海洋工程環(huán)境下磁流變阻尼器的溫度場效應研究.pdf

1、磁流變阻尼器作為性能優(yōu)異的半主動振動控制器件，其阻尼力調控簡易，廣泛應用在結構振動控制系統中。針對應用于海洋工程結構減振領域的磁流變阻尼器，由于外載荷復雜多變且持續(xù)時間長，阻尼器工作過程中容易引起溫度升高，其動力學性能隨之下降，如果僅以常溫條件獲得輸出控制電流，產生的阻尼力難以與外載荷進行有效耦合。本文以研究磁流變阻尼器工作過程的溫度變化狀況和解決阻尼器溫升動力性能衰減為目標，對磁流變阻尼器的溫度效應和動力學性能開展了以下相關試驗、仿真

2、和建模研究：
　　首先，針對海洋工程惡劣的工作環(huán)境，進行大頻率大幅值激勵情況下阻尼器工作的溫升變化試驗研究，在3000s時間內，阻尼器溫度可達到85℃，溫度影響嚴重。結合實際溫升情況，選取不同溫度節(jié)點，在不同工況下分別進行阻尼器的動力性能試驗，結果表明，在不同電流條件下，阻尼力均隨著溫度的升高而衰減，控制電流越小動力衰減幅度越大。
　　其次，分析阻尼器的溫升機理，以ANSYS磁場仿真法代替解析法得到內部阻尼力，利用集總參數法

3、建立了阻尼器內部做功與外部太陽熱輻射混合作用的整體溫升模型，并依據此模型對影響阻尼器溫升的主要因素進行相關性分析。結果表明，此模型可用于預測阻尼器實際溫升變化情況，研究溫度效應需要考慮太陽熱輻射能量影響，增大阻尼器缸筒有效面積和相對空氣流速可降低阻尼器溫升。
　　再次，針對集總參數法獲得的阻尼器整體溫度而非溫度場分布的現狀，利用GAMBIT和FLUENT軟件建立了阻尼器熱流固多場耦合有限元模型，進行了瞬態(tài)溫度場求解分析。通過與溫升

4、試驗相同工況的研究分析，結果表明，阻尼器工作時呈現出中間高、兩頭低的不均勻溫度分布，最高溫度處于內置線圈上方阻尼間隙的中間部位。多場耦合有限元模型還可用于對阻尼器進行結構參數優(yōu)化設計以及密封泄漏研究。
　　最后，由于溫升導致阻尼力衰減，常溫動力學模型不再適用。因此，基于阻尼器溫度動力性能試驗數據，利用BP神經網絡方法建立了考慮溫度效應的正向阻尼力模型和逆向電流模型，并且與忽略溫度影響的BP神經網絡模型進行對比分析，結果表明，前者可