船式拖拉机船体行驶阻力性能优化分析

以船式拖拉机船体为研究对象,采用Fluent模拟船体在水田泥浆土壤环境下的流场模型,并讨论船体底板倾角和行驶速度对船体行驶阻力的影响。研究结果表明:在相同工况速度下,行驶阻力随倾角增大而逐步减小,且当倾角增大为30°时减阻率可达16.76%;随船体行驶速度增大,其行驶阻力增大而且减阻效果趋于稳定。研究表明改变船体倾角可有效改善船体在不同工况下的行驶阻力,对船式拖拉机船型减阻设计和实际应用均具有一定的指导意义。     

船式拖拉机船壳的试验模态研究

针对船式拖拉机样机在试验过程中出现中间轴已疲劳破坏和轴承损坏的现象,拟采用多点激励模态分析方法对其船壳动力学特征参数进行测试。试验研究中采用输出噪声估计模型获得频响函数,利用频域多参考点模态参数辨识方法进行模态参数识别,获得100 Hz以内系统的前7阶固有频率及前三阶模态振型。试验结果表明,船式拖拉机船壳存在较低的一阶固有频率,并且在发动机启动过程中由于变速箱的转动频率和发动机的振动频率分别与船式拖拉机船壳的一、二阶固有模态频率吻合,系统容易引起共振。研究结果为解决中间轴疲劳破坏问题指明了方向,为船壳设计和结构优化提供了理论依据。     

摩擦速度和电流密度对铜基复合材料载流摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金法制备了3%SiC-10%C-87%Cu和10%C-90%Cu两种铜基复合材料,并在销盘式载流摩擦磨损试验机上进行试验,研究了摩擦速度和电流密度对这两种复合材料燃弧率、载流效率以及摩擦因数和磨损率的影响。结果表明:在相同的试验条件下,与C/Cu复合材料相比,SiC/C/Cu复合材料的摩擦因数较大,磨损率较小;燃弧率主要由摩擦材料表面的接触状态及电流密度决定,载流效率受燃弧率的影响较大;当摩擦速度为10~25m·s-1时,两种复合材料的燃弧率均低于10%,载流效率均维持在85%以上,随着摩擦速度增大至30m·s-1,它们的燃弧率均急剧增大,载流效率均急剧降低;随着电流密度增大,两种复合材料的燃弧率均逐渐增大,载流效率均逐渐减小。     

基于参数化建模和CFD数值模拟的船舶球鼻艏优化设计

针对传统船舶球鼻艏形状设计存在的问题,对基于NURBS方法的船体完全参数化建模和基于Rankine源的面元法的船舶阻力数值计算进行了研究,对一类组合型优化策略结合设计变量、约束条件和优化目标进行了分析,通过建立一类自动优化平台对船舶球鼻艏型线进行了优化设计。通过优化平台对船体球鼻艏各项参数进行了自动优化调整直至满足减小船舶兴波阻力的优化目标。应用所构建的优化框架,以兴波阻力最小化为目标对某一滚装船球鼻艏型线进行了优化设计。研究结果表明,型线优化后的船体兴波阻力得到下降,船艏周围兴波得到了改善,验证了所提出型线优化设计方案的有效性。     

滤芯褶数对气体过滤器流体动力学性能影响的研究

基于三维褶模型,采用CFD技术对空气过滤器性能进行数值模拟计算,使用FLUENT软件中的多孔介质模型对空气过滤器进行了流体动力学分析。结果表明,增大进口风量会使过滤器阻力增大;增加滤芯褶数会增大过滤器的有效过滤面积,增大有效过滤面积可以降低过滤速度,从而减小滤芯过滤阻力。然而这种增加不是无限制的,增加褶数会减小褶间距,过小的褶间距会导致气流局部紊乱,气体间摩擦阻力增大,从而使得整个过滤器阻力增大。对于一定尺寸的过滤器存在一个最优的褶数使得过滤阻力最小。     

点吸收式振荡浮子海洋波浪发电船

提出了利用海洋波浪发电的点吸收式振荡浮子波浪发电船.首先,阐述了发电船的基本结构和发电原理;然后,结合线性波浪理论与海洋波浪能转换知识,建立了发电船在海洋波浪作用下运动及受力的数学模型;最后,给出了起伏运动时受力、速度、发电功率的表达式.以某渔政船作为波浪发电船的参数样本,得到了在波高0.8m、周期6s情况下,发电功率随时间的变化规律.结果表明:在一定范围内,波浪波高越大或波浪周期越小,发电船发电功率越大.     

面向三体船的阻力测量仪虚拟设计

本文阐述了基于VRML技术的三体船航行阻力系统的虚拟仿真和测量原理，运用VRML和3D软件建立虚拟仿真场景，测量仪模型以及阻力模型，并通过内部脚本程序控制测量仪的基本参数和阻力模型分析，利用EAI程序，通过虚拟测量仪测量三体船的兴波阻力。     

电弧等离子体多物理场分布特征

等离子弧加热技术被广泛应用于冶金领域,采用磁流体动力学理论(Magnetohydrodynamic theory,MHD)建立直流电弧等离子体的数学模型,利用Fluent软件求解电磁场、温度场、速度场的耦合过程,研究不同弧长大小,不同入口速度对电弧温度分布、形貌、轴向速度分布和电流密度分布的影响。研究结果表明,弧长大小和入口速度对电弧特征分布有明显影响,但不是线性相关。电弧温度沿轴向降低,径向温度分布是以轴线为中心沿两侧径向逐渐降低,等离子弧温度呈“钟型”分布。电弧中心轴线速度在阴极处急剧增加然后逐渐降低。沿轴向方向,电流密度呈指数下降趋势。当入口速度为10 m/s时,随着弧长的增加,电弧有效作用面积范围也增加,当弧长为20 mm或25 mm时,射流现象最明显,轴向最大速度可达到约408 m/s。研究结果解释了不同弧长和入口速度对电弧特征的影响规律,为电弧等离子体加热工艺的应用提供了理论依据。     

载流摩擦参数对铜基复合材料起弧率及载流摩擦学性能的影响

采用压制烧结方法制备了石墨质量分数为10%的铜基复合材料,并将其与QCr0.5铜合金组成摩擦副,在自制的销盘摩擦磨损试验机上进行了载流摩擦磨损试验,研究了摩擦速度和电流密度对复合材料起弧率、载流效率以及摩擦学性能的影响,并对复合材料的磨损形貌进了观察。结果表明:随着电流密度的增大,复合材料的起弧率和磨损率逐渐增大,摩擦因数和载流效率逐渐降低;随着摩擦速度的增大,复合材料的起弧率、摩擦因数和磨损率均逐渐增大,而载流效率则逐渐减小;随着电流密度和摩擦速度的增大,复合材料在摩擦过程中的烧蚀变得越发严重,表面变得更加粗糙。     

轨道对高速列车气动阻力特性的影响分析

基于CFD三维数值模拟软件,应用时速350公里8编组某型全尺寸高速列车气动模型,研究了轨道及其主要构件对于列车及转向架、受电弓、风挡、不同车厢的气动阻力的影响特性。结果表明:无轨无枕模型与有轨有枕模型比较,前者使整车的压差阻力和摩擦阻力增大,压差阻力增幅约20.9%;幅值增大主要集中在接近车头、车尾的车厢,其中对第2节车的压差阻力影响最大,增幅约110%。轨道制约了轮对尾部涡旋产生和轨面摩擦分别是压差阻力和摩擦阻力减小的主要原因。轨道对于列车部件的影响与空间位置有关,距离轨道越近影响越大,距离轨道越远影响越小。轨道使转向架的压差阻力和摩擦阻力均减小,影响主要集中在头车和第2节车转向架,其中对第2节车的转向架压差阻力影响最大。轨道对风挡和受电弓的气动阻力没有影响。研究表明:轨道对于列车气动阻力的影响是明显的。研究结果能为数值模拟的结果校核和列车减阻优化设计、安全运行提供对比参考。     

脊状表面水下航行器模型减阻实验与数值仿真

针对水下航行器提高航程和航速的需要,开展近壁面湍流边界层减阻的研究.在航行器模型外表面加工具有一定形状尺寸的脊状结构,导致湍流边界层的流动稳定性增强,壁面摩擦阻力降低.开展了轴对称航行器模型在高速水洞中的阻力测试并做了相应条件下的数值仿真,实验和数值仿真的结果基本一致.具有垂直流向脊状表面的航行器模型在一定来流速度范围内具有很好的减阻效果,脊状表面所受的压差阻力略有增大,占总阻力份额80%以上的粘性阻力显著降低,从而形成减阻效果.     

低摩擦速度下CT80油管摩擦磨损性能

研究采油过程中CT80油管与电缆在0.01～0.13 m/s速度下对摩时的摩擦磨损行为及其对油管剩余强度的影响。采用扫描电子显微镜及金相显微镜对油管组织、磨损表面及截面特征进行表征。结果表明:CT80油管的磨损量、壁厚减薄量与摩擦因数随摩擦速度增加先增大,速度达到0.07 m/s后趋于平稳;磨损率随着摩擦速度增加先增大后降低,最大磨损率对应的摩擦速度为0.07 m/s;采油过程中磨粒磨损与腐蚀磨损共同作用于油管,随着摩擦速度升高磨粒磨损造成的损失降低,腐蚀磨损造成的损失升高;随着摩擦速度增加油管的剩余抗挤毁强度以及剩余抗内压强度先降低后趋于平稳。     

基于ADVISOR的电动拖拉机驱动系统仿真

基于电动拖拉机牵引作业的特点,建立了电动拖拉机行驶平衡方程式及传动系统各部件的数学模型.基于ADVISOR软件建立了电动拖拉机仿真模型及变速箱模糊控制策略,开发了电动拖拉机仿真系统.以某型号电动拖拉机为研究时象,分别以运输循环工况和犁耕循环工况为输入,对电动拖拉机驱动系统进行仿真研究.仿真结果表明:随着作业负荷和行驶速度的变化,电动拖拉机驱动转矩、蓄电池电流和电压也相应地变化;蓄电池电量消耗跟作业负荷和行驶速度有关,随着作业负荷和行驶速度的增大,电池所剩容量(Soc)下降加快;电动拖拉机具有较强的抗过载能力,正常作业时能够承受的最大突加载荷可达到额定载荷的1.6倍;并且还具有良好的自适应负载能力,当作业负荷在一定范围内增加时,降低作业速度,电动拖拉机仍能继续作业.     

基于剪切涡流运动的自激振荡脉冲射流减阻特性

流体运动特性对管道近壁面阻力变化有重要影响。以速度梯度和切应力线性表示壁面摩擦阻力,分析了自激振荡腔室出流管道剪切涡流演变规律及圆截面涡流层次分布状态变化。采用大涡模拟数值方法,计算得到出流管道某轴切面及法向面的瞬时速度和平均速度、不同上下游管径比下出流管道的壁面切应力以及不同长径比下出流管道的法向速度梯度。研究结果表明:自激振荡脉冲射流流动受反向助推涡影响具有强烈三维特性,射流流型呈现"波浪式"运动且发生周向偏转,射流流速及流型均发生周期性波动变化;当自激振荡腔室上下游管径比大于1时,出流管道壁面切应力开始减小,且随腔室上下游管径比增大,切应力缩减率最大达到约30%,壁面摩擦阻力随之减小;自激振荡腔室长径比在0.55时射流最大法向速度梯度波动幅值达到最大,当长径比继续增大时,出流管道内射流法向速度梯度逐渐减小,摩擦阻力亦随之减小。研究结果可为自激振荡脉冲增输装备设计及优化提供理论基础与科学依据。     

一种航天器运动机构O形轴向动密封摩擦阻力研究

针对航天器一种常用的多道冗余O形轴向动密封摩擦阻力偏大的问题,对密封圈压缩率、金属配副表面摩擦因数、装配状态等因素进行仿真和试验研究。通过试验获得密封圈压缩率与摩擦阻力的关系;建立密封圈橡胶材料与轴孔摩擦仿真模型,通过分析获得O形密封圈与不同金属副动摩擦因数可能存在关系,并通过轴孔模拟试验验证仿真结果。通过密封圈磨损部位及应力分析,探究密封圈磨损原因。结果表明：摩擦阻力随密封圈压缩率的增大呈非线性增大趋势,且压缩率越大,摩擦阻力增幅越明显,因此降低密封圈压缩率可有效降低摩擦阻力;影响密封结构摩擦阻力的关键因素在于轴与密封圈之间的摩擦因数,通过在轴表面涂覆润滑膜层,可有效降低主轴摩擦因数,从而降低摩擦阻力。     

两栖车两相绕流场的模拟与水上快速性分析

两栖车形体复杂,其水上绕流场和水上性能难于用传统手段进行预报,计算流体力学为解决这一问题开辟了新途径。以计算流体力学中广泛使用的雷诺时均纳维—斯托克斯方程为基本控制方程,采用切应力输运型 湍流模型结合流体体积分数法,进行两栖车水上两相绕流场的数值模拟。控制方程由有限体积法离散,压力速度耦合采用SIMPLE策略处理,代数方程由高斯—赛德尔法求解。阻力是快速性的主要指标,以其为判据对比试验与模拟得到的阻力结果,相对误差在5%左右。构建阻力—速度模型,模型的系统参数由最小二乘法进行辨识后得到结论,兴波阻力与航速的1.88次方成正比,摩擦阻力与航速的1.76次方成正比,粘压阻力与航速的3.54次方成正比。得到的系统模型为定性分析两栖车水上快速性提供了依据。     

内摩擦时具有较大偏心的车辆转向阻力研究

研究履带车辆转向行驶时行驶阻力以经验系数简化处理、转向阻力以均布接地压力为前提的计算结果与实际情况存在一定差别．在详细分析履带车辆底盘系统内部摩擦环节的基础上,建立了内部摩擦阻力计算模型．将纵向偏心距引入直线行驶阻力和转向阻力矩计算模型,并对其影响进行分析．最后建立履带车辆总阻力计算方法,并分析了不同土壤和纵向偏心距对各个阻力的影响．结果表明,较松软的土壤,其内外部阻力都较大;纵向偏心距的增大对直线行驶阻力和转向阻力矩产生相反的效果;内部阻力随着总阻力的增大而增大．     

船拖分动箱齿轮啮合特性分析

船式拖拉机分动箱传动系统的特性为船式拖拉机动力系统平稳、高效运行关键因素,建立分动箱一级传动啮合齿轮热弹耦合模型.在额定工况条件下,对直齿圆柱齿轮传动啮合特性进行有限元接触仿真分析,研究了热弹耦合、不同摩擦系数对齿轮接触压力、齿面啮合区域法向载荷及啮合刚度的影响规律.结果 表明,齿轮啮合过程中摩擦生热使得齿轮接触压力变小、啮合刚度变小,且齿面接触考虑摩擦系数时齿面接触压力与比不考虑摩擦系数齿面受到接触压力大.将仿真得到的时变啮合刚和刚度与理论计算值进行对比,验证有限元瞬态分析方法的可行性,为后续分动箱系统动态响应分析作基础,为降低齿轮转动过程产生振动与噪声和分动箱系统的优化设计提供依据.     

圆筒形件的液压反二次拉深

常规拉深方法在生产中广泛应用,但是,其在提高变形程度、提高表面质量、提高板厚均匀性等方面受到了一定限制。为了提高变形程度,必须设法降低法兰变形区、凹模转角区的弯曲阻力和摩擦阻力,同时还必须降低凸模圆角区材料所承受的应力。要提高表面质量,必须降低变形区的摩擦阻力和弯曲阻力,避免产生机械划伤。要提高板厚均匀性,就必须尽量减小局部载荷,使变形趋于均匀。而液压拉深则正是具有上述特性的拉深方法,它能极大地提高变形程度,并能使筒壁厚度趋于均匀。     

安装误差对双圆弧弧齿锥齿轮章动传动齿面接触特性的影响

双圆弧弧齿锥齿轮章动传动的齿面接触特性对安装误差极为敏感.为揭示安装误差对齿面接触特性的影响规律,开展了含安装误差的双圆弧弧齿锥齿轮齿面接触分析.推导出章动式双圆弧孤齿锥齿轮齿面方程;借助齿面接触分析(TCA)获得齿轮副的齿面接触迹线和几何传动误差;通过算例分析了内、外锥齿轮锥点误差及齿轮副轴线交角误差对双圆弧弧齿锥齿轮副齿面接触特性的影响规律.研究表明,随着各项安装误差的增大,齿轮副接触迹线沿齿高方向的偏移量增大;凸、凹齿面接触迹线沿齿高方向的偏移量对安装误差变化的敏感程度不同;正的安装误差比负的安装误差对齿轮副传动误差影响更大.为获得理想的啮合性能,应合理控制章动式双圆弧弧齿锥齿轮副的安装误差.