面向半导体制造装备等精密设备和仪器的高精度温控需求,提出了一种基于温度梯度衰减器的高精度温度控制系统。首先,将加热器作为温度调节器,实现对低频温度扰动的补偿;并且,利用温度梯度衰减器的流动混合机制,实现对流体温度高频扰动的削减;两者互补共同构成高精度温控系统。基于MATLAB/Simulink搭建仿真模型,在模型预测控制下对高精度温控系统的时域和频域进行扰动衰减分析。通过实验与仿真结果对比,发现与传统PID控制相比,采用模型预测控制的温控系统在热扰动引起的温升阶段最大温升降低了24%。结果验证了基于温度梯度衰减器的高精度温控系统的优异衰减效果及抗扰性能。

基于固体火箭发动机复合推进剂小组分原材料高效高精的加料需求,研制了通过气动控制的精准加料隔膜式定量阀。通过AMESim软件搭建气动仿真模型,分析在不同的弹簧刚度、气压力和液压力联合作用下,阀芯相应运动特性与响应速度变化规律。利用Fluent对阀体内液料流场区域进行仿真分析,获得料筒中液料在不同气动压力下,阀芯液压力和流通区域压降及流速的映射关系。依托复合推进剂小组分加料装置,通过高精度测量小组分液料的重量变化数据,分析阀芯在多因素作用下对小组分液料投放稳定性的影响规律,对比分析出口质量流的仿真和试验结果,发现其相对误差小于15%,说明仿真模型可以较好地表征精准加料隔膜式定量阀的流动特性,为后续定量取用高黏度小组分原材料奠定了基础。

流固耦合振动问题广泛存在于液压管路系统中。为了研究流体流量和卡箍约束对管路流固耦合振动特性的影响,利用ANSYS Workbench软件对管路进行了仿真,同时搭建了试验平台。在试验中,采用锤击法分析了不同流体流量和水平管路振动响应之间的规律,研究了不同卡箍材料和约束位置对空间管路系统振动特性的影响。仿真和试验结果表明随着管路系统中流体流量的增加,管路系统的固有频率会降低,改变卡箍材料及其约束位置能有效地调节管路的固有频率,以避免发生系统共振。

针对核电站气动截止阀研制了一种核级气动执行机构。该执行机构为直线行程27mm,全行程运行时间短,输出推力稳定。建立了气动执行机构的模型,详细分析了气动执行机构的工作原理。阐述了气动执行机构的材料设计和理论推力曲线图,并利用测试台对气动执行机构的性能特性进行检测,全行程运行时间在15s范围内,输出推力稳定在115kN。

根据工业需求，设计了一套能够按照一定轨迹自动搬运工件的机械手气控回路，并系统阐述了气动机械手的设计过程。首先分析机械手工作要求确定工作程序；然后利用卡诺图法进行逻辑处理，并绘制逻辑原理图和气控回路图；最后通过FluidSIM软件进行仿真分析，验证了设计的正确性。

作为保证产品质量和安全性能的重要手段之一，工业设备对气密性的检测要求越来越高。针对泄漏检测的三个方面，即泄漏判断、泄漏定位和漏率定量，该文阐述国内外气体泄漏检测方法发展历史和发展现状，并对利用超声波和红外进行泄漏检测这两种近年兴起的新技术的发展状况进行了概括性的阐述。

介绍了一种自主研发的气动空间弯曲柔性关节。该关节相当于三个独立的人工肌肉并联而成，具有三个自由度，能实现空间弯曲和轴向伸长。重点研究了该关节的结构功能和工作原理。搭建了实验系统，对关节的空间弯曲角度和方向进行了实验研究，得到了关节的变形特性，为以后的进一步研究与应用奠定了基础。

为提高气动伺服系统的行程与精度,设计了一种新型的使用金属波纹管作为单极驱动机构的气动伺服系统,并建立了新型气动伺服系统的动力学模型。所建模型采用传统的PID控制,通过MATLAB软件Simulink仿真研究了控制效果,所得仿真结果能较好的跟随输入信号。根据所建模型搭建试验平台,使用Lab VIEW作为上位机采集数据得到波形,所得试验结果与仿真结果基本一致,验证了仿真模型的有效性。

Fluent软件对单狭缝节流径向静压气体轴承的静态特性进行三维建模计算,研究了轴承长径比、节流狭缝宽度、节流狭缝深度、气膜厚度等对轴承静态特性的影响规律,得到以下结论：1在轴承各参数确定的情况下,当轴承的长径比取1.6时轴承具有较高的承载力和刚度;2狭缝宽度大于8μm时,狭缝宽度越大,轴承的承载、刚度越小,耗气量越大;3节流狭缝深度越大,轴承静态特性越佳,但综合考虑制造难度,狭缝深度在20 mm时最佳;4气膜厚度存在最佳承载和刚度状态值;5偏心率为0.1~0.4时,轴承的刚度取得最大值,承载随偏心率的增大而增大,耗气量则相反。

弹簧刚度作为空气弹簧最重要的参数，是隔振系统设计的基础。以囊式空气弹簧为研究对象，在深入分析空气弹簧受力及囊体材料特性的基础上推导了刚度计算模型，并分别对影响空气弹簧刚度的各个因素进行了仿真分析。仿真结果显示，空气弹簧的刚度主要由工作高度、工作压力决定，但囊体材料特性、加载方式等因素也会对空气弹簧的动态特性产生一定的影响。该模型可为囊式空气弹簧提供一种准确性高、实用性强的计算方法，对空气弹簧隔振系统分析计算具有一定的指导意义。