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高阶谐波平衡方法中非物理解来源分析及改进方法研究 被引量:6
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作者 刘南 白俊强 +1 位作者 华俊 刘艳 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期897-906,共10页
对于周期性非定常问题,高阶谐波平衡(High-order Harmonic Balance,HOHB)方法将非定常方程的解用Fourier级数展开至一定阶次,从而消除其中的时间导数项,大大降低了计算消耗.本文以达芬振子方程为例,探讨了HOHB方法中非物理解的来源,分... 对于周期性非定常问题,高阶谐波平衡(High-order Harmonic Balance,HOHB)方法将非定常方程的解用Fourier级数展开至一定阶次,从而消除其中的时间导数项,大大降低了计算消耗.本文以达芬振子方程为例,探讨了HOHB方法中非物理解的来源,分析结果表明:非物理解出现的原因是在推导过程中非线性项的简化处理导致方程左右两边并不严格相等.根据非线性项的特点,在其处理过程中扩充子时间层上的时域解,并将非线性项中出现的更高阶谐波截断,使方程左右两边严格相等.通过对达芬振子方程进行数值模拟发现:改进方法在消除非物理解的同时,也显著减少了计算所需谐波数.对比参考文献发现,同阶改进方法的精度和原始谐波平衡方法基本相当,证明了本方法的可行性.最后将本方法应用于具有立方刚度非线性的气动弹性系统中,验证本方法的工程适用性.但是,当方程中非线性项较多时,本方法所需要的计算消耗会有所增加. 展开更多
关键词 周期性系统 FOURIER级数 高阶谐波平衡方法 立方非线性 达芬振子 非物理解
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基于增量谐波平衡方法的Spar平台垂荡纵摇耦合内共振响应研究 被引量:4
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作者 杜亚震 王文华 黄一 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期85-90,共6页
针对经典的Spar平台垂荡纵摇耦合运动问题,为解决传统小参数摄动方法和时间步进分析方法的不足,提出将增量谐波平衡方法(Incremental Harmonic Balance Method,IHBM)应用于研究其内共振响应特性。根据Floquet稳定性分析理论,对周期解的... 针对经典的Spar平台垂荡纵摇耦合运动问题,为解决传统小参数摄动方法和时间步进分析方法的不足,提出将增量谐波平衡方法(Incremental Harmonic Balance Method,IHBM)应用于研究其内共振响应特性。根据Floquet稳定性分析理论,对周期解的稳定性和分叉特性进行分析;在此基础上,通过将该方法与增量弧长法相结合,实现了快速、连续获得Spar平台垂荡纵摇耦合周期运动响应的目的;将IHBM计算结果与时域模拟和多尺度法计算结果进行对比,验证了该方法的准确性和高效性,该方法能够准确预测当波浪激励力频率满足一定条件,系统发生内共振时引起的纵摇不稳定运动现象。对于垂荡纵摇耦合产生的概周期运动,该方法结合Floquet理论能准确预测其发生的参数区间,从而为该周期运动的分析提供良好的基础。 展开更多
关键词 SPAR平台 耦合内共振 增量谐波平衡方法 周期运动 概周期运动
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一种快速模拟振荡叶栅非定常流的数值方法 被引量:3
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作者 施永强 杨青真 +1 位作者 黄秀全 郭霄 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2014年第4期481-487,共7页
为了提高叶轮机内周期性非定常流数值计算效率,发展了一种计算振荡叶栅非线性非定常流的谐波平衡方法,将周期性非定常流动参数采用傅里叶级数表示,从而将传统的定常流动数值计算方法应用于非定常流问题求解中,大大提高了非定常流计算效... 为了提高叶轮机内周期性非定常流数值计算效率,发展了一种计算振荡叶栅非线性非定常流的谐波平衡方法,将周期性非定常流动参数采用傅里叶级数表示,从而将传统的定常流动数值计算方法应用于非定常流问题求解中,大大提高了非定常流计算效率。计算结果表明,发展的谐波平衡方法与线性方法、非线性时域法计算结果吻合较好,且其计算效率比时域法高1个数量级。另外,系统研究了谐波阶次对计算效率与计算精度的影响,认为在气流未出现严重分离时,应采用低阶谐波平衡方法,以减少计算耗时。此外,从压气机振荡叶栅非定常流场计算结果可以看出,叶片吸力面诱导涡的生成频率与振荡频率并不一致,涡生成频率要高于振荡频率。 展开更多
关键词 振荡叶栅 谐波平衡方法 非定常流 双时间法 形状修正法
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基于HB-AFT方法的水电机组转子-轴承系统振动特性研究 被引量:5
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作者 张雷克 原倩 +3 位作者 王雪妮 马震岳 唐华林 张金剑 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第16期26-32,共7页
受电磁、机械等外激励联合作用影响,水轮发电机组转子-轴承系统运动微分方程呈强非线性特性。采用半解析半数值谐波平衡-时频域转换方法对系统周期解予以求解,并与数值计算方法所得结果进行对比。结果表明,是否考虑不平衡磁拉力作用系... 受电磁、机械等外激励联合作用影响,水轮发电机组转子-轴承系统运动微分方程呈强非线性特性。采用半解析半数值谐波平衡-时频域转换方法对系统周期解予以求解,并与数值计算方法所得结果进行对比。结果表明,是否考虑不平衡磁拉力作用系统呈现出截然不同的动态特性。谐波平衡-时频域转换方法可以从解析层面准确展现稳定的转子周期运动形态;对于拟周期等非稳态运动,该方法虽无法完全展现系统的动态响应,但据此得到的解析结果可用于判断转子运动趋势及振动响应成分构成,从而为水轮发电机组轴系早期故障诊断识别提供有益借鉴。 展开更多
关键词 水轮发电机组 转子-轴承系统 周期解 平衡磁拉力 谐波平衡-时频域转换方法
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磁场中载流导体系统的解析逼近解
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作者 赵旭奇 郑炎 刘伟佳 《长春工业大学学报》 CAS 2024年第6期525-529,共5页
采用二阶牛顿-谐波平衡方法构造磁场中载流导体系统的解析逼近解,系统是一个具有非对称恢复力函数的保守振动系统,其恢复力形式导致系统具有强非线性。为提高方法的收敛速度,在对恢复力幂级数展开过程中保留二次项,借助线性化方程分两... 采用二阶牛顿-谐波平衡方法构造磁场中载流导体系统的解析逼近解,系统是一个具有非对称恢复力函数的保守振动系统,其恢复力形式导致系统具有强非线性。为提高方法的收敛速度,在对恢复力幂级数展开过程中保留二次项,借助线性化方程分两步求得系统的解析逼近周期与周期解。通过与数值方法构造的精确解对比,验证所得逼近解无论在小振幅还是大振幅情况下都具有较高精度。 展开更多
关键词 载流导体 二阶牛顿方法 谐波平衡方法 解析逼近解
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非线性转子-轴承系统的周期解及近似解析表达式 被引量:4
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作者 李德信 徐健学 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期557-563,共7页
通过对普通打靶方法进行改造提出一种确定非线性系统周期轨道及周期的新型打靶算法。首先通过改变系统的时间尺度,将非线性系统周期轨道的周期显式地出现在非线性系统的系统方程中,然后对传统打靶法进行改造,将周期也作为一个参数一起... 通过对普通打靶方法进行改造提出一种确定非线性系统周期轨道及周期的新型打靶算法。首先通过改变系统的时间尺度,将非线性系统周期轨道的周期显式地出现在非线性系统的系统方程中,然后对传统打靶法进行改造,将周期也作为一个参数一起参与打靶法的迭代过程,迭代过程包含对周期轨道和周期的求解,迭代过程中的增量通过优化方法选择,从而能迅速确定出系统的周期轨道及其周期。应用所求的结果结合谐波平衡方法求得了非线性系统的周期轨道的近似解析表达式,理论上通过增加谐波的阶数任何精度的周期解都可以得到。最后将该方法应用于非线性转子轴承系统,求出了在某些参数下转子的周期解及其近似解析表达式,通过与四阶Runge-Kutta数值积分结果比较,验证了方法的有效性,计算结果对于转子系统运动的定量控制有重要理论指导意义。 展开更多
关键词 非线性 打靶法 周期解 转子系统 谐波平衡方法
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单侧主缆刚度损伤悬索桥的模态分析及1:1内共振 被引量:2
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作者 夏超 回忆 李珂 《动力学与控制学报》 2023年第2期66-74,共9页
悬索桥缆索在长期服役状态下损伤很难避免,单侧主缆刚度损伤会使系统出现主梁竖弯与扭转自由度间的耦合,这可能会进一步对悬索桥的模态和大振幅下的非线性响应造成影响.为此,建立了考虑单侧主缆刚度受损的七自由度悬索桥横截面模型,模... 悬索桥缆索在长期服役状态下损伤很难避免,单侧主缆刚度损伤会使系统出现主梁竖弯与扭转自由度间的耦合,这可能会进一步对悬索桥的模态和大振幅下的非线性响应造成影响.为此,建立了考虑单侧主缆刚度受损的七自由度悬索桥横截面模型,模态分析发现单侧主缆刚度损伤会使得系统前两阶固有频率曲线由交叉变为跃迁,导致两个本身相互独立的模态发生耦合.以此为基础,考虑悬索桥主缆刚度有损伤和未损伤两种工况,运用拓展的增量谐波平衡法(EIHB)计算系统在内共振条件下的非线性振动.研究结果表明:单侧主缆刚度有损伤的悬索桥在外部简谐激励下发生1∶1内共振,系统能量表现出明显的转移现象;竖向和扭转简谐激励下,有损伤的悬索桥较未损伤工况响应幅值有所减小,但出现了两个共振响应峰值,对激励频率更为敏感.数值结果与利用Runge-Kutta法计算得到的结果吻合一致,验证了EIHB法的准确性. 展开更多
关键词 悬索桥 截面模型 增量谐波平衡方法 模态分析 内共振 非线性响应
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