基于介质变黏–弹特征的深海柱塞泵压力控制特性

为预测变深环境下柱塞泵压力控制性能变化规律,基于水下动黏度–变刚度介质模型建立深海柱塞泵压力控制系统模型。从稳定性、快速响应性与稳态误差等3个方面对系统控制性能进行了综合分析,得出变深环境下,只考虑黏度影响时,系统稳定性指标和动态响应参数由初态值,即相位裕度59.4°、幅值裕度8.77 dB、上升时间0.045 s、稳态误差3.4%,分别增加至138.4°、23.4 dB、0.28 s、7.4%;只考虑刚度影响时,各参数由初态值分别减少为42.6°、23.4 dB、0.038 s、1.2%;考虑黏度–刚度复合作用时,各参数由初态值分别增加至137.6°、23.1 dB、0.265 s、7.3%。结果表明:变深环境下只考虑黏度影响与考虑黏度–刚度复合作用时,系统稳定性均随水深的增加而增加,快速响应性与稳态误差均随水深的增加而下降;只考虑刚度影响时,相关特性的变化趋势刚好相反;并得出在0～1 000 m、1 000～7 000 m两海层下泵压力控制系统可分别视作变黏度–动刚度系统、变黏度–定刚度系统。最后,通过模拟变深环境下泵的动静性能试验,验证了上述理论分析结果的合理性和有效性。     

变深下环境适应性液压源的性能研究

因变量泵具有良好的节能和高精度控制特性,成为深海探测中重要的液压动力源。现有深海液压源多借助高压模拟舱内反复试验来定型,存在耗时多、研制成本高等问题。提出一种深水环境适应性变量泵,采用环境自适应性检测方法和控制原理以满足深海工况要求。基于变深环境和油液介质模型,分析了该泵的控制特性及稳定性。结果表明,泵的相对出油压力和输出流量与各自的输入控制信号成比例关系,并不受水深环境的影响,同时指出控制系统的幅值裕度和相位裕度随水深增加而增加,且浅深下0~1000 m更为显著。高压模拟舱下的测试结果与前述理论分析结果相吻合。     

基于介质变黏-弹特征的深海柱塞泵压力控制特性

为预测变深环境下柱塞泵压力控制性能变化规律,基于水下动黏度-变刚度介质模型建立深海柱塞泵压力控制系统模型。从稳定性、快速响应性与稳态误差等3个方面对系统控制性能进行了综合分析,得出变深环境下,只考虑黏度影响时,系统稳定性指标和动态响应参数由初态值,即相位裕度59.4 °、幅值裕度8.77 dB、上升时间0.045 s、稳态误差3.4%,分别增加至138.4 °、23.4 dB、0.28 s、7.4%;只考虑刚度影响时,各参数由初态值分别减少为42.6 °、23.4 dB、0.038 s、1.2%;考虑黏度-刚度复合作用时,各参数由初态值分别增加至137.6 °、23.1 dB、0.265 s、7.3%。结果表明：变深环境下只考虑黏度影响与考虑黏度-刚度复合作用时,系统稳定性均随水深的增加而增加,快速响应性与稳态误差均随水深的增加而下降;只考虑刚度影响时,相关特性的变化趋势刚好相反;并得出在0～1 000 m、1 000～7 000 m两海层下泵压力控制系统可分别视作变黏度-动刚度系统、变黏度-定刚度系统。最后,通过模拟变深环境下泵的动静性能试验,验证了上述理论分析结果的合理性和有效性。     

基于CFD的深海柱塞泵配流副流场特性分析

为预测深水环境下压力、温度及油膜分布等变参数对柱塞泵使用性能及工作寿命的影响规律,建立深水环境工况模型,基于雷诺(Reynolds)方程求解配流副稳态油膜控制方程,采用CFD方法仿真分析工作参数、水深环境参数等变化时油膜压力场、温度场变化规律。结果表明：当工作水深从海平面增加至7000 m时,排油腔高压油块A、上死点B及吸油腔低压油块C 3点处的轴向压力不断增大,油膜呈现楔形分布,而温度场分布在海平面至1000 m处温度急剧下降,之后降幅减小。随着水深的增加油膜受到的压力增大,温度减小,进而导致稳定性下降。指出变深环境对配流副油膜压力场、温度场影响显著,为深水环境下柱塞泵配流副的流场特性分析及性能优化打下基础。