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An internal ballistic model of electromagnetic railgun based on PFN coupled with multi-physical field and experimental validation 被引量:1
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作者 Benfeng Gu Haiyuan Li Baoming Li 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期254-261,共8页
To accelerate the practicality of electromagnetic railguns,it is necessary to use a combination of threedimensional numerical simulation and experiments to study the mechanism of bore damage.In this paper,a three-dime... To accelerate the practicality of electromagnetic railguns,it is necessary to use a combination of threedimensional numerical simulation and experiments to study the mechanism of bore damage.In this paper,a three-dimensional numerical model of the augmented railgun with four parallel unconventional rails is introduced to simulate the internal ballistic process and realize the multi-physics field coupling calculation of the rail gun,and a test experiment of a medium-caliber electromagnetic launcher powered by pulse formation network(PFN)is carried out.Various test methods such as spectrometer,fiber grating and high-speed camera are used to test several parameters such as muzzle initial velocity,transient magnetic field strength and stress-strain of rail.Combining the simulation results and experimental data,the damage condition of the contact surface is analyzed. 展开更多
关键词 Internal ballistic modeling Electromagnetic rail gun multi-physics field coupling Experimental validation PFN
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CFRTP蒙皮桁条构件感应焊接磁-热-力耦合仿真
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作者 占小红 卜珩倡 +1 位作者 罗杰帮 李晓东 《航空材料学报》 北大核心 2025年第3期61-74,共14页
碳纤维增强热塑性复合材料(carbon fiber reinforced thermoplastic composite,CFRTP)凭借其比强度高、韧性强、可焊接,被广泛应用于航空航天领域;感应焊接是其构件制造的关键工艺,然而,感应焊接过程中多场高度复杂耦合,其演化及分布特... 碳纤维增强热塑性复合材料(carbon fiber reinforced thermoplastic composite,CFRTP)凭借其比强度高、韧性强、可焊接,被广泛应用于航空航天领域;感应焊接是其构件制造的关键工艺,然而,感应焊接过程中多场高度复杂耦合,其演化及分布特征尚不明晰,制约了构件的高效高质量生产。本研究通过耦合求解麦克斯韦方程组、傅里叶传热方程及弹塑性本构方程,构建CFRTP蒙皮桁条构件感应焊接过程磁-热-力耦合仿真模型,研究焊接过程磁、热及力的分布与演化特征。结果表明:在交变电磁场作用下,构件边缘区域磁场强度达1.45mT,模拟所得磁场、温度场与应力场均存在显著边缘效应,焊接过程界面温度可超500℃,该现象与高频涡流引起的趋肤效应密切相关;焊接过程中蒙皮底部两侧存在非对称、近半椭圆状的高温区域,且靠近立桁区域的温度显著高于远离立桁区域的温度;当电流频率从150 kHz增加至250 kHz,焊件上应力最大值从637 MPa增加至778 MPa,焊接界面处的非对称应力集中区域不断扩大;焊接过程温度场及焊后应力测量结果与模拟结果高度吻合,这有效验证所构建模型的准确性和适用性,本研究为CFRTP复杂构件感应焊接的工艺优化与质量控制提供了理论支撑。 展开更多
关键词 热塑性复合材料 磁-热-力耦合仿真 温度场 应力场 磁场 感应焊接
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地下水渗流富水砂层竖井冻结温度场时空演化规律及敏感性分析
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作者 荣传新 屠卓 +1 位作者 龙伟 张润泽 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第2期268-283,共16页
为研究冻结竖井施工中地下水渗流对冻结温度场时空演化规律的影响,以淮北煤田临涣矿区袁店二矿为工程背景,根据现场实测数据及水热耦合数值模拟计算结果分析现场砂土渗透地层温度场的时空演化规律;通过控制变量法,研究流速、冻结管间距... 为研究冻结竖井施工中地下水渗流对冻结温度场时空演化规律的影响,以淮北煤田临涣矿区袁店二矿为工程背景,根据现场实测数据及水热耦合数值模拟计算结果分析现场砂土渗透地层温度场的时空演化规律;通过控制变量法,研究流速、冻结管间距、冻结管直径及盐水温度对温度场的影响;结合灰色关联度理论对冻结温度场进行敏感性分析。研究结果表明:1)冻结竖井施工中,开挖及筑壁带来的施工热扰动对井帮处冻结壁的形成有削弱作用,地下水渗流使得冻结管布置圈径外侧上下游温度相差2~4℃。2)通过数值计算结果与现场实测数据的对比验证,证实将SFCC(soil freezing characteristic curve)离散试验数据公式化并嵌入数值计算软件中,能够可靠地模拟埋深135 m富水砂层的温度场演化过程。3)富水砂层在冻结30 d时冻结壁交圈,冻结100 d时冻结壁有效厚度可达5 m以上,且渗流方向上的冻结温度场分布和上下游冻结壁温度变化具有明显差异。4)单因素作用下,冻结管直径与盐水温度的变化对上游冻结壁厚度及非对称系数的影响较小,变化幅度均不超过10%;而冻结管间距的改变对交圈时间影响显著,变化幅度超过60%。5)流速小于5 m/d时,交圈时间对盐水温度最为敏感,上游冻结壁厚度和冻结壁非对称系数对冻结管间距最为敏感;流速大于5 m/d时,交圈时间和冻结壁非对称系数受流速影响最为显著,上游冻结壁厚度受冻结管间距影响最为显著。 展开更多
关键词 竖井 水热耦合 冻结温度场 数值模拟 地下水渗流 敏感性分析
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新型磁控变压器的特性分析
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作者 赵国生 高权威 +1 位作者 郑晓雷 潘俊鹏 《电源学报》 北大核心 2025年第4期322-331,共10页
传统的有载调压技术会存在产生电弧、响应速度慢、调节精度低等不足,影响变压器运行可靠性。新型电力电子变压器虽具有无弧、响应快的优势,但其损耗高、成本高。基于此,提出1种新型单相四柱式磁控变压器结构,由磁控电抗器和变压器串联... 传统的有载调压技术会存在产生电弧、响应速度慢、调节精度低等不足,影响变压器运行可靠性。新型电力电子变压器虽具有无弧、响应快的优势,但其损耗高、成本高。基于此,提出1种新型单相四柱式磁控变压器结构,由磁控电抗器和变压器串联连接组成。根据磁控电抗器拓扑结构分析该磁控变压器工作原理,并推导出电路方程与电磁方程。该结构的右旁轭可以提供交流磁通回路,不受直流磁通干扰。利用Ansys软件Maxwell与Simplorer进行模型场路耦合多物理域联合仿真分析其调压能力,并在Simulink中对输出电压进行谐波分析。结果验证了该新型磁控变压器可以无弧、无级、连续平滑地调节输出电压,谐波含量低。 展开更多
关键词 新型磁控变压器 磁控电抗器 ANSYS 场路耦合多物理域联合仿真 谐波
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无人机系统级线缆电磁效应与耦合特征分析 被引量:1
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作者 周佳乐 余道杰 +5 位作者 柴梦娟 白艺杰 杜剑平 李涛 张霞 姚振宁 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第2期70-77,共8页
无人机系统级线缆耦合特征对于无人机电磁效应与机理分析具有重要意义。针对无人机系统中多类型线缆建立了线缆电磁干扰场路联合仿真模型,分析了无人机不同类型线缆的耦合特征,并结合无人机系统复杂物理结构对无人机系统级线缆耦合特征... 无人机系统级线缆耦合特征对于无人机电磁效应与机理分析具有重要意义。针对无人机系统中多类型线缆建立了线缆电磁干扰场路联合仿真模型,分析了无人机不同类型线缆的耦合特征,并结合无人机系统复杂物理结构对无人机系统级线缆耦合特征展开研究,基于无人机系统表面电流分布情况,在无人机飞控端口线缆处、机翼线缆处、旋翼线缆处设置电压监测点,得到了无人机系统线缆耦合的薄弱环节。仿真结果表明,平面波以不同角度入射相同长度线缆时,电场矢量与线缆所在平面平行时耦合峰值电压最大,且不同类型线缆耦合敏感频点相同,平面波以相同角度入射不同长度线缆时,谐振频点的倒数满足与线缆长度相同的倍数关系;无人机系统线缆辐照场景下,飞控线缆耦合敏感频段为300~600 MHz;无人机机翼线缆与旋翼线缆耦合敏感频段为300~430 MHz,且飞控线缆耦合峰值电压明显大于机翼线缆与旋翼线缆处峰值电压。 展开更多
关键词 无人机电磁效应 线缆耦合特征 场路联合仿真 电压监测 耦合敏感频段
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气吸式圆盘白萝卜播种机设计与试验
6
作者 尹家巧 李骅 +2 位作者 齐新丹 孙新平 马云龙 《农机化研究》 北大核心 2025年第1期148-156,共9页
针对目前白萝卜种子尺寸小、流动性差、形状不规则导致播种机吸种效果差、漏播率和重播率高等情况,设计了一款气吸式圆盘白萝卜播种机。通过对播种机结构组成和工作原理的分析,计算吸附单粒种子的受力情况,建立了力学模型,并得到单粒最... 针对目前白萝卜种子尺寸小、流动性差、形状不规则导致播种机吸种效果差、漏播率和重播率高等情况,设计了一款气吸式圆盘白萝卜播种机。通过对播种机结构组成和工作原理的分析,计算吸附单粒种子的受力情况,建立了力学模型,并得到单粒最小吸附负压值;通过各级链数转动比,确定了播种机地轮与排种器链数关系。通过对吸种过程DEM-CFD耦合仿真单因素试验,计算确定播种机中排种器关键结构参数最优范围,即排种盘转速为1~2 rad/s、风机负压为4~5 kPa、吸孔直径为2.4~2.8 mm;并在此基础上进行田间试验,以排种盘转速、风机负压、吸孔直径为试验因素,以播种间距合格率指标、漏播率指标、重播率指标为评价标准,进行三因素三水平正交试验。利用Design-Expert软件构造数学回归方程和响应曲面模型,分析了各个参数对播种合格率指标的影响变化,并利用软件最优化模块,确定了结构参数最优组合,即排种盘转速为1.3 rad/s、风机负压为4.6 kPa、吸孔直径为2.5 mm。田间试验结果表明:播种行距合格率指标为92.35%,漏播率指标为3.97%,重播率指标为3.68%,满足白萝卜精量播种的农艺要求。 展开更多
关键词 气吸播种机 耦合仿真 田间试验 正交试验 白萝卜
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外界风速作用下六旋翼植保无人机施药雾滴分布研究 被引量:2
7
作者 李仁凤 韩顺凯 《沈阳农业大学学报》 北大核心 2025年第1期108-116,共9页
[目的]为探究旋翼植保无人机下洗流场及侧向风对施药雾滴沉积分布规律的影响。[方法]六旋翼植保无人机为研究对象基于拉格朗日多相流模型和SIMPLE算法,对六旋翼植保无人机下洗流场和有侧向风影响下的喷雾场进行数值计算。研究分析了植... [目的]为探究旋翼植保无人机下洗流场及侧向风对施药雾滴沉积分布规律的影响。[方法]六旋翼植保无人机为研究对象基于拉格朗日多相流模型和SIMPLE算法,对六旋翼植保无人机下洗流场和有侧向风影响下的喷雾场进行数值计算。研究分析了植保无人机悬停工作条件时的下洗流场速度特性,以及受外界风速作用下喷雾场雾滴空间分布规律。[结果]无人机旋翼下洗气流呈现先聚拢后扩散现象,速度峰值在旋翼正下方,随着高度降低而逐渐降低;在侧向风作用下,来流与下洗流场产生漩涡,竖直分布的风场向后偏移,靠近迎风侧一边由于侧向风与下洗流场相互作用致使风场出现紊乱,近地风场消失,风场速度抬升并出现波动;当侧向风速小于1.5 m·s^(-1)时,机身中心下方风场速度变化较小,靠近机身下方速度基本保持不变;当侧向风速大于1.5 m·s^(-1)时,在距离机身中心正下方0.5~1.5 m的范围内,风场速度由于侧向风挤压峰值速度能达到7 m·s^(-1)以上;当侧向风速大于2 m·s^(-1)时,植保无人机下洗流场将不能保持稳定;侧向风速进一步增大达到3 m·s^(-1)时,旋翼产生的风场在x轴方向的最大倾斜角达到45°以上。喷雾场雾滴空间分布与旋翼风场速度流线基本吻合且距离旋翼越远雾滴飘移越严重,雾滴颗粒直径主要分布在70~160μm。[结论]为保证施药的均匀性及利用率,无人机在作业时应尽量在无风或环境风小于2 m·s^(-1)的环境下作业。 展开更多
关键词 旋翼植保无人机 流体仿真 耦合风场 下洗流场 雾滴分布 环境风速
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高精度锂电池虚拟仿真系统设计
8
作者 尹润翔 张维戈 盛大双 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第7期62-69,共8页
在现代电动汽车和储能系统中,电池管理系统(BMS)发挥着关键作用,负责电池的监测、保护、均衡及状态估算。GB/T 38661—2020未明确描述电池参数不一致性对BMS功能测试的影响。为提高BMS测试的准确性,设计了一款能够量化电池参数并输出电... 在现代电动汽车和储能系统中,电池管理系统(BMS)发挥着关键作用,负责电池的监测、保护、均衡及状态估算。GB/T 38661—2020未明确描述电池参数不一致性对BMS功能测试的影响。为提高BMS测试的准确性,设计了一款能够量化电池参数并输出电压、温度信号的硬件系统。该系统不依赖实时仿真机,采用主从式架构,结合上位机软件和Matlab引擎,进行锂电池外部特性参数的量化仿真。仿真系统主控板控制仿真实时时钟,采用基于多级功耗管理的电压输出从板来模拟电池输出电压。为解决现有设计中缺乏温度模拟和数据同步机制的问题,系统设计了电池温度模拟从板,并引入了数据缓存与同步脉冲相结合的仿真数据同步机制。测试结果表明:系统输出电压误差不超过0.15 mV,响应时间在5 ms以内,温度误差控制在0.1℃以内,精确地模拟了电池组的电气特性、动态行为及温度特性,为电池管理系统的准确评估提供了可靠的数据支持。 展开更多
关键词 锂电池虚拟仿真系统 实时仿真 电池模拟器 温度模拟器 数据同步 多场耦合
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水-热-力耦合作用下沥青路面动力响应特性研究
9
作者 董鹏军 曹雪娟 唐伯明 《东南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期1100-1112,共13页
为揭示温度、湿度和动载耦合作用下沥青路面的损坏机理,本文在考虑初始静应力场的条件下,构建了水-热-力全耦合三维有限元沥青路面结构模型,研究了温度场对动应力、动应变以及超孔隙水压力的作用规律。结果表明,在路表,随着路面温度升高... 为揭示温度、湿度和动载耦合作用下沥青路面的损坏机理,本文在考虑初始静应力场的条件下,构建了水-热-力全耦合三维有限元沥青路面结构模型,研究了温度场对动应力、动应变以及超孔隙水压力的作用规律。结果表明,在路表,随着路面温度升高,横向和纵向动态拉伸应变增大,且动应变的波形变化更为复杂,容易导致路面出现横向和纵向裂缝。沿路面深度方向,水-热-力耦合作用下动应变分量负峰值以及超孔隙水压力均呈指数函数分布。随着路面温度的升高,动应变分量负峰值随温度的变化可近似采用指数函数描述,当路面温度超过30℃时,动应变分量快速增长;超孔隙水压力负峰绝对值随着路面温度的升高呈线性增大,其中在路表的增长速率最快。研究结果将为揭示多场耦合作用下沥青路面的损坏机理以及沥青路面结构的设计提供参考依据。 展开更多
关键词 道路工程 沥青路面 多场耦合 动力响应 数值模拟
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不同材料的隧道电缆支架适用性对比研究
10
作者 周秀 田天 +5 位作者 白金 常文治 杨鑫 马宇坤 欧阳展 李科 《高压电器》 北大核心 2025年第9期146-154,共9页
输电电缆线路运行电流较大,电缆支架涡流损耗和温升的问题被广泛关注,急需寻找一种损耗小、温升低、经济性能良好的支架材料。文中采用多物理场耦合的有限元分步仿真计算方法对220 kV电缆线路的钢、不锈钢和新型玄武岩复合材料支架的涡... 输电电缆线路运行电流较大,电缆支架涡流损耗和温升的问题被广泛关注,急需寻找一种损耗小、温升低、经济性能良好的支架材料。文中采用多物理场耦合的有限元分步仿真计算方法对220 kV电缆线路的钢、不锈钢和新型玄武岩复合材料支架的涡流损耗和温升进行计算。首先在频域下计算涡流损耗,之后再以涡流损耗作为热源,在瞬态下进行电磁场—温度场—流体场三场耦合计算,从而计算出支架温度分布。该方法在保证计算精度的前提下极大降低了计算的复杂度。计算结果表明:钢支架涡流损耗远大于不锈钢支架和玄武岩支架的涡流损耗。电缆电流为1400 A单回线路运行时,钢支架温升最大值为11.1℃,不锈钢支架温升最大值为3.2℃,玄武岩支架温升最大值为1.8℃。经技术经济比较,钢支架运行年均费用最高,不锈钢支架年均费用比玄武岩支架高36.12%。综上所述,玄武岩是一种兼具低损耗及低成本的新型电缆支架材料。文中研究结果可为工程中电缆支架的选择提供参考。 展开更多
关键词 电缆支架 涡流损耗 温升 数值仿真 多物理场耦合
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无铁芯永磁同步直线电机温升特性与定位精度研究
11
作者 梅智发 朱继元 +1 位作者 卢飞泉 代宣军 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第4期78-82,86,共6页
针对双轴直线电机模组工作时温度升高导致定位误差增大的问题,通过计算导热系数、等效比热容及对流换热系数等,确定无铁芯永磁同步直线电机温度场仿真分析所需热参数。将绕组损耗作为温度场热源,经电磁场-温度场-结构场的耦合仿真分析,... 针对双轴直线电机模组工作时温度升高导致定位误差增大的问题,通过计算导热系数、等效比热容及对流换热系数等,确定无铁芯永磁同步直线电机温度场仿真分析所需热参数。将绕组损耗作为温度场热源,经电磁场-温度场-结构场的耦合仿真分析,得到仿真模型的稳态温度与热变形。对关键零件移动台和大理石底板的取点温升和变形量采用最小二乘法拟合,得到相对应曲线函数。通过实验获得两零件实际温度,与仿真结果相比,相对误差分别为3.42%和9.45%,温升后直线电机的定位误差增加17.311μm。实验结果表明温度对定位精度有较大影响。分析和仿真方法能为后续双轴直线电机模组改良提供指导。 展开更多
关键词 无铁芯永磁同步直线电机 温度场 耦合仿真 定位精度
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大体积混凝土冷却水管布置优化与参数分析 被引量:1
12
作者 郑豪杰 梁思明 +3 位作者 李雁 蒲万里 冯晋豫 戴北冰 《铁道建筑》 北大核心 2025年第3期139-144,共6页
大体积混凝土结构现场监测侧重结构温升值和里表温差,而对降温速率重视不足。一旦降温速率控制不当,可能导致早期结构开裂。本文以珠海隧道大体积混凝土底板为对象开展热力耦合分析,对冷却管排列方式进行优化设计,并对冷却水温、水流量... 大体积混凝土结构现场监测侧重结构温升值和里表温差,而对降温速率重视不足。一旦降温速率控制不当,可能导致早期结构开裂。本文以珠海隧道大体积混凝土底板为对象开展热力耦合分析,对冷却管排列方式进行优化设计,并对冷却水温、水流量、冷却管管径等因素开展敏感性分析。结果表明:当冷却管采取环形或交叉方式布置时,大体积混凝土结构的降温速率均可控制在2℃/d以内。冷却水流量对结构降温效果的影响较为显著,水流量越大温度峰值越低,但降温速率过快会增大结构的最大拉应力,实际施工过程中可在养护初期通大流量冷却水,达到温度峰值后减小冷却水流量。冷却水温的选取也需兼顾降温和拉应力之间的平衡。冷却水管管径对降温效果影响较小,选择内管径为25~30 mm的冷却水管可以兼顾控制成本和保持结构整体性。 展开更多
关键词 大体积混凝土 数值模拟 温度场 冷却水管 降温速率 热力耦合分析
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胺液循环泵管道振动特性分析及减振研究 被引量:1
13
作者 王洪 魏志刚 +2 位作者 袭文 党鹏飞 杨铮鑫 《机电工程》 北大核心 2025年第2期397-406,共10页
针对某石化公司气柜瓦斯脱硫装置管线异常振动问题,对该装置富胺液循环泵出口管线进行了研究。首先,建立了管道模态分析及颗粒阻尼器减振原理的理论模型;然后,利用ANSYS建立了管道数值模型,进行了流场仿真分析,并对管道进行了模态试验... 针对某石化公司气柜瓦斯脱硫装置管线异常振动问题,对该装置富胺液循环泵出口管线进行了研究。首先,建立了管道模态分析及颗粒阻尼器减振原理的理论模型;然后,利用ANSYS建立了管道数值模型,进行了流场仿真分析,并对管道进行了模态试验及振动测试,验证了模型的准确性;最后,利用EDEM离散元分析软件进行了仿真及现场试验,探究了不同填充率颗粒阻尼器的减振效果。研究结果表明:管道异常振动的主要原因是流体压力脉动激励频率接近管道固有频率,同时管道弯头处易受到共振产生的交变应力作用,造成其结构疲劳破坏;不同填充率的颗粒阻尼器均能有效降低管道振幅,其中70%填充率减振效果最优;与传统的减振方法相比,颗粒阻尼减振技术具有减振频带宽、适用性强等特点,在管道适当位置安装颗粒阻尼器,能有效降低管道振动,保障设备安全运行。 展开更多
关键词 富胺液循环泵 机械振动 管道模态分析 流场仿真分析 流固耦合 阻尼减振 颗粒阻尼器 EDEM离散元分析软件
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矿井提升系统纵向振动的磁流变阻尼器减振悬挂装置设计
14
作者 朱锋 姚建南 《现代制造工程》 北大核心 2025年第1期128-136,155,共10页
为抑制矿井提升系统的纵向振动,设计了一种基于磁流变阻尼器的纵向振动减振悬挂装置。首先,建立了磁流变阻尼器力学模型,并对减振悬挂阻尼器进行了结构设计和磁路设计。其次,基于多物理场仿真软件COMSOL建立了磁流变阻尼器的多物理场耦... 为抑制矿井提升系统的纵向振动,设计了一种基于磁流变阻尼器的纵向振动减振悬挂装置。首先,建立了磁流变阻尼器力学模型,并对减振悬挂阻尼器进行了结构设计和磁路设计。其次,基于多物理场仿真软件COMSOL建立了磁流变阻尼器的多物理场耦合模型,在电磁场、流场的流-固耦合环境下分析了内部磁场、流场和压力分布状况,验证了机械结构和磁路分布设计的合理性。然后,通过耦合电磁场、流场和力场的动力学仿真,得到了磁流变阻尼器在正弦激励下的阻尼力F与位移x、频率f、振幅A、电流I和阻尼可调系数β之间的关系特性;仿真结果表明,在工作电流为0~1.4 A时,所设计阻尼器的最大阻尼力为4 993 N,最大阻尼可调系数为9.97。最后,试制样机验证了所设计的磁流变阻尼器可为减振悬挂装置提供所需的阻尼力,实现矿井提升系统纵向振动的抑制。 展开更多
关键词 矿井提升 纵向振动 磁流变阻尼器 多物理场耦合 动力学仿真
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10 kA稀土电解槽通电方式对熔盐电解影响数值仿真
15
作者 刘萍 吕招东 《有色金属科学与工程》 北大核心 2025年第3期376-385,共10页
10 kA稀土电解槽是目前企业中使用最为广泛的槽型,以某研究院中的10 kA稀土电解槽为原型,通过商业软件COMSOL的电热耦合仿真模块对该电解槽进行研究,发现原结构电解槽在电解过程中存在电流分布不均的问题,为解决该问题,研究提出一种新... 10 kA稀土电解槽是目前企业中使用最为广泛的槽型,以某研究院中的10 kA稀土电解槽为原型,通过商业软件COMSOL的电热耦合仿真模块对该电解槽进行研究,发现原结构电解槽在电解过程中存在电流分布不均的问题,为解决该问题,研究提出一种新型导电板结构方案,同时由于该槽型不是中心对称分布,且最终流入电解质中的电流应控制在10 kA,因此根据通入电流的大小还确定了如下4种结构,即原始结构型、电流均分型、电流2332分布型以及电流1441分布型。根据仿真结果得知电流2332分布时槽内电流密度最高、槽盖板与电解质之间电势差最小,而原结构电流密度最低,槽盖板与电解质之间电势差最高。 展开更多
关键词 万安级稀土电解槽 结构优化 通电方式 数值仿真模拟 电热场耦合
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弥散型核燃料的辐照-热-力耦合断裂相场法
16
作者 尹耀得 于红军 《力学学报》 北大核心 2025年第1期173-182,共10页
弥散型核燃料作为第4代核电技术的重要组成部分,以其反应均匀、温度梯度小及高燃耗等显著优势,在核电领域展现出重要应用前景.随着核电站设计服役年限的延长,为防止核裂变产物的泄露,弥散型核燃料元件断裂和失效行为的预测更加重要.断... 弥散型核燃料作为第4代核电技术的重要组成部分,以其反应均匀、温度梯度小及高燃耗等显著优势,在核电领域展现出重要应用前景.随着核电站设计服役年限的延长,为防止核裂变产物的泄露,弥散型核燃料元件断裂和失效行为的预测更加重要.断裂相场法是近年发展起来的计算断裂力学方法,并在多物理场作用下的复杂介质断裂行为预测上取得了成功.首先基于连续介质热力学建立了辐照-热-力耦合断裂相场方法用以预测弥散型核燃料在辐照、热应力和机械载荷共同作用下的断裂及传热行为.随后,分别对压水堆坏境下的弥散型核燃料代表性单元及整板的断裂行为进行了数值仿真计算,获得了弥散型核燃料内部的温度场、裂纹相场和静水压力场.结果显示:均匀颗粒分布的弥散型核燃料具有较小的温度梯度;基体中未发现裂纹,结构损伤形式以燃料颗粒断裂为主,裂纹在燃料颗粒边缘萌生并向内部扩展.本研究可为弥散型核燃料元件的断裂行为预测提供有效的计算模拟方法和数值分析依据. 展开更多
关键词 断裂相场法 辐照-热-力耦合 弥散型核燃料 有限元模拟
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质子交换膜燃料电池锯齿形流道性能数值模拟研究
17
作者 赵奕凡 邱鹏 +3 位作者 邵杰 梁月明 吴友华 郑灏 《可再生能源》 北大核心 2025年第5期593-601,共9页
文章构建了一种截面周期性收缩的锯齿形流道,建立了具有锯齿形流道的质子交换膜燃料电池单电池三维模型,在COMSOL软件中基于多物理场耦合与计算流体动力学(CFD)方法探究流道截面收缩的尺寸和变化周期对燃料电池性能的影响。研究结果表明... 文章构建了一种截面周期性收缩的锯齿形流道,建立了具有锯齿形流道的质子交换膜燃料电池单电池三维模型,在COMSOL软件中基于多物理场耦合与计算流体动力学(CFD)方法探究流道截面收缩的尺寸和变化周期对燃料电池性能的影响。研究结果表明:在高电流密度下,相比直流道,锯齿形流道的最大净功率提高了6.12%,氧气传输能力和冲扫液态水的能力均有所提升;对于锯齿形流道,在流量相同的条件下,适度减小截面最窄处宽度有利于提高氧气分布的均匀性、提高排水性能;适度减小流道形状变化的周期能够提高气体流速的均匀性,最窄处宽度减小到0.8 mm,形状变化周期减小到10 mm的锯齿形流道的净功率提高最多;继续减小最窄处宽度和截面变化周期会造成进气压力的增大,导致燃料电池系统净功率下降。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 锯齿形流道 计算流体动力学仿真 多物理场耦合
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热风-极片耦合的湿涂层热-质传递数理模型
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作者 王佳骏 曾月 +2 位作者 麻宏强 谢越 王圣寻 《哈尔滨工业大学学报》 北大核心 2025年第5期77-87,共11页
为解决对流干燥过程中极片湿涂层热-质传递过程数值计算复杂的问题,综合考虑热风和基材铝板对湿涂层热-质传递特性的共同影响,基于多孔介质多场耦合理论,采用无网格并行方法建立三维热风-极片湿涂层热-质传递数理模型,提出湿涂层热-质... 为解决对流干燥过程中极片湿涂层热-质传递过程数值计算复杂的问题,综合考虑热风和基材铝板对湿涂层热-质传递特性的共同影响,基于多孔介质多场耦合理论,采用无网格并行方法建立三维热风-极片湿涂层热-质传递数理模型,提出湿涂层热-质传递过程的差分计算方法。由于数理模型对计算精度要求较高,模拟计算时间长,为提高计算效率,基于相似理论提出缩尺模拟方法,并通过对比不同缩尺比例湿涂层的温、湿度变化规律验证其可靠性。结果表明:不同缩尺比例下湿涂层湿度判定系数R^(2)均大于0.99;原尺模型的模拟时间为5 h,缩尺倍数为800的缩尺模型的模拟计算时间为2.77 h,相比原尺模型减少了44.6%,有效提高了数值计算效率。最后,基于缩尺模拟方法对数理模型进行可靠性验证,结果表明,热风-极片湿涂层热-质传递数理模型温、湿度模拟结果与实验数据的误差均在±15%以内,仅个别数据点偏大,说明该模型具有可靠性。 展开更多
关键词 传热传质 湿涂层热-质传递数理模型 多孔介质多场耦合理论 差分计算方法 缩尺模拟方法
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基于自抗扰的永磁同步电机附加谐波损耗抑制方法 被引量:6
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作者 韩雪岩 刘文彬 朱龙飞 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期87-98,共12页
针对永磁同步电机在变频器供电时,由时间电流谐波所引起的附加谐波损耗过大及难以在电机初始设计时被考虑到的问题,采用场路耦合联合仿真模型来计算电机的附加谐波损耗,并以4台现有的表贴式永磁同步电机为例,通过实验验证了场路耦合联... 针对永磁同步电机在变频器供电时,由时间电流谐波所引起的附加谐波损耗过大及难以在电机初始设计时被考虑到的问题,采用场路耦合联合仿真模型来计算电机的附加谐波损耗,并以4台现有的表贴式永磁同步电机为例,通过实验验证了场路耦合联合仿真模型的有效性,为电机设计之初附加谐波损耗的选取,以及后续温升的计算提供了前期计算的方法。同时提出一种基于自抗扰技术的附加谐波损耗抑制方法,设计一种适用于永磁同步电机矢量控制的自抗扰控制器,并从理论上验证了自抗扰控制器对于时间电流谐波的抑制作用,以及针对自抗扰控制器参数众多调参困难的问题,给出一种参数整定方案。最后通过引入所设计的自抗扰控制器,对电机的时间电流谐波进行计算和分析,使电机的附加谐波损耗降低了68.1%,为同类型电机的附加谐波损耗抑制提供了一种有效的方法。 展开更多
关键词 永磁同步电机 自抗扰控制 时间电流谐波 附加谐波损耗 场路耦合联合仿真
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超深层裂缝性致密砂岩气藏多尺度耦合流动数值模拟 被引量:2
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作者 汪如军 唐永亮 +3 位作者 朱松柏 王浩 姚军 黄朝琴 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期143-151,共9页
塔里木盆地克拉苏气田白垩系气藏是罕见的超深层裂缝性致密砂岩气藏,该类气藏的储渗空间具有显著的多尺度特征,基质与多尺度裂缝、断层介质的渗透率级差相差5~6个数量级,常规渗流理论难以准确描述其流动规律和开发机理。为此,基于单裂... 塔里木盆地克拉苏气田白垩系气藏是罕见的超深层裂缝性致密砂岩气藏,该类气藏的储渗空间具有显著的多尺度特征,基质与多尺度裂缝、断层介质的渗透率级差相差5~6个数量级,常规渗流理论难以准确描述其流动规律和开发机理。为此,基于单裂缝流动物理实验结果及流体力学理论,结合多尺度裂缝几何信息,应用均化理论和体积平均尺度升级方法,将多尺度介质划分为5个流动系统,建立了考虑介质间的非稳态窜流多尺度耦合流动数学模型,并应用有限体积法对耦合流动模型进行了数值求解和数值试井分析。研究结果表明:(1)不同尺度裂缝中具有不同的流动特征,随缝宽增加流速加快,流动模态发生变化;(2)多尺度耦合流动模型与双重介质模型结果存在较大差异,导数曲线具有不同趋势特征;(3)应用所建立的多尺度耦合流动模型成功解释了气藏实际试井数据,模型能够反映实际地层中的流动过程。结论认为,超深层裂缝性致密砂岩气藏多尺度耦合流动模型揭示了多尺度裂缝以及致密基质间逐级动用、协同供气的开发机理,可为类似气藏制订合理开发技术政策及气藏提高采收率提供理论和技术支撑。 展开更多
关键词 塔里木盆地 克拉苏气田 裂缝性致密砂岩气藏 多尺度裂缝 多流动模态 耦合流动模型 数值模拟
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