本文關(guān)鍵詞：電脈沖除冰系統(tǒng)線圈優(yōu)化設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)

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【摘要】：電脈沖除冰系統(tǒng)具有低功耗、易維修、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)工作時(shí)高壓電源向系統(tǒng)儲(chǔ)能電容器充電,充電完成后,通過觸發(fā)晶閘管使放電電路導(dǎo)通,電容器和脈沖線圈形成一個(gè)單向回路,脈沖線圈中瞬時(shí)流過幾千安的電流,電流變化在線圈周圍產(chǎn)生電磁場(chǎng)。飛機(jī)蒙皮上產(chǎn)生感應(yīng)渦流,根據(jù)電磁感應(yīng)定律,脈沖線圈和蒙皮之間產(chǎn)生幾千牛的瞬態(tài)電磁力。飛機(jī)蒙皮在沖擊力的作用下發(fā)生微小變形,蒙皮上冰層受力破碎,在氣流吹襲下脫落,達(dá)到除冰的效果。本文針對(duì)電脈沖除冰系統(tǒng)影響脈沖線圈與飛機(jī)蒙皮產(chǎn)生的沖擊力的因素進(jìn)行研究。首先對(duì)影響脈沖線圈電感的因素進(jìn)行分析,通過C++程序得出不同線圈不同幾何外形和銅線截面尺寸對(duì)電感的影響曲線,提出線圈設(shè)計(jì)優(yōu)化的思路。將系統(tǒng)簡(jiǎn)化為RLC電路,從能量傳遞的角度對(duì)系統(tǒng)電路進(jìn)行微分方程求解,計(jì)算時(shí)考慮系統(tǒng)中阻抗對(duì)衰減角頻率的影響,編寫程序?qū)ζ溥M(jìn)行修正。數(shù)值計(jì)算得出系統(tǒng)工作時(shí)線圈電流變化曲線,分析影響系統(tǒng)電流峰值及峰值時(shí)間的因素,提出改進(jìn)系統(tǒng)電路的方法。使用ANSYS仿真軟件建立脈沖線圈-鋁板二維有限元模型,將數(shù)值計(jì)算所得電流參數(shù)加載到線圈單元,仿真得出鋁板上所受電磁力變化規(guī)律,分析影響電磁力變化的因素提出減少系統(tǒng)能耗的有效方法。設(shè)計(jì)并搭建了電脈沖除冰系統(tǒng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái),對(duì)不同工作條件下鋁板所受沖擊力進(jìn)行研究,分析影響沖擊力峰值大小的因素。將實(shí)驗(yàn)與仿真所得沖擊力峰值進(jìn)行對(duì)比,誤差在20%內(nèi)。
【關(guān)鍵詞】：電脈沖除冰系統(tǒng) 線圈 阻抗 ANSYS仿真 力學(xué)實(shí)驗(yàn) 沖擊力峰值
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V244.15
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-14
• 第一章 緒論14-21
• 1.1 飛機(jī)防除冰研究背景14-15
• 1.2 飛機(jī)結(jié)冰冰型15-16
• 1.3 飛機(jī)防除冰技術(shù)簡(jiǎn)介16-17
• 1.4 電脈沖除冰系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況17-19
• 1.4.1 國(guó)外研究17-18
• 1.4.2 國(guó)內(nèi)研究18-19
• 1.5 本文所做工作19
• 1.6 論文創(chuàng)新點(diǎn)19-21
• 第二章 飛機(jī)電脈沖除冰系統(tǒng)數(shù)值計(jì)算21-39
• 2.1 系統(tǒng)的基本原理21
• 2.2 脈沖線圈電感分析21-25
• 2.2.1 電感計(jì)算22-23
• 2.2.2 線圈電感值影響因素23-25
• 2.3 RLC電路分析25-29
• 2.4 電路參數(shù)修正29-31
• 2.5 系統(tǒng)電流影響因素31-37
• 2.5.1 線圈電感對(duì)峰值電流的影響31-33
• 2.5.2 電容值對(duì)峰值電流的影響33-34
• 2.5.3 充電電壓對(duì)峰值電流的影響34-35
• 2.5.4 系統(tǒng)電阻對(duì)峰值電流的影響35-37
• 2.6 本章小結(jié)37-39
• 第三章 飛機(jī)電脈沖除冰系統(tǒng)線圈-鋁板有限元分析39-52
• 3.1 電磁場(chǎng)理論基礎(chǔ)39-42
• 3.1.1 麥克斯韋方程39-40
• 3.1.2 渦流場(chǎng)求解方法40-42
• 3.2 ansys二維有限元模型建立及網(wǎng)格劃分42-44
• 3.2.1 簡(jiǎn)化模型42
• 3.2.2 參數(shù)設(shè)置42-43
• 3.2.3 網(wǎng)格劃分43-44
• 3.3 邊界條件及載荷加載44-45
• 3.3.1 邊界條件設(shè)定44
• 3.3.2 載荷加載44-45
• 3.4 仿真結(jié)果分析45-46
• 3.4.1 磁感線分布45
• 3.4.2 電磁力變化曲線45-46
• 3.5 鋁板感應(yīng)電磁力影響因素46-51
• 3.5.1 充電電壓對(duì)沖擊力影響46-48
• 3.5.2 線圈電感對(duì)沖擊力影響48-49
• 3.5.3 線圈-平板間隙對(duì)沖擊力影響49-50
• 3.5.4 平板厚度對(duì)沖擊力影響50-51
• 3.6 本章小結(jié)51-52
• 第四章 電脈沖除冰系統(tǒng)地面實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)52-65
• 4.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)電路設(shè)計(jì)52-54
• 4.2 電路組件介紹及選型54-60
• 4.2.1 高壓電源54-56
• 4.2.2 電容56-58
• 4.2.3 直流電壓變換器58
• 4.2.4 晶閘管58-59
• 4.2.5 鉗位二極管59-60
• 4.2.6 其它元器件60
• 4.3 線圈設(shè)計(jì)制作60-61
• 4.4 地面力學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)搭建61-64
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)61-63
• 4.4.2 實(shí)驗(yàn)操作流程63-64
• 4.5 本章總結(jié)64-65
• 第五章 電脈沖除冰系統(tǒng)沖擊力實(shí)驗(yàn)65-74
• 5.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)定65
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析65-72
• 5.2.1 充電電壓對(duì)沖擊力峰值影響65-67
• 5.2.2 板間距對(duì)沖擊力峰值影響67-69
• 5.2.3 脈沖線圈電感對(duì)沖擊力峰值影響69
• 5.2.4 脈沖線圈外形對(duì)沖擊力峰值影響69-70
• 5.2.5 鋁板厚度對(duì)沖擊力峰值影響70-72
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真數(shù)據(jù)對(duì)比72-73
• 5.4 本章小結(jié)73-74
• 第六章 總結(jié)與展望74-76
• 6.1 工作總結(jié)74-75
• 6.2 展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-79
• 致謝79-80
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文80-81
• 附錄一 平板脈沖線圈電感計(jì)算81-82
• 附錄二 矩形線圈F值計(jì)算82-83

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1023469