相似理论

摘要： 由于闪速煅烧炉试验研究的实验装置建设与运行难度高、成本高、消耗高,导致试验很难开展。确定建立轻烧氧化镁闪速煅烧炉模型实验装置需要保证相似性准则,从而设计闪速炉模型试验。研究表明,实验装置直径为0.15 m,高度为3.5 m,装置内气体流速为5 m/s,物料颗粒直径15μm为最优,可为后续轻烧氧化镁闪速煅烧炉节能降耗研究提供理论基础。

摘要： 本文采用实验和计算流体力学(CFD)方法,研究了带有柱状下送风系统的大空间建筑中,由气流换热和温差导热组成的对流转移热的计算方法。在缩尺模型实验室中,研究了三种不同排风比的热环境和负荷特性,根据实验得到的中心线垂直温度分布和空调冷负荷验证了CFD模拟结果,并基于相似理论,将缩尺数值模型拓展至全尺寸工况模拟。结果表明:在柱状下送风系统中,温差引起的热传导在区域间换热中起主导作用。将整个室内空间垂直方向划分两个区域,原型建筑的区域间传热系数C_(b)在排风比为0、10%、20%时分别为7.92、6.14、3.81 W/(m^(2)·°C)。C_(b)主要受气流状态、区域划分方式和气流组织形式影响,而受屋顶排风方式的影响较小。

摘要： 大型邮轮设计有多层庞大丰满的上层建筑,这样上层建筑与主船体的相互作用与普通船舶有所不同,导致邮轮结构的逐次崩溃特性也有所不同.为正确获得大型邮轮结构极限强度.文中针对邮轮在总纵弯曲作用下的崩溃特性和极限强度,将线性畸变相似理论和非线性相似方法相结合设计邮轮结构崩溃试验模型,在屈曲和屈服阶段模拟实船结构.将试验模型揭示的崩溃特性和极限强度预报至实船,与实船非线性有限元分析结果进行对比,验证了模型设计方法的合理性、可靠性.

摘要： 为了提高采煤机滚筒的切割效率和块煤率,根据煤炭的特点和相似理论,研制了一种新型变径叶片采煤机滚筒。同时,根据相似理论模拟类比煤壁。然后,在新采煤机滚筒和现有滚筒的煤岩切割试验台上进行切割试验。为了了解两种滚筒的优缺点,在相同转速和初始运输速度的基础上,比较了两种滚筒的截割比消耗、载荷波动和块煤率等试验参数。两个滚筒有相同的叶片启动和截齿排列,以及截齿总数。结果表明,新型滚筒的切块率优于现有滚筒,新型滚筒的切块率比现有滚筒提高了3%。同时,滚筒的切割比消耗几乎相同,但新滚筒的负荷波动也较大。

摘要： 为获得高聚物粘结炸药内部的热点信息,对其内部椭圆形孔洞在激波载荷作用下的坍塌过程进行了研究。通过相似分析和中尺度模拟,分析冲击强度和孔洞几何形状(孔洞尺寸、位置和伸长状态)对热点温度的影响。结果表明:在一定的冲击强度及特定位置和伸长状态下椭圆形孔洞产生的热点温度可高达2 990 K,比同面积下圆孔洞产生的热点温度(1 946 K)高54%,可使炸药更加敏感;通过使用中间渐近、完全和不完全相似的相似性分析,得到由椭圆形孔洞在激波载荷作用下坍塌所导致的热点温度半经验解析表达,以表征热点温度与冲击强度和孔洞几何形状的关系,热点温度的理论预测结果与数值结果吻合良好。

摘要： 为缩短小型混流式水轮机设计周期,确保机组良好的发电性能,文章采用相似理论对某水电站的小型混流式水轮机进行设计,并建立了机组流道的三维模型,通过CFD分析显示,在额定工况下,该机组的水力特性基本满足要求,其能量转化率和发电效率均符合预期目标。该研究结果表明:基于相似理论的水轮机设计,是一种可以有效缩短设计周期,保证机组良好性能的方法。

摘要： 考虑到目前煤矿井下重采轻掘,综掘设备自身结构设计的局限性,掘进技术落后等问题导致巷道掘进效率低下,采掘比失调,同时煤矿井下巷道综掘设备体积庞大,井下环境复杂,设备拆解组装困难,难以在实验室条件下对其进行关键零部件力学特性分析及其截割效率提升实验,对一种主动激振辅助截割的方法进行研究,该方法基于相似理论,建立比例为1∶3的相似模型实验台,首先对其进行模态实验,得到前6阶的固有频率以及各阶的模态振型,验证主动激振辅助截割实验台的可行性;对实验台分别进行有、无主动激振截割实验,测量在有、无主动激振的情况下截齿截割接触力及截割电流变化,实验结果表明,在相同时间阶段内,当存在主动激振时,接触力的增大初值时间相比无激振时早0.07 s,作用时间更长,接触力相比无激励时减小0.12 kN,有激励后截割电流平均值减小1.12 A。通过基于相似理论构建的实验台能够在有限的实验室条件下对掘进机截割臂进行主动激振力学实验,从而为选取最佳的激振辅助截割参数提供理论参考,同时也从引入激振的角度为掘进机截割机构节能高效的工作开拓了新思路和新方法。

摘要： 为研究高温下缩尺模型和足尺模型力学性能的相似性,力求通过缩尺模型结果反推得到足尺模型的耐火性能,设计12根钢筋混凝土柱的足尺模型,并基于相似理论建立对应的2/3、1/2和1/3缩尺模型,同时,根据缩尺比调整各组缩尺模型的实际升温曲线、轴力和位移加载速率,并基于ABAQUS软件对各组模型进行耐火性能分析,对比各组原型化的缩尺模型和足尺模型的高温力学性能。研究结果表明:通过调整结构相似关系、时间相似关系和温度场相似关系,经过原型化的缩尺模型和足尺模型的截面温度分布、柱顶轴向位移、耐火极限和极限承载力均具有较好的相似关系,即通过缩尺模型柱可以相对较为准确地反映足尺模型柱的耐火性能。

摘要： 为使哈尔滨地铁开挖支护模型试验更具可信度,选择与工程实际相符的相似材料尤为重要。因此,运用相似理论,计算出各主要的物理量的相似比,确定了超前小导管、喷射混凝土及钢架的相似材料及其配比。计算结果表明:当以几何相似比25∶1、容重相似比1∶1为基础相似比时,所确定的相似材料可准确模拟实际工程中材料的物理特性,提高了模型试验结果的真实性。

摘要： 为更好地了解桨-轴系统的振动特性,以某桨-轴系统为研究对象,基于ANSYS Workbench平台下多个模块建立仿真分析,对缩尺模型下的桨-轴系统计入水压力和离心力的振动进行研究。桨-轴系统振动相似性的研究采用原尺寸模型与缩尺模型,分别求解其固有频率、振型及幅频曲线进行相似性验证。将验证的缩尺模型进行考虑水压力与离心力的振动特性研究。水压力利用Fluent模块对螺旋桨进行敞水计算。将计算结果采用单向流固耦合的方法进行加载。离心力模拟以设置不同的旋转速度实现。谐响应分析采用模态叠加法进行计算。研究表明,缩尺模型在固有频率、振型及幅频曲线上的结果与原模型计算结果基本一致。计入水压力与离心力的桨-轴系统固有频率会有所降低。水压力对桨-轴系统的纵向固有频率影响较大。离心力对桨-轴系统的固有频率影响不明显。

摘要： 为缩尺钢结构的火灾试验研究提供理论模型,基于火场相似理论,进一步提出钢结构模型的相似理论,并通过火场时间相似参数与结构反应时间相似参数,建立了钢结构火灾反应相似理论模型.通过FDS分别建立原型、1/2、1/4、1/8缩尺的火场模型,验证火灾场相似理论的基础上,利用有限元软件ABAQUS进行了原型、1/4缩尺的钢框架结构的火灾反应数值模拟与对比分析,验证分析了钢结构火灾反应的相似理论的合理性,并通过缩尺试验进行了分析.结果表明:火场模型缩尺比例越小,相似性越差,几何缩尺比例不宜小于1/8;但在火场满足相似性的前提下,不同缩尺比例的钢结构火灾反应具有很好的相似性.

摘要： 科学问题的研究方法通常有理论分析、实际观测与模拟实验三种.模拟实验与前两种研究方法相比,其优点为可人为控制和改变实验条件,从而可确定单因素或多因素对研究问题影响的规律,实验效应直观清楚、实验周期短、见效快、费用低(李晓红等,2007).目前,开展振动台模型试验是边坡动力响应问题研究的主要模拟实验手段之一.运用相似理论指导边坡模型试验的一般步骤是：首先，将原型边坡进行概化，基于相似第三定理全面地确定现象相似的参量，建立边坡振动台模型试验的相似判据；然后，通过相似第一定理的原则建立起该现象的全部π项；最后，则是将所得π项按相似第二定理的要求组成π关系式，以用于模型的设计和试验结果的应用。

摘要： 结合相似理论和干衣机内织物烘干的自身属性,详细分析了相似理论应用于干衣机内织物烘干研究的可行性,并借助量纲分析方法,着重阐述了织物烘干中的相似规律,并用实验加以验证.结果显示:正确使用该理论,既可减少试验次数和实验时间,也可提高实验结果的通用性,进而实现了用少量实验,掌握干衣机内织物烘干现象内在规律目的,并为干衣机产品研发和程序优化提供参考.

摘要： 大型飞艇是目前低速临近空间飞行器的发展重点之一,其中大量存在的桁架结构对飞艇总体设计至关重要.由于大型飞艇尺寸较大,通常利用缩比模型试验对其方案设计进行验证.因此,本文以桁架结构为对象:首先,采用传统的量纲分析法推导了其静力学和动特性相似关系,并对该相似关系的局限性进行了分析;然后,提出了结合有限元分析的方程分析法,运用该方法推导了研究对象的相似关系,并与量纲分析法推导的相似关系进行了对比;最后,通过设计数值算例开展了验证.验证结果表明:本文所提出的结合有限元分析的方程分析法是准确的,该方法能够提高缩比模型设计的自由度.因此,本文所提出方法和相关结论能够用于指导大型飞艇桁架结构的缩比模型设计和试验,为其方案设计和优化提供技术支撑.

摘要： 基于相似理论和单一介质的爆炸成坑相似律,推得分层介质中爆炸成坑相似律.通过对各影响因素的分析,发现只有同时考虑重力效应和本构效应,才可以有效的描述成坑半径与装药量间的函数关系;分层介质间的波阻抗匹配情况将影响炸药总能量的分配,最终影响爆炸成坑形态.阐述惯性加速度法和等效材料法模拟岩土中爆炸成坑的试验原理,揭示两种试验方法各自的特点.离心机模型试验可以采用原型药和原型材料,只需要按照相似比缩尺,便可满足爆炸相似律;限于吊篮尺寸和容量有限,在现有离心机上模拟大规模的爆炸成坑现象存在困难.等效材料能够模拟的材料力学参数范围宽广,且具有可控性强、材料易得、试验技术成本低的特点;但目前尚无法得到与现场矿岩条件完全一致的模型材料,模型实验结果和现场试验有一定的偏差.本文按照等效材料法进行分层介质中爆炸成坑模型试验设计,开展了一种偏硅酸钠基浇筑型相似材料的制备工作.

摘要： 重载横梁是重型数控机床的关键基础结构件之一,由于受到自重、各功能部件的重力、切削力等荷载和栓接结合部特性的影响,难以准确揭示其复杂的动力学行为.基于某重型数控机床重载横梁的原始模型,利用相似理论设计重载横梁试验模型,通过有限元与试验模态分析技术相结合比较模态参数,验证所建试验模型的正确性.在分析模型时考虑栓接结合部对整体结构特性的影响,通过优化方法辨识不同预紧力下的结合部刚度,并确定结合部刚度值大于109N·m-1时能够准确反映重载横梁栓接结合部的特性.通过对重载横梁试验模型研究,解决了试验现场由于横梁自身的大、重和工况复杂而难以实施试验,降低了试验费用,为重载横梁的动力学研究和优化设计提供重要理论依据.

摘要： 本文主要是解决盾构同步注浆试验平台研制过程中所涉及各变量缩放合理性的问题.从相似理论中的量纲分析法着手,通过推导相似判据取和确立相似常数的方法来解决试验平台机械结构部分和注浆部分相关参数能否放缩的问题,并对平台相似度进行说明,最后进行模型仿真判断参数选择的合理性.该结论为研制同步注浆平台提供了理论依据.

摘要： 本文以某燃气轮机压气机为母型机,进行了压气机的改型设计.改型设计主要是依据相似理论来进行计算的,其中某些重要参数的选取,决定了设计的成功与否.基于气动设计的要求以及母型机的特点,采用了跨音叶片应用于改型设计中.在一维中截面、S2流面以及整机三维数值模拟结果分析的基础上,通过多次修正,最终获得了满足气动设计要求的高效压气机改型设计.同时,通过分析改型机组跨音级的气动参数,验证了选取的跨音叶片的可靠性和实用性.

摘要： 大型飞艇是目前低速临近空间飞行器的发展重点之一.由于大型飞艇较尺寸大,其地面试验通常利用缩比模型试验取代全尺寸模型试验.本文以设定的飞艇结构件为原型对象,基于相似理论对其静力学响应和动力学特性的缩比模型设计方法进行研究,其中重点提出结合有限元分析的方程分析法,然后根据建立的相似关系设计1/5缩比模型,最后利用有限元软件的数值仿真计算对该缩比模型进行了验证.验证结果表明,设计所得的1/5缩比模型在静力学响应和动特性方面均与原型保持较高的相似性.因此:本文研究的相关方法能够推广应用于大型飞艇的缩比模型设计.

摘要： 卫星结构热稳定性试验在光学遥感卫星的研制过程中越来越受到重视,但由于卫星体积大、质量重,实物试验周期长,耗费大.针对这一问题,本文提出用缩小模型试验来代替原型实物试验新概念;并基于相似三定理,理论推导并通过解析和计算方法验证了结构热稳定性模型试验相似数学关系;获得了当原型与模型的热稳定性相似时原型热位移与模型热位移之间关系的理论表达式.

摘要： 本发明公开了一种基于空间分维理论寻找相似流域的方法，首先，基于DEM数据将流域划分为若干正交的栅格单元，得到每一个栅格单元中的高程，从而得到流域的高程栅格Raster_Ele，并计算得到高程分维值Fra_Ele；其次，计算每一个栅格单元中的坡度，得到流域的坡度栅格Raster_Slope，并计算得到坡度分维值Fra_Slope；接着，计算每一个栅格单元中的坡向，得到流域的坡向栅格Raster_SlopeDir，并计算得到坡向分维值Fra_SlopeDir；最后，构建分维特征空间，将流域概化成数据点，标注在分维特征空间中，并将数据点进行分类，从而认为被划分为一类的流域即为相似流域。

摘要： 本发明公开了一种基于相似性匹配优化理论的滚动轴承寿命预测方法，该方法首先提出通过指数衰减函数与双指数函数模型，模拟轴承退化信号，实现了样本字典集的扩充。其次，基于高斯混合模型的Jensen‑renyi散度健康指标，实现了滚动轴承振动信号退化演变趋势的提取。再通过对轴承退化数据进行高斯函数拟合，可以有效降噪。通过函数空间L2范数度量相似性，基于遍历查找字典集获取相似性并赋予对应权重，最终得到滚动轴承的剩余使用寿命预测结果。通过对轴承全生命周期信号的仿真分析，验证了所提方法的有效性。实验数据分析结果也表明该方法可以有效的预测滚动轴承剩余使用寿命。

摘要： 本发明涉及了一种基于相似日理论和改进极限学习机的光伏功率预测方法，包括：将数据集采用AdaBoost分类方法对数据进行预处理，去除错误数据；采用皮尔森系数法计算出天气类型影响光伏发电的相关系数，并选取出影响光伏发电的主要天气类型；采用k‑NN结合核Fisher的方法对数据集按照天气类型进行分类，首先采用k‑NN对数据进行首次分类，对不能进行分类的数据采用核Fisher的方法进行再次分类；采用改进的极限学习机按照不同天的天气类型进行光伏功率预测。本发明同时兼顾安全性和合理性的要求，有助于电力调度部门准确合理地安排电网运行方式以减少调度偏差，提高电网安全稳定运行。

摘要： 本发明公开了一种基于相似理论的地面站点风速预报偏差订正的方法，包括以下步骤，基于Monin‑Obukhov莫宁‑奥布霍夫相似理论建立地面站点风速预报偏差订正方案；通过将Monin‑Obukhov莫宁‑奥布霍夫相似理论公式变形，将代表站点位置的大气稳定度的相关项带入相似理论公式，得出偏差订正方案的核心算法；根据地面站点风速预报偏差订正方案和偏差订正方案的核心算法搭建相应的自动化运行订正系统，解决了地面站的实际地形高度和插值后对应点的数值模式的地形高度存在差异，而数值模式预报的地面风速是基于模式地形高度的诊断量，由于两者地形差异的影响，模式的地面风速预报值与实际观测值存在一定差异的问题。

摘要： 本发明公开了一种基于相似理论的连采装备履带行驶系统动载荷估计方法，通过模型小车来模拟连采装备履带行驶系统，将应变片布置在驱动轮上，通过确定与连采行驶系统动载荷估计有关的物理量推导相似准则；通过小车实验测转速、振动加速度、应变三者的实时数据，带入相似准则计算得出连采行驶系统的动载荷；最后把连采行驶系统三维模型导入动力学仿真软件中进行仿真，得到链板销轴的动载荷数据，与相似理论得出的数据进行比较，进而对三维模型进行修改。本发明通过测试模型小车驱动轮受到的驱动力，利用相似理论来估算连采行驶系统的动载荷，实现连采行驶系统动载荷的间接可测，解决了连采行驶系统在矿井下动载荷无法实测的问题。

摘要： 本发明属于隧道掘进机模型实验领域，提供了一种基于相似理论的隧道掘进机室内模型实验方法与系统。为了解决实际掘进参数控制难、重复利用率低以及现场地质条件复杂施工难以控制的问题，基于相似理论的隧道掘进机室内模型实验方法，包括构建真实地层状况浇筑模型；利用模拟实验隧道掘进机对真实地层状况浇筑模型进行掘进实验；根据实际隧道掘进机参数与模拟实验隧道掘进机参数之间存在相似性，推算出实验获得的掘进状况所对应的实际隧道掘进机参数。利用小尺寸模型，预测工程现场大尺寸掘进，能够大幅节省资金、时间和人力成本。

摘要： 本发明的目的是提供一种基于相似理论的推力轴承性能测试实验装置及测试方法，旨在解决现有技术中1:1试验台体积过大、不能进行多种轴承测试及试验成本过高等问题，为更加方便检验、评估推力轴承性能提供测试和评价；包括传动系统、轴承测试装置、加载系统，所述传动系统、轴承测试装置、加载系统通过试验台架作为基础框架从上到下依次布置；所述传动系统连接转轴，为转轴提供试验所需的转速和扭矩，所述转轴向下穿过轴承测试装置和加载系统；所述加载系统提供外部加载力。

摘要： 本发明属于矿山机械设备技术领域，具体是一种基于相似理论的刮板输送机试验平台及试验方法。包括控制系统、动态信号测试系统、运载系统、循环系统、T型台以及辅助系统，控制系统通过动态信号系统与运载系统相连，运载系统固定到T型台，通过控制运载系统进行运载系统操作；运载系统上安装有动态信号测试系统，实现对煤散料以及运载系统中零部件动力学数据的实时测量；运载系统通过辅助系统固定在T型台，用于模拟刮板输送机中煤散料的运动过程；运载系统一侧放置有循环系统，循环系统固定在T型台和辅助系统上，实现煤散料的循环。本发明能够更深入探究刮板输送机零部件的受力特性及故障机理。

摘要： 本发明提供了一种基于相似理论的单盘裂纹转子动特性评估方法，首先根据单盘裂纹转子原型确定各部分尺寸；再利用相似理论先确定轴径的相似比κd，然后根据相似理论推导的公式依次得出轴长相似比κx，单盘直径相似比κD，单盘厚度相似比κH和轴承刚度相似比κK，裂纹深度相似比κa1与轴径相似比κd相同；根据相似比确定相似模型的尺寸，对原型与相似模型进行转子动力学分析，分析其临界转速、固有频率。本发明在相似计算中考虑了裂纹的影响，可利用相似模型对原型的动特性进行评估和预测，具有显著的工程实用价值。

摘要： 本发明公开基于相似理论的机械式停车设备起重量检测及限制器，包括载车板，载车板四角皆设有钢丝绳吊点，载车板位于钢丝绳吊点处皆与钢丝绳固定连接，钢丝绳与载车板连接位置的根部设有传感器，传感器的信号通过有线或无线传输至控制系统，控制系统采用一种基于相似理论的数学模型，根据传感器检测钢丝绳变形数据计算出相应的起重量数值，采用旁压式张力传感器检测钢丝绳的变形，基于相似理论对钢丝绳变形与起重量之间的关系进行标定，建立精确的测试模型，实现起重量的检测功能，本发明具有起重量限制功能，起到安全保护装置的作用。