重型车辆用液力缓速器制动力矩性能研究

以满足某型车辆下坡缓速制动为目的,通过车辆受力分析和匹配计算,得到液力缓速器在不同挡位以及不同坡度下所需制动力矩。以Fluent软件为平台,对液力缓速器内部流场进行数值模拟,在不同转子转速下基于流场数值解对制动力矩进行求解;开展液力缓速器台架性能试验,将试验数据与仿真结果进行力矩值对比分析。结果表明：在相同坡度,匀速下坡所需制动力矩随挡位的升高而增加;在同一挡位,所需制动力矩随坡度增大而增加;随转子转速升高,缓速器制动力矩增加,在最高转速2 100 r/min时,制动力矩达到2 308.3 N·m。仿真值与试验值基本一致,证明了仿真分析的准确性。     

双定子式液冷缓速器设计与试验

针对液力缓速器结构复杂、电涡流缓速器制动力矩热衰退严重等问题，提出一种双定子式液冷缓速器结构。运用磁路法对电磁场模型进行计算，运用有限元法分别对电磁场强度分布、气隙磁通密度以及制动特性进行分析，获取影响制动力矩的因素。利用有限体积法对缓速器瞬态热场和流场进行耦合分析，得出制动生热模型。设计了2 400 N·m缓速器样机并进行台架试验，测试结果与数值分析结果的误差在5%以内。在1 500 r/min时制动力矩可达2 520 N·m,满足重载车辆制动需求。     

液力缓速器全流道式制动流场数值计算方法研究

现有关于液力缓速器制动流场数值计算方法的研究均忽略了换热芯子的流阻压降作用,导致计算边界条件设置不准确的问题。为此,基于三维扫描还原的模型重建技术,考虑换热芯子的流阻压降作用,采取全流道式选取方案,选用RNG双方程模型与基于压力的PISO求解算法,运用CFD技术对VOITH公司VR120液力缓速器制动流场进行全流道式数值计算,获得制动力矩与转速特性曲线,并使用流场压力云图对换热芯子的流阻压降作用进行验证分析。结果表明:制动力矩随着转速的升高呈现二次方增长趋势;换热芯子的流阻压降作用显著,是不可忽略的流场边界条件,全流道式数值计算方法是必要的。     

叶片倾角对液力缓速器内流场的影响分析

基于 CFD 软件平台,利用滑移网格的方法,将液力缓速器定子和转子之间的接合面命名为网格分界面（interface）,用它来传递不同子域间的工作液的流动信息。采用了 RNG k-ε模型和 SIMPLEC 算法对不同叶片倾角的液力缓速器进行三维数值模拟和分析,得到了缓速器内部流场的压力及速度分布云图,进一步对制动力矩进行比较。结果表明：叶片倾角在36°到51°的范围里,随着叶片倾角的逐渐增大,制动力矩逐渐增加大;当叶片倾角增大到43°后,制动力矩开始逐渐减小。     

叶片倾角对液力缓速器内流场的影响分析（英文）

基于CFD软件平台,利用滑移网格的方法,将液力缓速器定子和转子之间的接合面命名为网格分界面(interface),用它来传递不同子域间的工作液的流动信息。采用了RNG k-ε模型和SIMPLEC算法对不同叶片倾角的液力缓速器进行三维数值模拟和分析,得到了缓速器内部流场的压力及速度分布云图,进一步对制动力矩进行比较。结果表明:叶片倾角在36°到51°的范围里,随着叶片倾角的逐渐增大,制动力矩逐渐增加大;当叶片倾角增大到43°后,制动力矩开始逐渐减小。     

基于SST-Kω湍流模型的液力缓速器仿真计算与试验验证

为改善液力缓速器传统湍流仿真计算模型的精度,针对其流动具有强旋转、多壁面和大曲率的特点,以THB40为研究对象,基于改进的SST-Kω双方程湍流模型在CFX14.5上以不同充液率、不同转速对其进行了全流道气液两相数值模拟计算。制动扭矩计算结果显示:在95%充液率下,制动扭矩随转速升高而增大,在38%充液率下,制动扭矩随转速升高而减小。这与台架试验结果一致,两者最大误差3.6%,精度相比传统湍流模型提高了约20%,时间节省了近50%,表明该模型更加适合液力缓速器湍流流场的数值模拟计算。研究结果为深入研究液力缓速器制动机制提供了精确、高效的参考计算模型。     

液力缓速器长下坡恒速制动理论研究

阐述了液力缓速器的结构和工作原理;运用相似理论进行制动力矩计算方程的推导;以车辆动力学为基础,以道路坡度为i,液力缓速器安装于重载车辆变速箱输出二轴为工况前提,对液力缓速器长下坡恒速制动方程进行理论推导;将液力缓速器制动力矩计算方程与恒速制动方程结合,给出了液力缓速器对车辆的制动减速度综合方程,为液力缓速器恒速制动功能的开发提供了理论支持。     

基于SIMPLEC算法的液力缓速器全流道仿真与试验验证

基于ANSYS FLUENT 14.5仿真平台,选用RNG_(κ-ε)双方程模型与基于压强-速度的SIPMLEC求解算法,对VR120液力缓速器内流场进行全流道数值仿真分析,得到不同转速下的制动扭矩值,并通过数据拟合,建立制动扭矩与转速之间的关系式;同时,利用工况试验台,测定液力缓速器在不同转速下的制动扭矩值,并与数值仿真分析结果进行比较,结果表明:试验测定值与仿真分析值变化趋势一致,误差都在10%以内,验证了应用该算法对液力缓速器进行仿真分析是有效可行的,为液力缓速器的进一步设计提供参考依据。     

基于ADAMS与Simulink工程车辆油气悬架非线性建模分析

工程车辆油气悬架建模存在诸多非线性影响因素,根据其结构特点和工作原理,基于气体状态方程和油液孔口出流方程建立其非线性数学模型;并以此为基础搭建Simulink数学模型和ADAMS油气悬架试验台多体动力学模型;为验证模型准确性,搭建油气悬架试验台,进行油气悬架动态特性试验,获得激励频率变化对油气悬架动态特性的影响规律。对比分析联合仿真和试验结果验证了非线性数学模型和联合仿真模型的准确性与可靠性,为工程车辆油气悬架系统的特性研究及整车动力学特性研究提供了参考。     

基于AMESim的矿用制动实验台液压系统设计与仿真研究

液压系统是矿用制动装置液惯量式实验台的核心组成部分,对实验台液压系统进行设计,通过理论计算选择关键元件,利用AMESim仿真软件搭建仿真模型及进行仿真分析,验证实验台液压系统的液压值、主轴转速以及扭矩设计的合理性。将仿真分析结果和实验结果进行比较,以此来验证理论计算的选型合理性。结果表明：仿真所得结果与实验结果基本相符,因此验证了实验台液压系统设计的准确性。     

Numerical simulation of solidification process of Sn-3.5%Pb hollow billet with stirring magnetic field

In order to study the effect of the stirring flow on the grain diameter and solute concentration of hollow billet, the couple model of the two-phase solidification and electromagnetic field was built to simulate the solidification process of Sn-3.5%Pb hollow billet with the traveling magnetic field and rotating magnetic field. The effects of different kinds of flows on the temperature field, concentration field and grain diameter of molten metal during solidification were analysed. The results show that, there are different flow patterns in the molten metal induced by the traveling magnetic field and rotating magnetic field. Both flows can refine the grains in the hollow billet because of change of the temperature gradient and cooling rate of molten metal. The bigger the stirring velocity is, the smaller the grain diameter. Both flows can result in the macro-segregation in the hollow billet because of the non-homogeneous flows. The bigger the stirring velocity, the more serious the macro-segregation of the hollow billet. So, the stirring intensity should be controlled to acquire the high quality hollow billet.     

行波磁场作用下空心管坯的两相凝固数值模拟

利用等轴球晶两相凝固模型计算了行波磁场作用下空心管坯的凝固过程.分析了施加不同强度的行波磁场时,Sn-3.5%Pb管坯凝固过程的温度梯度、冷却速率、溶质浓度分布以及晶粒大小的变化情况.结果表明:金属液在行波磁场的作用下产生纵截面上的大环流,随着搅拌速度的加大,金属液凝固过程的冷却速率逐渐降低,熔体内的温度梯度减小,使管坯内部的晶粒得到细化,改善了铸坯凝固组织,但是强制流动导致管坯内产生宏观偏析,且搅拌速度越大,宏观偏析越明显,因此,在生产过程中应该严格控制搅拌速度的大小.     

1 500 mm冷轧机组机架有限元分析计算

对1 500 mm冷连轧机组轧机机架进行受力分析,建立了机架有限元分析计算模型,应用ANSYS软件分析计算了单机架的应力场、位移场。计算结果表明:最大应力位于机架底部与地面连接部位,适当增加该部位的过渡圆角,可有效降低应力值。     

阳极焙烧炉火道数值模拟研究

根据阳极焙烧炉火道内的热工过程,建立了相应的数值仿真模型。运用Fluent软件对焙烧炉火道进行了数值模拟计算,研究了火道内的温度场、流场、浓度场的分布规律。计算结果表明,火道内的挡墙和挡砖对火道内的温度场、流场分布影响很大。     

X80管线钢平板多层对接焊数值模拟

管线钢在实际焊接过程中多采用多层焊,其焊接过程较单层焊更为复杂。利用SYSWELD专业焊接模拟软件,对X80管线钢中厚板平板多层焊焊接温度场及应力场进行数值模拟,研究焊接速度、预热温度及层间温度对焊接温度场和熔深的影响。结果表明,随着焊接速度的增加,焊接温度场的最高温度下降,熔深减小。提高预热及层间温度对温度场无显著影响。残余应力集中在焊缝及近缝的热影响区。最大纵向残余应力出现在打底层的焊缝根部,其峰值大于横向残余应力峰值。     

Morphology and distribution of Al3Fe phase in hypereutectic Al-Fe alloy solidified under magnetic field

In this study,the (low) DC and AC magnetic fields and the high magnetic field were applied separately during the solidification process of Al-2.89％Fe alloy.The influences of these magnetic fields on the morphology and distribution of Al3Fe phase in Al-2.89％Fe alloy were investigated.The microstructure and macrostructure of the samples were observed using an optical microscope.The results show that the majority of the primary Al3Fe phase particles in the hypereutectic Al-2.89％Fe alloy is gathered at the bottom of the sample under DC and AC magnetic fields or without magnetic field.The primary Al3Fe phase becomes coarse when the alloy solidifies under DC magnetic field,while it are refined and accumulated towards the center of the sample under the AC magnetic field.When the high magnetic field of 12 T is applied,the primary Al3Fe phase distributes throughout the sample homogeneously because the magnetic force acting on the primary Al3Fe phase balances with the gravity force; and the long axis of the Al3Fe phase aligns perpendicularly to the magnetic field direction.Also,the mechanism of the effect of magnetic fields is discussed.     

稳恒磁场对多晶硅定向凝固结晶阶段流速场的影响

采用有限元Comsol 4.3a软件对多晶硅定向凝固结晶阶段3个时期（前期、中期、后期）坩埚内硅熔体的流速场进行数值模拟,并与不同磁场强度下的硅熔体流速场进行了对比分析。结果表明,硅熔体的平均流速随着结晶时间的延长而减小,从初期的38 μm/s减小到后期的16 μm/s,下降了57.89%。施加磁场后,硅熔体的平均流速随着磁场强度的增大而减小：结晶初期、中期和后期,硅熔体的平均流速分别减小了42.11%、58.59%和45.16%。结晶阶段3个时期分别施加磁场强度为0.6、0.4、0.2 T时,磁场对硅熔体的对流抑制作用最为明显。     

现代大型铝电解槽内复杂物理场的仿真计算与优化

总结了国内外在铝电解槽电热场、热应力场及电磁流场方面的研究进展,指出当前多物理场仿真计算算法的不足,介绍了最新开发的液(电解质)-液(铝)-气和液-气-固(颗粒)两类三相流模型、多物理场(电、磁、热、流、力、浓度分布场等)、磁流体稳定性和电流效率三维耦合仿真模型与算法,并提出基于多相-多场耦合仿真的大型铝电解槽结构与生产工艺综合优化方法,发现大型铝电解槽在3.7~3.9 V低电压下高效、低电耗、低排放、稳定运行的状态空间,并确立相应的工艺实现条件。     

丁字臂锻件裂纹分析及工艺改进

为解决实际生产中丁字臂锻件直孔端附近出现的裂纹问题,基于数值模拟对相应的温度场、等效应变场和速度场进行分析,认为直孔端附近材料的流动速度快且梯度大可能是引起裂纹的主要原因。在此基础上,提出了增设阻力沟的飞边结构设计和一模两件锻模设计的两种改进方案。结果表明,增设阻力沟可有效地降低直孔端处桥部飞边的流动速度,但是无法改变其流动速度不断增大的趋势;一模两件工艺方案,改变了直孔端的金属流动模式,改善了危险区域流动均匀性并获得较为均匀的温度场。后续将安排实际工艺试验,进一步开展验证工作。     

磁场淬火槽的设计和应用

试验用磁场淬火槽,其磁场强度值为236 363.6 A/m,已成功地用于磁场淬火工艺试验。在此基础上研发的ΦG300/1000型工业用磁场淬火装置6,年左右的使用表明,经该设备淬火的冷冲模具的使用寿命比经普通淬火的冷冲模具平均提高了0.5～2倍。