利用介质上电润湿效应(ElectroWetting-On-Dielectrics,EWOD),驱动液滴在微泵泵腔内振动,再结合锥形单向流阻结构,设计出一种新型的基于EWOD的微泵;深入探讨了液滴振动的机理,并对该EWOD微泵模型进行了数值模拟。数值模拟的结果表明,提出的一种基于EWOD驱动的微泵能很好的完成泵送液体的功能,并且其泵送效率与液滴振动的频率有关。其中数值模拟的结果显示当液滴的振动频率为5,10,15,20 Hz时,微泵的泵送效率与液滴的振动频率成正相关,微泵出口的压力与液滴的振动频率并无明显关系。

以某增量式数字液压阀为研究对象,采用改进一次二阶矩方法作为可靠度计算的数值方法。首先根据某增量式数字液压阀结构建立可靠性极限状态方程,结合工程经验考虑结构抗力的材料不定性系数Km和荷载的几何不定性系数KA;然后通过MATLAB编程找到理想验算点;最后得到了极限状态方程的可靠性系数β和数字液压阀在供油压力为7 MPa,阀芯开度为5 mm时,工况下的可靠度为0.9924。将结构可靠性数值方法与数字阀相结合,得到一套有效的数字阀可靠性计算方法,利用经验数据计算可靠度,节约成本,简化了可靠性实验流程,对液压系统的可靠性分析具有一定的指导和借鉴意义。

为了改善不同行驶工况下车辆悬架系统的动态性能,提出了一种基于空气弹簧和直线电机作动器的混合空气悬架结构。在分析混合空气悬架结构与原理的基础上,建立了1/4车辆动力学模型、空气弹簧刚度模型以及直线电机作动器阻尼力模型;设计了混合空气悬架的多模式阻尼自匹配协调控制策略,并分析了不同工况下的空气弹簧模式和直线电机阻尼自匹配方法;在不同工况下对悬架的各项动态性能进行了仿真,并开展了台架试验。仿真结果表明,混合空气悬架多模式阻尼自匹配协调控制策略能够适应不同工况条件,改善了悬架各项动态性能。试验结果表明,与被动悬架相比,混合空气悬架多模式阻尼自匹配协调控制下悬架的簧载质量加速度降低了28.08%。

针对风帆液压控制过程中液压冲击对风帆系统的影响,提出了油缸速度前馈和风帆转角位移综合协调控制方案,按照所规划的运行速度位移曲线,采用所构建的速度前馈模型来实时控制调节运行过程中转角速度,同时在转角位移控制上采用了单神经元控制方法。通过对风帆转角速度位移复合控制的液压策略仿真试验研究表明,在不同转动速度要求及不同负载力情况下,风帆能够在速度前馈控制下较好的按照规划转角速度曲线运行并稳定转动到所需角度,实现了无速度冲击控制,证明该复合控制策略的有效性。

恒压变量泵作为通用的飞机液压能源,其工作可靠性影响着飞机的飞行安全。近年来,发现某型液压泵回位活塞与滚轮存在撞击痕迹,这一异常现象给液压泵使用带来安全隐患。对产品相关结构进行分析、仿真及试验验证,发现随动腔存在较大瞬时峰值压力是导致撞击的原因所在,对回位活塞进行了适应性改进,解决了撞击问题,使该型液压泵更加稳定可靠,也为同类产品相似问题的解决提供了思路。

目前在摆线泵数值模拟方面,多数研究基于CFD对不同运行工况(如转速、温度等)下的泵进行分析,未考虑在流固耦合(Fluid Structure Interaction,FSI)作用下泵的特性。首先基于COMSOL软件建立了摆线泵的模型,对旋转域采用动网格技术,流固耦合界面进行设置,设置相应的边界条件后对泵进行CFD和FSI仿真,并与试验结果进行对比。结果表明:FSI的仿真的流量平均值均更接近试验的结果,FSI出口处流量脉动率最大;FSI和试验的出口压力平均值均低于CFD的仿真值,且CFD和FSI的压力均值更接近实际出口边界设置。通过对比内外转子间流体域某一截面速度和压力得出:在吸油区域计算得到的负压CFD大于FSI,计算得到的速度CFD小于FSI;在排油区计算得到的正压力CFD大于FSI,计算得到的速度CFD小于FSI的结果。在内外转子与流体耦合界面某点处CFD的压力随时间的波动值均大于FSI的压力值。通过...

针对交变载荷作用下的液压缸动力学特性,进行了数值仿真分析研究。首先,阐述了液压弹簧刚度非线性变化引起的软硬弹簧现象,以及时变摩擦力随速度变化呈现出负阻尼特征的产生机理,指出二者耦合作用是造成液压缸出现非线性动态特性的根本原因;之后,采用数值方法离散时间域步长,基于Taylor展开法确定摩擦阻尼,通过迭代求解非线性微分方程,获得活塞的速度、位移等性能参数曲线;最后,通过具体算例,采用MATLAB软件对交变载荷作用下液压缸的动态特性进行数值仿真分析。仿真结果表明,所提方法与实测出现的时域波形复杂、尖峰繁多等现象相符,可以较好地模拟液压缸的非线性运动规律,能够对工程实际提供指导。

针对不确定性及外部干扰下主动升沉补偿系统的非线性控制问题,提出一种基于扩展干扰观测器自适应鲁棒控制器。扩展状态观测器将外部扰动扩张成新的状态变量,利用输出反馈观测扩张的状态。基于反步法构建自适应控制器,结合拓展状态观测器处理系统方程存在的建模误差、外干扰、不确定性及参数不确定性。基于滑模控制方法,设计非线性滑模反馈律,从而提高系统在外部干扰下的鲁棒性能。最后,通过李雅普诺夫函数证明整个闭环系统的稳定性。基于升沉补偿电液伺服系统进行仿真实验,结果表明:所设计控制器在存在不确定性及外部干扰的情况下具有良好的控制精度及鲁棒性。

针对某型号火箭二级主发动机的俯仰和偏航通道姿态控制,提出了一种基于4个高速开关阀控制的电静液作动器。采用4个高速开关阀组成一个H桥路,使得泵的进、出油口与作动器的A,B油口实现了完全独立控制。通过采用经典的PID算法与基于时间预测模型的算法进行仿真分析可知,采用基于时间预测模型高速开关阀控制的EHA系统可以大大提高系统的频响,同时还具有很高的系统效率。

主要提出了反渗透海水淡化系统的新型动力装置,将自由活塞斯特林发动机与往复式柱塞泵耦合,构成自由活塞斯特林增压泵,为反渗透海水淡化系统提供动力。首先,通过分析该发动机的结构和运行机理,建立自由活塞斯特林增压泵质量-液压力-阻尼系统;其次,利用实用等温模型分析法对斯特林发动机进行热力学建模,利用流体力学对液压腔压力变化建模,以及利用牛顿定律对系统活塞动力学建模;最后,借助MATLAB软件对系统建模进行求解分析,求出新型增压泵的输出功率和流量。结果证明该增压系统的设计符合反渗透海水淡化系统的需求,并可正常运行。