地层动态测试器在石油资源勘探领域中承担重要角色,其核心功能为通过预测试室测量地层渗透率。随着勘探任务逐渐走向超深井化,受井下高温影响,地层动态测试器预测试室模块的电液系统存在明显流量死区现象。因此,通过数值仿真定量分析其性能缺陷具有重要意义。首先介绍地层动态测试器预测试室模块的电液系统组成及特性;其次建立Simulink-AMESim联合仿真模型,结合数学模型对流量死区进行分析;接着结合实际工况确定动态性能补偿方案,并进行仿真验证。结果表明,提出的方案可以有效减轻高温导致的性能缺陷,有利于提升地层动态测试器作业的稳定性。

高速燃油电磁阀作为航空发动机用叶片调节器的关键控制部件,其电磁特性直接影响叶片调节器的控制精度。首先基于Maxwell建立电磁阀数值模型。其次,深入研究磁路材料和外壳壁厚对电磁阀电磁力的影响规律。然后,对比研究极面形状和工作气隙相对位置对电磁力的影响规律。最后,研制了高速燃油电磁阀样机,进行实验验证。结果表明磁路材料均为1J22时,电磁力最大;外壳壁厚0.75~1.5 mm时,各工作气隙下电磁力几乎不变;厚度小于0.75 mm时,电磁力随外壳壁厚的减小而下降;工作气隙小时,锥形极面衔铁电磁力小于平面极面,反之,锥形极面衔铁电磁力较大;工作气隙相对位置对电磁力影响有限。实验结果与仿真结果具有较好的吻合度,验证了仿真模型的正确性和研究方法的可行性。研究成果对高速燃油电磁阀电磁性能优化提升,提供了理论基础和数据支撑,具有实践...

为揭示齿轮泵高转速运行时的空化发展规律,对装载机用大功率双联齿轮泵的吸油特性展开研究。通过全流域仿真模拟及试验,分析了转速、吸油压力对双联齿轮泵空化现象及输出流量特性的影响。结果表明,双联齿轮泵发生明显吸油空化的临界转速为2400 r/min,当转速大于2400 r/min后,泵内的气体含量骤增,严重影响输出流量的连续性和稳定性;双联齿轮泵的临界吸油压力为0.19 MPa,继续增大吸油口压力会增大泵出口的流量脉动,与入口为0.1 MPa相比,吸油压力为0.19 MPa时齿轮副1和齿轮副2的气体体积分数分别降低0.059和0.067,有效流量分别增大7.96%和9.24%。通过增压装置增加泵的入口压力,对齿轮泵空化的抑制以及有效流量的提升有明显的改善作用,具有工程实际意义。

气动密封广泛应用于往复驱动机构中,其中摩擦力和泄漏量是评估密封性能的主要指标。使用弹流润滑理论建立气动往复Y形密封圈的数值分析模型,该模型耦合了流体力学、接触力学、微观变形。通过数值迭代求解获取密封区域内的油膜厚度、油膜压力和粗糙峰接触压力分布,以及单个行程内的流量和活塞杆表面的摩擦力。分析了Y形密封圈在不同气动条件下的弹流润滑特征以及密封性能。结果表明,增大密封压力会导致摩擦力和反向泵回率的增加,增大往复速度有利于减小泄漏量。

为提高传统轴流风机气动性能,扩大其有效工作区间,以某轴流风机为研究对象,采用数值模拟与试验相结合方式,通过单因素分析和响应面分析方法,研究导叶圆弧半径、圆弧角度、切角对风机性能和流场的影响。结果表明导叶圆弧半径、圆弧角度、切角的较优区间分别为1500~2300 mm、35°~45°、0°~14°;在最大体积流量下,随着圆弧半径和圆弧角度的增大以及切角的减小,全压和全压效率逐渐增大;在体积流量为70 m3/s和50 m3/s下,随着圆弧半径和圆弧角度的减小以及切角的增大,全压和全压效率逐渐增大;通过响应面分析,当圆弧半径为1940 mm、圆弧角度为35°、切角为14°时,风机性能取得最优。经数值模拟验证,相比原型风机,优化后风机全压提高5.3%左右,全压效率提高4.8%左右。

对某飞机舱盖作动筒异常弹出进行分析,原因是油液中的气体导致油液体积弹性模量变小,可压缩性增强,易发生弹出现象。基于IFAS模型得到含气量与油液体积弹性模量的关系。座舱盖液压操纵系统密封区域均采用O形密封圈进行密封,但由于关键元件粗糙表面特征的存在构成气体泄漏通道,导致座舱盖液压操纵系统中混入气体。因此提出了一种基于Roth模型的泄漏率计算方法,将O形密封圈与金属粗糙表面之间的接触关系,看作弹性金属光滑表面和刚性金属粗糙表面之间的接触关系,对金属粗糙度表面轮廓三角峰均一化排列,从而将泄漏路径定义为梯形通道。基于有限元软件ABAQUS计算密封圈的密封性能系数,分析了表面粗糙度及偏载情况对气体泄漏率的影响;最后通过ANSYS仿真分析与理论结果进行对比。该工作对高精密的密封结构加工设计有着重要指导意义。

针对阀控液压马达位置伺服系统中存在的时滞性与摩擦非线性问题,设计了一种长短时记忆神经网络预测抗扰反步控制器。该控制器通过引入长短时记忆神经网络对当前位置轨迹进行预测,并将预测值反馈给控制器对系统时滞进行直接补偿。对于系统中难以建模的摩擦非线性,将其视为扰动,通过设计扩张状态观测器进行估测,并使用反步法对估测得到的总扰动进行补偿。最后,在Simulink中搭建长短时记忆神经网络预测抗扰反步控制算法进行仿真验证,并与径向基函数滑模控制算法、反步控制算法和自抗扰控制算法进行对比,证明其在对含有时滞及摩擦非线性的阀控液压马达位置伺服系统进行控制时,具有较快的响应速度及较好的跟踪性能。

为了探究离心涡轮自增压装置对高速轴向柱塞泵内液流流动特性的影响,建立了轴向柱塞泵的仿真模型,通过CFD仿真技术研究了离心涡轮与柱塞泵耦合运行时泵内部全流域流场的压力特性、速度特性以及空化特性。研究表明装配有离心涡轮的轴向柱塞泵吸油能力显著提升,且对射流空化、吸空空化均有抑制作用,其中对吸空空化的抑制效果最显著。应用涡轮增压系统后,单个柱塞腔旋转一周过程中的时均气相体积从59.54 mm3降至1.66 mm3,最大气相体积分数由0.155降至0.029,阻尼槽区域的射流速度由100 m/s降至75 m/s,而涡轮所消耗功率仅占柱塞泵轴功率的9.7%。

飞机燃油箱惰化试验是飞机燃油系统安全评估的重要内容。为检验飞机惰化系统设计的正确性以及机载测试设备在飞行环境下的工作可靠性,设计了飞机燃油箱惰化试验飞行环境模拟系统,用于地面开展飞机燃油惰化系统飞行模拟试验。应用所搭建的模拟系统,开展了模拟平飞、爬升、下降等过程的飞机燃油惰化系统试验,检验了新研发的机载燃油箱氧浓度测试设备的性能。结果表明模拟系统能够提供飞行条件高低温、高低压的油箱外部环境模拟以及含油气、惰化气体、飞行晃动的油箱内部环境模拟,从而为飞机燃油箱惰化系统试验提供有力支撑。

以某型汽车涡轮增压器并联充液管路为研究对象,采用模拟仿真与试验验证相结合的研究方法,研究了充液管路在随机振动作用下的疲劳失效问题。首先,建立充液管路的流固耦合动力学模型,并通过模态试验验证了该模型的准确性;其次,基于所建立的动力学模型与管路实测的S-N曲线,进一步预测了充液管路在随机振动载荷谱下的疲劳寿命,并与试验结果进行了对比;最后,通过优化波纹管波高与壁厚,提高了充液管路的疲劳寿命。结果表明充液管路疲劳寿命随着波纹管波高尺寸与壁厚尺寸的增加先提升后下降;当波纹管波高与壁厚分别调整为3.5 mm与0.33 mm时,优化效果明显,充液管路的预期疲劳寿命由1.056×10~6提升到1.80×10~7。