考依据。     

采用间接耦合法分析斜拉桥索塔瞬态温度应力场

针对混凝土斜拉桥索塔，将以传热学原理为基础的温度场分析与采用有限元法的应力场分析间接耦合，准确分析了结构内瞬态温度场和应力场的分布。以实桥为例，求解了索塔上温度应力分布，表明：用有限元法求解瞬态温度场能准确模拟索塔的温度场分布；间接耦合法能准确、有效地处理温度-应力耦合问题，能将温度荷载与其他荷载作用应力场有效组合，从而得到结构上准确的应力分布；对比了瞬态温度场分布与采用温差分布经验公式的不同，证明采用温差分布经验公式计算索塔面板上温度产生的拉应力时误差不大。     

拟均相固定床反应器的稳定性

分析了具有轴向扩散的拟均相固定床反应器的热稳定性，导出了这类反应器满足热稳定性所需要的条件。热稳定条件需要求解线性常微分方程，并根据解的特征来确定反应系统稳定与否而无需进行瞬态计算。