溢流管开缝对旋流器分离性能影响研究

针对水力旋流器分离过程中溢流管内部流体高速旋转造成的大量能量损失，基于压降机理，增加溢流管过流量可降低旋流器内部流体动能损失，将直径为100 mm型号旋流器溢流管设计为：水平开缝、上倾开缝、下倾开缝的渐缩开缝型溢流管。选用多相流VOF模型和雷诺应力模型（RSM）计算不同型号旋流器的分离性能，对旋流器内部速度场、压力场进行了细致分析，并在相同实验条件下对改进前后的水力旋流器进行物料分离实验，研究新型水力旋流器节能效应。结果表明：压降降低主要与轴向速度、切向速度衰减、压强降低梯度有关。入口流量在880～1 000 mL/s范围内，溢流管水平开缝、上倾开缝、下倾开缝的旋流器与常规旋流器分离效率基本趋同，且在入口流量为980 mL/s时分离效率达到最高，此时相较于常规型水力旋流器压降降幅率分别为23.79%、11.65%、26.46%，节能效果显著。     

新型摆动导杆式抽油机结构设计及运动学分析

利用解析法对新型摆动导杆式抽油机进行运动学分析,通过设置初始参数,得到悬点的位移、速度和加速度曲线。将新型摆动导杆式抽油机三维模型导入ADAMS软件中进行运动学仿真分析并加以验证。通过加速度对比分析,结果表明:摆动导杆式抽油机受到的惯性载荷比常规抽油机更小、更平缓,更符合抽油工程理论,能够降低抽油机能耗。     

基于Fluent的加油过程中燃油蒸发排放数值分析

应用Fluent软件提供的VOF模型和重整化k-ε模型,建立了加油过程气液两相流动和蒸发相变计算流体动力学数值分析模型,讨论了加油速度和燃油温度对蒸发排放的影响。结果表明:加油量一定时,燃油蒸发率随加油速度加快而增大,随燃油温度上升而增大;蒸发量则随加油速度加快而减小,随燃油温度上升而增大。这一研究为加油系统及油箱结构研发奠定了基础。     

蒸发器内置毛细管开孔系统强化换热的试验研究

基于场协同强化理论,结合射流冲击的换热特点对常规毛细节流制冷系统进行优化,设计出一种新型的换热器装置。该换热器装置是将开孔毛细管内置到蒸发管中,使得制冷剂在节流后直接从毛细管沿轴向的不同孔口处冲击到蒸发管的内壁上蒸发换热,该冲击过程中由于速度场与温度梯度方向的协同性最大而具有显著的强化换热效果。首先,理论分析了毛细管进口速度(2m/s和0.5m/s)和开孔直径(1mm和0.5mm)的速度场与温度梯度方向的协同性,其次,在0MPa的回气压力下对该新型换热器装置进行性能试验,并以常规毛细节流系统作对比试验。试验结果表明,开孔试验中蒸发管表面的温度场比较稳定,而常规毛细试验中各测点由于毛细管节流的流量调节能力差而存在较大的波动。在蒸发压力和换热面积相同条件下,毛细试验的排气压力要比开孔试验高出13.6%,所以开孔试验的性能系数、制冷剂充注量比毛细试验更优;同时,毛细试验的压缩机功耗要比开孔试验高出9.1%,可见开孔试验系统的制冷效率比常规毛细试验的更高。开孔试验因为在多处射流冲击供液,并且射流冲击在冲击区中射流工质的流场和温度梯度场具有极好的协同度而能显著强化换热,使得蒸发管表面形成的温度场相对更均匀。     

基于CFD技术的新型液气缓冲器流场计算分析与试验研究

该文基于CFD技术,利用动网格模型,同时采用标准k-ε模型和SIMPLEC算法,运用CFD软件FLUENT对新型节流芯轴式液气缓冲器进行几何建模、数值模拟和可视化研究,分析模型关键部位的流场特性,得到内部流场压力和速度分布特性以及缓冲特性曲线,分别对不同缓冲间隙,节流芯轴形状和冲击速度进行仿真实验,获得各参数对液气缓冲器缓冲特性的影响,为新型液气缓冲器关键部位参数的确定和内部结构的优化提供了参考依据。同时将仿真结果与试验进行对比分析,结果表明采用CFD方法对缓冲器流场进行仿真分析是可行的。     

基于遗传算法的HEV控制策略优化

混合动力汽车控制策略参数的选取对系统性能有重大的影响。为此,建立了以动力性能为约束指标、以燃油消耗率和排放为评价指标的混合动力汽车控制策略参数优化模型,并对控制策略参数进行优化。利用加权系数法整合评价指标,结合遗传算法工具箱GATBX对控制策略参数进行多目标优化,并利用ADVISOR对优化前后的性能进行仿真。仿真结果表明:在保证动力性的前提下有效降低了混合动力汽车燃料消耗量和排放,其中油耗和NOx降低了17%,HC和CO降低了大约7%。     

永磁直线伺服系统模糊PI速度控制器研究

针对永磁直线同步电机伺服系统常规PI速度调节器动态响应慢、输出超调大等问题,提出了模糊自适应PI速度控制器,对比常规PI速度控制器进行了仿真和实验。基于永磁直线同步电机矢量速度闭环控制,分析了模糊PI速度控制器和基于模糊PI控制器的伺服矢量控制系统的结构,设计了模糊PI速度控制器,在Matlab/Simulink仿真环境下,建立了基于模糊PI速度控制器的永磁直线同步电机伺服系统仿真模型,并通过实际永磁同步直线电机伺服系统实验对仿真结果进行了实验验证。研究结果表明,模糊PI速度控制器,相对于常规PI控制器,可以明显降低超调量和调节时间。将仿真结果和试验结果对比,两者基本吻合,说明模糊PI速度控制确实可以较好地改善永磁直线同步电机伺服系统的动态性能。     

针对极群组破碎分离水力旋流器参数化研究

针对废旧铅酸电池极群组破碎后的铅膏与其他杂质分离问题,构建了固-液分离旋流器中液固两相流的湍流模型。揭示固-液分离旋流器溢流管的深入长度、溢流管管壁厚度、排砂口直径与预分离区域高度对分离性能的影响规律,利用正交试验对比进行了分析与研究。通过对正交试验设计方法进行对比分析,得出排砂口直径对旋流器分离效率影响最大,预分离区域高度次之,而溢流管管壁厚度最小。选择最优参数,建立旋流器数值模型,分析杂质体积分布情况,利用Fluent重新计算得到铅膏杂质的分离效率达到89.03%。建立优化后的旋流器实验样机,将得平均分离效率与数值仿真结果进行对比,最终相对误差较小,仿真模型合理。     

纯水介质下阀口结构对锥阀气穴的影响

针对纯水介质液压锥阀存在的气穴问题，基于CF-PZ200型号的液压支架操纵阀，改进阀口的结构，借助Soildworks建立了操纵阀三维模型，并用AutoCAD简化锥阀阀口为二维对称模型。基于FLUENT软件对锥阀内流场的气穴现象进行气——液两相流仿真，获得阀口三种结构在三种开口度下的流场压力分布、流速分布、气穴分布及其强度的变化规律。做出新型结构试样，进行实验和仿真的对比分析。研究结果表明：新型阀口结构比原型号的结构蒸汽相体积分数平均减小43.69%,阀口结构气穴指数增大了23.47%,因此新型结构的阀口结构会使得操纵阀发生气穴的可能性减小，抗气蚀性能更好。     

基于箔片非线性刚度模型的止推箔片轴承特性研究

搭建了波纹箔片刚度测试试验台,基于单片波纹箔片结构的刚度测试试验,利用Matlab拟合试验数据的方式推导出波纹箔片非线性的刚度模型。根据扇形波纹箔片的结构特点,对波纹箔片划分网格,根据各节点的面积占比,对各节点赋予刚度值。通过有限元法和有限差分法,耦合气体雷诺方程、气膜厚度方程以及波纹箔片非线性刚度模型的方程进行求解,研究波纹箔片非线性刚度特点对气体止推箔片轴承静态特性的影响。对恒定刚度模型和非线性刚度模型进行仿真分析,并与试验结果进行对比,验证波纹箔片非线性刚度的合理性。对两种模型所计算的止推轴承偏心率进行比较,发现了止推箔片轴承在轻载时,非线性刚度模型的波纹箔片刚度更小,偏心率更大。另外,利用箔片刚度试验和理论相结合的方法预测止推轴承静态特性,其方法具有一定的工程指导意义。     

内外管压差流量计的压力损失

针对现有流量计的节流方式存在压损大、扰动大以及差压信号稳定性不足等问题,设计了一个新型内外管差压流量计。在介质为水的情况下,对不同管径的六种模型进行Fluent仿真对比,结果表明异径管管径为10/20这一模型为最优模型。此外,在相同条件下,将该最优模型与等径比β为0.6的V锥流量计进行压损对比,得出该内外管压差流量计耗能仅为常规V锥流量计的不到10%的结论。     

接触强度和诱导槽对泡沫铝锥管耐撞性分析

针对汽车前纵梁耐撞部件吸能盒结构形式,研究了功能密度梯度泡沫铝填充铝合金锥管在低速冲击下的耐撞性模型优化。通过对泡沫铝填充锥管的轴向低速压溃仿真分析,获得仿真变形状态、载荷及比吸能量对位移的曲线,并对比分析仿真和实验数据,证明仿真模型的有效性。以泡沫铝内核与锥管的接触强度为研究对象,研究其对泡沫铝填充锥管吸能性能的影响。最后提出基于强粘结接触模型的含有诱导槽的功能密度梯度泡沫铝填充模型,并研究其耐撞性。研究表明,具有诱导槽的强粘结泡沫铝填充锥管在碰撞中的峰值载荷更低,载荷变化更平稳,比吸能更大,是一种在汽车制造工程应用中可以考虑的新型吸能结构。     

硅芯管与波纹集束管在高速公路上的结合应用

通信管道是高速公路中通信系统实施的基础,是敷设光电缆的通道,通信管道选用的材料极其重要。目前,高速公路建设中通信管道的材料主要是PVC管、HDPE双壁波纹管、HDPE硅芯管、波纹集束管(COD管)等。现对HDPE硅芯管与波纹集束管各自的性能特点、优点及缺点进行详细的分析及对比,以期实现二者的结合应用,从而达到降低高速公路通信管道建设成本的目的。     

新型收腰管散热器散热性能的数值模拟研究

文中利用CFD仿真分析方法,对管片装配式的一种新型收腰管型散热器和以往椭圆管和扁管的汽车散热器分别建立三维数值仿真模拟,通过计算得到散热单元模型的流动细节与换热规律,获得管外空气的温度场、速度场和压力场分布。根据结果分析得到三个管的散热性能:收腰管扁管椭圆管。     

表面波纹度对工业链套筒-销轴铰链副热弹流润滑的影响

运用弹流润滑理论,针对工业链中套筒和销轴之间的接触,采用无限长线接触热弹流模型研究表面波纹度对不同型号链条接触区的油膜厚度、压力及温度的影响。结果表明:表面波纹度会引起油膜压力、膜厚和温升的显著波动;对于小的当量曲率半径,膜厚波动的振幅同表面波纹度的差距很大,接近100%,但是随着当量曲率半径的不断增大,膜厚波动的振幅逐渐降低,最后表面波纹度已不发生弹性变形;膜厚的波纹度振幅变化还与波纹度的波长有关,波长越长,波纹度振幅变化的速度越慢;在某些特定接触条件下,波纹度表面可以形成比光滑表面更厚的油膜。     

一种改善静压导轨机械特性的新方法

液体静压导轨的承载能力和油膜刚度是衡量其性能的两个技术指标。为满足高精密数控机床对静压导轨性能要求,基于局部压力损失理论提出了一种新型高液阻液体静压导轨。通过仿真分析了新型高液阻静压导轨封油面上的油槽位置、宽度和深度对油腔压力的影响。研究表明,在静压导轨的封油面上开设结构参数合理的油槽可提高液体静压导轨的油腔压力。实验结果验证了所设计的高液阻静压导轨能有效提高液体静压导轨的承载能力和刚度。     

新型插入式双V型流量计优化设计及数值模拟

基于插入式流量计差压原理与安装方式,设计了一种新型插入式双V型流量计。在不同的流速条件下,对400mm口径管道新型流量计进行数值模拟。引用k-ε湍流模型及SIMPLIC算法进行计算,得到了流量系数随速度的变化规律。以威力巴流量计作为参照对象进行同等条件下的数值模拟,将二者特性进行对比分析。结果表明:新型插入式双V型流量计集合了威力巴流量计与文丘里管的优势,大幅度提升了输出压差,压损比较威力巴降低了7.7%,扩大了低速稳定范围,其性能更优。     

重联动车组车钩导流罩设计及空气动力学性能研究

设计出一种能改善重联动车组重联区域空气动力学特性的多级车钩导流罩结构,并基于计算流体力学,分别建立重联动车组结构优化前后的两种空气动力学计算模型,通过数值仿真模拟了动车组在平地工况以350 km/h速度运行的基本气动性能,并对仿真结果进行对比研究。结果表明：新型车钩导流罩结构能够有效降低动车组平地运行阻力,总阻力可减小4.47%;列车表面压力分布、周围流场显示结果与阻力分布一致,该二级导流罩可以有效改善列车运行空气动力学性能。     

CFD分析在汽车加油过程中的应用研究

应用流体模拟仿真软件STAR CCM+建立加油管加油过程的三维仿真模型,运用三维瞬态湍流中的多相流VOF模型模拟燃油在加油管内的流动,判断是否出现燃油回流而导致"提前跳枪"的风险,最后再通过试验验证该仿真模型。结果表明:仿真结果与试验结果吻合,说明运用流体仿真技术对燃油系统加油管的设计具有指导性意义,同时还可以较大缩短开发周期与减少设计成本。     

静液驱动插装式安全阀压力特性分析及试验研究

以一种静液驱动插装式高压安全阀为研究对象，根据静液驱动系统及安全阀的工作原理，运用AMESim仿真软件建立静液驱动插装式高压安全阀仿真模型。通过对高压安全阀阻尼孔、弹簧预紧力、阀芯锥角结构进行参数设置并批量仿真，对比分析得到了不同结构参数对高压安全阀压力特性的影响。设计了试验回路，通过搭建压力性能试验平台，测量得到试验曲线，与仿真结果进行对比，验证了仿真结果的准确性。为插装式高压安全阀的结构优化和选型提供指导性建议。