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基于虚拟同步发电机的船舶岸电并网自适应控制
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作者 徐合力 吴启洋 高岚 《中国航海》 北大核心 2025年第2期110-117,126,共9页
为提高传统虚拟同步发电机控制的船舶岸电系统频率的稳定性,引入惯量和阻尼自适应变化的控制策略。首先通过虚拟同步发电机的有功功率小信号模型分析出惯量和阻尼对频率的影响,然后根据有功功率和角频率的暂态过程,列举出系统在非稳态... 为提高传统虚拟同步发电机控制的船舶岸电系统频率的稳定性,引入惯量和阻尼自适应变化的控制策略。首先通过虚拟同步发电机的有功功率小信号模型分析出惯量和阻尼对频率的影响,然后根据有功功率和角频率的暂态过程,列举出系统在非稳态不同阶段下惯量和阻尼的需求,以此设计一种使惯量和阻尼能随负载变化而自适应调整的控制方式,从而有效抑制岸电频率波动。仿真试验表明:与惯量和阻尼为定值的传统虚拟同步发电机控制相比,虚拟同步发电机自适应控制对岸电频率的调节有着更小的超调量、更短的调节时间和更优的调节精度,能有效改善系统的调频特性;且可以提高从岸电向船电转移有功功率的平滑程度。 展开更多
关键词 船舶岸电 自适应虚拟同步发电机 惯量和阻尼 并网控制
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大型船舶推进系统与船体耦合动力学研究综述 被引量:21
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作者 严新平 李志雄 +3 位作者 刘正林 杨平 朱汉华 杨忠民 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期439-449,共11页
船舶推进系统-船体的动力学耦合理论是适应船舶大型化发展趋势和提高大型船舶航行性能的理论基础,需要解决大型船舶的大尺度效应、多参数耦合作用以及不确定航行环境与状态对船舶推进系统影响的理论问题,并探索通过改善推进系统的自适... 船舶推进系统-船体的动力学耦合理论是适应船舶大型化发展趋势和提高大型船舶航行性能的理论基础,需要解决大型船舶的大尺度效应、多参数耦合作用以及不确定航行环境与状态对船舶推进系统影响的理论问题,并探索通过改善推进系统的自适应性和工作可靠性来提升船舶航行性能的方法。文章侧重从大型船舶推进系统的状态不确定性分析与评估、水环境—船体—推进系统动力学耦合作用、以及船舶的实验室试验性能与实海环境的航行性能不一致性等三个方面,综合分析了国内外在该领域研究进展,指出尚待解决的问题和今后的研究方向。 展开更多
关键词 大型船舶 船体变形 推进系统 耦合动力学
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混合动力船舶能量管理控制策略设计与仿真 被引量:29
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作者 袁裕鹏 王凯 严新平 《船海工程》 北大核心 2015年第2期95-98,共4页
为了提高船舶的能源利用效率,降低排放,采用柴油发电机和燃料电池组成的混合动力为船舶提供电能,其中发动机为船舶提供基础载荷,当船舶功率负荷需求大于基础载荷时则由燃料电池组提供剩余的功率。针对这样的混合动力系统,设计船舶的能... 为了提高船舶的能源利用效率,降低排放,采用柴油发电机和燃料电池组成的混合动力为船舶提供电能,其中发动机为船舶提供基础载荷,当船舶功率负荷需求大于基础载荷时则由燃料电池组提供剩余的功率。针对这样的混合动力系统,设计船舶的能量管理系统的逻辑门限值控制策略和PID控制器。仿真结果表明,采用这种混合动力结构的船舶,可以提高柴油机的运行效率,所设计的PID控制器能很好地满足船舶的功率需求,提高系统的稳定性。 展开更多
关键词 混合动力船舶 能量管理系统 燃料电池 基础载荷
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基于摩擦学的船舶动力系统能效提升研究 被引量:10
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作者 袁成清 白秀琴 +1 位作者 郭智威 严新平 《船海工程》 北大核心 2016年第1期91-98,102,共9页
从船舶能效提升的角度分析船舶柴油机缸套-活塞环、艉轴承等船舶关键摩擦部件的磨损控制技术,以及船体表面仿生、新材料等的节能减阻技术,分析构建船舶动力能效、船体表面阻力和航速的协同与调控体系,为船舶动力系统的能效提升提供必要... 从船舶能效提升的角度分析船舶柴油机缸套-活塞环、艉轴承等船舶关键摩擦部件的磨损控制技术,以及船体表面仿生、新材料等的节能减阻技术,分析构建船舶动力能效、船体表面阻力和航速的协同与调控体系,为船舶动力系统的能效提升提供必要的理论依据和解决方法。 展开更多
关键词 船舶动力系统 能效提升 摩擦学
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船舶柴油机动力平衡性监测系统开发 被引量:2
5
作者 余永华 陈杰 杨建国 《中国航海》 CSCD 北大核心 2013年第4期47-51,共5页
介绍了基于现场可编程门阵列(FPGA)技术的船舶柴油机动力平衡性在线监测诊断系统的研究与应用。该系统以实验室虚拟仪器工程平台(LabVIEW)为软件开发平台,以NI FPGA数据采集卡为核心硬件,通过对船舶柴油机瞬时转速信号进行合适的信号处... 介绍了基于现场可编程门阵列(FPGA)技术的船舶柴油机动力平衡性在线监测诊断系统的研究与应用。该系统以实验室虚拟仪器工程平台(LabVIEW)为软件开发平台,以NI FPGA数据采集卡为核心硬件,通过对船舶柴油机瞬时转速信号进行合适的信号处理,可实现多台船舶柴油机动力平衡性在线监测与诊断、数据管理及报表输出等功能。实船测试表明,该系统的实时性和测量精度能满足工程环境条件的要求。 展开更多
关键词 船舶、舰船工程 船舶柴油机 动力平衡性 瞬时转速 现场可编程门阵列 监测诊断
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绿色船舶的摩擦学研究现状与进展 被引量:47
6
作者 严新平 袁成清 +3 位作者 白秀琴 徐立 孙玉伟 孙星 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期410-420,共11页
绿色船舶是船舶领域1个重要的发展方向,摩擦学理论及其技术在以新能源应用为特征的绿色船舶发展过程中将起到重要作用。导致绿色船舶在运行过程中功率损失和能耗增加的原因主要涉及到内摩擦和外摩擦两方面的问题,前者主要包括船舶主机... 绿色船舶是船舶领域1个重要的发展方向,摩擦学理论及其技术在以新能源应用为特征的绿色船舶发展过程中将起到重要作用。导致绿色船舶在运行过程中功率损失和能耗增加的原因主要涉及到内摩擦和外摩擦两方面的问题,前者主要包括船舶主机、辅机与轴系等机械装置内各摩擦副之间产生的摩擦,而后者主要存在于与空气和水接触部分,包括甲板上层建筑、船体壳板、螺旋桨、舵与艉轴外支架等。本文在解析绿色船舶与摩擦学之间关联的基础上,以系统的观点从三方面就相关摩擦学问题进行了详细论述,重点论述了风能和太阳能在船舶上应用的摩擦学问题、船舶减阻的摩擦学研究以及船舶能效提升涉及的摩擦学问题。最后,结合绿色船舶摩擦学的现有研究进展及发展趋势,对摩擦学相关研究工作在船舶行业的应用前景进行了展望. 展开更多
关键词 绿色船舶 摩擦学 清洁能源 船舶减阻 能效提升
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水上交通事故分析研究进展 被引量:23
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作者 毛喆 严新平 +2 位作者 陈辉 初秀民 袁雄 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第12期86-92,共7页
为更好地开展水上交通事故分析研究,提高我国水上交通安全水平,从船舶风险评估与事故预测、事故分析以及事故及通航安全数据的组织与数据库建立3个方面对国内外的相关研究进行论述和分析。提出以建立水上交通事故时空数据平台为基础,结... 为更好地开展水上交通事故分析研究,提高我国水上交通安全水平,从船舶风险评估与事故预测、事故分析以及事故及通航安全数据的组织与数据库建立3个方面对国内外的相关研究进行论述和分析。提出以建立水上交通事故时空数据平台为基础,结合数据挖掘和安全工程的理论方法研究事故发生机理,评估事故风险,并将研究事故模拟再现技术作为事故分析的重要技术手段。 展开更多
关键词 水上交通安全 事故分析 安全评估 事故数据库 事故再现
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船舶余热利用sCO_2布雷顿循环发电技术综述 被引量:16
8
作者 严新平 王佳伟 +3 位作者 孙玉伟 袁成清 汤旭晶 耿海鹏 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期939-946,共8页
在船舶动力系统能量转换和利用过程中,实现烟气余热的最大效率回收是降低船舶能效设计指数(EEDI)的有效途径。超临界二氧化碳(sCO_2)发电系统在船舶余热循环利用方面所具有的技术优势已引起全球船舶行业的高度关注,而如何将其与船舶动... 在船舶动力系统能量转换和利用过程中,实现烟气余热的最大效率回收是降低船舶能效设计指数(EEDI)的有效途径。超临界二氧化碳(sCO_2)发电系统在船舶余热循环利用方面所具有的技术优势已引起全球船舶行业的高度关注,而如何将其与船舶动力系统有机集成并实现高效、稳定联合循环运行发电,正是当前制约该新型技术实船应用的瓶颈。概述了sCO_2布雷顿循环发电的基本原理、典型技术特点及循环结构,分析了国内外研究机构针对sCO_2发电系统在船舶余热循环利用方面的研究现状,探讨了现阶段面向船舶主机余热发电工程化应用所存在的关键技术问题,从而为推进sCO_2布雷顿循环发电技术在船舶烟气余热回收利用领域的基础理论研究和工程方案设计提供理论参考。 展开更多
关键词 超临界二氧化碳 布雷顿循环 发电系统 船舶 余热回收 能效设计指数
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计入船体变形激励的大型船舶推进轴系振动性能研究 被引量:6
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作者 田哲 张聪 +1 位作者 严新平 熊冶平 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2015年第11期1368-1376,共9页
大型船舶的船体变形与其推进系统之间的耦合影响成为船舶领域的研究热点,开展船体变形激励下的推进轴系振动性能的研究对保证船舶可靠运行十分必要。文章以船舶轴系动力学方程为研究基础,建立其计入船体变形激励的大型船舶推进轴系的动... 大型船舶的船体变形与其推进系统之间的耦合影响成为船舶领域的研究热点,开展船体变形激励下的推进轴系振动性能的研究对保证船舶可靠运行十分必要。文章以船舶轴系动力学方程为研究基础,建立其计入船体变形激励的大型船舶推进轴系的动力学模型并通过解析解与数值解的对比验证了方法的可靠性。依据此模型,以某大型集装箱船舶为研究对象,分别探索了船体变形激励不确定方向下以及变尺寸参数下轴系振动的影响规律,为大型船舶船体变形激励下的轴系振动问题提供了理论基础。 展开更多
关键词 船体变形 轴系 不确定性 变参数 振动特性
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光伏渗透率对船舶光伏系统电能质量的影响 被引量:7
10
作者 邱爰超 袁成清 +2 位作者 孙玉伟 汤旭晶 严新平 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1532-1538,共7页
为了研究光伏渗透率对船舶并网光伏电力系统电能质量的影响,采用PSCAD/EMTDC软件平台参照远洋滚装船"中远腾飞"轮并网型光伏系统进行电力系统建模仿真研究,并设定8个不同等级光伏渗透率,对比分析光伏并网切入和离网切出工况... 为了研究光伏渗透率对船舶并网光伏电力系统电能质量的影响,采用PSCAD/EMTDC软件平台参照远洋滚装船"中远腾飞"轮并网型光伏系统进行电力系统建模仿真研究,并设定8个不同等级光伏渗透率,对比分析光伏并网切入和离网切出工况对并网电力系统暂态的电能质量。光伏并网切入对电力系统电压和频率的扰动作用显著强于其离网切出过程,且随着光伏渗透率的提高呈增长趋势。研究结果表明:该研究工作对于深入探索光伏系统与船舶电力系统并联运行的临界条件、暂态和静态稳定性以及整个电力系统的可靠性具有重要的理论指导价值。 展开更多
关键词 船舶工程 绿色船舶 船舶电力系统 光伏系统 电能质量 PSCAD/EMTDC 电压偏差 频率偏差 最大单次谐波含量 总畸变率
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基于虚拟同步发电机的船舶光伏并网逆变控制策略 被引量:8
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作者 汤旭晶 喻航 +3 位作者 孙玉伟 袁成清 严新平 邱爰超 《中国航海》 CSCD 北大核心 2018年第1期28-33,共6页
在船舶电力系统中集成并网型太阳能光伏系统,当传统恒功率(PQ)控制策略光伏逆变器与船舶电站并联运行时,存在惯性小、阻尼低且不易实现光伏能量合理调度等问题。针对PQ控制策略存在的缺陷,提出一种基于虚拟同步发电机(Virtual Synchrono... 在船舶电力系统中集成并网型太阳能光伏系统,当传统恒功率(PQ)控制策略光伏逆变器与船舶电站并联运行时,存在惯性小、阻尼低且不易实现光伏能量合理调度等问题。针对PQ控制策略存在的缺陷,提出一种基于虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)的光伏并网逆变控制策略,在控制算法中引入功-频下垂特性和虚拟转动惯量,使并网逆变器具有与同步发电机相似的输出下垂特性及惯性阻尼;利用PSCAD/EMTDC建立船舶光伏电-船电并网电力系统仿真模型,分别对PQ和VSG模式下的电网频率/电压波动、光伏并网逆变器和同步发电机组承担的有功功率/无功功率进行分析,研究系统参数的暂态变化。结果表明:采用VSG控制策略能有效抑制系统频率波动,实现光伏并网功率的自动调节,并显著提高电网的稳定性。 展开更多
关键词 船舶 光伏系统 并网 虚拟同步发电机 下垂控制
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船舶机械摩擦学研究进展 被引量:6
12
作者 王雪君 白秀琴 +1 位作者 袁成清 严新平 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期113-117,121,共6页
由于船舶机械中摩擦学问题的普遍性,以及人们对材料和能源节约的日益重视,船舶机械中的摩擦学研究得到了很大发展。船舶机械中的摩擦学问题主要存在于船舶动力装置及一些辅助机械中,从船舶主机、传动、支承、螺旋桨和舵机及其他机械部件... 由于船舶机械中摩擦学问题的普遍性,以及人们对材料和能源节约的日益重视,船舶机械中的摩擦学研究得到了很大发展。船舶机械中的摩擦学问题主要存在于船舶动力装置及一些辅助机械中,从船舶主机、传动、支承、螺旋桨和舵机及其他机械部件等5个方面概述船舶机械中存在的摩擦学问题及其研究进展,并对今后研究的主要方向进行展望。 展开更多
关键词 船舶机械 摩擦学 动力装置 辅助机械
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大型船舶推进轴系扭振特性仿真和试验 被引量:10
13
作者 谈微中 张聪 +2 位作者 田哲 严新平 胡木水 《舰船科学技术》 北大核心 2015年第1期45-49,共5页
基于多体动力学耦合理论结合有限元理论,以1艘大型船舶为研究对象,建立其推进轴系的刚柔耦合多体动力学仿真模型,对大型低转速推进轴系在工作中的扭振特性进行研究。在仿真计算的基础上,利用扭振测试系统对实船的扭振进行测量,并从多个... 基于多体动力学耦合理论结合有限元理论,以1艘大型船舶为研究对象,建立其推进轴系的刚柔耦合多体动力学仿真模型,对大型低转速推进轴系在工作中的扭振特性进行研究。在仿真计算的基础上,利用扭振测试系统对实船的扭振进行测量,并从多个谐次将轴系扭振的仿真计算值与试验测量值进行对比和分析。分析结果表明,通过仿真计算得到的轴系扭转振动变化趋势与实际测量值基本相符,验证了仿真模型的正确性和可行性。同时,通过Adams/Virbration模块分析了船体变形对轴系扭振的影响,证明了船体变形会导致轴系扭转振动增大。 展开更多
关键词 多体动力学 扭振特性 推进轴系 船体变形
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综合电力系统船舶能量管理技术 被引量:10
14
作者 唐道贵 严新平 袁裕鹏 《中国航海》 CSCD 北大核心 2017年第4期56-60,共5页
与采用单一能源动力结构的船舶相比,采用太阳能、风能等清洁能源的混合动力船舶的电力系统的复杂性增强,能量管理技术是保证其稳定、可靠、高效工作的关键技术之一。在研究综合电力系统的基础上,介绍当前国内外船舶能量管理系统及能量... 与采用单一能源动力结构的船舶相比,采用太阳能、风能等清洁能源的混合动力船舶的电力系统的复杂性增强,能量管理技术是保证其稳定、可靠、高效工作的关键技术之一。在研究综合电力系统的基础上,介绍当前国内外船舶能量管理系统及能量管理策略的研究现状,系统总结基于规则、优化和智能控制算法的能量管理策略。在此基础上,对船舶能量管理系统的发展趋势进行展望。 展开更多
关键词 综合电力系统 混合动力 能量管理系统 能量管理策略
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船舶电力推进系统VC与DTC调速控制策略建模与仿真研究 被引量:7
15
作者 刘恩东 高岚 +3 位作者 罗永吉 朱汉华 司宇航 胡佳 《舰船科学技术》 北大核心 2017年第5期88-93,共6页
为研究不同永磁同步电机调速控制策略对船舶大功率推进电机调速性能的影响和在电力推进系统中的适用性,在推进电机及其螺旋桨负载数学模型的基础上,建立永磁同步电机矢量控制(VC)系统和直接转矩控制(DTC)系统。根据实船系统建立船舶电... 为研究不同永磁同步电机调速控制策略对船舶大功率推进电机调速性能的影响和在电力推进系统中的适用性,在推进电机及其螺旋桨负载数学模型的基础上,建立永磁同步电机矢量控制(VC)系统和直接转矩控制(DTC)系统。根据实船系统建立船舶电力推进系统并进行仿真,分析在船舶加速工况下2种控制策略的调速性能以及船舶电站的稳定性。仿真结果表明;2种控制策略都有很好的控制效果,在保证良好的调速性能同时,保持整个系统的稳定性,二者在船舶电力推进系统中都具有一定的适用性。 展开更多
关键词 电力推进系统 永磁同步电机 矢量控制 直接转矩控制
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运河船舶岸基能源推进技术的系统构建 被引量:6
16
作者 严新平 万江龙 +1 位作者 袁裕鹏 尹奇志 《船海工程》 北大核心 2015年第3期159-163,168,共6页
为了降低运河船舶污染物的排放并减少其对非可再生资源依赖,构建基于岸基能源的运河船舶推进系统配置形式,提出采用接触网、动力电池,以及无线供电3种方式为船舶供电需要解决的关键技术。排放性和经济性两方面对比分析表明,采用基于岸... 为了降低运河船舶污染物的排放并减少其对非可再生资源依赖,构建基于岸基能源的运河船舶推进系统配置形式,提出采用接触网、动力电池,以及无线供电3种方式为船舶供电需要解决的关键技术。排放性和经济性两方面对比分析表明,采用基于岸基能源的船舶推进技术可以达到很好的节能减排效果。同时,该技术适用于运河、湖泊等水文特征相对稳定的内河流域。 展开更多
关键词 岸基能源 运河船舶 接触网 动力电池 无线供电
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太阳能船舶技术应用现状及展望 被引量:21
17
作者 严新平 孙玉伟 袁成清 《船海工程》 北大核心 2016年第1期50-54,60,共6页
以太阳能船舶为对象,分析船基太阳能光伏系统的应用模式,介绍不同类型太阳船舶的技术发展现状,针对不同适用对象对其应用趋势进行展望。
关键词 船舶 太阳能 光伏 离网 并网
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高渗透率光伏电-船电系统电能质量分析
18
作者 李文龙 汤旭晶 +3 位作者 张仲泽 汪恬 郭芝鸿 郭威 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第10期87-92,共6页
为探究光伏渗透率对船舶电力系统的影响,本文以“中远盛世”轮电力系统为研究对象,建立系统仿真模型,分析不同渗透率下的分布式光伏电源切入和切出对船舶电力系统电能质量的影响,以及三相短路故障下的船舶电力系统的瞬态响应。结果表明... 为探究光伏渗透率对船舶电力系统的影响,本文以“中远盛世”轮电力系统为研究对象,建立系统仿真模型,分析不同渗透率下的分布式光伏电源切入和切出对船舶电力系统电能质量的影响,以及三相短路故障下的船舶电力系统的瞬态响应。结果表明光伏并网切入对电力系统电压和频率的扰动明显强于切出过程,且随着渗透率提升,船舶电力系统遇到短路故障问题时更容易出现失稳。最后在满足船舶电力系统电能质量规范要求的同时,讨论了船用光伏系统渗透率进一步提高的可行性。 展开更多
关键词 光伏渗透率 船舶电力系统 电能质量 短路故障
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船舶新型水润滑磁液双浮尾轴承承载能力仿真研究 被引量:2
19
作者 李哲 欧阳武 +2 位作者 汪盛通 何涛 王斌 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2022年第9期1326-1334,共9页
为提高船舶水润滑尾轴承的承载能力,提出新型水润滑磁液双浮尾轴承方案。设计水润滑磁液双浮尾轴承结构,建立双浮轴承磁-流-固多场耦合动力学模型。提出六种磁路布置方案,采用有限元法进行计算。对比各方案磁力,优选磁斥力最大方案。在... 为提高船舶水润滑尾轴承的承载能力,提出新型水润滑磁液双浮尾轴承方案。设计水润滑磁液双浮尾轴承结构,建立双浮轴承磁-流-固多场耦合动力学模型。提出六种磁路布置方案,采用有限元法进行计算。对比各方案磁力,优选磁斥力最大方案。在此基础上,采用有限差分法计算液膜力,与磁斥力叠加得到轴承总承载力,并分析其随轴承间隙的变化规律。研究结果表明:与传统的轴向、径向单一充磁对比,Halbach充磁的磁路方案磁力更大;新型的非完整式磁布置方式比传统的对称布置方案在竖直间隙为0.05 mm时提高磁力17倍,在竖直间隙为0.3 mm时提高磁力40倍;当轴颈与轴承孔间隙大于2.025 mm时,磁力占主导,可用于低速时脱开摩擦副,减少接触摩擦磨损;当轴颈与轴承孔间隙小于2.0216 mm时,水膜力逐渐增大,磁力起到减载作用;在工作间隙下,水膜力刚度系数比磁力刚度系数大2~3个数量级。磁液双浮轴承为提高纯磁轴承的稳定性提供了新的解决思路。 展开更多
关键词 船舶水润滑尾轴承 磁液双浮 承载能力 有限元法 HALBACH阵列
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双浮筒式波浪能发电装置的浮体运动及水动力性能分析 被引量:4
20
作者 崔天宇 赵江滨 +2 位作者 周建林 孙承亮 朱风绅 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第10期99-104,108,共7页
针对漂浮式波浪能发电技术,提出一种双浮筒式波浪能发电方案,为获得该装置的双浮筒浮体的运动规律,建立了双浮筒浮体及波能装置的数学模型,采用CFD方法分析浮体在不同PTO阻尼系数工况下的运动及载荷变化,根据横摇运动仿真结果选择4种定... 针对漂浮式波浪能发电技术,提出一种双浮筒式波浪能发电方案,为获得该装置的双浮筒浮体的运动规律,建立了双浮筒浮体及波能装置的数学模型,采用CFD方法分析浮体在不同PTO阻尼系数工况下的运动及载荷变化,根据横摇运动仿真结果选择4种定攻角工况进行水动力特性及载荷分析,得到不同攻角下浮体表面压强及受力的变化规律,并通过制作的样机模型开展简易水池试验,验证了其发电可行性,研究及试验结论为下一步装置的优化及实海况试验提供了理论依据。 展开更多
关键词 波浪能发电装置 双浮筒浮体 计算流体力学 样机试验
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