压电驱动狭缝喷口自耦合射流流动特征研究

采用实验和数值模拟相结合的方法对自耦合射流的流动特性进行了研究。研究结果表明：在紧邻喷口的法向距离内，涡对周期性地生成、破碎和融合，在某个法向距离上形成较为稳定的连续性射流；自耦合射流在发展过程中呈现出在短轴方向急剧扩展，而在长轴方向先向内汇聚、再向外发展的特征；自耦合射流的速度分布与常规射流的速度分布相比，两者在喷口水平方向上均呈现比较规律的速度自模的特征，但在喷口长轴方向，接近喷口的位置速度分布呈现明显的对称马鞍状，随着离喷口法向距离的增加，这种马鞍状的分布逐渐消失。     

基于多场耦合模拟的压电射流驱动器性能分析和改进设计

压电射流驱动器是一种将压电技术和合成射流技术相结合的驱动装置,对驱动器的激励参数和结构形状进行优化和改进设计,获得需要的射流速度,对于压电射流驱动器的广泛应用有着重要意义。本文首先建立了电场、结构场和流场等多物理场耦合的压电射流驱动器三维仿真模型,在此基础上对驱动器的电压参数进行优化分析,得到激励电压的最优波形,接着对驱动器的总体结构进行改进设计,提出一种截角八面体式的腔体结构,显著提升了出口射流速度。最后搭建压电射流驱动器实验平台进行实际测试,验证了建立模型的准确性和腔体结构改进的合理性。本文的研究为压电射流驱动器的进一步优化以及高效应用奠定了基础。     

磨料射流冲击割缝岩石性能影响因素分析

为研究前混合磨料射流冲击割缝岩石性能,将两相随机混合的光滑粒子用于模拟磨料射流,基于RHT（Riedel Hiermaier Thoma）本构模型建立了岩石割缝流固耦合数值模型。模拟和实验岩石割缝深度随射流横移速度变化规律一致,建立了数值模拟和实验磨料射流横移速度关系。岩石割缝位置中心和边缘的岩石单元损伤失效速率不同,分别呈现瞬时损伤失效和多次阶跃累积损伤特征。磨料颗粒冲击岩石概率与磨料射流浓度有关,当磨料浓度小于10%时,岩石割缝深度上升较快。岩石割缝深度随射流直径增大呈指数上升并趋于不变,后侧磨料颗粒冲击岩石作用随射流直径增大而减弱,当射流直径大于1.2 mm以后,岩石割缝深度均近似等于6.3 mm。岩石割缝深度随射流压力总体呈上升趋势,但在15 MPa~35 MPa压力范围内,磨料射流割缝岩石深度增大速率相对较低。该研究结果对前混合磨料射流横移速度、浓度、压力和直径等参数选择具有重要的指导作用。     

基于d15变形压电致动器动静耦合激励分析

为研制一种大行程、高精度的压电致动器,以夹心式换能为机理,提出一种基于d_(15)动静耦合激励的新型压电致动器。对比优化设计的Cymbal压电叠堆与普通压电叠堆,分析了3种致动模式:d_(31)模式、d_(33)模式和d_(15)模式。利用有限元仿真方法和相关测量试验分析了机构的位移输出量,得到在有限元仿真软件平台中,Cymbal压电叠堆能有效地将d_(15)径向变形转化为轴向变形,其d_(15)模式形变量是d_(31)模式形变量的6.35倍,是d_(33)模式形变量的1.66倍;压电致动器在d_(15)动静耦合激励下的最大位移输出量(8.78×10~(-4) m)是d_(15)静态直流激励(6.45×10~(-5) m)的13.61倍,是d_(15)谐振交流激励(7.80×10~(-4) m)的1.13倍。测量试验发现,压电致动器产生的最大输出位移随着电压的增大呈近似线性增加,当电压为100V时,压电致动器产生的最大输出位移为8.11×10~(-4) m,证明了d_(15)致动模式下动静耦合激励的可行性。     

喷嘴型腔对光耦合胶体射流抛光能力的影响

为了实现对工件表面的超精密抛光,建立了紫外光诱导纳米颗粒胶体射流加工系统。对不同型腔结构的两种喷嘴的光耦合纳米颗粒胶体射流抛光的流体动力学特性、抛光工艺、超光滑表面形貌特性进行了研究。首先,根据光-液耦合要求设计了锥柱和余弦光液耦合喷嘴。接着,对所设计的两种光液耦合喷嘴进行了非淹没射流三相流仿真,对比分析了纳米颗粒的流动径迹及流场分布情况。然后,用TiO2纳米颗粒胶体作为抛光液,用两种喷嘴对同一单晶硅工件分别进行了光耦合射流抛光试验。最后,对抛光前后的表面进行了表征及对比分析。结果表明:相同条件下余弦喷嘴获得的流动速度(20.73m/s)和动压力(2.5MPa)均高于锥柱喷嘴的流动速度(7.12m/s)和动压力(0.2MPa),纳米颗粒在余弦喷嘴内的平均停留时间(0.005s)比锥柱喷嘴的平均停留时间(0.023s)更短。相同参数下余弦喷嘴射流抛光后的工件表面粗糙度(Rq=0.810nm,Ra=0.651nm)更低。光耦合纳米颗粒胶体射流抛光中利用余弦喷嘴可获得比锥柱喷嘴更低的表面粗糙度。     

反向回转双机驱动振动系统的自同步理论

利用异步电动机电压同步坐标系,得出电动机稳态运行时电磁转矩与转速的关系。运用动力学理论分析反向回转双机驱动振动系统的动力学特性,建立系统频率俘获的方程,得到实现频率俘获的条件及俘获频率和两偏心转子相位差的理论计算方程。利用非线性动力学理论,建立了频率俘获的稳定方程。利用Routh-Hurwitz准则获得系统稳定性条件。     

双排行星齿轮系统频率耦合影响因素分析

针对双排行星齿轮动态响应中出现的频率耦合现象,利用Adams软件,对双排行星齿轮两种典型连接形式建立动力学仿真模型。将啮合力进行傅里叶分解并按照两排的齿频及其倍频合成。以两部分啮合力的幅值比例,研究连接刚度、转速与负载对双行星齿轮频率耦合影响规律,结果表明,对于串联形式的双排齿排连接,连接轴扭转刚度达到10~8N·mm(/°)及以上时,频率耦合影响比例稳定,当前排齿频影响比例始终高于耦合齿频影响比例;随转速升高,当前排齿频影响比例增大,而提高负载,当前排齿频影响比例减小,耦合频率影响比例与之相反;对于并联齿排负载与转速组合分析,在工作区间,两排中频率耦合影响比例表现形式类似,∑f_h减∑f_b正比于负载比减转速比;多排行星齿轮系统中,频率影响比例分布符合上述串联、并联齿排频率耦合规律,且并联齿排频率耦合情况较串联齿排严重。     

基于CFD的自激振动空化射流喷嘴结构参数 影响研究

随着海洋结构物水下清洗技术的发展,具有高效、安全、节能、环保等特点的新型空化射流清洗技术也开始新兴于水下清洗作业当中。自激振动空化射流则结合了空化射流和脉冲射流的特点,可以达到更好的空化效果,从而实现快速清洗、切割等功能。本文以传统赫姆霍兹喷嘴为研究对象,结合相关文献,在喷嘴出口处添加可以增强空化效果的扩张管结构,同时,分别以喷嘴谐振腔高度、谐振腔宽度、扩张管角度和泵额定压力为研究变量,通过计算流体动力学软件(CFD)对新型赫姆霍兹喷嘴展开数值仿真,结合仿真结果,分析不同变量对于空化射流效果的影响。本文研究成果既可以为作者今后的实验研究做好理论基础,同时,也可以为赫姆霍兹喷嘴的优化设计提供一些参考。     

运用模态综合法的车桥自激激励耦合振动分析

针对车桥耦合振动影响自动化码头集装箱小车-低架桥结构安全和使用效率的问题,基于双协调自由界面模态综合法求解了车桥系统在轨道不平顺和轮对蛇形运动自激激励下的耦合振动时域响应,轨道不平顺时程通过Shinozuka一元多维平稳随机过程模拟法从轨道谱生成。用量纲分析法推导了结构动力模型相似条件,设计了试验模型,结合模型试验分析了铅芯橡胶支座、小车速度对车桥耦合振动响应的影响。模型试验与原型仿真结果相互验证表明:模态综合求解车桥耦合振动响应的仿真方法合理;使用铅芯橡胶支座可有效减小车桥加速度响应和支柱反力;车桥加速度响应随着小车速度的增大而增大,系统横向共振临界车速低于竖向车速,临界车速可由简支梁在移动集中力作用下车桥共振条件来估算。     

自紧式V形金属密封特性及悬臂结构影响

自紧式V形金属密封在液体火箭发动机中有广泛应用,然而不同使用环境下的结构形式、几何参数、材料选用等变化繁多。基于工况和空间约束设计了一种V形金属密封结构,并基于ABAQUS平台,建立V形金属密封装配-承压-卸载-拆卸全工作过程有限元模型,研究工作全过程的密封特性和可控几何参数影响。结果表明：密封唇高温承压后屈服变形并持续增加属塑性变形,密封悬臂处塑性变形先增加后保持不变,具备良好自紧特性,拆卸分离后密封唇处无明显局部压痕、密封件回弹率为88.4%,可保证密封性能和重复使用性;回弹率随两悬臂间内张角α和悬臂内外侧张角β增加而增加,β对接触压强和回弹率影响大于α;通过几何参数优化,可进一步提高回弹率。     

纸盆结构在压电式合成射流驱动器上的应用

将扬声器纸盆结构引入到压电式合成射流驱动器中,并制作了试件。使用热线风速仪测量了驱动器出口附近的时均速度、最大速度及沿中心线的射流分布。将实验结果与传统压电式合成射流驱动器的性能相比较,比较结果显示,驱动器在频响各区域射流特征不同,频率越高,正向射流越强烈;无论是从时均速度频响曲线还是从最大速度频响曲线上看,采用了纸盆结构的驱动器的驱动性能都有明显的提升;同时射流下游影响范围也有明显增大。总体来看,将纸盆结构引入到驱动器的设计中取得了较好的效果。     

The Influence of Modulated Slotted Synthetic Jet on the Bypass of Hump

This paper deals with the influence of phase modulated synthetic jet on the aerodynamics of the hump in a closed test section Of the Eiffel-type wind tunnel. Three experimental methods of measurement techniques of this phenomenon were used： the pressure profile using the Kiel total pressure probe, the velocity profile using the CTA （constant temperature anemometry） probe and the visualization of the flow field using the hot film and the thermo camera, The experimental results with and without the influence of the synthetic jet were compared, as well the impact of the phase shift of the neighbouring synthetic jets. As a reference case, the flow around the hump without the influence of the synthetic jet was selected. The results of the measurement are presented in figures and compared.     

合成射流控制参数对大攻角下翼型气动性能的影响

通过数值模拟的方法,对合成射流控制NACA 0012大攻角下翼型流动分离的参数进行了研究.结果表明:对于射流出口宽度为翼型弦长的0.5％,翼型在18°～24°攻角下的流场,当合成射流作用在翼型头部1％弦长位置,吹气速度比为1,无量纲激励频率在1 附近时,可以达到较好的改善翼型整体气动性能的效果.通过对翼型表面压强系数分...     

新型压电作动器驱动的直线电机驱动电源研究

基于压电作动器的大容性负载特性,通过电路匹配分析提出了基于直流升压变换器和谐振驱动控制电路;根据压电作动器驱动偏压要求,设计偏压电路使输出电压在-20~100 V之间;采用微处理器和D触发器设计驱动信号产生电路;将设计的驱动电源用于双作动器驱动的压电直线电机,电机运转平稳,电路功耗小,通过匹配不同的电感实现了宽频范围驱动.