扑翼飞行器的翼型从最初的单段翼逐渐衍生出双段翼,学术界至今尚未对单段翼和双段翼优劣形成共识。为探究两种翼型优劣情况,设计并建造了一种新型扑翼飞行器,实现同一飞行器上单翼模式和双翼模式的转换。采用柔性复合泡沫膜作为翼膜材料,提升飞行器外段翼拍打韧劲。搭建可以模拟来流状态和感知扑翼机瞬时力矩的实验平台,控制扑翼拍打频率,测得不同扑翼模式下的升力数据,控制自由流速,测得不同扑翼模式下的推力数据。数据表明,风速适宜且拍打频率为中高频时,双段翼升力约是单段翼的1.2~1.5倍;同等条件下,单段翼推力约是双段翼的1.8倍。表明目前的双段翼机型技术还不成熟,与自然界鸟类高超的飞行能力不符,有待进一步改进机体技术。

磨料水射流抛光喷嘴的出口形状对射流特性及去除函数轮廓有重要影响,从而影响加工质量和效率。因此设计了圆形、三角形、方形、线形四种出口形状的喷嘴,通过数值模拟、射流微观及定点去除实验分析不同喷嘴的射流特性及对去除函数轮廓的影响。研究结果表明在低靶距内,三角形喷嘴射流动量在空气中更易损失,冲击压力更小。射流的发散性与射流初始段和基本段的长度呈负相关,其中尖边喷嘴射流更易发散,材料去除深度对喷射靶距更敏感。不同喷嘴去除函数轮廓俯平面形状和喷嘴形状相似,其中圆形、三角形、方形喷嘴去除函数截面轮廓为“W”形,有尖端角的三角形和方形喷嘴材料去除均匀性较差,线形喷嘴去除函数的截面轮廓为“V”形,材料去除深度相对圆形喷嘴提高了140%。

针对目前高速开关阀采用PWM控制信号产生诸如高频流量脉动、振动与噪声等问题,基于并联液阻和二级制编码技术设计一种阵列压电叠堆驱动的高速开关阀。阵列压电叠堆的轴向长度呈二进制编码排列,故采用PCM(脉码调制)信号来控制每个压电叠堆的工作状态进而实现阀口开度的离散化调节。其次,基于MATLAB/Simulink建立高速开关阀数学模型,并通过仿真揭示了流量瞬态不确定产生机理。最后,提出一种基于模型的PCM编码控制策略,阶跃跟踪结果表明:流量跟踪无超调,且稳态误差在0.015 L/min以内;正弦跟踪结果表明:当阵列压电叠堆的开启和关闭动态特性不对称时,最大误差增加至0.61 L/min,但平均误差和误差标准差的变化范围仅在0.004 L/min和0.013 L/min以内。

针对现有挖掘机动臂重力势能回收系统缺陷及重力势能严重浪费等问题,进行了重力势能回收系统方案设计,提出一种液压挖掘机动臂下降流量再生回收系统。基于AMESim对各元件模型及系统仿真总模型进行了搭建和参数配置,仿真分析了动臂升降时大小腔压力、流量、再生流量动态性能及动臂位移速度动态性能,计算了动臂下降再生流量贡献率,研究了再生阀芯通径、大腔回油背压、主阀LS→动臂小腔通流面积对再生流量和动臂速度的影响情况,最后进行了整机数据测试。研究结果表明:流量再生阀对动臂下降贡献率仿真值为48%,实测计算值为28.2%;增大流量再生阀通径,再生流量增加,动臂下降速度增大;增加动臂下降背压,再生流量不增加,反而减小,动臂下降速度减小,原因是增加下降背压使大腔输出流量减小,故可再生流量减小,则动臂下降变慢;增大主阀LS腔→小腔...

针对多路阀K形节流槽阀口流动阻力大、阀芯滞卡、振动噪声等问题。以某型装载机多路阀铲斗滑阀联为研究对象,基于流体动力学和湍流场协同理论,应用数值模拟方法对不同阀口开度和入口体积流量下的铲斗滑阀联流场进行稳态仿真,研究入口节流阀口面积、流场特性及压降场协同角分布规律。研究结果表明:K形节流槽内部流动阻力较大的区域主要分布在节流槽等效阀口面积、节流槽外壁、阀芯凹角及剧烈涡流等压力梯度变化较大或流线弯折角度较大处,随着阀口开度的增加,流动阻力逐渐减小,入口体积流量对阀内流动阻力没有显著影响。研究成果将为非全周开口滑阀的流动减阻优化设计提供思路。

高压水射流清洗操作通常使用较大压力的水射流(20~40 MPa),这些射流通过空气夹带过程在周围大气中扩散,有助于射流的扩散和随后的压力衰减。在飞机发动机清洗行业中,对这种压力衰减的估计以及发动机叶片的放置是至关重要的。此外,需要评估清洁表面上的速度及压力分布,通过对水射流清洗过程进行理论和数值研究,以了解和优化材料去除过程。研究结果表明,增大水射流入口压力会增加清洗效率,但单次清洗面积及清洗增长率下降,增大入口压力意味着较大的水量消耗,会导致射流从清洁表面反弹并阻碍喷嘴流动,从而降低清洁效率。

针对工程机械铲刀平地作业铲刀与地面的刚性冲击问题,提出一种工程机械平地作业液压浮动系统,通过增加阀芯行程在铲刀联主控阀芯上增加浮动工作位,详细阐述了液压浮动系统工作原理,基于AMESim搭建负载敏感控制的铲刀液压浮动系统仿真模型,进行了仿真参数设置,模拟了铲刀平地越障浮动升降过程,得到了铲刀油缸压力和位移动态曲线,并基于平地越障铲刀油缸易产生震动问题,在铲刀油缸大腔增加蓄能器进行减震,铲刀相同负载工况下进行了浮动升降仿真,研究结果表明:铲刀浮动平地作业越障易抬起铲刀,有效提升铲刀寿命;蓄能器对铲刀油缸平地越障的震动具有很多的吸能减震作用;铲刀油缸大腔冲击压力降低31%,活塞冲击速度降低42%。

螺杆点胶阀因点胶效率高、精度高、胶点均匀性高等优点,广泛应用于微电子封装等领域,而电机转速的控制性能是决定螺杆点胶阀点胶质量的重要因素。针对点胶阀在外部干扰和负载扰动情况下,PID速度控制效果不理想,参数难以整定的问题,采用BP神经网络-无模型自适应控制(BP-MFAC)算法,通过BP神经网络在线整定无模型自适应控制器参数来实现对电机速度的自适应控制,无需人工整定参数。仿真和实验对比结果表明,该算法相较于PID控制算法,在电机速度控制上具有更小的超调量和稳态误差,更短的调节时间;在外部干扰和负载扰动的情况下,具有更好的抗扰动能力。

油气悬架因其非线性刚度和阻尼特性,在工程车辆上得到广泛应用。两级压力式油气悬架可以降低车辆重载时的刚度,同时悬架结构参数对其性能有着重要的影响。为了合理地选择两级压力式油气悬架的结构参数,以某型矿用自卸车1/4油气悬架为研究对象,对悬架性能评价指标进行理论分析,在AMESim中搭建了两级压力式油气悬架模型,通过分析得到结构参数变化对油气悬架性能的影响趋势,并采用Morris法分析了结构参数对悬架性能的灵敏度。结果表明:活塞杆外径和缸筒内径为影响两级压力式油气悬架垂直加速度和动行程的敏感因素;动行程与活塞杆外径呈正相关、与缸筒内径呈负相关;适当降低高压蓄能器的初始压力,可提升车辆平顺性。成果为两级压力式油气悬架结构参数的选择提供参考。

为进一步提高复杂路况下车辆半主动悬架系统的减振性能,提出一种基于迭代学习(Iterative Learning Control,ILC)改进的H∞控制(ILC-H∞Control)策略。首先,提取自适应阻尼减振器(Adaptive Damping System,ADS减振器)的阻尼特性实验数据,利用Sigmoid模型对阻尼参数进行辨识拟合;引入P型迭代学习控制器弥补传统H∞控制中权函数的盲目性,构建期望回路增益,将模型匹配问题转化为迭代学习中期望回路函数的路径跟踪问题,提高悬架阻尼调节的灵活性与自适应性。结果表明:在B级随机路面和冲击路面激励下,与被动悬架和H∞传统控制下的半主动悬架相比,该控制方法的性能提高了近49.04%。