永磁磁浮叶轮在心脏泵内的偏心距及振幅测量

研制成一种永磁磁浮心脏泵,无需转子位置测量和控制反馈装置,报道了其转子的偏心距及振幅的测量,从而探明转子究竟是否已经悬浮,和影响转子磁浮性能的各种因素及其影响情况。试验结果表明转子转速和输出流量越高,对转子悬浮越有利;转子与定子之间的气隙和输送介质的粘度对转子的悬浮性能也有影响,且气隙越小、粘度越大对转子的悬浮越有利。     

永磁轴承最小悬浮转速与转动惯量的关系研究

为研究永磁悬浮旋转体实现稳定平衡的最小转速与转动惯量的关系,设计了一种新型永磁轴承透平机,在同一定子内安装3个结构和尺寸相同但转动惯量不同的转子。测量3个转子的转动惯量,并用均匀分布在透平机定子外部的4个霍尔传感器测量转子偏心距。实验结果表明,当转速超过某一临界值时,陀螺效应使得永磁悬浮透平机转子维持稳定的悬浮,并且最小悬浮转速与转动惯量负相关,即转动惯量越大的转子悬浮需要的转速越小。     

基于ADAMS的干洗机滚筒悬浮系统振动特性研究

首先对干洗机滚筒的悬浮系统三维模型进行简化,然后导入ADAMS建立滚筒悬浮系统虚拟样机,模拟干洗机滚筒在不同转速及偏心质量的工况条件,以筒体振幅为测量对象,仿真分析干洗机滚筒悬浮系统在水平方向、垂直方向及沿滚筒轴向的振动特性与振动机理。通过对4种类型偏心质量分布下滚筒最大振幅的比较,发现偏心质量的分布位置也是影响悬浮系统振动特性的主要因素,同时分析出了最为恶劣的工况,也是优化设计时选择的最佳工况。研究结果对新型干洗机的设计开发具有重要的理论价值和工程指导意义。     

单盘转子碰摩条件分析

通过对单盘转子系统碰摩运动规律的理论分析和计算仿真,得出了转子初次碰摩转速的解析表达式;并对阻尼、偏心距和间隙对转子碰摩转速的影响进行了讨论分析.当转子的偏心距与间隙的比值大于1时,碰摩转速随偏心距的增大或间隙的减小而降低;随阻尼的增大而提高.当转子的偏心距与间隙的比值小于1时,碰摩转速随其比值变化规律是先增大,当达到最大值后又减小,且随阻尼的增大而减小.     

滚道偏心对单球自动平衡装置完全平衡状态稳定性的影响

利用达朗伯原理建立单球自动平衡装置在滚道偏心下的数学模型,并利用谐波平衡法对该数学模型进行转换,分析单球自动平衡装置的稳态响应及其扰动方程,在此基础上研究滚道偏心对单球自动平衡装置完全平衡状态稳定性的影响。研究表明:过临界转速下,滚道偏心距小于某一临界值时,单球自动平衡装置的完全平衡状态是稳定的;滚道偏心距超过该临界值时,单球自动平衡装置的完全平衡状态会变得不稳定。     

气体悬浮电主轴动态特性研究进展

在高效超精密加工中,气体悬浮电主轴存在电动机高速拖动能力衰减过快、电磁偏心激振、高次谐波激振和电动机定、转子发热严重以及主轴高速带来的温度效应和气流惯性效应等一系列技术难题.因此有必要对气体悬浮电主轴动态特性的影响因素进行系统分析和深入总结.分析气体悬浮电主轴的技术现状以及存在的问题:从轴承结构、气体流动形态、电磁偏心激振和不平衡响应等四个方面对电主轴稳定性的影响进行评述;综述轴承类型、轴承参数、表面粗糙度和轴颈倾斜对系统刚度的影响:阐述系统临界转速和电动机转速-力矩特性以及主轴高速带来的温度变化和气流惯性对主轴系统的影响;围绕主轴的回转精度,对主要因素、回转误差形成机理和精度测试与误差分离技术逐一评述;最后对气体悬浮电主轴技术的发展趋势进行预测和展望.     

搅拌槽内固液悬浮特性的试验研究

在直径为300mm的平底圆筒搅拌槽内,对固相体积分数为1%～40%的固液两相体系的悬浮特性进行试验研究.利用固体激光器和数码相机,采用可视化方法详细分析固相体积分数、搅拌转速、颗粒性质和叶轮离底间隙对悬浮特性的影响.结果表明,悬浮高度主要受固相体积分数、颗粒直径和叶轮离底间隙影响;壁面颗粒堆积高度主要受叶轮离底间隙影响;槽底面中心区域和边缘角落区域是颗粒不易悬浮区,叶轮离底间隙和固相体积分数对槽底面何处颗粒最后悬浮有影响;较低的叶轮离底间隙有利于颗粒的悬浮,能获得较高的悬浮高度,但过低的叶轮离底间隙造成搅拌功率增大;壁面颗粒堆积高度降为零时的搅拌转速和悬浮高度达到液面高度85%时的搅拌转速均可视为固液悬浮操作的完全离底临界悬浮转速.     

工业缝纫机气浮旋梭轴承气膜承载特性分析

在对工业缝纫机整体机构分析的基础上,建立了旋梭轴系偏心下的物理模型,对气浮旋梭轴承气膜高度进行曲面拟合,并基于有限差分法获得气膜压力分布。利用气体流量平衡方程及承载力方程求得旋梭轴在不同偏心距、转速、供气孔距轴承端面距离等工况下,气浮旋梭轴承的承载力、耗气量的变化规律。结果表明:在同一供气压力下,旋梭轴偏心距越大、转速越快、供气孔距轴承端面距离越远,承载力越大,耗气量也越大。     

螺杆泵腔室内流场的数值模拟研究

在SolidWorks软件中建立了螺杆泵定子与转子模型,并成功地进行装配,运用Fluent提供的UDF功能建立描述螺杆泵转子运动的动网格;运用Fluent求解器对螺杆泵腔室内的非定常流动进行数值模拟,得到流场的速度分布、压力分布和应力场;分析流体粘度、转子转速以及螺杆泵偏心距对流场的影响。计算结果表明:当转子要离开定子的两端面时,泵内流场总会出现十分明显的涡流;粘度仅影响速度、压力和应力数值的大小,而对分布规律的影响不大;转子转速对速度分布影响比较大,流场速度随转子转速的增大而增大;此外,偏心距对流场有较大的影响,且偏心距越大流场参数变化幅度越大,这表明偏心距对螺杆泵的稳定性影响很大。     

叶轮偏心间隙气流激振力的数值模拟

叶轮偏心引起的叶顶间隙气流激振影响透平轮机械的安全运行,运用CFD理论研究了气流激振问题,通过Fluent软件对轴流引风机的一级带偏心叶轮的内部流场的数值模拟,计算出了该级叶轮由于叶轮偏心引起的叶顶间隙静态气流激振力,该数值模拟计算结果与理论计算结果取得了较好的一致.通过改变叶轮的叶顶间隙、偏心距以及转速,可以发现由叶轮偏心引起的叶顶间隙静态气流激振力F与叶顶间隙δ成反比,与叶轮偏心距e、转速n成正比.     

轴/径向耦合式非接触型压电作动器的研究

提出了一种基于近场声悬浮机理的球转子压电作动器,特别设计了可分别沿轴向和径向辐射超声近场的作动器,其目的是为了实现球转子的稳定、可控悬浮和高速旋转,可将其应用到航空航天的高速电机、球轴承传动或姿态传感领域。该新型压电作动器通过轴向与径向悬浮装置的不同耦合形式来提供超声悬浮力并以非接触的方式驱动球转子,实现对球转子的灵活控制。介绍了轴/径向耦合式非接触型压电作动器的结构和工作原理,通过仿真得到了悬浮装置的声场分布形式,深入分析和阐释了球转子的悬浮和驱动机制,加工了样机,搭建了轴/径向耦合式超声悬浮型压电作动器的特性测试系统,通过非接触式激光位移传感器得到了球转子的悬浮特性,并获得了691.5r/min的转速。     

The near-field acoustic levitation for spheres by transducer with concave spherical radiating surface

To levitate ICF target spheres in the near-field acoustic levitation, a transducer with concave spherical radiating surface and a nearfield acoustic levitation system is established. The concave spherical radiating surface of the transducer is designed by the finite element parametric method. Then the levitation height and levitation perturbation of spheres with different mass and diameters in the near-field acoustic levitation system are tested and discussed in the driving voltage at 400V, 500V and 600V, respectively, when the levitation system is under the resonant frequency. Finally, based on the experimental results, the height formula of the near-field acoustic levitation for spheres is deduced by introducing a coupling coefficient.     

Numerical simulation of bubble resonance in an acoustic field

The resonant motion of a compressible bubble in an acoustic field is numerically investigated by using a level-set method, which is extended to examine compressible two-phase flows of air and weakly compressible liquid water. Computations are performed for bubble motion on a solid surface that is exposed to a periodic pressure wave. Numerical results show that the resonant bubble motion is significantly magnified by the surrounding compressible liquid when a specific height is reached. The effects of liquid height, contact angle, and bubble size on the oscillation amplitudes of bubble radius and pressure are quantified.     

A320飞机客舱热舒适性的数值模拟研究

应用CFD方法建立了A320飞机头等客舱内环境和人体的三维模型,对客舱内流场进行仿真分析,分析了在不同送风速度时的温度场、速度场。以客舱内的空气分布特性指标(Air Diffusion Performance Index,ADPI)作为热舒适评价依据。在靠近人体附近的6个横截面上,采集人体头部高度的温度值和风速值,由这些采集到的数据计算客舱内的。计算不同送风速度下客舱内的,对计算结果进行描点和非线性曲线拟合,得出客舱内与送风口速度的函数关系,为客舱空调控制提供理论依据。     

声悬浮无容器处理的实验研究及有限元分析

利用自行研制的单轴式超声悬浮装置,实现密度为7.9g/cm3钢球的稳定悬浮。通过实验研究不同反射面对声场悬浮性能的影响,分析实验过程中小球沿凹球面壁运动的现象。采用有限元方法对声场进行数值计算和模拟。结果表明,数值分析能很好地解释声悬浮中常见的物理现象,对进一步研究声悬浮的稳定性和先进材料的无容器处理技术有一定的借鉴意义。     

Analysis of the particle stability in a new designed ultrasonic levitation device

The use of acoustic levitation in the fields of analytical chemistry and in the containerless processing of materials requires a good stability of the levitated particle. However, spontaneous oscillations and rotation of the levitated particle have been reported in literature, which can reduce the applicability of the acoustic levitation technique. Aiming to reduce the particle oscillations, this paper presents the analysis of the particle stability in a new acoustic levitator device. The new acoustic levitator consists of a piezoelectric transducer with a concave radiating surface and a concave reflector. The analysis is conducted by determining numerically the axial and lateral forces that act on the levitated object and by measuring the oscillations of a sphere particle by a laser Doppler vibrometer. It is shown that the new levitator design allows to increase the lateral forces and reduce significantly the lateral oscillations of the levitated object.     

圆筒型非接触式压电作动器的设计与试验研究

 提出了一种基于超声悬浮和驱动的非接触式压电作动器,该作动器中的转子呈完全悬浮状态。转子的悬浮由兰杰文换能器提供,自身旋转与定位由圆筒型定子提供。通过分别对换能器和定子的压电陶瓷片施加电压,使得换能器悬浮端面激发出一阶弯曲振动模态,而定子激发出两相B(0,3)驻波并合成一高声强行波,进而诱发高声强声场来驱动转子。分别建立了非接触式压电作动器中兰杰文换能器和定子的有限元模型,对换能器和定子进行了分析、设计、扫频以及定频试验,确定了结构方案, 最后加工、制造了样机。搭建了整个样机的测试系统,对其悬浮和驱动特性进行了分析,测得转子转速可达4261r/min。结果表明转子在近声场的作用下成功地实现了完全悬浮式的高速旋转。      

闸阀气体内漏喷流声场的数值模拟

以Lighthill气动声学方程为基础,采用时域差分方法,对不同开度下的闸阀气体内漏喷流声场进行了数值模拟.数值模拟结果表明,内漏喷流噪声在气流喷柱扰动和闸阀内壁反射的影响下,具有很强的方向性,下游声场强度要比上游大15～30 dB,在扩压腔产生最大声强.模拟结果为阀门内漏的声学检测提供了依据.     

磁悬浮压缩机顶隙调压模型与实验

风压紊乱是造成压缩机旋转失速、喘振等故障的直接原因,磁悬浮压缩机具有主动控制磁悬浮转子轴向位移对风压进行调控的优势。通过建立主动磁轴承轴向控制的动力学方程,首先,分析了磁悬浮转子稳定悬浮及轴向位移调整原理;其次,采用对磁悬浮压缩机风压性能有决定性影响的转速、叶轮高度、叶轮顶端间隙等参数,建立了磁悬浮压缩机叶轮顶隙与蜗壳出口风压之间关系的数学模型;最后,以30kW磁悬浮压缩机为实验对象,在叶轮顶隙分别改变0.1mm及0.2mm时,对出口风压及流量进行采集与分析。实验结果表明,磁悬浮压缩机蜗壳出口风压在数值上与所建数学模型的解算值契合度较高,并且叶轮顶隙对其有显著影响。针对压缩机不同故障状态,可依据数学模型选择不同叶轮顶隙进行调节。     

Flow Field Characteristics of the Rotor Cage in Turbo Air Classifiers

The turbo air classifier is widely used powder classification equipment in a variety of fields. The flow field characteristics of the turbo air classifier are important basis for the improvement of the turbo air classifier's structural design. The flow field characteristics of the rotor cage in turbo air classifiers were investigated under different operating conditions by laser Doppler velocimeter(LDV), and a measure diminishing the axial velocity is proposed. The investigation results show that the tangential velocity of the air flow inside the rotor cage is different from the rotary speed of the rotor cage on the same measurement point due to the influences of both the negative pressure at the exit and the rotation of the rotor cage. The tangential velocity of the air flow likewise decreases as the radius decreases in the case of the rotor cage's low rotary speed. In contrast, the tangential velocity of the air flow increases as the radius decreases in the case of the rotor cage's high rotary speed. Meanwhile, the vortex inside the rotor cage is found to occur near the pressure side of the blade when the rotor cage's rotary speed is less than the tangential velocity of air flow. On the contrary, the vortex is found to occur near the blade suction side once the rotor cage's rotary speed is higher than the tangential velocity of air flow. Inside the rotor cage, the axial velocity could not be disregarded and is largely determined by the distances between the measurement point and the exit.