气动发动机缸内流场特性研究

以全新研制的电控气动发动机气缸流场域为研究对象,建立其几何模型,运用CFD前处理软件ICEM对流场域几何模型进行网格划分,再运用Fluent动网格技术进行动态模拟计算,分析其气缸内部流场特性,进而得出气体在工作过程中各个阶段的压力场和速度场分布.同时,将模拟计算数值与气动发动机台架实验所得值进行比较.结果表明:动网格数值模拟结果与实验结果较为接近,气动发动机气缸内流场动态仿真过程准确可靠,仿真结果可为气动发动机设计提供参考.当转速稳定于450r/min时,由仿真模拟所得数据计算得此气动发动机指示功率为0.62kW,实验时测算得同条件下实验指示功率为0.55kW,求得仿真和实验指示功率的最大误差为11.2%.利用自制的测功装置测得实验时有效功率为0.45kW,进而求得机械效率为81.8%.研究结果为下一步改善气动发动机性能提供了依据.     

基于CFD与ADAMS的三角转子气动机设计与仿真

针对采用高压天然气井井下节流降压工艺时存在浪费天然气压力能的现象,提出了利用三角转子气动机将高压天然气压力能转化为机械能驱动发电机发电的思路。首先,借鉴传统三角转子发动机结构特点,对三角转子气动机进行了总体结构设计并提出全新的降压方案;然后,利用CFD （computational fluid dynamics,计算流体动力学）数值模拟方法对气动机内部流场进行了数值模拟;最后,利用ADAMS(automatic dynamic analysis of mechanical systems,机械系统动力学自动分析)软件对三角转子气动机机械系统进行了运动学与动力学仿真,运用赫兹接触理论校核了径向密封片与气缸的接触强度,利用ABAQUS分析软件校核了缸体耐压强度。仿真结果表明,第1级气动机设计合理,第2级气动机的设计存在缺陷,将第2级气动机入口温度从343 K提高到353 K后,解决了气缸中因压力、温度下降产生水合物的问题。仿真结果为后续三角转子气动机的深入研究提供了新思路。     

气缸缓冲特性计算机辅助测试系统

 为研究气缸缓冲特性计算机辅助测试(CAT)系统，设计了气动回路、电磁阀驱动电路。配置了虚拟仪器的硬件，用LabVIEW 设计虚拟仪器的软件． 此CAT 系统可以测试气缸的压力、输出力、位移和振动加速度，并绘制相应的实验结果曲线．实验表明此CAT 系统操作简便、测量精度高、实用性强，可对缓冲特性、速度特性、瞬态特性等多种气缸性能进行检测．     

基于AMESIM的高速气缸新型缓冲装置缓冲性能研究

目前气动技术在现代工业技术发展过程中占有重要的地位,而作为执行元件的气缸的应用更是普遍,气缸的工作速度逐步向高速方向发展,而性能良好的缓冲装置对于气缸以稳定而低速的状态停靠在行程终点具有极其重要的作用。通过仿真和实验分析发现基于压力释放阀缓冲调节阀在气缸缓冲性能调节方面存在调节范围小,容易引发气缸活塞速度的振荡,进一步提出了一种新型缓冲装置,该新型缓冲装置通过气缸缓冲腔余隙容积与压力调节阀的分段调节来实现气缸良好缓冲的调整。接下来在构建具有新型缓冲装置的高速气缸AMESIM数值模型的基础上,对气缸活塞速度为3.0~3.7 m/s,气缸执行系统可移动部件质量为4 kg工况条件下进行了仿真分析,分析结果显示了气缸速度在3.0~3.5变化时,通过调节气缸缓冲腔的余隙容积大小即可实现最佳缓冲,而气缸速度在3.5~3.7 m/s变化时,则通过调节压力调节阀来实现最佳缓冲。通过仿真还得出了气缸实现良好缓冲的分段调节范围,稳定调节范围相比单纯基于压力释放阀的缓冲调节方式有了很好的提升。     

发动机气缸故障的诊断分析

发动机结构和燃气发动机工作原理是本文的分析切入点,在综合研究发动机气缸故障诊断方法之后,本文将提出燃气发动机的气缸故障分类和具体处理措施。以期为发动机气缸的故障诊断以及相关行业的生产活动提出一些可供参考的意见。     

核电站核岛换料机夹爪气动系统的设计

为压水堆核电站核岛换料机的夹爪机构设计了-套气压驱动系统,其中设计计算了气缸的缸径、行程、供气压力和输出力,对气缸活塞杆进行了稳定性分析.同时,根据核电站的特殊使用环境,对整个气动回路的元器件进行了选型,并绘制了气动系统图和工程安装示意图.目前该系统方案已成功应用于大亚湾核电站的工程样机中,对全面实现我国核电站换料机的国产化具有重要意义.     

论压缩机的应用与保养

压缩机是用来提高气体压力和输送气体的机械,属于将原动机的动力能转变为气体压力能的工作机。活塞从下止点向上运动,吸、排汽阀处于关闭状态,气体在密闭的气缸中被压缩,由于气缸容积逐渐缩小,则压力、温度逐渐升高直至气缸内气体压力与排气压力相等活塞式压缩机的工作是由气缸、气阀和在气缸中作往复运动的活塞所构成的工作容积不断变化来完成。活塞继续向上移动,致使气缸内的气体压力大于排气压力,则排气阀开启,气缸内的气体在活塞的推动下等压排出气缸进入排气管道,直至活塞运动到上止点。如果不考虑活塞式压缩机实际工作中的容积损失和能量损失,则活塞式压缩机曲轴每旋转一周所完成的工作,可分为吸气、压缩和排气。     

铝电解多功能机组带锁气缸控制分析及改进

铝电解多功能机组带锁气缸的气动控制原理之一是：电信号给电磁铁（电磁阀的电磁铁）指令,电磁阀打开通路,气缸开始工作。铝电解多功能机组带锁气缸的气动控制原理之二是：电信号给电磁铁（气控电磁阀的电磁铁）指令,同时气控电磁阀得到阀开启压缩空气,气控电磁阀打开通路,气缸开始工作。气控电磁阀的使用会减少误动作的产生,提高气缸的使用寿命。     

基于CFD的微型无油滚动转子压缩机泄漏分析和结构优化

采用CFD仿真软件PumpLinx,对应用于300W冷量的微型制冷系统中的滚动转子压缩机的工作过程进行仿真,在保证排量不变的情况下,通过改变微型滚动转子压缩机的偏心率和相对气缸长度,探讨微型滚动转子压缩机容积效率、等熵效率的变化规律,寻找微型滚动转子压缩机最佳设计结构参数的取值范围,为微型无油滚动转子压缩机的设计提供参考。研究结果表明：压缩机的容积效率和等熵效率随偏心量的增大而减小,针对研究的2cm3的压缩机,偏心率为0.24左右时可获得较好的容积效率和等熵效率。考虑到尽可能缩小气缸尺寸,微型无油滚动转子压缩机的相对气缸长度可以控制在0.5左右。     

六西格玛设计（DFSS）方法在航空发动机管路设计中应用

某型航空发动机五级引气管位于发动机外涵流道内，受高温高压工作环境、维护要求、引气量、外涵流道内空间狭小和生产工艺等条件的制约，五级引气管的设计工作非常复杂，涉及到结构设计、强度分析、气动计算、航空管路和钣金制造等技术领域的内容，需对各方面的影响进行综合分析和评估。针对某型发动机原五级引气管堵塞面积占外涵流道流通面积比例高、制造加工精度低和装配性差、首次装配周期长、部分管路接头可靠性较低、曾变形漏气等问题，应用六西格玛设计（DFSS）方法对其进行了优化设计。通过项目实践，达到了预期的改进设计目标，同时，将DFSS设计方法导入航空发动机管路设计过程。为DFSS方法后续应用积累了有益经验。     

基于发动机转矩与转速控制的AMT换挡策略研究

为了改善电控机械式自动变速器(automated mechanical transmission,AMT)的换挡品质,分析了影响其换挡品质的关键因素,提出了一种新的基于发动机转矩与转速控制的AMT换挡策略.该控制策略将换挡过程分为3个阶段,每个阶段都实现了发动机与离合器之间的联合控制,有利于提高AMT汽车的换挡品质.为验证该策略是否正确有效,基于MATLAB/Simulink软件平台建立了电控液动式AMT的仿真模型,并通过dSPACE实时仿真系统完成TCU的快速控制原型,进行了实车测试.仿真和实车测试结果都表明,基于发动机转矩与转速控制的AMT换挡策略能够有效提高AMT汽车换挡过程中的舒适度,改善换挡品质.     

基于瞬时转速波动率的内燃机故障诊断方法研究

内燃机的瞬时转速包含着各个缸燃烧状态的重要信息,可以用于分析各个缸做功状态,诊断缸体点火相关故障,如燃料泄漏、气门泄漏和点火异常等故障。通过模型建立从理论上分析瞬时转速与气体压力扭矩、往复惯性力扭矩和阻力矩之间的关系,提出4个特征参数表征瞬时转速波动率波形及谐波特征,并通过仿真数据和实测故障数据证明瞬时转速波动率对于分析诊断内燃机点火故障的有效性,实现内燃机点火状态的早期预警。     

Modeling automotive gas-exchange solenoid valve actuators

We develop a finite-element analysis (FEA) model to describe transient and static operation of gas-exchange valves. Such valves, directly controlled by solenoids, are a promising method for enhancing automotive engine efficiency. The FEA model is validated by experimental testing on an actual automotive prototype valve. We show that a nonlinear lumped-parameter model that uses FEA results also closely matches experimental data. The lumped-parameter model is suitable for optimization of design and can be readily used for closed-loop simulation. We present a simplified lumped-parameter model to facilitate controller design. Finally, we compare a dynamic open-loop simulation with experimental results.     

Simulation and validation of a hybrid-power gas engine heat pump

Hybrid-power gas engine heat pump (HPGHP) combines hybrid power technology with gas engine heat pump, which can keep the gas engine working in the economical zone. In this paper, a steady-state model of the HPGHP in heating condition has been established, the optimal torque curve control strategy is proposed to distribute power between the gas engine and battery pack. The main operating parameters of the HPGHP system are simulated on Matlab/Simulink and validated by experimental data, such as operating temperature, coefficient of performance (COP), fuel-consumed rate, etc. Heating capacity and COP of the heating pump system are validated under different ambient temperatures and water flow rates. The simulation and experiment results shows acceptable agreement, the maximum difference is respectively 8.9%, 5.9%, 9.5% and 8.2% for engine torque, motor torque, reclaimed heat and fuel-consumed rate. Based on the simulation results, HPGHP has the lowest fuel-consumed rate of 283 g (kWh)⁻¹ at engine speed of 3000 rpm; the PER of HPGHP system is about 15.9% and 11.4% higher than the GHP under the same load in Mode C and D.     

基于UG/Motion重型货车主副弹簧悬架动力学仿真分析系统的构建

摘　要：提出了一种基于UG/Motion构建重型货车主副弹簧悬架动力学仿真分析系统的新方法,并应用该方法开发出了相应的软件原型系统。基于两自由度1/4车辆虚拟样机模型,原型系统的仿真分析模块可方便、快捷的实现虚拟样机模型主要设计参数的修改及基于谐波叠加法各种标准等级时域路面不平度的模拟生成。仿真分析模块通过调用UG/Motion集成的RecurDyn解算器来获取仿真分析结果,通过集成Matlab的绘图功能对分析结果进行输出查看;系统的遗传优化设计模块以整个载荷范围内悬挂质量加速度均方根值最小为目标函数,可对悬架的阻尼系数、主副弹簧刚度比和临界载荷比进行了动力学优化。通过一个设计实例验证了原型系统构建的正确性及遗传优化设计模块的有效性。     

Slotless axial flux hysteresis motor, modelling and performance calculation

Hysteresis motors are exciterless and brushless machines with outstanding characteristics such as constant torque and speed, robust structure, low and constant starting current and smooth operation. On the contrary, hysteresis machines have some usage limitations such as low power factor, efficiency and torque density. Comparatively, the low efficiency of common hysteresis motors is mostly related to the parasitic losses generated by the slots. In general, closed or semi-closed slots are employed in the hysteresis machines to reduce the slotting effects and parasitic losses. A new slotless hysteresis motor is introduced. This structure with singular performance is named dasiaslotless dual-rotor discs hysteresis motordasia (SDDHM). The capability of being fabricated as a cascade or multi-stack structure, plus the easy manufacturing process and high torque density and efficiency are some advantages of the proposed machine. A field analysis yielding to an equivalent circuit for the steady-state operating condition is presented. All elements of the equivalent circuit are formulated based on design parameters. The simulation of a prototype machine is given and its excellent performance is illustrated. Simulation results are compared with those of the experiment and this validates the proposed model.     

电动负载模拟系统自适应控制系统设计

为了有效抑制电动负载模拟系统多余力矩,从而提高系统加载力矩的输出精度,设计了一种自适应抑制位置干扰力矩的控制方法。基于前馈控制与自适应控制原理,使用MATLAB仿真软件对该方法的有效性作了分析,并进行了试验验证。仿真与试验结果表明:该方法能自适应调节系统加载误差,且舵机运动频率越高,系统跟踪误差调节时间越长;当加载力矩和舵机运动幅值相同时,舵机运动频率越高,该控制方法对系统多余力矩的抑制效果越明显;当加载力矩和舵机运动频率相同时,舵机运动幅值越大,抑制效果越明显。该控制方法能够在系统部分参数未知或者渐变的情况下,有效抑制系统多余力矩。研究结果对飞行器电动负载模拟器的设计具有一定参考价值。     

大型深海AUV无动力螺旋下潜运动特性分析

为了合理地设计大型深海自主水下航行器（autonomous underwater vehicle, AUV），针对其无动力螺旋下潜时的静力配置问题展开研究，重点分析其无动力螺旋下潜运动特性。首先，基于拉格朗日方程推导了大型深海AUV的动力学模型，并利用CFD（computational fluid dynamics，计算流体动力学）软件对其直航试验、斜航试验、悬臂水池试验和平面运动机构试验进行数值模拟，通过最小二乘线性回归法拟合得到了相应的水动力系数；同时通过对比给定推力条件下AUV的直航速度验证了动力学模型的有效性。然后，基于所构建的动力学模型，利用MATLAB/Simulink和S函数建立了大型深海AUV的六自由度运动仿真模型，分析了其净负浮力、重心纵向位移和稳心高度与无动力螺旋下潜稳态参数之间的关系。最后，设计了1∶10的大型深海AUV缩比样机，通过水池试验验证了动力学仿真结果的正确性。结果表明：净负浮力作为大型深海AUV下潜时的主要动力来源，决定了AUV的下潜速度和偏航角速度；净负浮力和重心纵向位移与稳心高度的比值越大，AUV的垂向下潜速度越快，下潜至6 000 m深度的用时越短；由于该AUV的体量较大，其纵倾角主要由重心纵向位移与稳心高度的比值决定，压载质量对重心位置和转动惯量的影响几乎可以忽略。研究结果可为大型深海AUV无动力螺旋下潜时的静力配置提供参考。     

微型整体式斯特林制冷机系统的计算机仿真优化研究

从热动力学的角度,采用计算机辅助工程设计的方法对微型整体式斯特林制冷机进行整机系统的数值仿真,建立了系统计算机仿真模型,得到了不同行程配比下的内部流动状态,结果与实验得到的数据吻合得较好;从计算和实验两个角度分析了两者行程配比变化同整机性能之间的关系,为旋转式微型斯特林制冷机的几何结构设计提供了重要的参考依据.     

基于ABAQUS的MVLEM模型及其在RC剪力墙抗震分析中的研究

多垂杆单元模型(MVLEM)通常被用于钢筋混凝土剪力墙的抗震分析中。基于ABAQUS创建了多垂杆单元模型(ABA-MVLEM),建立了适用于纤维梁单元的混凝土和钢筋的本构模型,开发了二线型原点指向型弹簧UEL单元,并编制了ABA-MVLEM的参数化建模程序。为验证该文模型的准确性,制作了3片RC剪力墙试件并对其进行了低周反复加载试验,将试验数据与该文数值模拟结果进行对比,表明了该模型(ABA-MVLEM)模拟精度较高,可满足工程精度要求。在RC剪力墙抗震研究的应用中,ABA-MVLEM模型既可表征结构的整体响应,也可从材料层次进行细致分析,具有分析高效性和结果可视化的优点。进一步利用此模型进行参数化分析,探究高宽比、轴压比对RC剪力墙抗震性能的影响,计算发现:在相同侧向位移下,增大高宽比,RC剪力墙构件承载力显著降低,但刚度退化较为平缓;在轴压比n≤0.5时,提高轴压比对小高宽比构件的承载力提升更加明显。