RJ人工心脏瓣膜测试仪

人工心脏瓣膜的血流动力学指标是评价瓣膜特性的一个重要方面,而测定这些指标就需要建立一套测试装置。本文主要介绍RJ 人工心脏瓣膜测试仪,它包括脉动流、定常流和泄漏测试三部分。除介绍其构造原理和工作过程外,还着重介绍了优化后的各种参数及其测试后的特性参数,同时给出了该测试仪的输出曲线。     

载流薄板式流体滤波器性能研究

提出了一种载流薄板耦合振动式流体脉动抑制原理,研制了一种结构振动式流体滤波器,利用阻尼平衡孔和静压平衡容腔及薄板的振动衰减流体脉动能量,实现了流体谐振和结构谐振的共同滤波。利用小扰度理论对流体耦合作用下载流薄板进行了动力学分析,应用集中参数法分析了滤波器的动态特性,建立了传递矩阵模型,仿真分析得出了理论模型的一致结果。最后对实验样机进行了性能测试,通过对流体压力的时域及频域信号分析,证明滤波器在耦合共振频率点具有良好的流体脉动衰减效果,同时在其滤波带宽范围内,也具有一定的流体系统压力脉动抑制效能,验证了理论分析的正确性,为流体系统压力脉动抑制提供了新方法。     

生物瓣膜流固耦合分析的PISO算法研究

应用任意拉格朗日欧拉法推导了生物瓣膜与血液的耦合方程,并借助压力隐式算子分割算法对血液的动量方程进行离散,得到耦合过程的速度迭代方程。根据Fluent中的压力隐式算子分割算法PISO(Pressure implicit with splitting of operators)对生物瓣膜模型进行动态力学分析,得到了生物瓣膜的变形情况。仿真分析结果显示生物瓣膜的变形主要发生在每片瓣叶的自由边,而腹部的变形较小,而且在瓣膜打开的过程中自由边会出现卷曲。对生物瓣膜使用同样的环境进行脉动流实验模拟,得到了相同的结果。仿真和实验结果证明,该方法可以用在生物瓣膜的流固耦合分析中,同时也为生物瓣膜的进一步优化提供了参考。     

一种新型血管机器人的研究

提出了一种新型血管螺旋式微型机器人。该机器人利用其机体的内外螺旋槽,通过在液体环境中高速旋转实现悬浮式运行。在模拟人体主动脉的脉动流场下,数值计算了螺旋机器人以20mm/s速度运行时的机器人轴向驱动力和血管壁所受压力,并分析了血液参数对机器人轴向驱动力和血管壁所受压力的影响。结果表明：随着血液密度和黏度的增大,机器人轴向驱动力和血管壁所受最大压力都随之增大。实验验证了所提出的机器人可在脉动流环境中做顺向和逆向前进。     

复杂液压管网压力脉动特性建模与仿真

液压系统中存在的压力脉动影响系统工作性能。运用流体网络理论,分析了分支管路系统及树形拓扑结构复杂液压管网建模原理,采用传递矩阵法建立液压振动测试实验台管网压力-流量数学模型。应用MATLAB软件,得到液压管网在模拟柱塞泵流量脉动输入信号激励下的压力脉动曲线,并与实验结果进行对比。结果表明:仿真模型具有一定的准确性,频谱分析与实验结果一致。     

滑阀V形阀口漩涡空化数值仿真分析

使用大涡模拟法(LES)模型、Mixture多相流模型及Schnerr-Sauer空化模型对滑阀V形阀口空化流场进行了数值仿真模拟。分析了V形滑阀在不同出口压力下的速度云图、压力云图和空穴形状,讨论了其中空化产生机制。结果表明:V形滑阀中空化主要分布在阀口上半部分和阀口后的阀腔中,阀口中的空化由流体漩涡运动的低压引起,阀腔中的空化由流体漩涡运动造成的压力脉动引起;无空化时阀腔中各处压力脉动主频一致,主频随入口压力降低而增大,空化出现后会破坏压力脉动的周期性。     

基于Flowmaster的滑油系统压力脉动分析

润滑系统供油压力脉动现象是发动机工作时十分常见的现象,存在于油压建立和油压稳定两个过程中。压力脉动现象会导致发动机磨损和润滑供油系统润滑能力的下降。通过利用基于流体网络法的Flowmaster仿真软件,建立润滑系统数值仿真模型,模拟系统典型工作状态下的动态工作性能及参数特征。在此基础上,对滑油泵启停和调压活门开闭快慢对压力脉动的影响进行了仿真。在对仿真结果进行分析后,提出解决及预防供油压力异常脉动的可行方案,具有一定的参考价值。     

深海悬浮物过滤薄膜过流能力与压力损失研究

专门设计了一种测量筒体内薄膜过流能力装置,指出在深海条件下影响取样器过滤薄膜过流能力和压力损失的因素,并在实验结果的基础上运用MATLAB对其进行了仿真研究,讨论了过流条件下试压泵等因素引起的管道流体压力脉动现象。     

航空发动机主供油路压力脉动仿真分析

供油系统工作性能的好坏将直接影响到发动机的工作性能与使用寿命。为了寻找解决供油压力脉动现象的途径,需模拟供油系统典型工作状态下的压力脉动情况。采用理论分析和数值仿真相结合的方法,基于AMESim仿真平台建立供油系统各部件模型,通过仿真结果与实验结果的对比,验证仿真方法的正确性。结果表明溢流阀弹簧预紧力、弹簧钢度和阀座直径均对主供油路压力值及脉动幅值产生影响。计算在溢流阀出口处增设蓄能器的情况,发现主供油路压力脉动程度明显减小,为供油系统的优化提供依据。     

搅拌器混凝土沸腾特征模拟分析

影响混凝土拌合料质量参数较多,混凝土流动特性对生产工艺流程和产品质量等有着重要影响.为提高混凝土的拌合质量,基于流体动力学原理,通过搅拌器试验观察构建数值模型,提出混凝土搅拌过程的流体特性,引入混凝土拌合中的沸腾概念,对混凝土多相流脉动现象和基本特征进行数值模拟分析.在一定条件下沸腾多相流体系统参数将在时域上出现脉动,包含高频和低频成分.脉动高频成分由搅拌运动动力学参数产生,而低频成分则是由混凝土的级配参数产生.搅拌器的工作速度、拌合料密度等对脉动特征有实质性影响.     

基于Flow Simulation的人工机械多叶瓣膜优化与分析

三叶瓣作为标准的中心血流型瓣膜,流体性能优良,却未见广泛应用于临床。从传统的双叶瓣出发,通过使用Solidworks中的Flow Simulation对双叶瓣与三叶瓣进行血液流态分析,设置不同的入口流量以模拟瓣膜在不同心输出环境下的工作状态。通过比较双叶瓣膜与三叶瓣膜两者跨瓣压差以及速度分布等性能参数,结果表明三叶瓣流体性能更优良且血液流动更稳定。并以此结论为基础,设计了一种新的三叶瓣结构,测试结果表明新型三叶瓣膜的性能更加优良,速度分布更均匀。可见三叶瓣膜十分具有发展潜力。     

转套式配流系统配流口结构及对工作脉动的影响

转套作为配流系统的核心零件之一,其配流口的结构形状对整个配流系统的工作脉动影响较大。以配流系统为研究对象,设计方形配流口、圆形配流口、双配流口3种不同配流口结构转套。首先建立了3种配流口过流面积的数学建模,分析过流面积的变化特点与规律。为了研究不同配流口对配流系统的流量特性与压力特性的影响,利用流体仿真分析软件Fluent,对3种配流口结构的流体模型进行流体动力学仿真。结果表明方形配流口配流面积最大,配流曲线较平稳,圆形配流口对流量脉动和压力脉动影响最小,所以可根据对配流系统的不同要求选用不同结构的转套。     

自动变速器油泵流场与噪声分析

汽车自动变速器油泵内部流场十分复杂，而复杂的流体流动直接影响其振动噪声问题。通过建立自动变速器油泵流场仿真模型模拟其内部流场流动，重点分析了油泵的压力脉动情况与空化特性，并结合仿真流量值与实验值及理论值对比，验证了模型的有效性。对油泵流动噪声进行声学模拟，结合声场仿真分析与流场仿真结果研究了压力脉动与流动噪声的关系。结果表明自动变速器油泵的噪声频率成分以离散噪声为主，压力脉动是油泵噪声的主要激励源。     

不锈钢孔磨粒流抛光工艺参数的选择

针对磨粒流抛光加工不同孔径的工艺参数确定不合理,从而导致加工质量无法达到要求的实际生产问题,采用流体数值模拟方法对磨粒流抛光过程中流体磨料在抛光孔的流动状态进行数值模拟分析,得到了进口压力与孔径和孔深的变化关系。实际加工试验验证了数值模拟结论的正确性,并结合数值模拟给出了可用于指导实际生产的不同孔径及其孔深的磨粒流加工工艺参数的选取规则。     

基于CFD的轴向柱塞泵流动特性的仿真研究

通过CFD仿真对柱塞泵柱塞腔和配流盘的流动特性进行了研究,建立了SCY-14型柱塞泵流体的几何模型和物理模型,在对配流过程非定常流场各个位置流态进行流态判断后,采用层流加局部湍流的数学模型模拟流场的实际状态。根据轴向柱塞泵工作时的两个主运动,采用滑移网格模型模拟柱塞与缸体相对配流盘的旋转运动及采用动网格模型模拟柱塞沿缸体轴线相对缸体的往复运动。通过设定边界条件和工作条件,对处于不同旋转角度柱塞泵的流态特性进行CFD仿真。仿真结果表明:柱塞泵在吸排油过程中,即低压向高压转换和高压向低压转换的过程中,柱塞腔内部有比较明显的压力冲击现象。柱塞腔的压力冲击主要是由柱塞泵配流过程中的流量倒灌和阻尼槽的节流作用共同影响形成,压力脉动周期由泵的转速和柱塞数决定。     

液压管网压力脉动的仿真研究

液压系统中存在的压力脉动影响系统工作性能。运用流体网络理论,分析压力阀支路、终端封闭串联分支管路的动态特性传输方程,采用传递矩阵法建立液压管网压力-流量传递函数模型。应用MATLAB软件,得到液压管网在模拟柱塞泵流量脉动输入信号激励下的压力脉动曲线,并与液压振动测试实验台实测结果进行对比。结果表明：仿真模型具有一定的准确性,频谱分析与实测结果一致,脉动幅值误差率为3.8%。     

缩放管内脉动流传热性能研究

分析研究了缩放管内脉动流的传热性能,利用Fluent数值模拟脉动振幅、脉动频率和扩缩比对缩放管传热和沿程阻力的影响。研究结果表明:缩放管内脉动流的传热性能要优于缩放管内流体稳态流动,与缩放管内流体流动为稳态时传热强化了11.4%左右;缩放管内脉动流强化传热同时也增大了沿程阻力;对综合评价指标数的分析得到脉动流条件下缩放管的传热性能显著增强。     

薄板振动式液压脉动衰减器滤波特性

为解决液压系统中由于压力脉动而引起的振动和噪声问题,提出一种薄板振动式液压脉动衰减原理,用弹性薄板代替结构振动式液压脉动衰减器的振动质量块,使静力平衡孔和平衡腔的流体构成一个赫姆霍兹谐振系统,弹性薄板与流体耦合振动构成一个受迫振动系统,实现了结构谐振与流体谐振的共同滤波,解决了传统液压脉动衰减器体积庞大的缺点.基于管路动态特性,结合具体的负载,建立薄板振动式液压脉动衰减器的传递矩阵模型,对压力脉动的衰减特性进行仿真,分析主要结构参数与压力脉动衰减性能的关系.根据仿真分析结果完成了流体滤波器样机的制作,对样机进行相关的试验研究,并将理论计算与试验结果进行比较分析.理论和试验研究表明薄板振动式液压脉动衰减器在很宽的频率范围内有良好的滤波效果.     

基于湍流分散的磨粒流场分析及加工实验研究

针对钛合金人工关节表面软性磨粒流加工问题,对磨粒流加工流场中的磨粒运动仿真方法进行了实验研究。首先,根据欧拉法,在经典N-S方程的基础上推导出了RANS方程,结合标准k-ε湍流补充方程共同构建了湍流模型;然后,根据拉格朗日法,建立了单颗磨粒的运动方程,在此基础上提出了一种湍流分散方法来重新构建湍流速度脉动,运用欧拉-拉格朗日法对固液两相进行了耦合,借助COMSOL软件对磨粒流加工流场进行了模拟仿真,对流场速度分布、压力分布以及磨粒运动轨迹等仿真结果进行了讨论和分析;最后,搭建实验平台进行了加工实验。研究结果表明:湍流分散方法能有效还原湍流的速度脉动特征,磨粒的运动仿真结果在一定程度上符合实验中磨粒的运动情况,磨粒流对钛合金人工关节表面具有良好的加工效果。     

脉动流对差压式流量计测量误差影响的研究

基于脉动流场中差压式流量计的计量特性，本文分析了差压式流量计在各种脉动流频率和幅度下的流量测量误差。针对不同脉动频率和脉动幅度的脉动流，在自行设计的实验装置中使用响应时间不同的差压式流量计进行流量测量的研究，获得了流量计响应时间、流体的脉动幅度和频率与流量测量误差间的变化对应关系。研究结果表明，通过减少脉动幅值和缩短流量计的响应时间可有效地减少流量测量误差。