气垫输送机气垫参数量化研究

首先从物料受力平衡观点出发,给出不同盘槽位置角气垫压力的计算公式。并以实例,图形表示气垫压力的分布规律。其次以不可压缩粘性流体流动理论为基础,把气垫流场简化为平行平板和成一定角度平板的缝隙流流动模型,给出气垫厚度的两种计算方法;再次以能量守恒定律为基础,给出不考虑能量损失与考虑能量损失气垫厚度的两种计算方法。并以实例代入,将四种计算结果用图形表示,对比分析。     

气垫带式输送机的气垫流场特性研究

气垫带式输送机在运行过程中普遍存在输送带与盘槽之间的气膜不均匀问题，为此，对带式输送机气垫流场特性进行了仿真分析研究。首先，根据受力平衡原理对气垫压力进行了理论推导，并给出了气垫压力理论分布表达式和曲线图；然后，通过构建气孔周围气体流动模型，推导出了气孔附近流场的压力以及速度分布，通过构建横截面气体出流模型，推导出了气垫沿横截面出流的速度及压力分布；最后，采用流体动力学分析软件Fluent对气垫场进行了仿真分析，并研究了不同气孔流速、气孔排列方式以及气垫厚度对气垫流场特性的影响。研究结果表明：带式输送机气垫压力随着气垫厚度的增加而减小；气垫承载力与气孔流速呈线性关系，线性比例K=41.57;最佳气孔排列设计参数为孔径7 mm,孔距75 mm;在气垫厚度为3 mm～5 mm时，气垫刚度随气垫厚度的增加而减小。     

气垫带式输送机气垫压力场研究与数值模拟

给出不同盘槽位置角气垫压力的计算公式和气垫压力的理论分布曲线，引入气垫压力的实验研究方法。运用FLUENT软件，对实例中的气垫流场作了数值模拟，分别给出相同气垫不同开孔直径气垫压力分布曲线，相同孔径、相同形状、不同厚度气垫压力分布曲线和相同孔径、不同形状气垫压力分布曲线；给出理论计算与模拟结果对比情况。     

轴向运动纸幅-气垫耦合系统平衡态分析

造纸工业中采用正弦气浮干燥器对纸幅进行非接触传输并干燥时,轴向运动纸幅的横向变形与干燥器气垫区域的气体压力是相耦合的。为获得平衡状态下的纸幅变形和气垫区压力分布这两项重要的工艺参数,需要将纸幅和气垫作为一个相互耦合的系统来研究。考虑一维模型,将纸幅近似为恒张力作用下的轴向运动Euler-Bernoulli梁,并设气垫区域的气体压力满足不可压缩非定常流动的连续性方程和N-S方程,建立了纸幅和气垫的控制方程及耦合条件。采用有限差分法和Newton-Raphson法对气垫区的平衡压力和纸幅变形进行数值求解。最后,对纸幅传输速度,纸幅牵引张力等运行参数对所述系统平衡态的影响进行了讨论。     

气垫平台气孔布置方式的优化设计

应用复合势能函数理论及流体缝隙流动的理论,建立有关均匀分布的任意布孔方式的多供气阀（孔）气垫平台气垫场压力分布的计算公式。并且建立了对气孔布局参数进行优化设计的数学模型,应用离散变量优化方法进行优化计算,可得到较理想的气垫布孔方案。实验验证了该方法的正确性及优化结果的合理性。     

气垫带式输送机气膜厚度的研究

气垫带式输送机气膜厚度的大小,涉及到输送装置的承载弹性,风机的压力和工作效率等。以气膜的厚度需要保持在一定的合理范围内为条件,保证输送机的平稳有效运行为目标。通过构建气膜数学模型,运用缝隙流理论和实验测试对气垫带式输送机气膜厚度进行分析与研究。得出了气膜的峰型分布情况与分布规律,为气垫输送机的实际应用与改进优化奠定了理论基础。     

带式气垫输送机气膜承载能力的有限元分析

本文将带式气垫输送机的气膜承载问题简化为雷诺方程表示的二维气体润滑问题,用有限元法加以计算求解,得出气膜压力分布、承载能力、供气量等技术指标与进气压力、节流孔直径和排数、气膜厚度等设计参数的数值关系,以及带式气垫输送机的一般性设计原则。     

压缩机气垫阀中的阻尼力

引入非粘性阻尼项对阀片运动方程进行修正,并通过实验给出非粘性阻尼系数特性曲线,得到的气垫阀计算机模拟结果与实验结果吻合。     

多排孔气垫带式输送机气垫流场动力学分析

利用ANSYS／FLOTRAN软件对气垫带式输送机气垫流场的动力学状况进行了数值模拟分析,得出了不同条件下多排孔气垫流场的压力、速度及能量损失分布规律,为气垫带式输送机设计及运行监控提供了理论依据。     

气垫防磨叶栅内气体流动特性的实验研究

从空气动力学的角度提出了“气垫防磨”理论,并以气垫叶栅作为对象,在不同的主流与射流速度比、不同的缝隙数和缝隙宽度等条件下,利用IFA300型热膜风速仪系统对叶片表面附近的流场进行了测量,得出了各工况下的流场向量图,给出了气垫厚度的定义,并得出了气垫厚度,实验结果与数值计算基本相符^[1]。还给出了最佳射流与主气流的速度比,以及合理的缝隙位置等,在理论上论证了气垫防磨的可行性。     

半履带气垫车气垫特性的试验与仿真研究

半履带气垫车是用于软湿路面运输的特种车辆,对其气垫系统的研究对提高此车辆的性能具有重要意义。在气垫系统设计过程中需要对风机转速、等效飞高、静压转换率等参数进行测量,为解决部分参数难以测量的问题,提出半履带气垫车气垫系统中各参数之间关系的求解方法。在自行设计的半履带气垫车原理样机上进行气垫力试验,得到气道特性曲线及气垫力和悬架弹簧的变形关系。通过相应的流体力学仿真,分析气垫系统中风机转速与等效飞高之间的关系及其对静压转换率的影响;通过进一步建立气垫系统的垂向刚度弹性模型,对等效飞高和气垫系统的垂向等效弹簧刚度等参数之间的关系进行分析。此结果为带气垫系统的车辆的设计提供了参考。     

Effect of Using Current-Carrying-Wire Models in the Design of Hydrodynamic Journal Bearings Lubricated with Ferrofluid

Based on the momentum and continuity equations for ferrofluid under an applied magnetic field, a modified Reynolds equation has been obtained. Assuming linear behavior for the magnetic material of the ferrofluid, the magnetic force was calculated. The magnetic pressure resulting from the magnetic force was incorporated into the Reynolds equation and it was not separately treated. The derived Reynolds equation can be applied for any magnetic field distribution model. Using different magnetic field models, the equation has been solved numerically by the finite difference technique with an appropriate iterative technique and pressure distributions have been obtained. The boundary shapes of the load-carrying active regions and cavitation regions could be then determined. The solution gives the bearing performance characteristics, namely; load-carrying capacity, attitude angle of the journal center, friction coefficient and bearing side leakage. The displaced current-carrying infinitely long wire gives a field distribution with a gradient in the circumferential direction. Two novel field models are introduced. The concentric finite current-carrying-wire model gives an axially symmetric magnetic field with a gradient in the axial direction. Axial and circumferential gradients are obtained using displaced finite wire model. The effect of these magnetic models and their design parameters on the overall bearing performance characteristics has been studied. The results concluded that the magnetic lubrication provides a higher load capacity and a reduced friction coefficient, compared with a conventional lubricated bearing. The other bearing characteristics depends on the applied field model. An axially symmetric applied field, with its sealing magnetic force, leads to a decrease in the side leakage, such that the bearing may operate without side leakage by appropriate design of the field.     

国内大型风洞对气垫运输技术的应用研究

介绍了风洞及气垫运输技术的原理。对气垫运输技术在风洞中应用时需要注意的悬浮力要求、牵引力要求、供气能力要求、控制精度指标、地面质量要求及平衡性控制等几个重点环节进行了说明,总结了国内某大型风洞对气垫运输装置的安装应用工程。安装完成后,气垫运输系统在自流平地面上起降、直线行走、旋转均运行平稳,可以完成风洞内部段的移出和复位工作,证实了将气垫运输技术应用于国内大型风洞是切实可行的,对今后气垫运输技术的应用有一定的指导意义。     

Cushion pressure control system for an intelligent air-cushion track vehicle

This paper presents the control system of cushion pressure for the developed intelligent air-cushion track vehicle (IACTV) for operating on swamp terrain and wet fields. A novel auto-adjusting supporting system is designed for the vehicle’s intelligent air-cushion system. Focusing on minimizing the total power demand of the vehicle, an optimization model has been established, for examining the effects of vehicle parameters and load distribution on power consumption by controlling air-cushion pressure. Then optimum cushion pressure is determined based on the developed optimum pressure — sinkage relationship and the pressure in the cushion chamber is controlled by the Fuzzy controller by maintaining volume flow rate and continuously monitored by the pressure sensor attached with the cushion chamber. The ultrasonic displacement sensor is used to measure the sinkage of the vehicle. The output voltages of the ultrasonic displacement are used to operate the pull-in solenoid switch through the microcontroller which closes the circuit of the compressor motor. Distribution of vehicle load to the air-cushion system is controlled by Fuzzy Logic controller by maintaining the inside pressure of the cushion.     

柱塞泵组件球面缝隙流动特性分析

球面缝隙流动常见于多种机械结构,如柱塞泵中的球面配流副、球铰副等,然而针对球面副半径不等及存在偏心的缝隙流动特性研究较少。针对2个半径不相等的球面元件形成球面缝隙且其球心存在一定偏心时,根据球坐标系下的N-S方程对其缝隙中流体的速度分布、压力分布、泄漏流量及流体的承载量进行了分析,得到了相应的解析表达式,依此可知,半径相等且球心存在一定偏心时球面缝隙中流体的相关解析表达式;同时,得到了仅与球面缝隙流动自身结构有关的球面支撑泄漏系数和球面支撑承载系数,进一步为形成球面缝隙的机械结构(如柱塞泵中的球面配流副、球铰副等)相关设计提供理论参考;最后以柱塞泵中球铰副形成的球面缝隙为例,对其缝隙中流体的压力分布、速度分布等参数进行了分析。     

板坯连铸结晶器流场的格子法模拟

给出一种与现有传统数值方法不同的计算流体动力学介观模型。在该模型中,建立描述流体微团运动及碰撞规律的格子Boltzmann方程以及平衡分布函数,并依此求解出流体微团的分布函数,而流场的速度、压力等物理量可直接根据流体微团的分布函数统计求和而得。在此基础上计算了板坯连铸结晶器中心面内的二维流动,模拟出流场在高雷诺数条件下流动模态随时间的变化过程,得到与试验结果一致的流场结构,较真实地反映高雷诺数条件下结晶器内湍流的有漩性、非对称性及非定常性。结果表明随着流场雷诺数的提高,流动中物理量脉动成分的显著增强,打乱了原有对称性的大涡结构,使得流动呈现非对称性及非定常性。     

一种基于等效平行间隙的静密封漏率预测方法

工程中由于密封件形状多样化和表面接触压力复杂多变,现有分析方法难以快速对密封性能进行定量分析。提出一种将密封接触压力引起的粗糙表面泄漏间隙变化等效为平行泄漏间隙,进而采用可压缩雷诺方程进行漏率计算的方法。该方法可快速计算各种工况下的密封性能。通过设计测量漏率实验,标定出接触压力和泄漏间隙的关系。基于该关系,将由有限元模型计算得到的密封接触压力分布转变为等效平行泄漏间隙分布,进而通过雷诺方程计算出密封界面的漏率。通过D形截面垫片验证漏率预测方法的准确性,实验验证表明,该方法能够快速准确计算出不均匀密封接触压力表面的漏率。     

不同开度下球阀管路流场的仿真分析

为研究球阀在不同开度下对管路流场的影响,针对某管路球阀,依据k-ε二方程标准湍流模型,利用ANSYS自带的前处理模块Design Modeler和Meshing建立了球阀管路的二维仿真模型并进行了网格划分。设置不同阀门开度,在FLUENT中进行数值模拟,分析了不同阀芯开度下的阀门内部流场。研究发现阀门开度较小时,阀门内部会产生较大速度梯度和压力梯度,部分位置速度、压力值高于初始值数十倍,其内部和下游管路漩涡较强;随着阀门开度的逐渐增大,节流效应减弱,阀门内部和下游管路漩涡逐渐减小直至消失,速度和压力也逐步趋于平稳。