液压系统油液有效体积模量的在线软测量

液压油的有效体积模量不仅是影响液压控制系统性能的重要参数,也是反映液压设备运行状态的特征参数.以液压油有效体积模量的在线监测为研究目的,利用瞬变流理论和气液两相流理论,在频域内建立液压系统管路中油液的固有频率、压力、气泡体积分数与有效体积模量关系的软测量模型,并对其进行数值仿真分析.该模型应用的关键问题是如何在线测量油液的同有频率,可行的解决方案是在液压动力系统选定的两个油液压力波动监测点安装压电式压力传感器,通过在线激励动态测量油液的压力频率响应函数,从而识别油液的固有频率.在液压动力系统多源诊断信息获取试验装置上对该模型进行试验验证.研究结果表明,该模型可以方便、有效地用于液压油的有效体积模量在线监测.     

大采高液压支架主供回液管路压损研究

液压支架主供回液管路的压损一般采用沿程压损和局部压损公式计算,但公式中阻尼系数多用经验值估算,精度有待商榷。对大采高液压支架主供回液管路压损进行了研究,分别建立了大采高液压支架软管与直通接头压力损失理论模型和AMESim仿真模型,搭建了大流量长管路压力损失试验系统,结果表明,软管长10m和1个直通接头在管内流速2.6m/s、5.1m/s和7.6m/s时,理论、仿真和试验之间的最大误差分别为9%、8%和2%,考虑温度对乳化液粘度的影响,理论与试验压损误差分别为5%、6.6%和1.7%。所得理论、仿真结果与试验结果较吻合,改进了计算液压支架接头压损的算法,这对于大采高液压支架主供回液管路设计与压损计算提供了参考数据。     

基于 AMESim 飞机液压能源系统用户可用压力仿真计算

对飞机液压能源系统中存在的压力损失进行了理论分析,并运用AMESim软件建立了飞机液压能源系统元件、管路以及用户的流量压降模型。基于仿真模型对典型飞行阶段液压能源系统各用户支路的压力损失进行仿真计算。该仿真分析模型可用于飞机液压能源系统用户可用压力计算。     

基于AMESim的船用甲板起重机变幅液压系统仿真研究

分析了100 t船用甲板起重机变幅机构液压系统原理,运用AMESim软件对变幅机构进行了机电液一体化仿真建模,通过与理论计算对比,验证了仿真模型的正确性.在此基础上,分析了变幅液压缸的推力变化和其速度的平顺性,得出了考虑液压系统动态效应后的液压缸最大推力,为验证液压元件选用是否合理提供科学依据.     

基于AMESim飞机液压能源系统用户可用压力仿真计算

对飞机液压能源系统中存在的压力损失进行了理论分析,并运用AMESim软件建立了飞机液压能源系统元件、管路以及用户的流量压降模型。基于仿真模型对典型飞行阶段液压能源系统各用户支路的压力损失进行仿真计算。该仿真分析模型可用于飞机液压能源系统用户可用压力计算。     

三相交流液压系统动态特性与仿真研究

首先对三相交流液压系统动态特性进行研究，选择管路集总参数模型推导出三相传输管道内的平均压力和输出阻抗的计算表达式；其次针对三相交流液压系统实验平台，根据单相交流液压系统理论基础建立三相交流液压系统管路数学模型，应用MATLAB软件进行仿真分析，得到三相传输管道瞬时压力和流量随频率的变化情况；最后对三相交流液压系统能量传递效率进行分析计算。分析结果表明：在一定的负载参数条件下，由于三组发生信号的初始相位互差120°,C相管路在压力方面幅值最高，B相和C相管路的压力和速度相位较A相管路都有一定的滞后；三相管路的能量传递效率基本相同，并且和单相交流管路的传递效率一致。该研究可为同类型多相交流液压管路设计提供参考。     

管路体积模量对液压支架立柱缸动态特性的影响

大采高液压支架的供液管路的工作压力为23~32.5 MPa,通流直径为38~60 mm,管路长度约1000~1500 m,管路体积模量使供液管路具有压力明显、流量响应滞后现象,导致液压支架系统速度、位移动态响应差。以液压支架大通径高压供液管路为试验对象,当压力为5~25 MPa时,管路体积模量值1300 MPa,依据公式得到胶管体积模量约为恒定值2700 MPa,与乳化液体积模量接近。建立了AMESim管路模型和液压支架系统模型。仿真结果表明,供液管路体积模量越小,立柱位移、速度和压力响应越慢;当管路体积模量为1300 MPa时,立柱位移、速度和压力响应时间分别为0.1 s, 0.2 s, 0.05 s,立柱缸响应滞后较明显。     

电动汽车磁流变液制动器的径向流动特性

以电动汽车磁流变液制动器为研究对象,建立其内部磁流变液径向流动特性的双粘度流动速度及梯度压力理论计算模型。运用matlab编程对理论模型进行仿真计算,研究了不同径向半径、磁流变液流动间隙、动力粘度、磁场强度等参数对磁流变液径向流动速度、径向压力梯度等径向流动特性的影响,并运用实验的方法对其进行验证。理论计算及实验结果表明:径向半径对径向流动特性影响最大,磁流变液流动间隙、动力粘度影响次之,磁场强度影响最小;实验结果与理论计算结果相对误差在5%作用,相对误差较小,验证理论仿真计算准确性;该研究为电动汽车磁流变液制动器其它重要特性的研究和分析及其在实际生产中的应用等方面提供理论依据。     

水下作业机具液压系统管路动态特性的简化建模

针对一种具有长管路的水下作业机具液压系统,根据管路及其流体传输特点,基于流体传输管路动力学理论建立了考虑管路效应的液压系统数学模型,探讨了管路阻抗模型及其参数的选择。对照充液管路的质量-弹簧-阻尼模型,采用频域模型降阶方法对原管路模型进行了简化,给出了简化模型的参数计算公式并进行了仿真分析,结果表明,得到的简化模型对原模型有很高的近似度,比原模型更便于工程应用。     

液压油路气液两相传质的光学测量

为研究液压系统工作压力下管路中自由气体的气液传质过程,解决油液中气泡质量变化的光学测量问题,推导了高压油液环境下气泡直径测量的恒温及零温度梯度条件,设计了高压气液传质光学测量系统,并对该系统的气泡识别与跟踪的关键算法进行研究。根据毕渥数及牛顿冷却定律推导了测量气泡的极限尺寸,提出以气泡圆度为判定阈值的气泡图元识别算法。最后,利用相邻帧间气泡中心最小向量的方法实现对气泡圆心的跟踪。实验结果表明:该系统实现了14MPa下气液传质的光学测量,气泡半径测量误差小于4%,提供了高压油气传质的试验手段,基本满足液压油路气液两相传质的光学测量要求。     

基于Fluent的异形油箱内气泡与油液融入规律的研究

液压油箱作为液压系统主要辅件,其结构和充气参数对溶解在油液中的气泡与油液的分离、融入现象等具有重要影响。以紧凑式特种车辆异形油箱为研究对象,利用Fluent多相流模型中的欧拉-欧拉模型,对特种车辆异形油箱内部流场进行气液两相流三维数值模拟,通过油箱出油口气体体积分数变化的监测,研究液压系统油箱内不同充气压力、液压泵不同转速作用下,气泡与油液融入的规律性关系,为液压油箱及系统的设计选型提供参考。     

汽车液压制动系统气液两相流流型的识别

建立了汽车液压制动系统中气液两相流流型检测装置,根据压差波动信号,利用Hilbert-Huang变换(HHT)对制动液两相流流型进行识别,并利用高速摄像机采集不同工况下制动液的气液两相流流型图像。结果表明,制动时车轮转速越高,压差信号幅值越大,幅值主要集中在0～50Hz区域;识别制动时的制动液流型为一种泡状流。高速摄影的结果验证了液压制动管路中制动液为泡状流;制动转速越高,气泡越小。结论揭示了制动时汽车制动液的气液两相流流型,说明利用测量制动液的压差波动信号进行HHT就可以识别其流型。     

基于VOF模型与动网格技术的油气悬架气液两相流数值模拟

针对某型大吨位矿用自卸车油气悬架为油气两相相互接触的特点,拟从多相流数值仿真的角度对其非线性刚度阻尼特性进行分析。首先,在探讨了现有多相流建模方法适用性、湍流模型适用性的基础上,结合VOF模型和动网格技术,在Fluent软件中建立悬架的气液两相流模型,并采用UDF方法对两相流模型的边界运动形式进行预定义。其次,模拟了悬架拉伸和压缩状态下的内部瞬态流场特性,得到不同时刻相应流道中的速度和压力云图,提取出气室内压力的变化以及悬架内因阀系结构而产生的压力差的变化,进而计算得到其刚度和阻尼特性曲线。再次,将所求力学特性曲线通过Spline函数导入ADAMS/View中,建立了某型矿用自卸车的多体动力学模型,开展了随机道路平顺性仿真分析,并借助实车道路振动测试验证了仿真结果的准确性。最后,通过两相流仿真分析了阻尼孔倒圆大小、开孔角度、不同单向阀开度对悬架阻尼特性的影响。     

基于格子Boltzmann方法的微通道内气液两相流流型和压力降特性研究

微流体广泛应用于生物医学和化工等领域。采用格子Boltzmann方法对T型微通道内气液两相流的流动特性进行研究,分析壁面特性、气液流速和气液流速比等对两相流运动特性的影响。结果表明：壁面接触角越大越容易形成气泡,随着毛细数的增大,分散相脱离点逐渐远离两相入口,形成更长的分层流,不易形成气泡;当气相流速较大,生成气泡的位置远离T型微通道交叉处,分层流的长度增加;不同条件下沿微通道方向压力逐渐减小,在气液两相交汇区域压力存在波动;微通道轴线流速的峰值出现“滞后”现象,速度波动随气液流速比增大而增大;大密度比气液两相流模拟,可以对宏观实验现象的机制进行更深入的解释。     

基于两相流体网络的复杂制冷空调系统模型研究

以系统论和相似理论为基础，建立了基于两相流体网络的复杂制冷空调系统仿真模型，并将两相流体网络特性与制冷系统特性相结合，建立了复杂制冷空调系统仿真模型的求解方法。与试验结果比较表明，仿真算法可以用来求解制冷系统两相流体网络模型，且仿真误差很小，可以用来对复杂制冷系统进行性能分析，为研究复杂制冷系统与两相流体网络提供了一种有效的工具。     

液压油在线除气装置设计与试验

液压油中气体的存在,会影响液压系统的性能。该文基于漩涡流的离心原理设计了一种液压油在线除气装置,并开展了可视化试验工作。试验结果表明在一定流动参数条件下除气装置中气液两相流可以达到稳定状态,聚集的气体与排出的气体相平衡,能有效的去除油液中的气体。     

气液耦合激振与超声空化数值模拟运动学分析

提出了一种将外加气体与液压油结合起来的气液耦合激振方式,通过控制气脉冲与液压油形成的空化泡发生生长和破灭,从而产生空化作用对液压系统内部污染物进行分散与剥离;开发了以气液耦合波动为激振方式的气液激振试验系统,建立了波动发生器作用下的气泡运动学方程;数值模拟了波动发生器与超声波作用下空化泡的运动学过程,并进行了对比分析,发现低频的波动发生器作为激振源使气泡产生的空化作用是显著的,为气液耦合激振作用下气泡空化过程的可控性研究提供了部分理论依据。     

基于空化模型的多级离心泵汽蚀性能分析

应用Rayle igh-P lesset气泡方程建立离心泵空化模型,并与气液两相湍流控制方程耦合求解,得到了多级离心泵内三维湍流场及气液相分布,捕捉到气泡的初生、发展及冷凝过程。计算了不同流量下的离心泵的必需汽蚀余量并与实测结果进行了对比分析。     

Experimental PIV and LIF characterization of a bubble column flow

Experimental 2D Particle Image Velocimetry (PIV) measurements, with uniform background lighting and Laser Induced Fluorescence (LIF) of the tracking particles, were performed in order to characterize the air-water biphasic flow and the 2D bubble column rising velocity in static water. Some applications require knowledge of the simultaneity of two-phase flow characteristics. The two phase flow air/water are common application in industry as chemical, hydraulic and nuclear industry, water treatment by aeration, and measurements are implemented to characterize the behaviour of the air bubbles column flow. The bubble flow studied in this paper is related to the optimization of the aeration in hydraulic turbines with micro-bubbles. The first step of this study, presented in the paper, is a complete characterization of a bubble column issued from a metallic sparger with holes of 0.5 mm diameter. For its complete characterization is determined simultaneously, via image processing technics, the flow velocity field induced by the column of bubbles in water, and the bubbles features: the bubble ascension velocity, diameter variation, interfacial area and shape factor. The results are compared with bibliographical data.     

气泡影响下的电磁流量测量优化技术研究

电磁流量测量在工业生产过程中扮演着重要角色,但易受流体中气泡的影响导致测量结果出现波动进而影响测量精度,因此通过技术手段实现测量精度的优化十分关键。针对电磁流量测量精度受气泡影响的测量优化问题,本文首先从权重函数角度入手,建立了气泡对电磁流量测量影响的理论模型;其次,通过有限元仿真研究了气泡对权重函数的影响,并根据仿真结果提出了一种基于图像采集与处理技术的优化方法降低气泡对电磁流量测量的影响;最后,为了验证优化方法的可行性,开发了气泡图像处理算法,并搭建气液两相流流体电磁流量测量实验平台进行实验验证。实验结果表明,采用优化方法补偿后的电磁流量测量系统受气泡影响的敏感程度得到有效降低,误差降低幅度均在82.63%以上,最大误差降低幅度可达91%,优化后气泡存在时的测量误差在±3.03%以内。研究有效降低了电磁流量测量受气泡影响产生的误差,为进一步提高气泡影响下的电磁流量测量精度和实现气液两相流电磁测量提供技术支持。