Halbach阵列磁力联轴器传动转矩的数值计算

为提高磁力泵磁力联轴器的传动转矩,对Halbach阵列的特点和制造方法进行阐述,并分析了Halbach阵列的磁场分布情况及磁体的磁化规律.基于ANSYS求解磁传动转矩的基本原理,应用ANSYS软件对24极式Halbach型磁力联轴器的气隙磁场进行有限元分析,研究转角差、气隙厚度、永磁体厚度以及轭铁厚度对磁力联轴器传动转矩的影响.计算结果表明：Halbach型磁力联轴器的传动转矩随转角差呈正弦周期性变化,且在转角差为磁极张角一半时取得最大值;在满足结构要求的前提下应尽量减小工作气隙厚度以提高其传动转矩;随着永磁体厚度的增大,其传动转矩值变化较大且在使用较大尺寸永磁体时更能充分体现Halbach阵列的单边聚磁特性;随着轭铁厚度的增大,传动转矩呈下降趋势但影响很小,因此,在设计Halbach型磁力联轴器时可以取消轭铁结构以降低转动惯量,从而增强联轴器的传动性能.     

Halbach阵列磁力联轴器传动转矩的数值计算

为提高磁力泵磁力联轴器的传动转矩,对Halbach阵列的特点和制造方法进行阐述,并分析了Halbach阵列的磁场分布情况及磁体的磁化规律.基于ANSYS求解磁传动转矩的基本原理,应用ANSYS软件对24极式Halbach型磁力联轴器的气隙磁场进行有限元分析,研究转角差、气隙厚度、永磁体厚度以及轭铁厚度对磁力联轴器传动转矩的影响.计算结果表明：Halbach型磁力联轴器的传动转矩随转角差呈正弦周期性变化,且在转角差为磁极张角一半时取得最大值;在满足结构要求的前提下应尽量减小工作气隙厚度以提高其传动转矩;随着永磁体厚度的增大,其传动转矩值变化较大且在使用较大尺寸永磁体时更能充分体现Halbach阵列的单边聚磁特性;随着轭铁厚度的增大,传动转矩呈下降趋势但影响很小,因此,在设计Halbach型磁力联轴器时可以取消轭铁结构以降低转动惯量,从而增强联轴器的传动性能.     

基于MATLAB的筒式水轮机导轴承润

针对水轮发电机组筒式水轮机导轴承的润滑不良问题,以大型数学计算语言Matlab为工具对其润滑油膜承载力的分布即润滑油膜Reynolds方程（油膜压力方程）进行了全新求解，首先利用五点差分法离散水轮机导轴承压力方程并且建立了相应的代数方程模型。然后利用Matlab对其编程计算，分别定性探讨了不同偏心率下筒式水轮机导轴承的油膜压力分布情况并给出数值分析三维网格结果图形分布。最后，从所得压力分布情况推出了润滑油膜力的非线性，且随着水轮机导轴承偏心率的不同，主轴径向力和油膜承载力也随之相应变化。     

磁力泵传动技术的发展现状与展望

在综述磁力泵发展现状及特点和磁力传动技术中磁体排列方式发展历史的基础上,分析了影响磁力泵转矩的2个关键因素,永磁材料和磁体的排列方式。对前3代永磁材料的磁性能与温度特性进行了对比,并展望了第4代SmFeN稀土永磁材料的应用前景。通过对聚磁技术的介绍,分析了Halbach阵列应用于磁力泵的可行性,并指出Hal-bach阵列应用于磁力泵的优势,对磁力泵的小型化及超大转矩磁力泵有着广阔的应用前景。     

圆弧形混合磁悬浮轴承的研究

介绍一种由圆弧形轴肩的转轴和圆弧形线圈组成的新型圆弧形混合磁悬浮轴承工作原理，导出了圆弧形混合磁悬浮轴承结构参数的设计计算理论，包括圆弧形混合磁悬浮轴承轴向与径向扰动的控制、吸力方程、承载能力、结构参数的设计等，与圆柱式比较，圆弧形混合磁悬浮轴承具有承载力大、定位性好等特点。     

磁力泵Halbach阵列传动机构有限元分析

为了提高磁力泵磁转矩,将Halbach阵列应用于磁力泵的转矩设计中。介绍了Halbach阵列作为磁转子时的磁通量线分布原理,通过改变磁体排列形式,得到了外部磁场加强,内部磁场削弱的阵列形式。利用麦克斯韦微分方程和虚位移法对设计模型进行磁场二维瞬态有限元分析,得到传动机构随时间变化的转矩值。通过对比Halbach阵列与传统阵列和紧密阵列的结果,验证了Halbach阵列可以大大提高磁力传动机构的传递转矩。     

Halbach型磁力泵隔离套中的涡流分析

通过对Halbach阵列磁场的分析可知Halbach阵列形成的单边磁场具有自屏蔽作用,将磁场强度集中在工作气隙中,解决了传统磁排列方式端部漏磁大的问题,提高了气隙中的磁感应强度,使传动转矩增加。基于Maxwell方程,推导出涡流损失功率的理论计算公式。利用ANSYS分析软件对隔离套上的涡流损失进行一个周期的分析,结果表明:隔离套上的涡流呈涡旋状分布并且集中在隔离套的外表面上,验证了涡流的"趋肤"特性;磁力联轴器正转时的涡流损失要小于其反转的涡流损失,为以后的工程应用提供借鉴。     

水泵水轮机水轮机制动区的流动特性

为研究水泵水轮机水轮机制动区的不稳定流动特性,根据某抽水蓄能电站建立水力模型,应用计算流体动力学软件Fluent模拟其流动特征．采用SST k-ω模型和SIMPLEC算法计算水轮机制动工况的内流场和外特性,并结合试验数据进行对比验证．结果表明,水泵水轮机在水轮机制动工况随流量的变化水头变化不大,在力矩为0时的水头最低;导叶开度越大,进入制动区时所需的转速越高,且流量越大,可以通过调节导叶开度防止水泵水轮机进入制动区;导叶工作开度下力矩为0时的流场不存在涡结构,随着流量的减小,在叶片和活动导叶的进口以及固定导叶和活动导叶之间出现大量的回流涡,并且呈现出类周期性分布特征;转轮中的回流涡是由于前倾式叶片的倾角较大产生的,导叶中的回流涡是由于流体流动方向与导叶叶片的冲角引起的．以上结论可为水泵水轮机的优化设计提供一定的理论基础．     

基于MATLAB的筒式水轮机导轴承润滑油膜承载性能分析

针对水轮发电机组筒式水轮机导轴承的润滑不良问题,以大型数学计算软件Matlab为工具对其润滑油膜承载力的分布即润滑油膜Reynolds方程(油膜压方程)进行了全新求解.首先利用五点差分法离散水导轴承压力方程并建立相应的代数方程模型;然后利用Matlab编程计算,定性探讨了不同偏心率下筒式水导轴承的油膜压力分布情况,并给出数值分析三维网格结果图形分布;最后,从所得压力分布情况,推出了润滑油膜力的非线性,且随着水导轴承偏心率的不同,主轴径向力和油膜承载力也随之相应变化.     

基于BP神经网络的水轮机综合特性建模仿真

针对目前对水轮机特性曲线数据处理方法精度不高,不能真实地反映水力机组在过渡过程的流量特性和力矩特性的问题,利用BP神经网络与Matlab相结合,对水轮机综合特性曲线进行建模仿真。由已知综合特性曲线结合边界控制点经神经网络训练获得低效区的流量延拓、力矩延拓和导叶浆叶协联关系仿真曲面。BP神经网络模型大大提高了水轮机综合特性曲线数据处理效率与精度,是研究水轮机控制系统的一种新的非线性建模仿真模型。     

基于遗传算法的飞轮储能系统用径向永磁轴承的优化设计

对飞轮储能系统用径向永磁轴承设计中径向永磁轴承承载力和结构参数优化的问题进行了研究。在永磁体空间磁场分布解析式的基础上,结合根据分子电流学说建立的环形电流模型,推导出径向永磁轴承的径向力解析表达式;定义径向力密度衡量轴承性能优劣;根据优化理论建立以径向力密度为目标函数的优化模型;最后考虑到单因素变量法的缺陷,采用遗传算法理论和方法,利用MATLAB编程求解轴承结构参数的最优结果。对结果分析可知,轴承最佳的结构参数并不是单因素变量法分析的轴承横截面为正方形。总结了永磁轴承设计的一般步骤和方法,对飞轮储能系统径向永磁轴承的设计有实际的指导意义。     

磁流体密封在水轮机主轴中的应用

为了解决目前常用的水轮机主轴密封装置易磨损、泄漏量大的问题,在水轮机主轴上采用磁流体密封技术.该密封技术具有无刚性接触,无磨损,可自行修复,寿命长等优点,选择适合密封水介质的油基四氧化三铁磁流体作为密封材料,磁性能高且价格低廉的钕铁硼永磁材料提供外磁场,并使用电磁场分析软件进行仿真计算.仿真结果表明:轴向密封靠近转轴处,径向密封靠近导磁体处,密封能力最差,最易失效;齿形、密封间隙等结构参数对密封性能影响较大,且在一定的数值范围内密封能力较强. 结合水轮机主轴密封的特点,设计出适合水轮机主轴的轴向与径向密封组合的矩形齿磁流体密封装置,轴向密封总级数为48级,径向密封总级数为20~24级,总的密封压差Δp>0.5 MPa.     

基于MATLAB的筒式水轮相导轴承润滑油膜承载性能分析

针对水轮发电机组筒式水轮机导轴承的润滑不良问题，以大型数学计算软件Matlab为工具对其润滑油膜承载力的分布即润滑油膜Reynolds方程（油膜压方程）进行了全新求解。首先利用五点差分法离散水导轴承压力方程并建立相应的代数方程模型；然后利用Matlab编程计算，定性探讨了不同偏心率下筒式水导轴承的油膜压力分布情况，并给出数值分析三维网格结果图形分布；最后，从所得压力分布情况，推出了润滑油膜力的非线性，且随着水导轴承偏心率的不同，主轴径向力和油膜承载力也随之相应变化。     

一种立式水轮机主轴支承和密封改进设计的研究与应用

针对一种水轮机在高原恶劣水质条件下使用中出现的原设计中导轴承和密封不能满足实际工作要求的不足之处。在研究了水轮机导轴承和主轴密封的工作机理后,有针对性的在基本不改变原有水轮机结构基础上提出了新的三片式导轴承和新的主轴密封改设计方案,并应用于实际的水电站改造中,取得良好的实际应用效果。     

主动磁悬浮轴承集中控制器的研究

将传统PID理论和LQR理论相结合,提出了一种易于工程实现的交叉PID集中控制器,解决了磁悬浮轴承系统中集中控制器普遍存在的设计复杂、实时计算量大、过度依赖精确的数学模型等缺陷。针对实验室的磁悬浮轴承试验平台,采用Matlab仿真软件进行了交叉PID集中控制系统的仿真研究。仿真结果表明,交叉PID集中控制器具有较好的控制性能,可以实现电磁轴承转子的稳定悬浮。     

主动磁悬浮轴承集中控制器的研究

将传统PID理论和LQR理论相结合,提出了一种易于工程实现的交叉PID集中控制器,解决了磁悬浮轴承系统中集中控制器普遍存在的设计复杂、实时计算量大、过度依赖精确的数学模型等缺陷.针对实验室的磁悬浮轴承试验平台,采用Matlab仿真软件进行了交叉PID集中控制系统的仿真研究.仿真结果表明,交叉PID集中控制器具有较好的控制性能,可以实现电磁轴承转子的稳定悬浮.     

无轴承永磁同步电机基本原理及研究现状

通过介绍永磁同步电机的基本结构以及径向力产生的原理，概述了无轴承永磁同步电机的优点，分析了无轴承永磁同步电机研究的现状及发展趋势，探讨了该电机在泵行业中的应用。     

水泵水轮机制动工况导叶区流动特性分析

为研究水泵水轮机在水轮机制动工况运行时导叶区域产生异常紊动的内流机理,在完成S区特性试验的基础上,基于SST k-ω湍流模型及SIMPLEC算法,对活动导叶小开度制动工况进行非定常数值计算,并与试验数据进行对比验证,对此工况下水泵水轮机导叶区域流场结构和压力脉动规律进行了全面分析.研究结果表明:固定导叶与活动导叶后均存在不同程度的尾迹结构,活动导叶后涡系结构的演变和能量转化是诱发导叶区流动不稳定的主要原因之一;活动导叶进口的复杂流动也增加了冲击损失,对导叶振动造成一定影响;对活动导叶区的压力脉动监测进一步佐证了导叶区流动的不稳定性;通过对时域特性和频域特性的分析发现其相对幅值达到了水轮机及水泵正常运行工况的3倍以上,其主频为叶频,幅值较大且属中频成分,可能引发共振效应.研究结果可为水泵水轮机设计优化提供指导意义.     

转速对水泵水轮机压水调相运行水环流动的影响

为了研究水泵水轮机在调相工况下转速对水环流动的影响,应用ANSYS CFX软件对某中比转数水泵水轮机在调相工况下的水环流动特性进行全流道非定常数值计算,分析水泵水轮机在不同转速下(n=600,800,1 000,1 050 r/min)水环的压力脉动特性和流动特性.研究结果表明:无叶区水环的厚度与转速密切相关,转速越大,水环内自由液面的平均半径越大,水环厚度越薄;不同转速下无叶区内的压力脉动频率组成成分相同,主频均为由动静干涉作用引起的7f_n,且随着转速的增大主频的幅值增大,水环的流动速度增大;在相同转速下,无叶区周向压力脉动强度变化不明显,但在无叶区径向,越靠近转轮处压力脉动越小;转轮出口处有明显的气液分界面,整个转轮流道内充满气体,这表明水环对气体密封的效果良好.研究结果可为水泵水轮机调相工况运行提供一定参考.     

一种新的无轴承永磁同步电机径向悬浮力研究方法

本文针对无轴承永磁同步电机,充分考虑径向悬浮力产生原理,推导了径向悬浮力数学模型。运用Ansoft对无轴承永磁同步电机的内部磁场和径向悬浮力进行了瞬态分析,得到径向悬浮力在x,y轴上的动态波形曲线。通过气隙磁密基波幅值法分析了径向悬浮力数学模型值,与有限元仿真数据相结合,验证了数学模型的正确性。