随着高压空气作为新型清洁动力源和冷却源的应用越来越多,微型高压压缩机便成为该领域研究的一项重点。传统的压缩机经验设计方法很难满足所有设计要求的最优方案。在传统热力设计的基础上,充分考虑压缩机的动力平衡特性,以各级缸径为主要设计变量,以各级气体力合力为优化目标开展多目标多变量优化研究。经过动力学优化设计,压缩机各级气体力相比传统设计更加均衡。气体力合力最大值降低了18.4%,合力的波动幅值降低了56.1%,同时指示功率也降低了4.2%。

滑油系统是航空发动机的关键系统之一,一旦发生故障,严重影响飞行安全。滑油系统结构复杂,排故难度较大。对滑油系统进行LRU级故障树建模和分析,能够为快速定位LRU级故障源提供指导性建议。根据滑油系统工作原理、组成与运行特点,构建了以LRU级故障为底事件故障树模型,运用下行法求解故障树最小割集,采用不交化的最小割集表达式,计算滑油系统顶事件故障发生概率,以及滑油压力异常、油液污染、滑油消耗量大、滑油系统部件损坏等典型故障发生概率;在不交化最小割集矩阵中,与求顶事件概率相对应,分析LRU级故障树底事件概率重要度和相对概率重要度;通过概率重要度分析明确航空发动机滑油系统的易损部件,为日常维护与管理提供参考。

基于特种装备车辆转向系统恒流量需求的背景,以优化某型恒流量径向柱塞泵输出动特性为目的,进行了恒流量机理解析及流量脉动分析优化。针对流量输出特性搭建了数学及仿真模型,并对比仿真、试验结果,以验证原理、模型的有效性。并以恒流量值、恒流量临界转速为约束条件,对流量脉动率进行了优化分析研究。结果表明:可通过该型结构实现柱塞泵恒流量功能;在输入转速大于恒流量临界转速后,随转速升高,平均流量将趋于稳定,而流量脉动将随转速升高而升高;通过优化柱塞直径、偏心距和节流口开口量,可有效降低流量脉动率5%以上。

为实现阀门遥控系统中阀门开度的精确测量,对影响船用间接式阀位指示器误差最大的油液压缩性进行了研究,提出了应用AMESim仿真与压缩性变化特性方程及结构相结合的策略对不同工况下液压油的有效体积弹性模量进行研究的方法,进而得到间接式阀位指示器测量误差变化规律,揭示了阀位指示器在油路中不同安装位置对测量误差的影响。结果表明:间接式阀位指示器测量误差对油液压缩量敏感,当油液含气量从0.05%增大到1%时,油液压缩量增加,测量误差变大;含气量相同,在低压、高温工况下,会加大测量误差。研究成果为新型船用间接阀位指示器补偿模块的研究提供了模型基础。

为建立叶顶间隙对低比转速小流量泵性能的影响关系,采用数值计算的方法,以叶顶间隙宽s和叶轮出口宽b的比值(s/b)表征间隙大小,对不同间隙下泵的性能展开对比分析。分析发现,随着间隙的增加,泵的扬程和效率均逐渐降低,最大和最小间隙下的扬程和效率差分别达15.4%,5.5%。当间隙较小即s/b<0.2时,扬程曲线在小流量工况会出现不稳定的“驼峰”现象,在s/b>0.3后,设计工况附近效率的降幅显著增大。从流动特性来看,随着叶顶间隙的增大,间隙泄漏流对叶轮内主流区影响加剧,会诱导严重的二次流和旋涡的产生,同时间隙内不稳定流动也会产生能量损失,造成扬程和效率下降。为低比转数小流量泵的设计与优化提供借鉴意义。

针对阀口独立电液阀故障诊断与状态感知功能开发需求,设计搭建了一种基于高速开关阀与低惯量气缸驱动的高频阀芯-电磁铁加载与故障半实物仿真试验平台,并对试验台性能进行了初步测试。该仿真平台通过PWM信号驱动高速开关阀控制双作用气缸活塞杆位移与输出力,调控加载于阀芯比例电磁铁的模拟工况,实现电液阀阀内故障的半实物模拟。试验平台基于ARM平台建立,集成了场效应驱动电路与位移传感器、拉压力传感器与电流传感器等感知元件,可完成对模拟工况下阀芯的动态特征的捕捉。初步试验结果表明,通过设置不同PWM驱动信号可实现阀芯加载力调节、实现阀芯卡滞模拟,验证了平台功能。

为了节省功率电传系统的安装空间和重量,需要用泵直接闭环控制差动缸运动,将泵的吸油配流窗口改为2个窗口,以匹配差动缸的面积比。该结构变化导致其压力脉动增大,产生大的振动噪声,为了减小其影响,提出了一种阻尼槽-缓冲容腔-导油槽非对称配流盘结构,针对该结构开展了非对称配流流量特性的内部流场仿真分析,并通过了压力脉动特性试验验证。结果表明了非对称轴向柱塞泵的配流结构设计与仿真的合理性,实现了液压泵的新功能。

为了探究极限工况下泵轴受力变形对轴流泵性能的影响,采用ANSYS软件中流固耦合技术与CFD模块相结合的方法,模拟ZWX-1600型蒸发循环泵在不同工况下工作时,泵轴的受力情况,并将泵轴转速以及受到的扭矩、径向力、轴向力等拟合成关系曲线,基于以上数据使用nCode软件进行寿命预测,最终形成高可靠设计方案,为轴流泵的设计和制造提供参考。

针对现有喷油器存在的喷油速率低、喷油脉宽大、响应速率慢的问题,提出了一种超磁致伸缩驱动高压共轨式喷油器的设计方案。简述了该高压共轨式喷油器的整体设计及工作原理,并且在Jiles-Atherton磁滞模型和液压传动理论基础上建立数学模型;采用COMSOL建立了驱动部分仿真模型,并进行输出位移和应力特性分析,采用AMESim建立了喷油器整体模型,并进行喷油速率分析;搭建试验平台,验证了超磁致伸缩驱动高压共轨式喷油器设计方案的有效性。结果显示:当线圈电流为3.6 A时,超磁致伸缩棒的最大输出位移可达52μm;在160 MPa的压力下喷油最低脉宽从1 ms降低到0.15 ms,并且无论脉宽长短,其脉宽-喷油量均具有良好的线性度。结果表明,提出的设计方案可行,为研制出一种高性能的高压共轨式喷油器奠定了理论和技术基础。

以某型铸造型液力变矩器为研究对象,对比其重力铸造和低压铸造两种常用铸造方式的成型质量。应用铸造工艺仿真软件ProCAST进行了充液和凝固过程的仿真及铸造缺陷的评估及对比分析。在此基础上,将预测的缺陷与实际浇铸产品射线无损探伤结果进行对比验证。结果表明,相比于重力铸造,低压铸造可以通过调整压力实现对液流充型过程的控制,使得充型平稳、顺序凝固、补缩动力增强,提高液力变矩器的力学性能。实际浇铸及探伤结果表明,铸造仿真可以较好地预测缺陷种类及分布,为铸造工艺改进提供有效指导。