振动-离心复合下土工离心机的 工作模态试验分析

目的获得离心机静止及不同运行状态下的动态特性。方法通过离心机常规模态试验,采用SIMO识别方法,利用力锤产生瞬态激励,计算出激励点与响应点之间的频响函数,通过模态拟合,得到结构的模态参数(频率、阻尼和振型)。进行离心机工作模态试验,测量结构响应并经放大变换,选择2个以上参考点进行互谱分析,获得工作模态参数。结果离心机静止时前两阶模态为绕y轴和绕x轴偏摆,频率分别为3.23、9.94 Hz,本身一阶弯曲频率为11.17 Hz。不同转动加速度下,离心机一阶工作频率为转动频率;二阶工作模态振型为绕y轴偏摆,频率随着转速的升高而增大。结论通过模态试验分析,获得了该离心机静止及不同运行状态下的模态参数,可为有限元模型修正、结构设计及优化提供参考。     

600g-t土工离心机吊篮力学分析与强度设计

目的对600g-t土工离心机的吊篮各部件开展力学分析与强度设计。方法基于土工离心机的吊篮结构初始设计方案,利用Ansys有限元分析软件,采用非线性接触算法开展吊篮优化力学分析。结果通过优化设计,吊篮结构相对于初始结构各部件的最大应力下降39%~59%。结论优化后的吊篮结构满足强度要求。     

基于CFD方法的土工离心机数值建模

目的 研究湍流模型和旋转域划分对土工离心机数值计算的影响,以建立适用于土工离心机计算的数值模型。方法 针对一款有实测风阻功率的土工离心机模型,分别采用SRF和MRF方法进行建模,选用标准k-ε、RNG k-ε和SST k-Omega湍流模型,对不同转速下土工离心机室内流场进行数值模拟,对比计算所得风阻功率、流场及温度场分布。结果 标准k-ε模型和SST k-Omega模型对湍流黏度的过度预测会导致计算所得土工离心机风阻功率偏大。中低转速下,旋转域的划分对计算结果的影响较小,但采用SRF方法计算所得的风阻功率与实验值更接近。结论 通过对比实验结果,为土工离心机计算建立了较为可靠的数值模型,并通过对比流场分布分析了因湍流模型选择引起计算误差的原因,为土工离心机数值模拟提供了思路。     

基于CFD的土工离心机风阻及流场特性分析

目的估计土工离心机的风阻功率。方法针对一稳态运行的中低速土工离心机,利用多参考坐标系(MRF)模拟转臂与墙壁之间的相对运动,对离心机稳态运行时机室内的空气流场进行CFD仿真,对计算流体力学仿真、解析公式方法和试验的风阻功率进行对比。结果三种方法得到的风阻功率较为接近,验证了数值仿真方法的正确性。同时,研究了机室内空气流速和压力的空间分布特征,验证了经典解析公式的假设合理性。结论 CFD仿真方法避免了传统解析方法对试验数据的依赖和参数选取主观性,能够得到较高精度的分析结果,该研究为基于计算流体力学的土工离心机的高置信度风阻计算打下了基础。     

土工离心机风阻计算方法的对比研究

目的评估不同土工离心机风阻功率估算方法的效果和优缺点,为工程应用及未来研究发展方向提出建议。方法重点以土工离心机为例,总结几种有代表性的计算方法,系统分析不同方法之间的共性和差异。通过一个算例,同时结合以往离心机的设计经验,对各种方法的效果进行对比。结果法国方法、美国方法、中国工程物理研究院方法和CFD仿真方法在精度上依次增大,但复杂性依次升高,后两种方法不需借助试验来确定参数。结论对于中低速土工离心机,中国工程物理研究院方法具有较大的优势。随着土工离心机向着高速、大规模方向发展,经典解析方法的适用性尚未得到充分验证,基于CFD的高置信度仿真是一种较好的解决方案。     

高速土工离心机温升的数值模拟

目的 数值计算高速土工离心机机室温度分布,研究不同真空度和侧壁温度对机室温升的影响,并为高速土工离心机提出温控方案。方法 针对一款在建的高速土工离心机,采用SRF方法和RNG k-ε湍流模型对其进行数值计算,对比不同转速下离心机的温升。针对加速度为1500g的运行工况,对比不同机室压力和侧壁温度对机室温升的影响。结果 高速土工离心机以1500g加速度运行时,机室最高温度可达83℃。运行压力从100 kPa降至3 k Pa,机室最高温度下降约15℃,侧壁温度每降低10℃,机室最高温度降低约5℃。另外,真空度配合侧壁冷却无法满足散热要求时,可考虑在机室顶部靠侧壁布置面积不小于顶部面积1/4的冷却环。结论 利用CFD数值计算方法,定量得到了高速土工离心机机室温度随转速、真空度和侧壁温度的变化,为其冷却方案的设计提供了参考。     

基于ZJU400土工离心机的CFD模拟方法

目的给出可靠的CFD模拟方法,用于土工离心机风阻功率估算,得到流场及温度场模拟结果。方法针对ZJU400中高速大型土工离心机,利用结构化网格划分使转臂及内壁面处的y+值<30,使其满足湍流模型边界层厚度要求。利用k-omega SST湍流模型和MRF多参考系方法对ZJU400土工离心机进行数值模拟,对模拟所得风阻功率、流场和温度场进行对比验证。结果模拟所得风阻功率与ZJU400实测数据偏差<10%,模拟所得流场与文献[8]中的结果吻合,温度场与实测数据吻合。结论针对ZJU400中高速大型土工离心机的CFD模拟方法取得了精度较高的模拟结果,通过仿真模拟弥补了大型土工离心机实验数据缺乏问题,减少了对实验数据的依赖,为制造设计和研究大型土工离心机提供了CFD模拟方法。     

TLJ-60A型土工离心机转臂系统力学分析与实测分析

目的评估TLJ-60A型土工离心机转臂系统能否满足强度要求,并提出改进建议。方法对转臂系统建立三维有限元数值模型,确定载荷条件和边界条件,计算关键部位的最大等效应力,给出材料使用建议。在建成后离心机运行中进行应变响应实测,并就计算结果与实测数据进行比较分析。结果数值模拟结果与实测结果吻合较好,平均差异为4.5%,最大差异为12.46%,数值模拟偏保守。结论评估结果及改进建议是正确的,支撑了设备研制的一次成功。     

超重力模拟试验离心机振动特性的回归分析

目的 研究试验离心机轴承座以及主轴振动随运行工况的变化规律,实现不同工况下离心机振动的预测。方法 通过试验方法分别获取不同工况下超重力模拟试验离心机的轴承座以及轴振数据。建立试验离心机的单自由度动力学模型,基于该模型,对不同工况下离心机基座振动加速度以及主轴振动位移进行回归分析。结果 离心机轴承座以及主轴振动基频均随着转速以及不平衡量的增大而增大。回归模型对轴承座以及机室基频振动数据的回决定系数均在0.9以上,对中导以及上导主轴振动位移的回归决定系数在0.7左右,对下导主轴振动位移决定系数小于0.1。结论 回归模型可以很好地解释和预测轴承座以及机室振动基频随着转速和不平衡量的变化规律,可以部分预测中导以及上导处主轴振动位移随运行工况的变化。该分析结果为大型试验离心机振动监测系统的设计以及振动特性的预测提供了参考。     

基于三维动力学模型及试验数据重用技术的全箭模态分析

目的在运载火箭设计过程中,获得精确的全箭模态数据,为火箭总体设计提供关键输入参数。方法针对全箭动特性数据的高效高精度获取问题,提出并实践基于三维动力学模型和试验数据重用相结合的模态参数获取方法,包括高精度全箭三维动力学模型建模技术、数据重用技术、多状态模型修正技术、模型综合技术。结果解决了界面连接刚度未知条件下的全箭模态精确预示难题。在设计阶段给出了高精度的动特性数据,分析结果与靶场试验结果比对,一阶弯曲频率误差在2%以内,斜率误差在4%以内,分析结果通过了靶场竖立模态试验验证,最后进一步通过型号首飞成功验证。结论靶场竖立模态试验验证和型号首飞成功验证说明提出的获取全箭动特性参数方法高效可靠。     

钣金件模态分析及设计优化

采用ANSYS有限元分析软件进行钣金件的模态分析,计算钣金件的自然频率及模态振型,并由自然频率和模态振型进一步讨论如何提高钣金件的结构刚性,最终设计出合适的钣金件结构。     

考虑刚体响应的多层响应谱抗震分析

目的研究刚体响应对多层响应谱抗震分析结果的影响。方法使用ANSYS15.0对某核电设备进行多层反应谱抗震分析,并对考虑刚体响应和未考虑刚体响应的计算结果进行对比分析。结果考虑刚体响应对不同标高约束处预埋板的基础载荷影响不同,且对部分标高的影响可能较大。结论对类似的核电设备进行多层响应谱抗震分析时,应注意考虑刚体响应的影响。     

排污收费对物价水平的影响研究

计入产品成本的排污收费势必影响产品价格,从而影响物价水平?本文首次以部门价格模型为基础,提出了排污收费时物价影响的测算方法,并对新旧排污收费标准体系下的物价影响进行了测算?研究表明,我国排污收费对物价的影响甚小,部门产品或消费品价格上涨幅度一般在0.49‰~5.13‰之间?      

中国与东盟贸易的环境效应及其关键社会经济因子影响分析

为识别和量化国际贸易的环境效应,推动绿色“一带一路”建设,基于环境经济投入产出模型,利用贸易和污染物排放强度数据,核算了中国与东盟进出口贸易中包含的环境成本,并利用冗余分析探索了影响环境成本的主要社会经济因子.结果表明:①2010年中国与东盟的贸易期间,中国在工业废气、烟尘、二氧化硫、固体废物的排放上存在污染逆差,分别为3 600×108 m3、3.8×104 t、19.7×104 t和9.8×104 t;但在工业废水和粉尘的排放上存在顺差,分别为5 400×104和1.1×104 t.②重度污染产业贸易均呈污染顺差,中度污染产业贸易的污染逆差最大,轻度污染产业贸易呈现较小的污染顺差.③中国与东盟中低收入国家的贸易造成污染顺差,而与中高收入国家的贸易则实现了污染逆差.④冗余分析结果显示,影响我国进口贸易中环境成本的主要因子为城市化率和工业产值占GDP比重,说明我国从东盟发达的工业国进口了含大量环境成本的工业品,而影响我国出口贸易中环境成本的主要因子为出口额,表明我国向欠发达国家出口了大量的初级工业品.因此,我国应加强技术创新,提高污染排放标准,减少重度污染产业的污染排放强度,同时优化出口结构,避免成为“污染避难所”.