气动系统内部结露原因及判别方法研究

分析了气动系统典型回路中内部结露的发生原因,提出了进水能力和排水能力的概念。当系统进水能力大于排水能力时,系统将发生内部结露,当进水能力小于排水能力时,则不发生内部结露。给出了内部结露的判别方法,即用凝结水滴的质量密度表征系统的进水能力,用容积比表征系统的排水能力,在凝结水滴的质量密度和容积比平面上,通过实验确定了不同供气压力条件下的内部结露临界线,并拟合得到临界线方程,为气动系统内部结露的判别提供了依据。     

气动系统元件结构参数对系统结露的影响的研究

气动系统的结露严重影响系统的性能和寿命,正确判别和预防系统的结露是工程实际面临的难题。气动系统的结露和很多因素有关,至今为止没有完善的、简便的判别方法。对1000多种由不同容积的容器和管路组成的气动系统进行了试验研究,提出元件结构参数中影响气动系统结露的主要参数为容器容积V、放气管过流面积A和长度l。引进放气管量纲一的体积和容器出口处量纲一的有效过流面积,对试验结果进行研究的结果表明,放气管量纲一的体积可作为系统是否发生结露和发生何种结露的判据,十分简便易用。以量纲一的体积为横轴,外部结露系统、不结露系统和内部结露系统从左到右依次排列。外部结露区、不结露区和内部结露区的临界点数值与运行条件有关,而与气动元件结构参数无关。     

气动技术研究团队

正项目名称:气动技术基础理论研究研究内容:本研究方向主要包括气动系统结露现象的产生机理及防结露气动系统设计方法的研究、气缸摩擦机理及其抑制方法的研究和高真空元件流量特性的研究。1)气动系统的结露。由于充放气过程中气体温度的变化引起气动系统内外水分的析出与累积,产生内部结露和外部结露现象,危害系统的安全运行。通过实验分析、流场分析等手段,得到了气动系统发生内部和外     

气动系统内部结露的机理研究

以容积固定的气动充放系统为研究对象,利用空气动力学、热力学、凝结理论和气悬浮体理论等对内部结露进行了研究,揭示了内部结露的机理。并利用模糊数学的思想。综合各种影响因素给出了系统发生结露可能性的公式。     

基于试验分析的气动系统外部结露的判别方法

气动系统中的外部结露发生在系统的放气过程中,是由于压缩气体的膨胀降温导致气动元件外表面附近的环境气体的温度下降到当地露点或其以下,在元件外表面产生水滴(或结冰)的现象.因为外部结露产生的水滴会影响系统的正常使用或当环境温度较低时水滴会结冰引起阀口堵塞导致系统无法正常动作,所以正确判别和预防结露是气动系统正常使用中非常重要的问题.结露发生在压缩气体的状态变化和运动过程中,伴随着传热和相变等现象,因此如何依据系统的初始参数和元件结构参数等预先判别系统在使用中是否会发生结露是和流体力学、传热学、相变学、变质量系统热力学有关的复杂的理论难题、其研究更多借助于试验研究和基于试验的经验或半经验的研究方法.该文通过大量的试验、采用由系统元件结构参数组成的综合参数分析发生外部结露的试验点和不发生外部结露的试验点的数据分布规律,提出了在一定的初始条件下根据系统元件结构参数判别系统不发生外部结露的经验方法.①当系统的放气管无因次体积大于等于1时系统不会发生外部结露;②当系统的放气管无因次体积小于1时系统有可能发生外部结露,而且此时不发生外部结露的试验点在由系统元件结构参数组成的综合参数作为坐标变量的平面上存在临界值;在此临界下方既使系统的放气管无因次体积小于1也不会发生外部结露,此临界值可作为系统不发生外部结露的判别依据.     

气动系统中水滴的蒸发机理分析

气动系统往往会发生结露现象,即系统内部出现水滴。结露现象发生的本质为系统在运动过程中凝结的水滴经过沉积和蒸发后,仍有水滴滞留于系统中。本文利用传热传质理论,对气动系统中沉积的水滴的蒸发状态进行理论研究,并分析了系统中各参数对蒸发过程的影响。     

气动充放气系统外部结露机理及试验研究

以典型气动充放气系统为研究对象对外部结露进行研究,分析外部结露的发生机理并提出判别方法,当元件表面平衡温度低于环境露点温度时,结露就会发生,反之则不发生.在恒温恒湿环境中进行负载举升的充放气试验,对元件表面温度进行测量,并对外部结露的发生部位、结露过程进行观测和分析.试验表明,有杆腔侧元件表面温度降低并出现结露,无杆腔侧元件温度升高无结露出现;外部结露在开始阶段是细小的珠状凝结并不断长大,最后形成膜状凝结,并在重力作用下形成水滴沿壁面流下.对影响结露的因素进行研究.在各种因素中,环境湿度越大、负载越大及充放气周期越短,结露越严重.结露一般会在若干分钟内就会出现,应该采取必要的防护措施,以避免外部结露的发生.     

对气动系统中结露现象的探析

随着气动技术向小型化和高速化的发展，在气动系统中结露问题越来越阻碍了气动技术在实际中的应用。本文讨论了气动系统中结露现象的分类、产生机理以及影响结露产生的各种因素，提出了一些防止结露产生的对策。     

气动系统中微小水滴的沉积

文章利用气悬浮体理论的知识，揭示了在气动充放气系统放气过程中凝结出来的水滴滞留在系统中的机理，提出了这些水滴的沉积方式，并给出了计算方法及各参数对沉积量的影响程度。文章的研究为气动系统结露现象的内部结露研究提供了理论依据。     

透平叶轮内湿蒸汽凝结水滴流动的三维数值模拟

以水蒸汽为介质的透平膨胀机，其内部流场可能会出现湿蒸汽凝结现象，形成的水滴将进一步导致叶片损伤和机组效率降低。因此，研究透平叶轮内湿蒸汽凝结水滴的流动，对于评估叶片侵蚀损伤和气动设计，具有重要意义。本文在Euler-Lagrange两相流动模型的基础上，开发水滴示踪程序，用以捕捉三维流场中凝结水滴的运动轨迹。计算结果表明，该程序能较好地追踪水滴的运动及碰撞信息。     

附有滑动质量的旋转柔性梁动力学特性研究

提出用弹簧-质量系统抑制旋转柔性梁的振动,建立Euler-Bernoulli梁的动力学模型.对方程进行无量纲化,并在质量为慢时变运动、旋转角速度和角加速度为梁变形同阶小量时,对非线性方程进行近似简化,分析弹簧-质量系统对梁振动特性的影响机理.利用多尺度方法对非线性方程近似求解,在主共振、内共振条件下,研究梁和质量运动幅值随质量位置和调协参数的变化趋势.     

移动质量简支梁耦合时变系统建模与实验设计

建立了移动质量简支梁耦合时变系统的动力学模型,通过数值仿真分析了移动质量速度及加速度对耦合时变系统模态参数的影响,得到移动质量诱导产生的附加阻尼。设计并搭建移动质量简支梁实验系统,通过参考实验得到实验系统的初始阻尼,并分别采用频域和时域模态参数辨识方法对质量块不同移动速度下的实验系统进行辨识。结果表明,所建立动力学模型能够对移动质量问题进行准确描述,实验系统可为时变结构动力学分析的理论研究提供实验支持,特别是对时变结构模态参数辨识方法进行实验验证。     

动质量对悬臂梁振动抑制的数值分析和实验研究

在简谐激励下,实验研究端部动质量对悬臂梁共振响应的抑制能力,发现抑振效果与质量位置和质量比有直接关系,动质量和梁的高频碰撞振动现象。提出包含碰撞效应的数学模型,用振型叠加法,将耦合的非线性偏微分方程变为时变非线性微分方程。计算无量纲梁端部位移和碰撞力。结果显示,提出的模型基本上描述了系统的动态特性,在一定程度上理论和实验结果是一致的。     

Comprehensive Parameter for Analyzing Condensation in Pneumatic System

The condensation in pneumatic system is a complex physical phenomenon dependant upon status variation and phase transitions,which are related to the parameters of the compressed air,atmospheric conditions and the dimensions of the pneumatic components.Up to now,general research method for this problem is to calculate the status variation and movement quantity by numerical simulation and experiment directly.The comprehensive parameters composed of several different effect factors are rarely used to study the condensation.The composed components and the working conditions of each cylinder are different,a large number of experiments and complex calculations are necessary to determine the condensation.Additionally,the transferability of the determined results is poor.In this paper,the charging and discharging systems of serials cylinder with different structure parameters are studied.The condensation of the systems is observed and the effects of the structure parameters on condensation are analyzed.The changing trends of relative humidity,natural frequency and average speed against the structural parameters of the components during discharge of the pneumatic systems are analyzed.Three comprehensive parameters used to analyze and determine condensation composed by structure parameters of components are proposed,namely,the ratio of the effective area of the discharge tube and the container volume,the square root of the effective area of the discharge tube divided by the product of the container volume and the length of the discharge tube,and the discharge dimensionless tube-volume.The experimental results show that these comprehensive parameters can be used to quantitatively determine whether internal,external or zero condensation occurs in a pneumatic system,and can be also used to quantitatively analyze the experimental data of condensation in pneumatic systems directly.At the same time,the effect factors are too much and the effect relationships are very complex,which causes that the conclusions can't be put forward by using single effect factor in experimental data processing individually.The three obtained comprehensive parameters can be used to resolve the above problem.The proposed parameters can also resolve the problem of poor transferability in determining the state of condensation in pneumatic systems,and provide a novel method for the further study of condensation theory.     

基于被动毫米波的运动目标探测技术

针对被动毫米波技术探测高速运动目标能力不足的问题,采用MMIC直接检波式毫米波辐射计,构建了被动毫米波探测系统,通过试验获得了不同条件下的实测数据。在对测试信号的特征进行分析的基础上,指出第一脉冲的峰值和两峰值脉冲的间距是能够反映目标运动特性的有效特征,提出了计算目标运动速度的方法。计算结果表明,该方法具有一定的精度,在被动毫米波系统中确定运动目标参数是可行的。     

新型注塑机合模机构内循环节能机理

精密和节能是注塑工业发展的必然趋势。针对精密型全液压注塑机移模过程中能耗大的特点,提出一种新型内循环二板式注塑机合模机构,其中关键部件内循环锁模液压缸在实现移模过程液压油内循环的同时也为移模动作的阻力系统,形成节能与耗能的矛盾系统。为深入理解内循环合模机构移模过程的能耗机理,建立内循环锁模液压缸内部液压油三维流动的数学模型及边界条件,利用计算流体动力学原理,采用动网格技术与有限体积法,并利用FLUENT中基于压力的求解器进行求解,得到移模过程中内循环液压缸内部液压油压力场及速度场分布,并考虑不同移模速度对它们的影响,由此揭示新型内循环二板式合模机构的节能机理。能耗试验表明,移模过程中锁模系统阻力小,该新型二板式合模机构能使全液压直压式注塑机跃升至一级节能注塑机的行列,解决了传统全液压直压式注塑机能耗大的问题。     

有限体积法在三维非稳态铝合金挤压过程模拟中的应用

研究基于Euler网格的有限体积法(Finite volume method,FVM)模拟三维大变形非稳态铝型材挤压过程的基本理论和关键技术,应用C语言编制程序求解速度场、温度场等物理场量,并利用运动界面追踪技术--流体体积(Volume of fluid,VOF)方法捕捉材料流动前沿.采用"移动的网格"处理计算区域边界的移动问题,实现对真实物理过程的数值模拟,并将模拟结果与比较成熟的商品化有限元软件DEFORM-3D的模拟结果进行对比,表明所建立的有限体积法模拟模型有效、可靠.结果对比表明,FvM模型的模拟结果更符合实际,证明有限体积法比有限元法更适合大变形挤压过程模拟.     

EFFECT OF ELECTROSTATIC RESISTANCE ON THE SHUTTLE OF MICRORESONATOR

To improve the performance and reliability of microelectromechanical system＇s devices, it is necessary to understand the effect of friction which exists in the majority of microelectromechanical systems （MEMS） with a large ratio of surface area to their volume. The model of electrostatic tangential force of the shuttle in laterally driven comb microresonator is established based on the rule of energy conservation. The effects of microscale, surface roughness, applied voltage, and micro asperities or dents or holes formed in fabrication are investigated, and the electrostatic resistance between two charged moving plates is analyzed. The analytic results are coincident well with those of ANSYS simulation. It is found that the electrostatic resistance becomes high as the increase of the ratio of the shuttle width to the gap between moving plates and the relative surface roughness or the increment of the applied voltage.