飞机智能化压力加油系统的研究

本文通过对压力加油时各油箱加油量、管段阻力系数、加油控制阀流量模数、阀门开度等进行数学计算分析,给出了各油箱流量模数比值平衡方程,并结合数字式油量测量系统和数字式加油控制阀的应用,提出了一种可以实现压力加油系统智能化控制的方法。     

基于多孔介质模型的过滤器分析

为保证航天发射场供气系统管路的洁净度及管路仪器仪表、压缩机等正常运行,应在设备入口前的管道上安装过滤器。文章利用三维建模软件Solidworks对所研究的过滤器进行建模,采用有限元分析软件FLUENT的多孔介质模型进行数值模拟,通过改变过滤器的孔隙率及流体的速度,对过滤器出口的质量流量和进出口压差进行分析,结果显示:当气相流体为氮气时,过滤器出口的质量流量关于入口速度呈一次函数关系;不同孔隙率（0.56和0.59）对过滤器出口的质量流量影响较小;入口速度越大,进出口压差越大;孔隙率越大,进出口压差越小等规律。     

压电陶瓷驱动精密流量阀的设计与建模

设计了一种精密流量阀,采用压电陶瓷驱动流量阀阀芯并控制其位移.在流量阀的减压出口处安装了金属橡胶,以消除流体通过节流口后压力剧烈变化所产生的纹波现象.设计了流量阀的结构,通过分析流经阀芯节流口以及金属橡胶的流体流量特性,基于节流阀芯的力平衡方程,建立了压电陶瓷驱动精密流量阀的电压 流量理论模型.在流量阀出口安装微压力/流量传感器并与控制器组成闭环控制系统,使得该流量阀具有自适应精密减压阀的功能.将减压阀与流量阀串联组合,可以实现对流体的精密减压与流量控制.多个相同的串联组合阀并联后具有数字比例调节阀的功能,在一定范围内可以实现对出口压力、流量的连续调节与控制.将该精密流量阀作为先导控制阀并与流量阀组合,成为具有高频响特性的精密大流量伺服阀.     

电子膨胀阀制冷剂质量流量系数神经网络特性关联研究

在自搭建的液环法节流机构流量特性试验台上,采用R22制冷剂,试验研究节流阀开度(流通面积)、节流前后压差、入口密度、入口过冷度、出口比容、干度以及阀头半锥角和径向间隙对电子膨胀阀制冷剂流量系数的影响;利用Levenberg-Marquart(LM)方法训练BP网络,得到了各影响因素与流量系数的量化关联网络,并进行了试验验证。结果表明,得出的关联网络误差较小,介于±11.0%之间。     

高压无气喷涂扇形喷嘴内部流场数值模拟

采用Fluent软件提供的Lamina层流模型对相同出口结构、不同入口结构的扇形喷嘴内部流场进行数值模拟,并分析比较了不同入口结构流体的压力梯度及速度变化情况,以及出口射流速度及流量大小。研究结果表明:入口结构变化越剧烈,流场的压力梯度和速度变化越大,结构变化越平缓,压力和速度变化越平缓;出口圆柱段对射流速度的影响不大;平行形入口结构的射流速度最大,平顶形与锥形入口结构次之;新设计的具有平缓收缩功能的维多辛斯基腔体的出口速度最大,且出口流量远大于其余3种腔体,平行形入口结构流量最小。     

复杂服役环境下高压阀门疲劳可靠性数值分析

高压阀门因长期处于高温、高压工况下,同时还需承受温度场、流场和压力场等多个物理场的耦合作用,故在使用较短的时间后就可能因产生裂纹、泄漏、疲劳破坏等而失效。为了提高高压阀的抗疲劳可靠性,基于疲劳累积损伤理论,运用名义应力法得到耦合作用下阀门的疲劳寿命,并借助于ANSYS仿真软件对其进行模拟,得到了阀门在高温高压环境下稳定工作的温度场和应力场的分布规律。仿真结果表明:阀门工作过程中,受到损伤最大的区域为其入口和出口靠近锥阀槽内的转角处,可采取对该部位进行热喷涂以减少结构突变、增大过渡圆角以使结构强度分布均匀、选择更合适的材料等措施进行改善,从而提高阀门的可靠性。     

变频冷水机组的动态特性及多回路PI控制响应

基于质量与能量守恒原理，从控制的角度提出了一套动态冷水机组的集总参数法数学模型，研究了诸如运行频率、热力膨胀阀（TEV）开度等输入变量对系统输出性能的影响．动态响应显示热系统的响应比压力、制冷剂流量的慢许多，表明制冷系统是一个两时间尺度的系统．采用电子膨胀阀（EEV）代替热力膨胀阀，分别采用频率控制器和阀门控制器调节运行频率和阀门开度来实现冷冻水出水温度和压缩机吸气过热度控制．模拟了冷冻水出水温度设定值阶跃变化和阶跃外扰作用下系统的团环响应．结果显示冷冻水出水温度的响应比吸气过热度的响应慢，并且采用TEV的变频制冷系统比采用EEV的变频系统响应速度慢．采用蒸发压力为频率控制器的控制变量时，系统响应比以冷冻水出水温度为控制变量时系统响应快，但是由于实际中很难给出蒸发压力的设定值，因此采用冷冻水温为控制变量的控制更易实现．     

水流作用下填埋场开裂黏土衬垫数值仿真计算

针对垃圾填埋场压实黏土封场系统在干旱与半干旱地区出现的干燥开裂的问题,基于流体动力学流动方程,建立了多孔介质不连续裂缝中水流流动数学模型,采用COMSOL模拟开裂黏土水渗流规律。数值模拟计算结果表明,流体的压强所出现的最大值和最小值分别出现在入口和出口的边缘处,流体在裂缝中流速较大的区域主要分布在水流的入口和出口处的边缘,越靠近裂缝的两端,裂缝中的流体的运动状态与基质中的流动状态差异性越大。     

铝制板翅式油冷器单层水侧流动特性的数值模拟

利用Fluent软件对国内某泄漏失效的铝制板翅式油冷器和其改进型油冷器分别进行了单层水侧流体流动特性的数值模拟,结果表明：由于水侧结构设计不合理,造成流道流量分配不合理,导致水侧压力分布不均、形成局部压力过小区,进而发生气蚀现象导致油冷器泄漏失效。改进型油冷器水侧流道3流量分配较原油冷器提高了16.7%,流道4降低了15%,这也使得油进口、流道2、流道3及水出口端压力分布更优,可有效预防气蚀。     

考虑空化效应的微孔端面机械密封泄漏量计算及机理的研究

微孔端面机械密封泄漏量的数值计算方法和机理都不明确。基于质量守恒的JFO空化边界条件建立了微孔端面机械密封的数值计算模型。数值计算结果表明沿着泄漏方向的不同截面的流量并不相等,所以必须要选择合理的积分截面才能计算出正确的泄漏量。根据径向流量场、周向流量场和压力场的分析,讨论了沿着泄漏方向流量不等的原因,揭示了空化效应和动压效应形成高压区,造成泄漏方向流体沿周向运动,从而降低了泄漏量。最后给出了微孔端面机械密封泄漏量计算的公式和方法。     

超磁致伸缩执行器自感知机理研究

为了能有效地减小微器件的体积并实现同位控制，提出了超磁致伸缩执行器同时作为执行器和传感器的自感知工作原理. 分析了超磁致伸缩执行器作为双向换能器的自感知物理基础，以此建立了执行器和传感器的能量耦合模型. 根据磁致伸缩材料的压磁方程，并结合励磁线圈的截面积、匝数及磁致伸缩棒的截面积、长度、弹性模量、压磁系数等，推导了感知力和感知速度的计算方法. 提出了利用桥路法在强驱动信号的背景下提取感知信号的方法，在研制的执行器自感知实验系统上，验证了力感知和速度感知方法的有效性     

磁控形状记忆合金自感知执行器初探

基于磁控形状记忆合金(MSMA)具有双向可逆性,本文提出分时控制的MSMA自感知执行器原理模型.介绍两种不同控制策略的MSMA直线执行器特点及性能;根据MSMA逆特性体现出的物理量变化,提出制作不同类型传感器方案;对影响MSMA逆特性的导磁率进行分析;阐述MSMA自感知执行器的关键技术及解决方法..     

电磁驱动主动阀压电泵的设计及其性能

提出并设计了一种新型的主动阀压电泵。与被动阀压电泵通过流体流动开启阀片方式不同,该泵通过电磁驱动方式控制压电泵的进出口阀的开启、关闭,从而降低了阀在开启、关闭时压电泵腔内流体的能量损失。同时可以根据压电泵工作性能的需要,通过调整控制信号的占空比和相位控制阀的开启、关闭时间,这不仅可实现单一机械结构下对液体泵送方向的主动控制,而且对于流体的流量也可进行控制,为提高压电泵的性能提供了一种新的手段。试验表明:该泵在30 Hz的条件下工作时,最大输出流量为160 mL/min。     

浅海天然气管道泄漏扩散过程模拟研究

为评价浅海海底天然气管道泄漏事故后果,根据计算流体力学与多相流动理论,针对国外某天然气管道海峡穿越段,建立浅海海底管道泄漏扩散过程的计算模型。将泄漏孔径、泄漏速率、水流速度3个主要影响因素作为条件变量,模拟不同情况下的气液两相运动过程。结果表明,水下气体扩散分为三个阶段,即泄漏口上方形成气团、气团呈蘑菇状上升、气团由大气泡分裂为小气泡;泄漏孔径和泄漏速率对水下气体扩散到水面的时间具有显著影响,泄漏孔径与泄漏速率越大,气体泄漏量越大;气体泄漏量越大,水下气团体积越大,到达水面的时间越短;水流速度显著影响气体的扩散轨迹,水流速度越大,气体运动轨迹与海底的夹角越小,沿海流方向扩散的距离越远。研究结果可为水下天然气管道泄漏事故应急处理提供一定的科学指导。     

控制阀流量系数Kv设计计算中的修正

控制阀口经选择取决于流量系数Ｋｖ的计算值。过去在Ｋｖ计算中没有考虑阻塞流流动状态下的修正，以使Ｋｖ值偏小，影响到控制阀口径选择的准确性。阻塞流是在通过控制阀的流体流量增大到一定程度，流量成为恒定值，不再随控制阀入、出口的差压增加而增加的现象。考虑到在流体为液体、气体、蒸汽和两相流不同情况下，判断是否形成阻塞流，引入压力恢复系数ＦＬ并根据不同的流动特点进行修正。编制程序在计算机上实现控制阀流量系数Ｋｖ的设计计算。     

零重力模拟气动悬挂系统的建模及恒压控制

为模拟空间结构地面动力学测试时的零重力环境,针对研制的气动悬挂装置(PSD)采用比例流量阀开发了高精度的恒定气压控制系统.在分析了系统原理的基础上,建立压力控制系统的非线性数学模型.模型包含了比例阀的动力学特性、阀口流动的非线性、气缸容腔的压力动态和由实验结果拟合的气体泄漏.针对实现恒压控制的目标,采用输入输出线性化方法得到相对阶为2的等价系统,由于模型具有参数不确定和未建模动态特性,设计了基于观测器和等效控制的模糊滑模变结构控制器(FSMC).实验结果表明,设计的控制器对负载变化、气源压力变化、活塞运动和外部干扰均具有较强的鲁棒性,稳态压力波动小于26 Pa,实现了高精度的恒压控制.     

Structure Optimization and Performance Analysis of a Multiple Radial Magnetorheological Valve

Due to the controllable and reversible properties of the smart magnetorheological (MR) fluid,a novel multiple radial MR valve was developed.The fluid flow channels of the proposed MR valve were mainly composed of two annular fluid flow channels,four radial fluid flow channels and three centric pipe fluid flow channels.The working principle of the multiple radial MR valve was introduced in detail,and the structure optimization design was carried out using ANSYS software to obtain the optimal structure parameters.Moreover,the optimized MR valve was compared with preoptimized MR valve in terms of their magnetic flux density of radial fluid resistance gap and performance of pressure drop.The experimental test rig was set up to investigate the performance of pressure drop of the proposed MR valve under different currents applied and different loading cases.The results show that the pressure drop between the inlet and outlet port could reach 5.77 MPa at the applied current of 0.8 A.Furthermore,the experimental results also indicate that the loading cases had no effect on the performance of pressure drop.     

考虑高温水泄漏影响的凝水泵启动过程仿真分析

针对某船用给水机组凝水泵在备用状态和备用转换启动过程中,由于高温除氧水进入凝水泵及其吸入管路而在机组启动后发生汽蚀,导致凝水泵出口压力长时间达不到规定要求的问题,在基于差异演化算法辨识得到凝水泵各级叶轮扬程-流量-转速模型、构建凝水系统管路与阀门模型、利用SimuWorks仿真平台建立整个凝水系统仿真模型并进行模型验证的基础上,通过仿真得到了在不同高温除氧水漏泄量的条件下,凝水泵内部各主要节点的凝水焓值、压力、温度或含汽率等参数随机组转换过程的变化情况. 研究结果表明,当凝水泵因吸入闸阀存在漏泄而导致水泵内部在启动前充满热水、来自正在启动的机组和已丧失正向流量的停用机组的高温水泄漏量较大时,正在启动的凝水泵就会发生汽蚀而不能及时建立出口压力. 论文运用热力学揭示了船用凝水系统一种特有故障的机理,对于系统的设计改进和故障排查具有重要参考价值.     

Labyrinth seal leakage and dynamics characteristics analysis based on Black Model

One of the important problems to be tackled in turbo machines is the leakage dynamics characteristics of labyrinth seals.In this paper we analyzed the effect of labyrinth seal structure and the change ...