含金属芯压电陶瓷纤维的本构方程

含金属芯压电陶瓷纤维是一种新型的压电器件。为了研究压电纤维的压电和机械性能,本文推导了其本构方程。该方程用于描述压电纤维在受到外力和电压作用时的响应。在悬臂杆式压电纤维的电极上施加电压,并在自由端施加力,计算其在热平衡状态下的内能密度,并在整根纤维上积分,得到其励参量是作用力和施加的电压,而响应参量是自由端的伸长量和电极上的电荷量,两者之间由一个2×2的压电矩阵相联整体能量。结果表明,自由端施加力作用时的广义位移为伸长量δ,电压的广义位移为电荷量Q。所建立的本构方程中的激系。     

材料和尺寸参数对Rainbow型压电换能器发电能力的影响

给出了一种多方向振动能量收集装置的设计结构.为研究Rainbow型压电换能器材料、尺寸参数对其发电能力的影响,根据压电材料的机电耦合方程和对换能器的力学理论分析,建立了Rainbow型压电换能器开路电压与输出电能的数学模型.对开路电压模型进行了仿真验证,仿真结果与理论分析一致.对输出电能理论模型的数值模拟分析表明,金属基片的宽度与厚度、换能结构初始曲率半径的增大将会引起换能结构两片压电薄膜输出电能的降低;金属基片长度、压电薄膜宽度的增大将会引起两片压电薄膜输出电能的增加;压电薄膜长度、厚度的增大将会使得两片压电薄膜输出电能先增加后减小;铍青铜基片换能器要优于钢基片换能器;换能器弧形内侧压电薄膜的输出电能都要大于外侧压电薄膜.最后,结合Rainbow型压电换能器的力学分析给出了分析结果的合理解释.     

Y形进气道流场数值研究

Y形进气道在两侧进气布局的单发轻型战斗机和教练机上应用较为普遍。由于流动的复杂．不易对其内部的流动进行实测．为此本文基于Favre平均的N-S方程和B／L代数湍流模型．采用了Jameson格式和矩阵人工粘性耗散，对某型亚声速飞机的Y形进气道流场进行了数值模拟。提出了一种解决网格块之间插值问题的处理方法．研究了进气道两侧管道气流的掺混作用及二次涡．得出了进气道内外流场的马赫数、压力和速度分布，以及进气道的性能随反压和攻角的变化曲线。研究结果可为进气道的设计提供一定的参考。     

加权电压控制多路输出正激变换器的研究

研究了一种经济实用的多路输出DC／DC变换器的输出电压控制方法－加权电压控制，该方法可有效地改善多路输出变换器输出的稳态稳压精度和动态响应性能，对应用加权电压控制的两路输出正激变换器进行直流稳态分析，得出直流稳态等效电路模型和输出电路压数学表达式，分析了加权因子对输出电压的影响，给出了设计加权因子的原则和设计方法，通过样机实验，验证了该方法能够较好地实现多路输出稳压指标。     

浮动电容式剪应力微传感器结构设计解析模型

为提高设计水平和效率，建立了浮动电容式剪应力微传感器结构设计解析模型。该解析模型明晰了微传感器探头结构参数与传感器性能指标之间的关系。针对微传感器量程、固有频率、非线性度、灵敏度和分辨率等指标需求，能够更有针对性地快速得到优化传感器结构方案。结合设计案例，给出了微传感器探头结构的设计方法与流程，设计研制的传感器测试实验结果与解析模型的设计结果相符合。     

基于状态空间的流固耦合传热的分析

研究了半无限大管道中定常热物性牛顿流体的处于热充分发展状态的一维的流固耦合瞬时强制对流换热，基于状态空间描述法，发展了上述场合的较简单的封闭解法，得到了三维条件下以下两种情况的分析解：(1)恒稳态；(2)瞬态早期阶段。并对n个流体、m个固体串联的管道中一维的耦合热交换问题给出了一般解法，借助于MATLAB强大的矩阵处理功能，本解法更为快速有效。最后，通过实验测试验证了分析解的结果。     

压电智能桁架结构的位移最优控制

使压电智能桁架结构中待控制节点位移的最大值达到最小，以结构强度及作动器性态作为约束条件，以作动器电压作为控制变量，建立最优控制模型。对结构进行了机电耦合有限元分析，利用线性压电学原理，导出了结构节点位移及杆件应力与控制电压的关系。模型被转化为序列线性规划问题进行求解。用数值方法模拟了结构位移控制的效果，实例表明该方法在保证强度的同时，能有效控制结构的节点位移，并可处理任意工况多位移要求的情况，这是普通结构通过初始结构设计难以实现的。     

输入输出共地的Buck三电平变换器

输入输出共地的Buck三电平变换器开关管的电压应力为输入电压的一半，采用交错控制方式，滤波电感最大可以减小为Buck变换器的滤波电感的1／4。本文详细分析了变换器的工作原理及该变换器的输入输出特性，并解决了飞跨电容电压的控制问题。文中给出了实验结果，验证该变换器以及确保飞跨电容电压为输入电压一半方法的可行性，并进行变换器的动态实验，表明均压电路在输入电压和负载突变过程中依然能保证飞跨电容电压为输入电压的一半。     

Power Supply of Macro-Micro Driven Linear Piezoelectric Motor

To investigate a novel macro and micro driven linear piezoelectric motor composed of an ultrasonic motor with macro movement and a piezoelectric actuator with micro movement,a digital signal processing(DSP)based macro and micro power supply is designed,which fits the new linear piezoelectric motor.The power supply comprises a control circuit,a voltage conversion circuit,an amplifier circuit,a half-bridge module,an optical isolatorsdrive circuit,etc,where the DSP of TMS320F28335 is used as the controller.When the linear piezoelectric motor working in a macro driven state,the power supply outputs alternating currents with high frequency and high voltage,which drives the linear piezoelectric motor dynamically at an ultrasonic frequency;while working in the micro driven state,the power supply outputs direct currents with high voltage,which drives the linear piezoelectric motor in micro driven statically.Here a prototype of the macro-micro power supply is designed.After a series of experiments on the power supply with and without loads,the results show that the power supply can drive and control the macro micro driven linear piezoelectric motor,and realizes quick and seamless switch between macro and micro drive.In addition,the power supply can drive and control the ultrasonic motor or piezoelectric ceramic micro actuator individually.The power supply achieves the multiple parameters of output signals adjustable simultaneously and exhibits good control characteristics.     

风力发电机组中的功率电子调节器

介绍一种在风力发电机并联向蓄电池供电系统中，用于平衡各发电机输出功率的电子调节装置，它能对蓄电池充电电压和电流进行快速控制，并具有输入过压，欠压，输出过压、过流等保护功能，有效地解决了发电机并联工作时瞬间或长期过载，各发电机间输出功率不平衡及蓄电池过充电等问题，对解决我国风力发电中的技术问题有积极指导作用。     

隔离Boost变换器用反激箝位的研究

隔离Boost变换器具有高频电气隔离、易于多路输出、输入电流纹波小、负戢短路时可靠性高等优点。但是由于变压器漏感存在,开关管关断时升压电感电流无法瞬时流入变压器,从而在开关管两端产生浪涌电压。本文通过增加一个与升压电感耦合的反激线圈和一个连接到输出电容的整流二板管,构成反激箝位电路。在开关管关断时,反激整流二级管导通,将升压电感中存储的部分能量传输到输出电容,从而限制了升压电感两端的电压,达到箝位的目的。文中研究了升压电感和反激线圈的匝比对反激箝位作用的影响。500W原理样机的实验结果显示,该电路起到了箝位作用,改善了元器件工作环境。     

采用磁流变阻尼器的直升机"地面共振"分析

针对磁流变阻尼器的非线性特性，采用能量法得到了磁流变阻尼器的等效线性阻尼。建立了机体平面二自由度和刚性桨叶的“地面共振”分析模型，得出了直升机“地面共振”的稳定性区域。通过分析计算可以得出，磁流变阻尼器能在不同情况下提供“地面共振”所要求的阻尼，达到抑制“地面共振”的目的。     

Working Mechanism of a Kind of Non-resonant Linear Piezoelectric Motor with Flexible Driving End

A non-resonant piezoelectric linear motor with a flexible driving end,which has an extensive working frequency range and good operation stability,is studied theoretically and experimentally.Based on the microscopic vibration characteristics of the motor stator,the longitudinal vibration model is established for the whole motor system.According to the Coulomb friction model and the motor vibration model,the friction mechanism of the nonresonant piezoelectric linear motor is investigated by dynamical analysis of the whole motor system.Furthermore,the vibration characteristics and mechanical output characteristics of the stator are simulated and experimentally studied on the basis of the friction drive mechanism model.Finally,both the simulation and experimental results show that this kind of motor remain stable in the frequency domain from 2.2 kHz to 3.5 kHz and that when the pre-stress is 4 Nand the driving voltage is 90 V,the maximum velocity of the motor is above 4 mm/s and the maximum thrust is nearly 0.5 N.     

ANSYS在压电天平设计中的应用

利用ANSYS力电耦合的有限元分析方法,对一台三分量压电天平的性能进行评估。主要进行了静力、模态和瞬态响应特性分析,静力分析的目的是获得天平输出与施加载荷之间的关系,评估压电天平各分量的主灵敏度系数和分量间干扰灵敏度系数;模态分析的主要目的是获得压电天平的各阶振动频率和振型,用于评估天平的频率响应特性;瞬态响应特性分析主要用于评估天平在瞬态载荷下的响应特性,评估加速度计惯性补偿的有效性。ANSYS分析结果表明:压电天平的各分量主灵敏度较高,具有较好的分量间抗干扰能力,设计的天平频响较高,加速度计实现了对天平输出信号中惯性振动信号的补偿,能够满足激波风洞测力试验的需求。天平校准和风洞试验结果表明:天平的实际性能与有限元评估结果一致。     

An Experiment on Cavitating Flow in Rocket Engine Inducer

An experiment for rocket engine inducer cavitating flow is conducted on a new experimental platform. The experiment platform,using water as working medium,can be used to investigate the steady and unsteady flows of cavitating and noncavitating turbopumps. The experimental platform is designed as a flexible and versatile apparatus for any kind of fluid dynamic phenomena relating to high performance liquid rocket engine turbopumps. Design details for the platform is introduced. Various extend of cavitation images and dynamic pressure impulse are obtained,which provides a reference for cavitating flow study in rocket engine inducer.     

混合励磁同步电机电抗计算与建模

混合励磁同步电机(Hybrid excitation synchronous machine,HESM)磁场分布往往呈现三雏特性,二雏有限元法难以适用.而三维有限元瞬态场分析的计算量巨大,进行混合励磁同步电机与控制系统外电路的闭环场路耦舍仿真目前还不现实,本文建立了切向磁钢HESM的三维有限元模型,由静磁场计算得到气隙磁通随励磁电流的变化规律.利用三雏瞬态场路耦合分析电机空载特性和外特性,由电势波形和矢量图推算不同励磁、不同负载电流下电机同步电抗值.根据电压方程建立了切向磁钢HESM的MATLAB/Simulink数学模型,仿真和实验结果验证了模型的正确性,为新型混合励磁同步电机的闭环系统仿真分析、快速计算提供了重要的分析手段.     

Parametric Study of Low Frequency Broadband Rectilinear-to-Rotary Vibrational Energy Harvesting

A parametric study of a high-power-density dual resonator for achieving low frequency broadband electromagnetic energy harvesting is reported.The dual resonator consists of a rectilinear oscillator(R_LO)performing magnetic levitation and a rotary oscillator(R_TO)performing electromagnetic coupling through a stator and a rotor.Both oscillators,coupled by magnetic forces generated by a set of arc permanent magnets,radially magnetized and centro-symmetrically fixed onto the R_LO and the rotor of the R_TO achieve the reciprocating-to-rotary motion conversion and frequency up-conversion.Specifically,the dual resonator is able to convert stochastic reciprocating motion into controllable rotation,provide intrinsic frequency up-conversion,use non-contact magnetic coupling to provide near loss-free energy transfer and be configured into specific applications to obtain and maintain high-energy orbits of multi-stable energy harvesting.While solely focusing on developing a dual resonator provides substantial benefits,its dynamic behavior is unclear,thus electromagnetic-dynamic governing equations are derived,and a curve fitting model of restoring torque of R_TO under different repulsive magnets configurations are developed to predict key characteristics and to improve performance of the electromechanical system.Power analysis is carried out for providing aquantitative guidance of customizing the harvester to achieve an optimal power density.     

开关磁阻发电机主电路的一种新拓扑

针对开关磁阻发电机在低压系统中输出功率较低的问题，本文根据开关磁阻发电机的运动原理，对传统主电路加以改进，提出一种新型主电路拓扑结构。从新型主电路拓扑结构中可以看出：在励磁阶段，定子径向相对齿极上相绕组的线圈为并联关系；在发电（续流）阶段，定子径向相对齿极上相绕组的线圈为串联关系，这样就达到了强化励磁提高输出功率的目的。为验证理论的正确性，分别用传统主电路拓扑结构和新型主电路拓扑结构对8／8结构开关磁阻发电机样机进行了实验。理论分析和实验结果表明：在相同工作条件下，其最大效率可提高60％，可见该新型主电路在低压系统中作发电运行时，能获得较为满意的效果。     

3 kVA高频软开关航空静止变流器并联模块研究

采用公用电压外环方案，实现了三台1KVA基于频零电压开关航空静止变流器模块的并联输出，三台航空静止变流器模块均为电压，电流双环控制，通过公用电压调节器稳定并联系统的输出电在及频率，同时产生统一的模块电流给定信号，各并联模块工作电流跟踪模态，从而实现各航空静止变流器模块的均流并联，该并联方案仅有一条均流控制线连接且无须外加均流控制电路，不需要输出隔离变压器以及复杂的均流控制电路，具有简单可靠，均流精度高，体积小，重量轻和组合方便等优点，可以有效地提高航空静止变流器的可靠性，可扩展性及可维护性。     

低输入电压大功率逆变器技术研究

分析了低压静止变流器的几种技术方案，这些方案均难以做到大功率应用。提出了采用移相调压技术的阶梯波合成逆变器方案，可有效地解决低输入电压大功率逆变器的技术难点。文中介绍了该方案的原理，建立了系统的动态分析模型，给出了参数设计方法。试验结果验证了方案的合理性和分析设计方法的正确性。采用本文方案研制的28V输入20kVA逆变器．具有优良的稳态和动态性能。