两相流的压差波动过程包含了关于流动的大量信息,是实现流动监测与控制的重要研究内容.该文研究了U形管垂直上升段空气-水两相流压差波动过程的统计和分形特征,着重分析了压差波动过程的均值、均方根、分维数随折算气速和液速的变化规律.结果表明这些特征参数都与流型有密切的联系,但据此识别流型缺乏实用性.均方根在低液速下随气速的变化体现了流型的转变,高液速时则不明显.相关研究根据概率密度分布函数识别流型的方法不具有普适性.实验发现环状流区高气速时的压差波动分维数大于1.5,在其它流型内都小于1.5.同时,折算液速的大小强烈影响压差波动的混沌特性.

气固两相流体绕流方形截面柱体的流动对于理论研究和工程应用都具有重要意义,但由于其复杂性人们对它的认识还很初浅.文中应用三维颗粒动态分析仪(3D-PDPA)对较高雷诺数下气固两相流体绕流方形截面柱体的流场进行了测量,得到了两相绕流的时均速度场和速度脉动分布等数据,并分析了颗粒的存在对流场的影响.研究发现载有颗粒的气固两相方柱绕流存在回流区,其两相方柱绕流的尾迹区长度比单相绕流尾迹区短.在流向方向上可以把绕流后流场大致分为靠近方柱的基本区和远离方柱的近尾迹区两个区域,基本区内各方向的速度脉动程度都非常强,颗粒脉动比气流脉动强;而近尾迹区内速度脉动较弱.在横向方向上,y/D＜1/3区域内气流速度脉动强度很高,而且颗粒脉动比气流脉动强度高;在y/D＞1/3区域内则脉动强度很低.研究结果对于认识较高雷诺数下气固两...

为了验证直接数值模拟三维中低流动雷诺数湍流的正确性和可靠性,该文采用拟谱方法对三维平面混合层流场进行了直接数值模拟,并将数值模拟得到的结果与Lasheras等的平面混合层经典实验结果进行了对比.定量比较了流场不同断面的流向速度平均值、脉动强度、混合层的动量厚度及涡量厚度等流动量.结果表明,直接数值模拟的结果与实验结果吻合良好,证明了直接数值模拟中低三维混合层的正确性和有效性,为扩大直接数值模拟的应用打下了基础.

提出采用计算流体力学（computation fluid dynamic,CFD）两相流理论建立滑动轴承流场求解模型。该模型认为负压区内油与油汽混合存在,更符合实际情况。比较了两相流模型计算结果和实验结果的差别以及3种模型计算结果之间的差别。3种模型求出的最大油膜压力基本相同,而载荷有所差别。考虑负压区内的油膜作用后,两相流模型求出的有效载荷与实验数据更加吻合。单/两相流模型求出的载荷差随着偏心率的增加而增大。油膜汽化比例随转速、偏心率和汽化压力的增大而增大,随进油压力的增大而减小。虽然两相流模型每步迭代所需的时间较长,但是两相流模型收敛速度快,总的计算时间大约只是单相流模型的44%。

混合型轴向-径向磁悬浮轴承集轴向磁悬浮轴承与径向磁悬浮轴承于一体，应用于磁悬浮系统可降低系统功耗，减小体积与重量，但其结构及内部磁场分布复杂，参数设计的难度较大。该文提出一种基于磁通量计算的参数设计方法，计算出要达到设计承载力所需的偏置磁场与控制磁场的磁通量，建立起软磁材料内部磁场磁通密度与软磁材料结构参数之间的函数关系，从而计算出软磁材料的结构参数值，使其内部磁场磁通密度不超过其磁化曲线线性区间。利用有限元仿真验证了该设计方法的合理性与正确性。给出了转速为20000r／min时转轴的轴向与径向位移及磁悬浮轴承控制电流的波形。实验结果表明，基于所提方法设计出的混合型轴向-径向磁悬浮轴承具有良好的悬浮特性。

对异步电动机定子建立三维传热模型，通过有限元法对其温度场进行计算并与实验结果进行对比。在此基础上，利用该模型对定子绕组发生不同程度的局部短路故障时定子的温度场进行了研究。结果表明，电机在运行过程中即使发生匝间短路时，温升限值也有可能达不到该电机温升等级B级的75℃，因此单纯通过国标规定的温升限值和温度极值来判断电机状态是不够准确的；随着短路程度的变化，绕组温度场的分布规律相应也发生了变化，机壳表面温升也相应变化；不同的短路位置导致绕组温度场分布规律也有所不同，因此通过温度场的变化可以在短路故障的初期进行判断；通过温度场的变化规律及温升进行联合评估，可以区分判断出定子绕组槽内匝间局部短路、端部匝间局部短路和整槽绕组的短路故障。

充分考虑定、转子屏蔽套及斜槽实心转子效应，建立求解双屏蔽复合转子电动机的三维非线性涡流场数学模型。通过对电机进行三维实体建模，并采用基于A、φ-A电磁位对的三维有限元法对双屏蔽复合转子电机的起动及负载等工况进行分析计算，得到了不同工况下定、转子屏蔽套及复合转子部分涡流分布，定量分析了斜槽影响，探讨了屏蔽套材料电磁特性对转子涡流损耗的影响，为工程设计提供了理论依据。

对于实心结构的电磁轴承，线圈中的高频纹波电流会在轴承的定子和转子铁心中感应出较强的涡流，同时由于涡流的集肤效应，在接近材料表面的区域会出现磁饱和现象，这会对电磁轴承线圈中的纹波电流产生影响。该文采用电磁场有限元方法建立推力磁轴承有限元模型，并通过瞬态分析的方法计算磁轴承在工作过程中的涡流及线圈中的纹波电流。结果表明，轴承中的涡流会大大影响线圈纹波电流的波形和幅值，且磁饱和、开关频率和电源电压都对纹波电流有一定影响。最后通过实验验证了分析结果的正确。

设计搭建密封动力特性实验识别装置,基于阻抗法对交错式迷宫密封动力特性系数开展实验识别,并与数值计算结果进行对比。结果表明数值计算的结果整体上略小于实验识别的交错式密封动力特性系数,但随涡动频率变化趋势上具有良好吻合性,应用阻抗法可有效识别密封动力特性。实验与数值计算所得交错式迷宫密封直接刚度系数恒为负值,存在静态不稳定问题;有效阻尼在低频时为负值,其绝对值同进口压力及转速正相关,中高频激励时转为正值,随涡动频率变化较为稳定。

对伺服电机和定量液压泵组合驱动差动液压缸系统的特性和效率进行研究.针对应用恒定总压力对液压缸2腔预压紧、系统能量效率低的不足提出用负载敏感原理和总压力设定曲线预先给定的方法使液压缸运动过程中的系统压力与负载相适应同时维持背压在一个较低的值减小了系统的能耗和泵的发热.进一步提出用低压蓄能器对液压缸2腔预压紧的回路原理不仅简化了控制回路也降低了电机和液压系统的能耗.研究工作获得了数字仿真和试验的验证.