基于结构刚度非耦合,设计了在扭转方向存在双线性非线性的全动舵面,并对其开展了数值仿真与风洞试验研究。用接触对模拟双线性非线性,基于CFD/CSD耦合建立了该舵面数值仿真模型,考虑了初始接触刚度、触点震颤和接触摩擦力等因素。结果表明:初始接触刚度变化,对数值模拟所得极限环幅值几乎没有影响;采用接触时间控制能够有效解决触点震颤,使流固耦合模拟过程数值稳定;接触摩擦力增大,数值模拟所得极限环幅值减小;数值计算所得极限环幅值随动压的变化规律与风洞试验吻合。

射流噪声实验是射流噪声产生机理及降噪措施研究的最重要手段之一。为确保射流噪声远场测量数据可信,远场传声器的布置需在远场条件和最终数据的信噪比之间进行合理的选取。通过严格的射流噪声模拟装置,采用精细的声学测量及修正手段,系统的研究了射流噪声不同测量角度及位置、不同射流速度等因素对远场测量结果的影响规律,并对射流噪声频谱随距离的增加而变化的特性进行了机理分析。通过试验确定了射流噪声远场测量时的最小远场边界条件,对于不满足远场边界条件的远场噪声测量,给出了适当的修正的方法。

采用表面测压方法研究了宽高比为10的矩形断面在不同风速、不同初始攻角、不同扭转振幅条件下的断面不同位置风压系数的均值、标准差、斜度和峰度及相关系数,分析了大幅扭转振动状态下非线性和非高斯自激力分布规律。研究结果表明:风压系数均值和标准差与初始攻角和振幅紧密相关,风速影响基本可以忽略;随着振幅的增大,气流分离增强,气流再附位置向下游移动;断面不同位置风压相关性随着振幅和风速的增大而增强;气动扭矩的高阶谐波成分主要是由于气流分离和再附引起,高阶谐波分量所占比重随着振幅的增大而增大。

采用节段模型风洞试验和CFD数值模拟对宽高比为5∶1的双幅矩形断面涡振气动干扰进行了研究。分析了不同水平间距对双矩形断面竖弯和扭转涡振响应的影响。在水平间距比为1.2时进行了动态压力测试,并分别对竖弯和扭转涡振风速下的脉动风压场进行POD分析。结果表明双矩形断面间存在显著的气动干扰,且一般而言下游断面的涡振响应大于上游断面。前两阶本征模态与双矩形断面涡振相关联,由前两阶本征模态可重构脉动风压场。CFD数值模拟的结果表明双矩形断面的涡振符合“撞击剪切层失稳机制”,且一个周期内上游断面下风向以及下游断面上风向区域的流动变化较为显著。CFD模拟与POD分析的结果相符合,两者相结合可用于分析双矩形断面的涡振现象。

为有效预测高速电主轴的寿命并评价其精度保持性,需要对高速状态下的电主轴进行动态加载测试。应用磁流变液对电主轴进行动态加载并进行加载性能测试。介绍该加载系统的构成与原理,并通过电磁仿真与实验,获取力矩-电流、力矩-时间变化规律,探讨高速下磁流变液的剪切模型,并对原始公式予以修正。理论计算与实验结果表明修正模型及分析流程具有一定精度,说明磁流变液的粘度和剪切屈服应力会随转速、电流的改变而变化,也验证该加载系统的正确性和可行性,为高速电主轴的动态加载性能研究提出了一种全新的方法。

针对传统的双筒型磁流变液减振器底阀容易堵塞和单筒浮动活塞密封困难的问题,提出了一种单筒复合节流充气气囊补偿的磁流变液减振器。利用实验数据辨识了磁流变液的Herschel-Bulkley本构模型参数;建立了环形阻尼通道内磁流变液准稳态流动微分方程,利用Herschel-Bulkley本构模型得出了磁流变液速度分布表达式;研究了非牛顿流体环形通道节流、牛顿流体小孔节流和气囊补偿共同作用下的阻尼力计算方法。根据某轿车悬架参数要求,设计制作了磁流变液减振器样机;利用WDTS型油压减振器实验台对其进行了示功特性测试。测试结果表明:在不同电流激励作用下,磁流变液减振器的理论阻尼力值和测试值吻合较好,所提出的分析方法是合理的。

柱塞泵是液压系统的关键部件之一,监测其健康状态对液压系统的可靠运行具有重要意义。提出一种基于小波包和流形学习的方法,用于分析柱塞泵出口振动信号,从而对其进行健康评估;该方法利用小波包对原始信号进行分解,从中提取用于描述柱塞泵健康状态的有效特征群;把提取的高维特征群作为输入,利用并比较多种流形学习方法进行特征降维,选取状态识别准确率最高的拉普拉斯特征映射方法,建立起的特征向量到健康状态之间的对应关系,实现液压泵健康状态监测的分类要求。实验结果表明,采用小波包和拉普拉斯特征映射相结合的方法可以有效提高柱塞泵状态评估的准确性。

单一信息呈现出模糊性和不完备性,无法准确评估液压泵的工作状态。为此,提出一种基于振动烈度理论的多传感器信息特征提取方法。通过物理量转换法将滤波后的泵出口流量信号和压力信号分别转换成速度信号和加速度信号;利用振动烈度的频域计算方法提取振动、流量和压力信号的烈度特征因子;以滑靴磨损故障为例分析烈度特征因子的敏感性,找出对故障反映敏感的烈度因子。本研究对于增加信息完备性和提高状态评估准确率具有重要意义。

恒压式径向柱塞泵的工作状态可分为恒流状态和恒压状态,而定子在这两个工作状态下表现出不同的振动频率特性。首先建立了径向柱塞泵定子的动力学模型,然后对其在两个状态下的位移振动频率特性进行分析,并设计振动测试装置对JB32H型径向柱塞泵定子的进行振动试验研究。分析及试验结果表明：无论在恒流状态还是在恒压状态,定子振动具有周期性;由于恒压控制系统的作用,恒压状态下的位移振动频带要比恒流状态下的位移振动频带窄;在恒压状态的频带范围内,恒流状态下的幅值要小于恒压状态下的幅值。研究的结果有助于柱塞泵的振动噪声控制。

基于修正的RNGk-ε湍流模型并结合Schnerr-Sauer空化模型及多相流模型对液压节流阀内部非定常空化流动进行了数值计算,分析了节流阀内空化形态的周期性变化过程及其对应的内部流场的压力脉动特性,讨论了非定常空化形态演变与压力脉动之间的关系,同时研究了不同空化阶段对节流阀内速度场的影响差异。结果表明:节流阀内空化的发展是一种非定常的周期性过程,主要包括空化的产生、脱落以及溃灭;在空化初生时,不同位置截面在轴向速度分布上均未出现反向射流,但在空化溃灭阶段,不同位置截面在靠近壁面处均存在一个宽度大约1mm的反向射流区,且不同截面位置所对应的反向射流的强度不同;阀口下游不同监测点处压力脉动的主频与空化结构演化的周期有着良好的一致性,此外还存在一个次级频率,对应为小尺度空化脱落、溃灭的频率。