生物流体驱动系统及其仿生

大自然一直启发着人类在工业上的成就,仿生学越来越多地应用于流体驱动技术。对拥有流体驱动系统的生物相关研究进行了介绍,并总结了利用流体实现优美敏捷动作的机理。总结得出生物流体驱动系统的存在需要3个特征:动力源、腔体和工作介质。其中动力源类似于液压泵,腔体类似于液压缸,工作介质类似于液压油。对生物流体驱动系统的深入研究和探索,可以为解决流体驱动系统使用面临的挑战提供参考;并探讨了流体驱动系统仿生应用与未来发展的新思路,促进使用生物启发的方法,改善工程流体驱动系统。     

地下管道挖掘机刀盘液压系统的设计与仿真

地下管道挖掘机是一种以非开挖的方式完成地下管道挖掘及管线铺设的工程设备,其刀盘采用液压马达驱动。刀盘液压系统的优劣是衡量该设备性能的关键,根据设备的特点分别设计了基于阀控调速、变量泵调速和泵变转速调速技术的三种不同的液压系统作为备选方案,并对这三种系统进行了仿真。仿真结果表明泵变转速调速液压系统的负载波动小、工作效率高,相比于其他两种方案大大减少了流量、压力损失和负载波动,更适合作为刀盘的液压驱动系统。     

仿肌肉-肌腱系统柔性驱动器设计与应用

骨骼肌被认为是一种强大的、灵活的、多功能的生物驱动器。随着软材料、柔性机器人和仿生学的不断进展,基于流体驱动的仿骨骼肌柔性驱动器因其呈现出明显学科交叉特性,成为当下研究热点。因此,以骨骼肌肌肉-肌腱结构概念为设计引导,开发一种大规模并行结构的高度仿骨骼肌柔性驱动器,称为仿肌肉-肌腱系统柔性驱动器。开展柔性驱动器应力,应变和力-速度测试。实验结果显示柔性驱动器的应力达到0.32 MPa, 提升载荷40 kg, 应变为11.7%,并具备与骨骼肌非常接近的力-速度特征。实现了高功率密度,高应力应变,高输出力和固有力学特性集成,并实现关节转动和摆动的应用。     

泥水系统中泥浆管内固液两相流动的数值模拟分析

采用CFD软件中的混合两相流模型、标准的k-ε湍流模型及SIMPLE算法,对地下管道挖掘机泥水系统中泥浆管内部流场进行数值模拟,揭示泥浆管内的压力与速度分布情况,结果表明在弯管处压力分布复杂,速度较大,对管道冲击力大,易损坏。并分析了不同入口速度、不同弯曲半径、不同颗粒体积浓度及不同水平长度对流体流动的影响。分析结果对管道的优化及延长管道寿命具有一定的指导意义,为泥水系统中泥浆泵的选型及施工时泥浆泵的控制提供参考。