母線設備多物理場耦合研究及應用.pdf

1、上海交通大學博士學位論文母線設備多物理場耦合研究及應用姓名：許莎申請學位級別：博士專業(yè)：機械設計及理論指導教師：金先龍20070901J：海交通入學博十學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，只需對導磁體、空氣和載流導體建立了模型。在振動分析中建立了較為詳細的結構有限元模型，并采用兩種不同的方式模擬螺栓的連接。將結構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、結構振動及輻射聲場的

2、分布規(guī)律。在所建立三維數值模型的基礎上，對母線設備中各物理場的分布規(guī)律進行計算分析。電磁場計算表明，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，模態(tài)振型變化明顯。振動結果表明，母線橋箱體封板面積大，剛度差，振動強烈，是主要輻射聲源。聲場分析表明，在

3、水平面上母線橋結構中間部位輻射聲場強，兩側面的聲場強度大于兩端面的聲場強度，聲壓級沿母線橋長度方向上呈對稱分布，同時在寬度方向上不對稱。在豎置方向上，母線橋下部的輻射聲場聲壓級較大。提出了母線設備減振降噪的結構改進方法?？紤]可行性、經濟性的基礎上，提出了降低母線橋振動噪聲的結構改進方案。計算結果表明，所提出的幾種措施對降低噪聲有不同程度的效果。所得結論可以推廣應用到其他類型的母線設備。驗證了多物理場計算模型的正確性和振動噪聲控制方法的有

4、效性。針對母線橋原始模型以及所提出的結構改進方案分別制造了三臺試驗樣機并對各種模型下母線橋的磁感應強度、振動加速度以及聲壓級進行了試驗測量。通過計算結果與試驗結果的對比分析，驗證了數值計算模型的正確性。計算結果與試驗結果在對改進方案減振降噪效果的總體判斷上具有較好的一致性，表明了計算思路和計算方法的正確性，通過數值計算可以有效指導產品的設計。所提降噪措施可以推廣應用到其它類型的母線設備。關鍵詞：母線，大電流，多物理場，耦合，棱邊有限元，