压电喷射点胶阀的喷射性能分析及实验研究

利用压电叠堆具有较好的响应特性和输出特性的特点,提出了一种新型压电驱动式喷射点胶阀.该喷射点胶阀主要由压电叠堆、杠杆式微位移放大机构、阀杆和喷嘴组成.对胶液实现喷射的条件进行了理论分析,并利用ANSYS软件对喷嘴重胶液流场进行仿真,得到了阀杆位移、胶液黏度和驱动气压对喷射点胶的影响规律,最后通过实验验证了理论分析和仿真的正确性.当胶液的黏度为2Pa·s时,获得的胶点最小直径为0.5mm,胶点一致性误差在6％以内.为电子封装业提供了更加高效和准确的点胶方法.     

压电驱动式高频电液伺服阀实验研究

为了提高电液伺服阀的频率响应特性,采用响应速度快、输出力大、刚性好的积层式压电驱动器作为伺服阀的前置级电-机械转换器.采用杠杆放大的方式对压电驱动器的输出位移进行放大,保证足够的流量输出;采用直接驱动阀芯的方式增强了抗污染能力以及动态响应特性;功率级滑阀采用内置方式,用单个压电叠堆实现了滑阀的双向控制.试制了压电伺服阀的样机,并对样机进行了静、动态测试.得出该阀的频宽大于1.2 kHz,流量为5.7 L/m in,抗污染能力达到ISO 4406 18/15.     

压电式锡膏喷射阀特性

为了实现非接触式锡膏喷印以满足现代表面贴装技术中的精度高、速度快、灵活性强的要求,研制了一种压电式锡膏喷射阀。该系统利用压电叠堆作为驱动源,采用撞针与喷嘴相互分离的撞击式喷射技术实现锡膏的喷射。首先,对锡膏的喷射进行理论分析,并利用Fluent分析了撞针结构、喷嘴直径和撞针速度等参数对锡膏微滴喷射的影响;最后,搭建了喷射系统实验平台,对锡膏微滴喷射性能进行测试,得到了喷嘴与撞针之间间隙、开阀时间和驱动气压对锡膏微滴直径的影响规律。     

压电低频旋转驱动器的设计与实验

设计了一种压电驱动低频旋转驱动器,这种旋转驱动器是采用晶片型压电振子进行驱动,驱动器驱动频率低,输出功率大。首先对旋转驱动器的结构进行了结构设计与工作原理分析,然后建立旋转驱动器系统的动力学模型,对转子进行了受力分析,得出系统输出位移和固有频率表达式以及转子旋转需要的条件。根据理论分析制作了旋转驱动器样机,并对系统进行了测试,实验结果表明,该旋转驱动器的最佳工作频率为264 Hz,当驱动电压为200 V时,最大转速为17.8 r/min,输出扭矩最大为0.025 N·m。     

压电陶瓷驱动精密流量阀的设计与建模

设计了一种精密流量阀,采用压电陶瓷驱动流量阀阀芯并控制其位移.在流量阀的减压出口处安装了金属橡胶,以消除流体通过节流口后压力剧烈变化所产生的纹波现象.设计了流量阀的结构,通过分析流经阀芯节流口以及金属橡胶的流体流量特性,基于节流阀芯的力平衡方程,建立了压电陶瓷驱动精密流量阀的电压 流量理论模型.在流量阀出口安装微压力/流量传感器并与控制器组成闭环控制系统,使得该流量阀具有自适应精密减压阀的功能.将减压阀与流量阀串联组合,可以实现对流体的精密减压与流量控制.多个相同的串联组合阀并联后具有数字比例调节阀的功能,在一定范围内可以实现对出口压力、流量的连续调节与控制.将该精密流量阀作为先导控制阀并与流量阀组合,成为具有高频响特性的精密大流量伺服阀.     

杠杆放大型直动式压电伺服阀动态特性

提出一种基于杠杆放大原理的直动式压电伺服阀。该阀采用大行程的压电叠堆作为驱动元件,经杠杆放大后的位移直接驱动功率级滑阀。采用解析法建立了阀芯运动机构的动力学模型,并对其进行了仿真分析。试制了杠杆放大型直动式压电伺服阀样机,并对样机的动态特性进行了试验测试。结果表明,该阀正向阶跃响应时间为0.54 ms,负向阶跃响应时间为1.08 ms,频宽约为1 kHz。新型伺服阀可以应用于振动试验台、疲劳试验台及需要快速反应的流体控制系统中,可提高系统的快速响应特性。     

双振子垂直驱动式压电振动送料器的设计

利用压电陶瓷的逆压电效应,采用上下两个环形压电振子垂直驱动的结构,设计了一种新型压电振动送料器。通过理论分析得出了送料器系统的固有频率以及影响料斗振幅的主要因素。利用Hypermesh软件对整个系统进行了动力学仿真,分析了系统的前三阶振型并得出了系统无阻尼固有频率的理论值为110.95Hz。采用M5螺母为输送物料对样机进行了试验,分析了输送速度以及料斗振幅与驱动电压和驱动频率的关系,并与现有同型号悬臂梁式压电振动送料器进行了性能对比。当驱动电压为240V、驱动频率为系统实际共振频率105Hz时,该新型结构压电振动送料器的输送速度为0.23kg/min,料斗振幅为110μm,可以满足工业生产的需求。     

压电喷油器驱动电路和策略的研究

压电喷油器在减少柴油发动机排放上有显著的作用,其多次喷射能力大大降低NO_x和PM的排放.然而压电喷油器控制策略灵活多变、电磁干扰强,这给压电喷油器电子控制单元(ECU)设计提出了新的挑战.为此,本文探索采用多峰值电流驱动策略来控制压电喷油器的开启和关闭.首先,研究压电晶体极化后的频域特性,在此基础上设计了压电喷油器充放电的驱动电路;其次,通过MATLAB/SIMULINK对三种常见的电流驱动策略进行仿真,分别研究了在恒定电流驱动、单峰值电流驱动、多峰值电流驱动下压电喷油器的不同响应特性,阐明不同控制策略对压电喷油器响应速度的作用机制,进而研究PWM占空比、频率和功率电感等参数对压电喷油器充放电的影响规律;最后,就多峰值电流驱动策略进行了实验.实验结果表明：当压电喷油器的等效电容为3.3μF时,采用多峰值电流驱动策略时电压可达150 V,峰值电流为4 A,充放电时间均在100μs内,自主开发的驱动板、复杂驱动软件以及多峰值电流驱动策略可以实现多次喷射,改善了喷油器噪声,实现了喷油器的柔性控制.     

压电俘能地板设计与实验研究

设计了一种踩踏式压电俘能地板,将行人踩踏时产生的机械能转化为电能,收集后向用电器供电。首先采用三维建模软件进行机械结构设计和能量收集系统设计,然后制作样机进行实验,测出实际压电地板的最大输出电压,将理论值和实际值进行对比,踩踏力为850 N时,压电地板的最大输出电压为14.6 V,其性能符合预期。     

压电陶瓷选针机构及其驱动电路的设计

介绍了压电陶瓷电子提花机的特点和设计制造中的难点。在阐明压电陶瓷特性的基础上,结合电子提花机的实际要求,设计了压电陶瓷片作制动元件的选针机构。通过对驱动电路的工作原理的论证,完成相适应的驱动电路设计。设计原理和结构的可靠性已通过样机试运行证实。     

双压电晶片驱动喷嘴挡板式伺服阀

给出了双压电晶片驱动喷嘴挡板式伺服阀的基本结构,分析了双压电晶片的频率特性和静态位移特性,针对不同基板尺寸和晶片厚度进行了静态测试,在伺服阀实验台上进行了初步验证。试验结果表明:双压电晶片驱动喷嘴挡板式伺服阀具有结构简单、响应快、分辨率高、无电磁干扰、易于控制的优点,可以满足现代精密高速控制系统的需要。     

静止均匀环境中淹没铅直射流的试验研究

本文根据实测的实验资料,论述了静止均匀环境中淹没铅直射流的横断面流速分布及其轴线速度的变化规律。对射流核长度、射流扩散角与出口弗劳德数、淹没水深之间的关系进行了探讨。并将上述成果与国内外的实验、数值计算的成果进行了对比。     

有射流冲击的短扰流柱排内流场的数值模拟

采用隐式有限体积法术解三维Navier-Stokes雷诺时均湍流方程，对涡轮叶片尾缘区内有射流冲击的短扰流柱排通道内流场进行了数值模拟。湍流模型采用RNG k-ε双方程模型，近壁处湍流利用双层非平衡壁面函数法处理，采用SIMPLE算法求解速度与压力的耦合。数值计算详细的揭示了有射流冲击的短扰流柱排内的流动发展过程以及射流冲击对流场分布和压力分布的影响，并与实验结果进行了对比研究，计算结果和实验数据符合较好。     

一种数据驱动的三维流场流线特征化筛选方法

传统的流线可视化方法因视线遮挡和数据密集难以刻画流场特征,难以应对大规模数据,为此,从数据驱动的思路出发,提出了一种筛选三维流线的算法,实现对大规模精细流场的特征刻画.该算法对广泛撒点取得的流线集进行特征化,通过计算流线上各点的特征,并以此为依据对流线进行分段;基于所有分段的几何特征构建一组特征向量,并利用词袋方法建立一组词向量;以词向量为基础计算流线间的几何特征相似度,以评估各个流线间的相似性,实现对流线的筛选.通过在特定流线的查询和整体流线流场的压缩这2个典型应用场景上的应用,检验了该方法对流线筛选的效果.     

淹没射流流场演化过程研究

摘要：采用大涡模拟方法（LES）研究了淹没射流紊动流场的演化过程,分析了速度、压力、涡量的演化规律和它们之间的内在联系。研究发现,压力场等值线呈一簇簇同心圆分布,沿射流轴线方向圆心高压和圆心低压交错分布,随着射流的进行,同心圆随射流下移并伴有变形、分裂、融合等现象;分析速度场发现射流轴线处存在高速流体团脱落现象,在固定点处的速度和压力大小有很好的负相关关系;分析涡量场发现涡旋的摆动造成了射流主体的摆动,涡旋的存在导致了压力场圆心低压和圆心高压交错分布的现象。     

船用喷气式推进模型结构设计

在舰船用新型推进器的研究和探索中,依据火箭喷气式发动机的工作原理,设计了一种喷气式推进模型,并确定了推进模型反应室和喷嘴的结构尺寸．实验结果表明：长度为1．15m,质量为25kg的模型船在喷气式推进模型的作用下,推力可达1．45N,行驶速度可达9．5cm／s．     

环形液气射流泵的理论及试验研究

本文提出了环形双侧吸气新型高效液气射流泵。运用液气两相流体力学基本理论和准二维分析方法,导出了该泵的基本性能方程、动量修正系数及阻力系数的表达式,以及基本方程的简化式。提出了确定该泵最优工作及几何参数的计算方法,通过试验对上述理论进行了验证。     

射流元件检测系统的设计

为分析射流元件检验时的实验数据处理误差,介绍了射流元件检验的测试原理,并对测试系统的特性进行了理论和实验分析.在此基础上,阐述了实验数据的处理步骤,推导了实验数据处理误差与测试系统特性的关系,提出了减少处理误差的措施,实验结果证明理论推导正确.     

射流搅拌流场的数值模拟分析

喷射搅拌器广泛应用于油品储罐内的调和,喷嘴入射角度和入射速度对搅拌效果有很大影响。应用计算流体软件并根据标准k ε湍流模型与 SIMPLE算法,采用单因素敏感分析法分别对喷嘴的喷射角度、喷嘴直径及入射速度的射流流场速度分布进行数值模拟分析。结果表明：喷射距离随直径的增加而加大,随速度的增加而增大,在15~60°的角度范围内,随入射角度的增加先增大后减少;储罐内的速度流场分布随直径的增加先减少后增加,随速度的增加而增加,随入射角度的增加先增加后减少;射流产生的回流范围随直径的增加先减少后增大,随入射速度的增大而增大,随入射角度的增加先增大后减小。因此,相比于喷嘴直径,入射速度和入射角度对储罐内的搅拌效果和搅拌范围有更大的影响。