母線設(shè)備多物理場耦合研究及應(yīng)用.pdf

1、上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文母線設(shè)備多物理場耦合研究及應(yīng)用姓名：許莎申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)及理論指導(dǎo)教師：金先龍20070901J：海交通入學(xué)博十學(xué)位論文摘要有限元模型以及聲場分析的邊界元模型。電磁場分析中，只需對(duì)導(dǎo)磁體、空氣和載流導(dǎo)體建立了模型。在振動(dòng)分析中建立了較為詳細(xì)的結(jié)構(gòu)有限元模型，并采用兩種不同的方式模擬螺栓的連接。將結(jié)構(gòu)有限元模型的外表面取出建立了母線橋聲場分析的邊界元模型。研究了母線橋系統(tǒng)電磁場、結(jié)構(gòu)振動(dòng)及輻射聲場的

2、分布規(guī)律。在所建立三維數(shù)值模型的基礎(chǔ)上，對(duì)母線設(shè)備中各物理場的分布規(guī)律進(jìn)行計(jì)算分析。電磁場計(jì)算表明，母線橋箱體下底板的電磁力較其他箱板要大。箱體上電磁力的最大值位于下底板水平部分與垂直部分的交接處。文中還探討了母線電磁性能隨工作電流、母線相間距離以及頻率的變化規(guī)律。模態(tài)分析可知，母線橋系統(tǒng)固有頻率分布密集，在固有頻率發(fā)生小范圍變化時(shí)，模態(tài)振型變化明顯。振動(dòng)結(jié)果表明，母線橋箱體封板面積大，剛度差，振動(dòng)強(qiáng)烈，是主要輻射聲源。聲場分析表明，在

3、水平面上母線橋結(jié)構(gòu)中間部位輻射聲場強(qiáng)，兩側(cè)面的聲場強(qiáng)度大于兩端面的聲場強(qiáng)度，聲壓級(jí)沿母線橋長度方向上呈對(duì)稱分布，同時(shí)在寬度方向上不對(duì)稱。在豎置方向上，母線橋下部的輻射聲場聲壓級(jí)較大。提出了母線設(shè)備減振降噪的結(jié)構(gòu)改進(jìn)方法?？紤]可行性、經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，提出了降低母線橋振動(dòng)噪聲的結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案。計(jì)算結(jié)果表明，所提出的幾種措施對(duì)降低噪聲有不同程度的效果。所得結(jié)論可以推廣應(yīng)用到其他類型的母線設(shè)備。驗(yàn)證了多物理場計(jì)算模型的正確性和振動(dòng)噪聲控制方法的有

4、效性。針對(duì)母線橋原始模型以及所提出的結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案分別制造了三臺(tái)試驗(yàn)樣機(jī)并對(duì)各種模型下母線橋的磁感應(yīng)強(qiáng)度、振動(dòng)加速度以及聲壓級(jí)進(jìn)行了試驗(yàn)測量。通過計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析，驗(yàn)證了數(shù)值計(jì)算模型的正確性。計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果在對(duì)改進(jìn)方案減振降噪效果的總體判斷上具有較好的一致性，表明了計(jì)算思路和計(jì)算方法的正確性，通過數(shù)值計(jì)算可以有效指導(dǎo)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。所提降噪措施可以推廣應(yīng)用到其它類型的母線設(shè)備。關(guān)鍵詞：母線，大電流，多物理場，耦合，棱邊有限元，