键合图在内燃机工作过程数学模拟中的应用

简述了功率键合图和伪键合图的理论和方法,建立了内燃机工作过程的键合图模型,导出了内燃机系统的状态方程;并进行了系统的动力学仿真,获得了系统内部各部分状态变量的变化规律及关系,较全面地揭示了系统的热力学性能和动态特性。研究结果为内燃机性能预测提供了可靠依据。     

离心式水泵快速开启过程的瞬态效应分析

为了对离心泵快速开启过程的瞬态效应进行分析，根据动量矩定理分别推导转速稳定和不稳定时的离心式水泵基本方程式，给出了叶轮旋转加速和流体加速对性能影响的数学描述方程，为进一步理论分析和数值计算打下基础，并结合一台快速启动的混流泵进行实例分析.分析显示在启动初始阶段出现大附加扬程而在转速到达最大之后非稳态因素造成的扬程为负值，该过程表现出明显区别于稳态过程的瞬态效应.分析结果与实验基本相符合，该模型可以用来分析离心泵快速开启时的瞬态效应，并为进一步预测离心泵的启动瞬态水力性能打下了基础.     

SiO2薄膜辅助硅玻璃热键合技术的研究

为了解决Si和普通玻璃进行直接键合时材料的热失配问题，提出了利用SiO2薄膜辅助进行硅玻璃热
键合（SGTB）的技术.通过分析SiO2薄膜辅助SGTB技术的化学物理过程，对键合过程中的工艺条件进行了
优化.利用反应离子束蚀刻（RIBE）对基片进行抛光，使得键合表面达到2 nm级的表面粗糙度.在大气的环
境下将处理过的玻璃、Si基片干燥，进行预键合.预键合好的Si、玻璃基片在200℃的氧化环境下退火，基
片之间的硅烷醇键发生聚合反应，形成硅氧键键合.实验结果表明，硅和玻璃基片的表面能经过预键合后
有了提高，水分子和Si表面SiO2中的氧原子交连在一起，OH-数量增加，形成硅烷醇键.Si表面热生长SiO2
薄膜的存在，减少了由Si、玻璃热膨胀系数和热传导系数差异引起的诱导应力.     

钠钙玻璃板激光热应力切割过程的有限元仿真

为了使脆性材料板的激光热应力切割得以完成并提高切割质量，提出了一种切割过程的仿真方法.
利用有限元法分析玻璃板在激光扫描过程中的瞬态热传导，求得瞬态温度场.按热弹性平面应力理论分析
热应力场，并采用最大切向应力准则和节点松弛法模拟板材的开裂.通过该仿真方法分析了钠钙玻璃板的
切割过程，根据所导致的温度最高值和板材的开裂情况，研究了激光功率和激光扫描速度这两个关键参数
对切割的影响，并给出了可完成连续切割的参数范围.仿真结果表明，该方法可以对激光功率和扫描速度
等激光参数进行优化调节，从而改善切割的质量.     

面齿轮传动系统非线性动力学键合图模型及方程

为了较好研究面齿轮的传动系统,本文以正交面齿轮传动系统为研究对象,基于Bond gragh理论建立了综合时变啮合刚度、传动误差、齿面摩擦力、啮合阻尼等因素的耦合非线性动力学模型.运用Bond gragh理论将面齿轮传动系统中的激励和响应转化为键合图元,分析系统运动的特性分别建立了面齿轮弹性变形键合图模型、传动误差键合图模型和齿面摩擦键合图模型,并分析因果关系和键合图中的功率流得到面齿轮传动系统非线性动力学耦合方程.     

基于最大熵原理的贝叶斯不确定性反分析方法

针对基于确定性数值模型的各种常规反分析方法未能综合考虑各种不确定性因素影响，因而难以
有效模拟复杂工程系统的不确定性特性这一不足，对工程结构系统中的不确定性反分析方法问题进行了
研究.从不确定性分析角度，把工程结构看作为不确定性系统，提出基于最大熵原理的贝叶斯不确定性反
分析方法，将信息熵理论与贝叶斯法有机结合，使不确定性反分析的系统辨识问题转换为对贝叶斯准则
函数的最优化求解问题，并通过适当的优化求解方法，实现对工程结构参数或荷载项源的反演分析.对坝
体和坝基材料参数的实例计算结果表明，该方法反演结果正确，精度高于目前常用的确定性反分析方法.     

内压载荷下复杂薄壁箱形结构数值模拟与优化设计

基于有限元软件MSC. Marc/Patran，考虑材料非线性和几何非线性，对装配式不锈钢水箱这种以
内压载荷为主的复杂薄壁箱形结构的力学响应进行了数值分析.得到了箱体在内压载荷下的应力和位移变
化特性，箱体各模压板块中与加强槽毗邻的球冠边缘区域的应力始终占控制地位；获取了箱体的屈曲失
效模式，基准模型箱体底板的屈曲临界载荷为0.080 MPa；分析了屈曲临界载荷数值模拟值与经典理论值
之间存在较大差异的原因.通过对模压板块的球冠高度与直径、加强槽的位置和尺寸以及强化拉筋的布置
方式等参数进行优化，提高了箱体的承载能力.数值模拟结果与试验数据较为一致，表明了所用数值方法
的有效性.     

混沌编码A/D转换器的原理与设计

为了进一步探讨混沌理论在模数转换（A/D）领域的应用，提出一种新型的混沌编码A/D转换电路.
该转换电路基于混沌系统的初值敏感性和符号动力学，在考虑运算放大器和比较器失调电流、失调电压
的情况下，通过对其非线性动力学分析所得为 sawtooth映射.Matlab数值仿真分析了电路映射参数波动
时对转换结果所产生的影响.实验结果证实：该混沌编码A/D转换电路初值与轨道距离之间具有较好的线
性度；电路采用常用器件，在没有任何模拟补偿及数字补偿的情况下，转换分辨率能达到12位以上，适
合于SoC IP设计.     

结构参数对先导式纯水溢流阀性能的影响

应用流场数值模拟技术，在不同结构参数、压力、流量等条件下，对先导式纯水溢流阀主阀流道
内的流场流态进行动态仿真.分析了结构参数对流场流态及压力 流量特性的影响，在此基础上确定了影
响阀静态特性的主要结构参数.结合仿真结果，对结构参数进行优化设计，并对先导式纯水溢流阀静动态
特性进行实验研究.结果表明：所研制的先导式纯水溢流阀滞徊小于3％，定压精度大于88％，压力上升
时间小于0.075 s，压力超调量低于14％.利用流场仿真技术对溢流阀进行优化设计，不仅能够提高溢流
阀的静态性能，同时还能够改善其动态响应特性.     

CM14型液压马达动特性的数字仿真

本文用功率键合图和传递函数分析法,对CM14型液压马达的动态特性进行了数字仿真和分析。并根据实验和仿真的结果讨论了传递函数法及键合图法用于动特性分析时的优缺点。     

活塞泵增压系统动态特性研究

为了获得活塞泵增压系统起动特性和工作特性,基于AMESim仿真平台建立了仿真模型.对活塞泵增压系统起动过程和稳态工作过程进行了仿真,给出了不同部位压力变化情况,以及蓄压器对泵出口压力的影响、流量对泵工作频率的影响.结果表明活塞泵增压系统起动迅速,工作过程中能够维持较高的泵出口压力.实际试验中增压系统参数变化趋势与仿真结果一致,验证了仿真方法和仿真模型的正确性。     

泵控制功能软起动器的研究

泵系统在电动机起动和停止时,转矩的突变会导致液流冲击,引起喘振与噪声,产生“水锤效应”。本文根据电动机及泵系统的特性,从产生水锤的原因出发,对直接起动、一般软起动、泵控软起动三秕不同方式进行水锤分析比较,并利用Matlab搭建仿真模型进行试验测试。仿真结果表明采用转矩闭环控制策略的泵控软起动器不仅能有效地减小电机起动时对电网的冲击,还能达到减轻或消除“水锤”冲击的目的。     

Thermal-hydraulic modeling and analysis of spool valve with sloping U-shape notch by bond graph

To increase the efficiency and reliability of the thermodynamics analysis of the spool valve, the precise function expression of the flow area for the sloping U-shape notch orifice versus the spool stroke and thermal-hydraulic bond graph based on the conservation of mass and energy were introduced. Subsequently, the connection rule for the bond graph elements and the method to construct the complete thermal-hydraulic system model were proposed. On the basis of heat transfer analysis of a typical hydraulic circuit containing the spool valve, the lumped parameter for mathematical model of the system was given. At last, the reliability of the mathematical model of the flow area and the thermal-hydraulic system for the sloping U-shape notch orifice on the spool were demonstrated by the test. The good agreement between the simulation results and experimental data demonstrates the validity of the modeling method.     

Thermal-hydraulic modeling and analysis of hydraulic system by pseudo-bond graph

To increase the efficiency and reliability of the thermodynamics analysis of the hydraulic system, the method based on pseudo-bond graph is introduced. According to the working mechanism of hydraulic components, they can be separated into two categories: capacitive components and resistive components. Then, the thermal-hydraulic pseudo-bond graphs of capacitive C element and resistance R element were developed, based on the conservation of mass and energy. Subsequently, the connection rule for the pseudo-bond graph elements and the method to construct the complete thermal-hydraulic system model were proposed. On the basis of heat transfer analysis of a typical hydraulic circuit containing a piston pump, the lumped parameter mathematical model of the system was given. The good agreement between the simulation results and experimental data demonstrates the validity of the modeling method.     

拖拉机无级变速传动键合图建模与仿真研究

液压机械双流传动是一种适用于履带车辆传动系的新型传动形式,键合图理论是适用于建立多能量系统的动态模型的动态分析方法。介绍了液压机械双流传动的基本原理和功率键合图理论,提出了一种液压机械无级变速器的传动方案,运用键合图理论建立了该方案的数学模型,并在M atlab/simu link环境下进行了仿真,揭示了该传动方案的运动特性,为进一步的工程设计与控制策略的研究提供了依据。     

离心泵的空化流数值模拟与空化余量预测

空化余量是泵非常重要的性能指标之一,目前主要依靠试验来确定。如何在离心泵设计过程中较为准确地预测出必须的空化余量对优化设计和提高运行稳定性等方面十分重要。针对离心泵运行过程中发生空化时的流动特点,基于Rayleigh—Plesset方程来描述空泡生长和溃灭过程的空泡动力学模型,采用混合空化两相流模型和三维全流道两相流流动数值模拟技术,探索通过数值试验来预测空化余量的方法。对一低比转速离心泵进行全流道空化流数值模拟,通过改变NPSHa来模拟试验工况,数值模拟预测出各模拟试验工况下的扬程、叶片表面压力分布、叶片表面空化发生区域以及流道内空泡体积率分布,从而预测该泵的NPSHr,其预测结果与试验值的误差小于10％。     

轻型客车动力总成液压悬置的动态特性

以某国产轻型客车动力总成液压悬置为研究对象,在深入分析其结构及工作原理的基础上,建立了该悬置系统的键合图模型和数学模型,并进行了悬置系统动态特性的仿真计算。与台架试验结果的对比分析表明,两者具有良好的一致性,验证了模型的适用性和可信性,为该元件的国产化研究和开发奠定了基础。     

太阳能-土壤源热泵系统仿真建模及运行研究

基于太阳能-土壤源热泵系统各部件之间的耦合关系,建立了太阳能-土壤源热泵系统中热泵机组、地下埋管换热器、太阳能集热器及蓄热水箱等各组成部分的仿真模型,对某一实际工程应用DeST软件计算建筑物负荷,并建立了太阳能-土壤源热泵系统的模型,分析研究了该系统在动态和静态两种运行模式下的性能特征,并得出两种运行状态下系统平均制热性能系数COPh值分别达到3.5和2.98.     

The bond graph model of planar flexible multibody mechanical systems and its dynamic principle

Toincreasethereliabilityandefficiencyofthedy namicanalysisofflexiblemultibodysystems,differentprocedureshavebeenproposedinpreviousworks[1,2].Buttheseproceduresareonlysuitableforasingleener gydomain,suchasastrictmechanicalone,andcan notdealwiththeproblemsofcomputeraideddynamicanalysisofplanarflexiblemultibodymechanicalsys temscontainingthecouplingofmulti energydomains.Bondgraphs[3]havepotentialapplicationsinanalyzingsuchcomplexsystemsbecauseoftheirabilitytode scribethedynamicsofinteractingsyste…