远场涡流三维缺损检测机理的有限元分析

本文依据远场涡流检测中场的分布特点对远场涡流模型进行了合理的简化,建立了有限元分析模型,并完成了二维及三维有限元数值分析,给出了缺损附近的磁场、涡流及波印亭矢量的分布,预估了远场技术中三维探头的缺损响应,结合实验结果初步解释了由实验观察到的而至今未被理解的一些远场现象。最后着重分析了周向缺损与轴向缺损的探头信号的差异,并对远场技术缺损的检测机理作了较为细致的探讨,得到了一些重要结论。     

导电平板中的远场涡流特性

远场涡流现象一直被认为仅在管道中存在，而远场涡流效应的远场涡流检测技术的最大特点在它能以同样的灵敏度检测管内，外壁缺损，不受集肤效应的限制，在管道远场涡流检测机理研究的基础上，本文运用有限元法对导电板材中的远场涡流现象的产生及其特性进行了数值仿真研究，提出了采用磁路和磁电组合屏蔽控制与导引能量流的扩散实现了导电平板中产生远场涡流效应，阐述了其形成机理并研究工作频率，平板厚度及气隙等参数变化对导电平     

脉冲远场涡流检测双层钢管横向裂缝仿真研究

油套管和海底输运管等双层结构钢管,其横向裂缝是可能导致管道断裂的危害性缺陷。对脉冲远场涡流检测双层结构钢管的横向裂缝进行了有限元仿真研究。给出了内外完好、内裂外好、内好外裂、内裂外裂情况下的管道磁场分布、接收线圈上的感应电压衰减曲线、检测时间剖面图及检测灵敏度曲线。仿真结果显示脉冲远场涡流方法对内管和外管的横向裂缝均可进行有效检测;管道裂缝的存在导致其磁场分布与完好管道不同,从而在接收线圈上引起感应电压下降曲线的不同;内管裂缝在接收电压信号的早期出现明显的缺陷显示,外管裂缝的缺陷信号则在接收电压信号的后期才更明显。内管裂缝出现时接收线圈感应电压高于无缺陷时,而外管裂缝出现时接收线圈感应电压低于无缺陷时。在内管存在裂缝时,用此方法判断外管同一位置是否也有裂缝较困难。     

带油气层铝合金T型承力部件焊缝缺陷的涡流检测仿真与试验研究

车体铝合金T型承力焊缝部件的完整性是保障高速动车组安全的重要关键因素之一,涡流检测具有无需耦合介质等诸多优点适合铝合金部件的检测,但受焊缝鱼鳞纹形貌干扰缺陷检测信号的信噪较低。利用有限元法建立了带油漆层铝板试块缺陷检测模型,仿真结果表明:激励线圈内壁尺寸为8 mm×4 mm(长×宽)、厚度为0.1 mm、高度为1.5 mm,线圈摆放角度为45°,激励频率为400 kHz时的检测灵敏度最佳。仿真与试验的结果验证了焊缝涡流探头可有效检测带油漆层铝合金T型承力部件焊缝的裂纹缺陷。     

矩形-圆形涡流探头设计与碳纤维预浸料的无损检测

预浸料作为制备碳纤维复合材料(Carbon fiber reinforced plastic,CFRP)的原材料,它的质量将直接影响材料成品的性能。本文将涡流检测技术应用于预浸料的损伤检测上,针对预浸料中涡流较小,损伤信号更容易被双圆形线圈构成的发射-接收(Transmit-receive,T-R)型探头的提离影响以及该探头对损伤方向检测不敏感的问题,设计了一种矩形-圆形(Rectangle-circular,R-C)型探头。理论上,无论探头如何提离均不会对接收信号产生影响。通过三维电磁有限元仿真优化设计了矩形线圈的尺寸并验证了R-C型探头的可行性。实验研究表明,与原T-R探头相比,R-C型探头的提离带来的影响明显减小,且对预浸料上的纤维弯曲方向有很好的表征,对裂纹也有其独特的表征方式;但在相同激励下接收到的信号大小要小于原探头。     

麻花钻磨损振动信号的时域与频域特征分析

本文提出采用振动信号监测钻削过程中钻头的磨损状态。对主轴振动信号随钻头磨损而变化的时域和频域特征进行了实验研究和理论分析。实验表明:振动信号能够较好地反映切削过程中刀具的状态。随着刀具磨损的增加,振动信号的振幅增大,振动能量亦相应增加。信号的时域波形和谱结构表明刀具在即将发生剧烈磨损之前,将出现所谓“转速调制现象”,即与转速同步的振动信号被高频信号所调制。文中解释了这种现象发生的机理,并提出利用该特性进行钻头磨损监测和预报的方法。建立了以APPLE—Ⅱ微型机为主体的刀具磨损监测系统,实际监测试验表明监测系统具有很好的应用前景。     

核反应堆中带有交混器的棒束内流场的LDV测量

研究核反应堆中带有交混器的棒束内流场,对提高整个核动力装置的可靠性和经济性具有重大意义。本文应用二维激光多普勒测速仪详细地测量了带有交混器的16根燃料棒方形布置的棒束内绝热流动的横向流速及其湍流强度。流体纵向冲刷棒束,棒束内轴向平均流速为2.5m/s,相应的雷诺数为1.42×10~4。燃料棒间距为1.375D,棒与壁面间距为0.77D。测量结果表明,交混器大大加强了棒束间的横向流动。由于交混器的存在,子通道内的主流形成了柱形涡流,涡流的旋转方向与叶片倒向相同。但在燃料棒的间隙中,横向速度发生了转向。中心子通道上的四个交混面上的横向流动满足质量守恒条件。作者还提出了“非均匀交混”的概念。     

掺铒纳米硅的选择激发光荧光研究

通过选择激发光荧光技术研究了生长在SiO2中的掺铒纳米硅（nc—Si：Er）的光学性质。当激发光光子能量高于1．519eV时,nc—Si：Er的室温光荧光谱上能够看到两个清晰的发光峰,一个来自nc—Si,峰值位置在1．39eV,标记为Enc-Si;另一个发光来自nc—Si附近的Er离子,峰值位置在0．81eV,标记为EEr,当激发光的光子能量为1．42eV时,尽管该能量高于Enc-Si和EEr的峰值能量,在nc—Si：Er的室温光荧光谱上既看不到Enc-Si的发光蜂,也看不到EEr的发光峰。研究发现,当激发光光子能量与Er离子的一些激发态能量共振时,来自Er离子的荧光峰（EEr）出现共振增强现象,同时来自nc—Si的荧光峰峰值强度则有一定程度的降低。结果表明,nc—Si：Er中的共振增强现象是由于共振激发增强了载流子从nc—Si向临近的Er离子传输过程。     

全尺寸飞机疲劳试验过程中的无损检测及声发射监测技术研究

本文介绍了在全尺寸飞机疲劳试验过程中的无损检测和声发射监测的技术细节,说明了如何根据监测目标任务要求,确定传感器位置和安装方案、进行声传播通道性能测试、材料声发射(AE)性能研究和考证整个检测系统工作的平稳性。讨论了如何合理设置数据采集系统的参数,研究了背景噪声的变化规律,并特别研究了同疲劳裂纹形成和扩展有关的声发射信号的特征及如何从强背景噪声环境中获得有用AE信号。论文以中央翼-外翼连接区域和起落架上枢轴接头等关键部位为例,说明实施监测的方法。由于疲劳试验特别强调监测结果的实时性和及时性,在声发射信号处理方面,作者利用趋势分析,基于时间、空间的滤波和基于幅度和能量分布等多种信号处理方式,以及多参数综合识别技术对一些关键部位的状态进行了声发射连续跟踪监测,为保证全尺寸飞机机体部件疲劳试验的顺利进行起到了重要作用。     

水平槽道内气固两相湍流中颗粒行为的PIV实验研究

运用PIV技术对充分发展的水平槽道内稀疏湍流两相流中的颗粒行为进行了定量研究.实验中壁面雷诺数Rer=430,使用颗粒为直径60μm的聚乙烯微珠,测量了0.1%和0.5%两种质量荷载.研究发现,颗粒最大浓度出现在y+≈10的位置上.对两种质量荷载,下壁面附近的颗粒体积分数最大值均远小于10-3量级,仍属于稀疏两相流.槽道下壁面附近,向上运动的颗粒概率大于向下运动的颗粒,两者概率的差异随着法向距离的增大而减小.在y- =10~30的范围内,颗粒相“喷射”事件(Q2)和“下扫”事件(Q4)概率分别显著地大于和小于当地流体对应值.颗粒相主要通过促进Q2且抑制Q4来实现对流体湍流的影响,颗粒的这一作用随着法向距离的增加而逐渐减弱.     

电涡流激振圆管的试验研究

ＪＤＺ－３型电涡流激振是研究外覆纤维合材料薄壁金属圆管振动特性的激振源，本文阐述了电涡流激振的工作原理，性能特征及其在研制过程中所进行的各种试验，如涡流感应头结构型，恒磁路系统，激振器与试件之间的间隙，交流激磁强度和感应头激磁线圈的设计等。还介绍了激振器与功效的阻抗匹配，最后，用该设备对六种不同圆管进行激振试验，取得了良好的结果。     

远场涡流检测中的相速度分析

对远场的相速特性作了较详细的分析。文中首先从电磁场有限元出发对轴向和径向上的似稳态场相速度作了仿真研究，发现其在空间某些位置上具有稳定的相速，与波特点相似。同时分析了参数μ，σ，ｆ对相速的影响。结果表明，其与电磁波在良导体中传播规律的定性分析相符。最后本文还对瞬态激励下的远场涡流效应作了一定分析，结果再次证明其具有似波特性。     

CTD调速电动机涡流场的有限元计算

本文用有限元方法对CTD调速电动机的涡流场进行了分析和计算。通过涡流损耗方法对CTD调速电动机的杯转子电阻进行了较准确地计算,为CTD调速电动机的研制设计提供了依据。最后通过试验电机杯转子电阻的测试和计算,得到了令人满意的结果。     

涡流传感器提离效应的研究

通过数值计算表明涡流检测传感器相对于被测导体的提离效应在阻抗平面图上是近似为直线的轨迹。并通过单片机实现阻抗的幅值和相位的测量 ,利用阻抗变换的方法 ,有效地实现了提离干扰信号的抑制     

电脉冲除冰系统的电磁场分析

针对NASA CR-4175试验电脉冲除冰系统,建立了该系统的电磁场涡流有限元分析模型,分析了试验蒙皮在涡流场中法向及径向的磁感应强度,采用麦克斯韦应力法计算了该蒙皮所受的瞬态电磁力,并与Hender-son模型计算结果以及实验测量值进行了拟合偏差比较。同时在不改变电路的情况下,研究了蒙皮厚度、蒙皮电导率、蒙皮-线圈间隙这3个因素对电脉冲除冰效果产生的可能影响。结果表明,电磁场涡流有限元分析模型所计算的磁感应强度比Henderson模型更吻合实验值;趋肤深度范围内的试验蒙皮厚度愈大、蒙皮电导率愈大、蒙皮-线圈间隙愈小,蒙皮所受的峰值脉冲力愈大,即意味着这些参数条件下的除冰效果将更佳。     

NUMERICAL SIMULATION OF FLOW PATTERNS IN PLANAR JETS

INTRODUCTIONTurbulent jet flow is the most widely usedflow type in engineering applications especiallyfor combustion engines which provide most ener-gy sources for industrial production and trans-portation,and a large proportion of energy trans-portation and conversion processes is dominatedby transient evolution of large- scale structures,or so called coherent structures,in turbulentjets.As the flow control and optimization pro-cesses are closely related to the understanding ofdetailed in…     

用加权余量法建立三维涡流场的有限元方程

本文应用加权余量法推导了三维涡流场的有限元离散化方程,使得三维涡流场的有限元方程表达方便,概念清楚,计算较为简捷。     

后台阶流动的大涡模拟

利用大涡流模拟,对后台阶中的流动进行了数值计算,并和实验数据进行了比较,吻合较好,表明了所采取的亚网格湍流模型的合理性,但是需要改进。     

磁-光/涡流成像技术的有限元分析

近年来迅速发展的磁－光成像（ＭＯＩ）技术使涡流检测技术得到了新的进展。本文运用磁－光／涡流成像的有限元模型对典型的飞机构件缺陷（如连接飞机表面两个铝层的紧固件下面的裂纹）进行模拟。模拟结果表明，其磁场垂直分量的变化对这种结构来说是相当灵敏的，采用ＭＯＩ技术可以用来探测隐藏在紧固件帽下面的缺陷。