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题名大型风力机叶片前缘的雨滴冲击动力学响应机制
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作者
张建宇
冯梦洁
郭旭
杜晓钟
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机构
北京工业大学先进制造技术北京市重点实验室
常州合欣达旭新能源科技发展有限公司
太原科技大学能源与材料工程学院
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出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024年第21期1-11,共11页
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基金
国家自然科学基金(52475082,51675009)。
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文摘
随着近年海上风力机设计的大型化,叶片前缘的雨蚀失效问题变得愈发突出,不仅影响机组的风能转化效率,对结构的稳定运行也构成潜在威胁。采用光滑粒子流体动力学(smooth particle hydrodynamics,SPH)法研究雨滴内部的本构关系,以有限元法(finite element method,FEM)建立叶片前缘的代表性体积单元(representative volume element,RVE)模型,两者相互耦合,研究雨滴在叶片表面形成的冲击响应过程。考虑自然降雨的实际工况,建立与降雨强度相关联的雨滴尺寸模型,以及雨滴的空间分布模型;通过单雨滴的冲击仿真,研究叶片表面冲击载荷以及雨滴内部的速度分布,从而解构雨滴冲击的物理过程,并通过冲击的应力、应变场分析,为潜在损伤区提供评价;建立多雨滴冲击的仿真模型,研究冲击应力场之间的耦合作用以及涂层表面的塑性应变累积效果。研究结果表明,水锤冲击是造成塑性应变累积的关键因素,虽然横向喷射阶段的应力响应幅值小并呈现一定的无序特征,但如果存在多雨滴耦合冲击的情况,则会在耦合区内出现应力峰值,并对叶片变形和失效存在潜在影响。
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关键词
风力机
叶片前缘
光滑粒子流体动力学-有限元法(SPH-FEM)耦合模型
单雨滴冲击
多雨滴冲击
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Keywords
wind turbine
blade leading edge
smooth particle hydrodynamics-finite element method(SPH-FEM)coupled model
single raindrop impact
multi-raindrop impacts
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分类号
TK83
[动力工程及工程热物理—流体机械及工程]
TH114
[机械工程—机械设计及理论]
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题名二维复杂弹性空腔的边光滑有限元建模及分析
被引量：1
- 2
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作者
刘嘉明
袁丽芸
陆静
陈莎
文润旭
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机构
广西科技大学机械与汽车工程学院
广西科技大学广西汽车零部件与整车技术重点实验室
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出处
《应用力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期225-232,共8页
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基金
国家自然科学基金资助项目(No.51665006)
国家自然科学基金青年基金资助项目(No.11502056)
广西科技大学研究生教育创新计划资助项目(No.GKYC202001,GKYC202002)。
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文摘
在弹性空腔结构上敷设被动约束层阻尼(passive constraint layer damping, PCLD)可达到减振降噪的效果,针对这类复杂结构建立了二维复合弹性空腔的边光滑有限元耦合动力学模型。其中,PCLD结构采用两节点四自由度的PCLD梁单元,声场采用边光滑有限元模型。以二维全敷设复合矩形空腔模型为数值算例,以精细网格下的有限元法结果作为参考解,对比研究了在相同背景网格下,边光滑有限元法和有限元法的频响结果,发现前者更接近参考解,说明同样的计算成本下,边光滑有限元法具有更高的精确性,特别是在中频计算中。最后,分析了PCLD结构对某汽车驾驶舱的降噪效果,以及黏弹层和约束层厚度参数的影响规律,发现黏弹层厚度增大,可一定程度上降低空腔噪声,而约束层厚度增大,并不能在整个频段得到很好的降噪效果。
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关键词
边光滑有限元法
被动约束层阻尼
二维复合弹性空腔
降噪
声振耦合
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Keywords
edge smooth finite element method(ES-FEM)
passive constrained layer damping beam
two-dimensional composite elastic cavity
noise reduction
sound-vibration coupling
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分类号
TB52
[理学—声学]
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题名基于棱边有限元的变压器场路耦合瞬态模型
被引量：37
- 3
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作者
王泽忠
潘超
周盛
刘连光
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机构
华北电力大学电气工程学院
华北电力大学高电压与电磁兼容北京市重点实验室
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出处
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2012年第9期146-152,共7页
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基金
国家国际科技合作项目(2010DFA64680)
北京市优秀博士学位论文指导教师科技项目(YB20101007901)
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文摘
提出了一种新的基于棱边有限元法的变压器场路耦合瞬态模型。为讨论节点有限元法与棱边有限元法的计算区别,根据实际变压器参数建立模型,利用Ansys二维轴对称单元、三维节点单元和棱边单元,研究铁心磁场分布和磁通连续性,并得出结论,节点有限元法在变压器电磁场计算中存在较大的误差,棱边有限元法可以显著提高计算精度。基于棱边有限元法建立场路耦合瞬态模型,在电路模型中利用动态电感参数,建立瞬态电路偏微分方程数学模型,用四阶龙格库塔法求解;根据能量扰动原理,在磁场计算中根据能量增量计算动态电感;代入瞬态电路方程,实现场路耦合。分析线圈电流、电感参数和铁心漏磁情况,并说明瞬态耦合模型的有效性与合理性。
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关键词
棱边有限元法
瞬态场路耦合
变压器
动态电感
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Keywords
edge finite element method, transient magnetic-circuit coupling, transformer, dynamicinductance
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分类号
TM153
[电气工程—电工理论与新技术]
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题名变压器热-磁三维有限元计算
被引量：8
- 4
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作者
李季
罗隆福
许加柱
李勇
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机构
湖南大学电气与信息工程学院
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出处
《电力系统及其自动化学报》
CSCD
北大核心
2007年第1期96-99,103,共5页
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文摘
为使高漏抗、多绕组电力机车主变压器的漏磁场计算更加准确,建立了高速电力机车主变压器油箱热-磁三维有限元计算模型及物理方程,采用边单元有限元法对主变压器的油箱损耗进行了计算,同时按照磁-热弱耦合方法,计算出采取屏蔽措施前后油箱稳态温度场的分布。经试验得到该台变压器损耗为31.245 kW,三维有限元计算值为30.478 kW;同时在采用屏蔽措施后,油箱壁左侧与右侧铜屏蔽最高温度均降低3℃,其温度场分布更加均匀,为电力机车主变压器的优化设计提供了参考。
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关键词
电力机车主变压器
边单元
有限元法
杂散损耗
涡流损耗
耦合
屏蔽
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Keywords
electric locomotive main transformer ~ edge element
finite element method （FEM）
stray loss
eddy loss
coupled-field
shielding
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分类号
TM411
[电气工程—电器]
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题名变压器直流偏磁场路耦合计算中的磁化曲线拟合
被引量：16
- 5
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作者
潘超
王梦纯
蔡国伟
姜言金
李铁峰
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机构
东北电力大学电气工程学院
吉林市供电公司
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出处
《电力自动化设备》
EI
CSCD
北大核心
2014年第4期49-52,58,共5页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51177010)
长江学者和创新团队发展计划(IRT114)~~
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文摘
采用基于分段函数拟合磁化曲线的改进方法,考虑不饱和励磁的非线性,求解三维棱边有限元磁场。采用时域场路耦合方法计算变压器直流偏磁时的瞬态电流和动态电感,分析其变化规律和对应关系。讨论不同磁化曲线拟合方法计算直流偏磁的效果,研究不饱和励磁非线性对耦合参数和伏安特性的影响。通过与实验数据对比,分析所提方法的误差,验证分段拟合方法具有更高的准确性。
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关键词
变压器
直流偏磁
磁化特性
时域场路耦合
棱边有限元
计算
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Keywords
electric transformers
DC bias
magnetizing characteristics
time-domain field-circuit coupling
edge finite element
calculations
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分类号
TM41
[电气工程—电器]
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题名特高压变压器直流偏磁对绕组电流的影响
被引量：29
- 6
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作者
李冰
王泽忠
刘恪
杨箫箫
李明洋
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机构
高电压与电磁兼容北京市重点实验室(华北电力大学)
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出处
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2020年第7期1422-1431,共10页
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基金
国家重点研发计划(2016YFC0800100)
中央高校基本科研业务费专项资金(2019QN105)资助项目。
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文摘
为了快速而准确地分析特高压变压器负载下直流偏磁对各绕组电流的影响,基于棱边有限元法建立特高压变压器的时域场路耦合模型,在磁场模型中根据能量扰动原理,通过能量增量计算动态电感,在电路模型中利用动态电感参数建立瞬态电路偏微分方程模型并应用四阶龙格库塔法进行求解。针对特高压变压器大电感、小电阻带来的极为漫长的过渡过程以及直流偏磁计算易被忽略的难点,通过在电路模型中增加串联电阻,使达到稳态的时间大大缩短,并通过电压迭代补偿,有效消除串联电阻值导致的计算偏差,计算特高压变压器负载运行时受直流偏磁影响下的励磁电流与各绕组电流,并分析不同直流偏置电流对特高压变压器各绕组电流的影响。通过搭建与特高压变压器相同的铁心结构以及高、中、低压侧具备相同绕组匝数比和容量关系的缩比模型直流偏磁试验平台,验证了该文所提模型的正确性。
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关键词
特高压变压器
直流偏磁
棱边有限元场路耦合模型
串联电阻
电压补偿
负载运行
缩比模型
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Keywords
UHV transformer
DC-bias
edge finite element field-circuit coupling
series resistance
volta ge compensation
load condition
scale-reduced model
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分类号
TM153
[电气工程—电工理论与新技术]
TM41
[电气工程—电器]
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题名基于边光滑有限元的复合空腔声振特性分析
- 7
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作者
陈正轩
陆静
袁丽芸
陈莎
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机构
广西科技大学机械与汽车工程学院
广西汽车零部件与整车技术重点实验室
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出处
《科学技术与工程》
北大核心
2022年第10期3913-3919,共7页
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基金
国家自然科学基金(51665006)
广西科技大学研究生教育创新计划(GKYC202001)。
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文摘
由于色散误差和单元离散的影响,传统有限元法在分析弹性空腔中高频声振特性时计算效率和计算精度较差。采用边光滑有限元法建立空腔的声场模型,并利用GHM(Golla-Hughes-McTavish)模型模拟黏弹性材料,考虑弹性空腔、约束层阻尼结构(constrained layer damping,CLD)以及腔内声场之间的多场耦合,建立了二维CLD弹性空腔的数值模型,分析了复合空腔的声振耦合特性。数值算例表明,在低频范围内本文所建立的混合有限元模型的计算精度与传统有限元模型相当,中高频率范围内本文模型的计算精度和稳定性优于传统有限元法。
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关键词
边光滑有限元法
复合空腔
声振耦合
约束层阻尼结构
GHM模型
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Keywords
edge-based smoothed finite element method
composite cavity
acoustic vibration coupling
constrained layer damping
GHM model
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分类号
TB535
[理学—声学]
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题名改进型边光滑有限元在声固耦合中的应用研究
- 8
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作者
杨华泽
戴腾飞
林天然
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机构
青岛理工大学机械与汽车工程学院
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出处
《噪声与振动控制》
CSCD
2020年第4期57-62,共6页
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文摘
改进型边光滑有限元法(IES-FEM)是最近针对三维中频声学数值计算色散误差问题提出的一种改进数值计算方法。将该方法拓展应用于三维声固耦合问题的中高频预测。在建模过程中分别采用IES-FEM与边光滑有限元法(ES-FEM)用于构建声腔域与结构域的耦合离散方程。通过调整离散系统中刚度矩阵,使之适度软化来达到与质量矩阵之间的平衡以减少声固耦合系统中高频响应计算的色散误差。数值计算结果表明,相比于ES-FEM,所采用的耦合计算方法在声固耦合系统中高频响应计算方面具有较高的计算精度、计算效率和较好的收敛性。
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关键词
声学
改进型边光滑有限元
声固耦合
振动噪声
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Keywords
acoustics
improved edge-based smooth finite element method(IES-FEM)
structural-acoustic coupling
vibration and noise
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分类号
O241.82
[理学—计算数学]
TB53
[理学—声学]
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