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[期刊] 清华大学学报(自然科学版)  [作者] 韩鹏   黄桥高   秦登辉   潘光  
涡激振动(VIV)是一种典型的流固耦合(FSI)现象,除了在结构安全设计方面有重要意义外,近年来在流体动能俘获方向也展现出巨大潜力。该文采用一种基于尾流振子的低成本降阶模型(ROM),以及一种基于直接模拟的计算流体力学—流固耦合(CFD-FSI)求解器,对圆柱VIV俘能效率的全局优化问题展开研究。通过ROM模型,得到了四组不同质量比和Reynolds数下的高分辨率俘能效率优化数据,其中优化参数为阻尼比和折合速度。将ROM模型的预测结果,与CFD-FSI的高保真模拟结果和已有研究中的实测数据进行对比,验证了ROM的有效性。该文发现了最优俘能效率点受到折合速度和质量—阻尼耦合参数的控制;另外,从ROM模型的内在关键参数推论出VIV俘能设备更适于在相应结构固定绕流升力系数更高的流动条件下工作,由此解释了高Reynolds数条件下VIV俘能效率更高的现象;此外,优化结果表明低质量比条件下的VIV俘能设备工作表现更优,由此证明海流能VIV俘能收益高于风能VIV收益。
[期刊] 沈阳农业大学学报  [作者] 吴兴伟  王雷  迟道才  
为了预测水泵在运行中的振动状态,提高水泵运行的安全性和经济性,采用了统计学习理论中的核心算法——支持向量机与自回归方法相结合,建立了水泵振动预测模型(SVAR)。并通过实例,与基于灰色理论建立的预测模型(GM)和基于自回归方法建立的预测模型(AR)进行了比较。结果表明:基于支持向量自回归的水泵振动预测模型(SVAR)具有精度高、速度快、易于建模的特点。应用该方法建立的预测模型能够很好地预测水泵运行中的振动情况,有效地避免水泵运行中由振动引起的故障。
[期刊] 中国农业大学学报  [作者] 毛艳辉  宋建农  刘建军  彭旭  
为改善圆盘开沟器的振动性能,建立了圆盘开沟器的动力学振动模型,利用MATLAB软件对该模型进行仿真分析。结果表明:当播种机前进速度由2.65 m/s提高到4.15 m/s时,开沟器谐振振幅由37.2 dB增加到38.1dB,谐振频率由14.5 Hz上升到19.6 Hz。田间试验结果表明,相同速度条件下,安装液压阻尼器可提高开沟器与土壤作用时的减震性能,同时播种覆土均匀性也得到改善。
[期刊] 实验技术与管理  [作者] 徐宝申  周波  
针对电机柔性连接负载驱动系统在加减速时会产生不稳定的扭转振动,以及刚度系数测量复杂且难以准确计算的问题,提出了通过对开环系统电机端速度响应进行时频分析,识别系统谐振频率以及调整时间的方法,进而设计了一种IP反馈控制与输入整形前馈相结合的振动抑制控制器,在提高系统响应速度的同时,达到较好的振动抑制效果。在模型不确定二质量扭转谐振平台上进行实验研究,实验结果表明该方法能够有效抑制负载端振动,并显著提高系统响应速度。
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)  [作者] 曹乐平  温芝元  
为提高振动磨生产能力 ,进行了振动磨优化研究 .结果表明 ,物料充填量与研磨体充填量分别为 32 .6 6 %和6 7.34%时 ,振动磨功率较大、效率较高 ;两个量分别为 17.4 3%和 4 5 .12 %时 ,不仅有极高的磨粉速度、短的磨粉时间 ,同时又有较高的效率 ;物料充填量介于 17.4 3%与 32 .6 6 %之间 ,研磨体充填量介于 4 5 .12 %与 6 7.34%之间时 ,振动磨功率、效率、磨粉速度都较佳
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)  [作者] 李明水  孙延国  廖海黎  孟凡超  马存明  
港珠澳大桥采用的大挑臂钢箱梁外形较钝,在常遇风速下易发生涡激振动。该文通过一系列节段模型和全桥气动弹性模型风洞试验,详细研究了各种气动措施和阻尼措施对此类断面涡激振动性能的影响。结果表明:大挑臂钢箱梁截面存在2个竖向涡振区和1个扭转涡振区;依据涡振振幅和发振风速区间,通航孔斜拉桥需关注第2个竖向涡振区,非通航孔连续梁桥需关注第1个竖向涡振区;在栏杆上安装弧形扰流板的气动措施可有效改善其涡激振动性能;增加结构阻尼可显著降低其涡振振幅,阻尼比达到1.0%时,涡激振动基本消失,该阻尼限值可作为港珠澳大桥的调谐质量阻尼器的依据;最后,利用三维非线性涡振分析方法对节段模型和全桥气弹模型风洞试验结果的一致性进行了讨论。
[期刊] 实验技术与管理  [作者] 庞新宇  江旺旺  任智军  
针对振动学相关课程中高阶振动实验装置偏少,学生对高阶振型和固有频率难以理解等问题,设计并制作了一种用于教学的高阶振型振动实验装置。该装置通过基于柔度法编写的Matlab程序、基于锤击法的自由振动实验以及以激振器作为激励振源的受迫振动实验,实现了对高阶振动的固有频率和振型的理论计算和实验测试,通过频闪仪可以直观地观察到各阶频率的振型。实验测得的各阶频率与相应的理论值的最大相对误差分别为6.88%、5.40%和2.01%。该装置已在教学中得到应用,并收到了良好的效果。
[期刊] 华中农业大学学报  [作者] 周杰  徐红梅  林卫国  钟文杰  刘爽  刘海悦  
采用SolidWorks、有限元分析软件与RecurDyn相结合的方式建立收获机的人-机-路面系统的刚柔耦合虚拟样机模型,以驾驶员全身振动加权加速度均方根值为评价指标,仿真模拟收获机在水稻、小麦以及油菜田行驶时的振动舒适性。结果表明,行驶速度、路面硬度、竖割刀的添加对收获机振动舒适性影响较大,路面硬度越大、收获机行驶速度越快,人体的主观不舒适性感受就越强烈;竖割刀的添加增强了人体的不舒适感。
[期刊] 华中农业大学学报  [作者] 刘爽  徐红梅  周杰  钟文杰  刘海悦  
以某联合收获机主机车身框架为研究对象,采用有限元柔性体技术创建车身框架的有限元柔性体模型,并在其基础上进行模态分析与计算。结果表明,车身框架的第一阶模态频率为7.29 Hz,与收获机正常工作时割刀的激励频率(7Hz)接近,易发生共振,且对人体舒适性影响最大。为了调整收获机车身框架的固有频率,以避开外部激振频率范围,采用HyperMesh软件对收获机车身框架柔性体模型进行尺寸优化和拓扑优化,结果表明,尺寸优化后,收获机车身框架的第一阶模态频率由优化前的7.29 Hz提升至8.63 Hz,车身框架质量下降了0.006t;拓扑优化后,收获机车身框架的第一阶模态频率由优化前的7.29Hz提升至8.49Hz,车身框架质量下降了0.107t。拓扑优化与尺寸优化均可使收获机车身框架固有频率避开外部激振频率范围,但综合考虑优化设计的目标与生产制造成本,采用尺寸优化技术对收获机车身框架进行结构优化更为适合。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)  [作者] 刘成颖  郑烽  王立平  
主轴的振动是影响机床加工精度的重要因素,且包含大量机床的工况信息。在保证精度的条件下,为实现主轴振动加速度能够在机壳外部测量,建立了主轴与机壳之间的振动传递力学模型。针对力学模型中的未知参数,基于Hertz理论和最小二乘法理论相结合的方法求解出轴承的线性刚度;基于Hooke定律,利用Ansys软件求解出电主轴固定基座的刚度。以170XDS20Z11型电主轴作为实验对象进行实验验证与仿真分析。结果表明:在机壳上测量振动信号,通过该模型可以高效、准确地推导出主轴真实振动。此理论可以运用到主轴振动间接测量方法中,提高测量精度。
[期刊] 北京林业大学学报  [作者] 张海燕  袁明帅  蒋琦  孙钰  崔剑  任利利  骆有庆  
【目的】基于深度学习的钻蛀振动识别模型结合边缘计算可实现林业蛀干害虫钻蛀振动长期监测和实时预警,但要求大幅压缩智能识别模型的参数量和运算量。本研究采用深度学习模型压缩算法,在不损失精度的前提下,对已有的钻蛀振动识别模型进行压缩,减小模型的体积并提升模型在嵌入式平台的识别速度。【方法】首先采集双条杉天牛钻蛀振动和背景噪声两类信号训练人工设计的5层卷积神经网络BoringNet,得到钻蛀振动识别模型;然后分别使用不同裁剪率的滤波器裁剪、模型量化、多目标知识蒸馏对钻蛀振动识别模型进行压缩;最后设计上述压缩算法的组合策略,联合使用3种算法对蛀振动识别模型进行压缩,探究多种组合的模型压缩效果。【结果】3种模型压缩算法组合,裁剪率为60%时模型达到最优,此时模型计算量和参数量分别从原模型的18.06×10~6次和0.54×10~6个降低为3.01×10~6次和0.09×10~6个,模型体积从2 200 kB压缩至134.9 kB,树莓派3B+上的识别时间由原模型的9.04 ms降低至1.65 ms,而模型精度仍能达到99.29%,提升了0.5%。【结论】本研究的深度学习模型压缩方法,可以针对钻蛀振动侦听场景大幅压缩模型参数量和运算量,在保证准确率的前提下实现嵌入式平台的实时识别,促进钻蛀振动识别模型从工作站试验到野外实地部署的转变,为钻蛀振动识别的边缘计算奠定基础。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)  [作者] 李猛   杨泽华   伍儒康   陈誉   吴必军   张艳芹  
方型双气室漂浮振荡水柱(oscillating water column, OWC)波能模型主要利用波能模型的垂荡运动俘获波能,通过双气室输出气流能驱动透平发电机组转换能量。为探究双气室波能模型的初级能量转换特性,采用数值计算和实验测试相结合的方法研究了模型的俘获性能。数值计算结果表明双气室波能模型在浮体垂荡固有周期附近运动响应最大,且俘获性能可达到最高;入射波方向与模型的夹角对其俘获性能影响较大,夹角为0°即双气室前后布置时,模型的俘获性能最佳。实验表明,在规则波下,前后布置的双气室波能模型的俘获性能优于左右布置的双气室模型,且2种模型的最佳俘获性能对应的波周期不同。前、后气室的最佳俘获性能对应的周期不一致,故双气室前后布置能拓宽模型总俘获性能的最佳响应周期范围。在不规则波下,前后双气室波能模型的最大俘获宽度比达到41.84%,接近规则波下的84%。
[期刊] 实验技术与管理  [作者] 王运龙  金朝光  张欣  林少川  
该文提出一种舰船气泡尾流场实验水池模拟装置及模拟方法,旨在克服现有模拟实验的不足,实现对舰船气泡尾流场初生、扩散、消失及气泡场与湍流场有机融合的全寿命周期要素模拟,同时采用声测试系统进行模拟效果测试。通过该综合实验,可以加强学生对舰船尾流特性的理解和认识,使其了解相关测试技术和方法,锻炼综合实践能力。
[期刊] 实验技术与管理  [作者] 闫新江   张晓彤   陈西国   于继飞   张兴全   黄辉   毛良杰  
三高气井生产管柱在高速流体冲击下容易发生剧烈振动,但目前关于此类流致振动的研究大多集中于理论模型和一些小型室内实验阶段。油气井生产管柱具有其独特性,超大的细长比决定了管柱的整体刚度极低,一般的小型实验系统很难模拟出这样的特点。该研究建立了一个大型生产管柱实验台架,用PE管模拟了一个具有超大细长比特征的油管柱模型,用以模拟生产管柱在高速流体冲击下的振动特性。实验结果表明:三高气井生产管柱在高速流体作用下会以某一固定频率发生振动,振动时管柱中间和底部位置的振幅最大;气体产量越大,管柱振动越剧烈;增加油管壁厚可以有效抑制油管的振动幅度,但不可以改变管柱的振动频率;封隔器安装位置过高或过低都不能起到较好的抑制振动的效果,单个封隔器安装在管柱8/10位置可以起到较好的抑制振动的效果。
[期刊] 中国农业大学学报  [作者] 石林榕  孙伟  赵武云  孙步功  王蒂  张俊莲  刘全威  吴建民  
对小型振筛式马铃薯挖掘机振动挖掘铲的性能参数进行优化,借助Adams和Ls-Dyna相结合法模拟振动挖掘铲挖削土壤过程,据4因素3水平响应曲面法试验设计原理对影响挖掘铲挖削阻力的因素进行了多因素方差分析,并建立和优化了回归模型。结果表明:影响牵引阻力的因素由大到小依次为振动频率、牵引速率、入土角、振幅;当牵引速率为0.67m/s、振动频率13.77Hz、振动幅值11.93mm、入土角8.35°时,优化牵引阻力为1 449.59N。田间验证试验结果表明:试验阻力平均值与仿真结果误差<5%,说明回归模型能较好的反映振动频率、牵引速率、入土角、振幅于牵引阻力之间的关系。
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