混合动力液压挖掘机的特点及应用分析

分析了混合动力液压挖掘机不同的结构形式、工作原理、技术特点及应用领域;提出了混合动力液压挖掘机存在的研究难点;并展望其应用前景.     

液压冲击器内部流动特性分析

为了研究液压冲击器内出现气蚀的原因,通过反馈随动原理,系统分析了冲击器工作过程。基于数学模型搭建AMESim仿真模型,得到活塞和阀芯对应的速度曲线,同时结合PumpLinx软件仿真得到冲击器内流道瞬态流场,分析单个运动周期内的压力云图及流线图,从而确定气蚀问题产生的位置及原因。通过试验分析,验证了联合仿真结果的准确性。对解决产品使用过程中出现的薄弱环节及潜在隐患,进而提高其工作可靠性具有十分重要的理论和现实意义。     

喷嘴挡板式压电气动微阀阀口密封宽度对流场特性影响的分析

为了探究喷嘴挡板式压电气动微阀阀口密封宽度对阀口流动特性的影响,应用CFD技术,采用SST k-ω湍流模型,对不同密封宽度下阀口的流动特性进行了数值模拟计算。结果发现,阀口端面密封宽度对压电气动微阀阀口的流动特性有显著的影响,选取合理的阀口端面密封宽度,可降低阀口的压力损失,提升气动微阀阀口的过流能力;同时发现微阀流量-压力系数不受阀口端面密封宽度的影响。该研究为阀口设计提供了重要参考。     

钝尾缘翼型对5MW风力机性能影响的研究

目前国内外对钝尾缘翼型的研究主要集中于翼型的改进方式与二维气动性能的模拟,对钝尾缘翼型应用于风力机时对其性能影响的研究较少,然而钝尾缘翼型应用于风力机时由于旋转效应的存在叶素翼型之间会发生相互影响。为了更好的研究钝尾缘翼型,了解钝尾缘翼型对风力机性能的影响,对NREL 5MW风力机叶片内侧翼型进行对称钝尾缘修型,分析二维翼型气动性能,发现一定范围内,翼型的升力系数、升阻比均随尾缘厚度的增加而增大。对原风力机进翼型替换,模拟并对比两类风力机的性能,研究表明改型后风力机的输出扭矩高于原机,而且随风速增大改型风力机的优势变得越来越突出;然而在相同工况下,改型后风力机的轴向力也大于原机。     

阻尼孔水射流空化流动数值模拟

对流场中空化现象进行数值模拟时，需要捕捉空泡生成发展到溃灭的过程以及该过程在流场中发生的位置。以阻尼孔淹没水射流为研究对象进行数值模拟时，考虑到水和水蒸气相变过程中两相具有压缩性，选择使用多相流混合模型并加入带有压缩性的正压方程进行描述。湍流模型选择kOmegaSST模型，对近壁面逆压梯度预测更准确，便于捕捉附着型空化现象。方程求解方法采用PIMPLE算法，在求解过程中每一个时间步内的变量根据情况采用不同的离散方法以达到稳定求解。数值模拟结果表明该方法可以捕捉到喉管处由于速度突变引起压力变化产生的附着空化，同时可以很好捕捉到喷嘴处与下游空泡的产生发展和溃灭过程。     

动静叶片轴向间隙对油气混输泵性能的影响

寻找动、静叶片轴向间隙的最佳值是提高油气混输泵效率的一种途径。在原有100-YQH第2代样机的基础上,对不同动、静叶片间隙的单一压缩级在若干个入口含气体积分数工况下,利用CFX软件进行数值模拟。通过分析动、静叶片轴向间隙对扬程、效率及叶片扭矩的影响,来探讨动、静叶片轴向间隙对单个压缩级性能的影响。分析结果认为,改变动、静叶片轴向间隙所导致的气泡滞留情况的变化是扬程变化的主要因素;动、静叶片轴向间隙改变导致回流的强弱变化是叶片扭矩改变的主要原因;在所选的4个间隙中,15 mm间隙的压缩级性能最佳。     

基于边界浴盆强度过程的数控机床全寿命周期可靠性评估

在最小维修情况下,为实现数控机床的全寿命周期可靠性评估,提出基于边界浴盆强度过程(bounded bathtub intensity process,BBIP)模型的数控机床可靠性评估方法。建立了故障时间的边界浴盆强度函数式,推导了早期故障期持续时间的计算公式,并给出了模型参数和可靠性指标的极大似然点估计。采用该评估方法分析了单台数控机床故障截尾的故障过程,结果表明:该数控机床早期故障期的持续时间大约为5个月,与机床的实际情况基本一致,说明BBIP模型可准确地评估早期故障期的持续时间,为提高机床可靠性提供了一定的理论依据。     

深沟球轴承复合故障动力学特征

为提高状态监测水平,诊断和识别轴承的早期故障,降低因轴承故障导致的损失, 针对径向载荷作用下复合故障激励的滚动轴承振动机理的复杂性问题,基于Hertz接触理论,考虑复合故障、轴和轴承座与轴承之间的耦合激励、时变位移激励和滚动体滑动等因素,提出了4自由度复合故障深沟球轴承动力学模型. 模型描述了滚动体在滚道表面上的接触和运动,探究了轴承表面复合故障激励机理,分析了3种工况条件下滚动轴承复合故障对系统动力学振动响应的影响,为轴承状态监测和诊断提供了理论依据. 实验和模拟研究结果表明,复合故障的振动响应是由内、外圈单故障的振动响应耦合作用的结果,在频谱图中可以明显地分辨出内、外圈故障特征频率及倍频成分,与单故障相比较,其对应的幅值增大. 缺陷尺寸增大、转速增高和载荷增强均会使复合故障轴承的振动幅值增大,影响其运行状态,进而加速轴承的失效,降低轴承的使用寿命.     

高速离心泵平衡孔轴面安放角对其性能的影响

为研究高速离心泵平衡孔轴面安放角对其内外特性及转子轴向力的影响,以一台转速为30 000 r/min的高速离心泵为研究对象,利用N-S方程及RNG k-ε湍流模型进行全流场数值计算。结果表明:随着轴面安放角的增大,高速离心泵轴功率P基本保持下降趋势,下降为最大轴功率的2.8%;效率η基本保持上升趋势,上升为最小效率的1.1%;扬程H最大变化量为设计扬程的1.5%,并出现极值点;随着轴面安放角的增大,平衡孔泄漏的高压射流对离心轮进口的主流排挤越小;当轴面安放角? 30° ≤ θ ≤ ? 10°与0° ≤ θ ≤ 20°时,随着轴面安放角的增大,转子轴向力减小,在轴面安放角θ = 0°时,轴向力发生骤增,出现极大值点;与传统轴面安放角θ = 0°的平衡孔安装方式相比,本研究中轴面安放角θ = 20°时,轴向力降低67.92%,可有效平衡转子轴向力。     

考虑预制混凝土“设缝”作用的梯形渠道冻胀机制影响研究

寒区衬砌渠道输水能力下降主要是由常年冻融作用下衬砌结构发生冻胀破坏所致,针对渠道衬砌结构冻胀破坏问题提出渠坡板纵向设缝的抗冻措施与数值分析方法。本文通过将渠道衬砌板与冻土视为整体处理的方法构建混凝土衬砌渠道热力耦合冻胀模型,以甘肃省景泰灌区某混凝土衬砌渠道为研究对象,考虑不同设缝措施与纵缝填充的接触本构对3种工况进行抗冻影响因素分析。结果表明：渠底深部基本不受渠道整体几何边界的影响,但渠道边界尺寸和基土热流分布均对基土上部温度场变化具有显著影响。渠道阴坡、渠底和阳坡最大冻深分别为86.3、67.5、58.2 cm。通过合理设缝措施可使渠道阴坡法向冻胀力降低40.7%、底板冻胀量减小63.5%、切向冻胀力降低43.8%,使渠道断面冻胀分布趋于均匀,且模型分析与实测结果相符,表明本文构建模型的合理性。研究结果可为长距离输水渠道数值计算提供理论依据。