针对带有表面微织构的径向动压轴承,采用高斯随机粗糙表面模拟轴瓦表面粗糙度,建立了表面微织构和粗糙度耦合作用下轴承油膜特性数学模型;在此基础上,计算不同偏心率及转速下油膜静、动特性参数,并分析了粗糙度对织构化动压轴承压力分布、失稳转速等的影响。结果表明,各偏心下适当的表面粗糙度能够提升织构化动压轴承油膜压力及承载能力;摩擦力及平均温升亦有上升,且粗糙度造成织构化动压轴承失稳转速降低。将理论结果与M2000型摩擦磨损试验机测试结果进行对比,验证了模型的合理性。研究对同时计入粗糙度和织构的滑动轴承润滑机理研究有一定的借鉴意义。

海上风力发电场在世界范围内日益普及,由于对较高风能的需求和近海海域场地限制,风电开发逐渐向深海海域迈进,半潜浮式风机相较于固定式风机能够更好应对深海海域复杂的海况。本文基于CFD软件STAR-CCM+,采用计算流体力学方法和动态重叠网格技术,对粘性流体中的半潜浮式风机系统进行数值模拟。为了验证该软件数值模拟的准确性,本文首先对风机的气动力性能和浮式平台的水动力性能进行了计算,并与试验结果进行对比;然后建立了三维粘性数值波浪水池模型,选用10 MW半潜浮式风机系统,结合Catenary Coupling准静态系泊模块搭建风机—平台—锚泊耦合的多体运动模型;最后采用Navier-Stokes(NS)求解器,选取模型计算不同风机叶轮俯仰角度下海上浮式风机系统的运动响应及锚链载荷等。计算结果表明风机叶轮俯仰角度的改变对风机功率的影响明显,对推力的影...

以空调用多翼离心风机为研究对象,建立了3组不同叶片出口角叶轮模型,通过数值模拟获得风机外特性以及叶轮中间截面、风机出口的压力,速度,湍动能分布和叶轮进出口的压力脉动情况,并进行对比分析。结果表明:随着叶片出口角的增大,在420~725 m3/h流量范围内风机的风压和效率有所提升;内部流场中,风机出口低速区的面积增大,蜗壳出口和蜗舌区域的总压分布均匀性降低,叶轮流道内的涡量增多;叶轮进出口在叶频及其倍频处的压力脉动幅值有一定程度的降低。为了得到较好的气动性能和噪声性能的风机,需要将叶片出口角控制在合理的范围之内。研究结果对于风机进行气动性能和降噪性能设计具有较好的指导意义。

流体动力式换能器相较于其他形式的换能器在产生低频声音方面具有更大的优势,为了预测流体动力式换能器的声学性能,提出一种基于机电类比的流体动力式换能器等效电路模型。设计并搭建流体动力式换能器试验台,将机电类比模型模拟结果与空气中进行的试验结果进行了比较。结果显示,该机电类比模型在空气中1~4 Hz频率范围内的声源级预报值与实测值的误差低于10%,证明了机电类比分析模型的有效性和可靠性。

双螺杆泵容积效率的影响因素复杂且容积效率计算困难。为解决此问题,提出一种基于理论模型及响应面法相结合的容积效率建模优化方法。基于平行平板液流理论建立双螺杆泵效率理论模型,进行敏感度分析,筛选出影响泵容积效率的最敏感设计参数为间隙、压差及动力黏度。基于正交试验和响应面法,通过有限元数值仿真分析,建立泵容积效率与敏感参数的拟合关系模型。仿真结果表明所选择的敏感参数对效率影响均显著。基于该拟合关系模型,以容积效率为优化目标,建立优化模型并求解,获得最优敏感参数组合,使泵容积效率显著提高。所提优化方法可降低仿真计算的复杂性,提高理论模型的精度。

为了提高打磨抛光效率与质量,降低环境污染对人体的伤害,研制一套自动打磨抛光机器人集成控制系统。控制系统以PLC作为主控单元,机器人与打磨抛光末端执行器作为执行单元,与主控单元建立Profinet通信,并基于Qt编程环境设计了上位机人机交互界面和数据库。全面介绍了该套控制系统硬件框架、自动加工控制流程、集成控制系统方案、控制系统通信关键技术、上位机人机交互界面设计及数据库管理设计。经实物验证,该套控制系统打磨效率高,性能可靠且人机友好操作简单。

先进制造方式需要机床具有高速高精密的电主轴功能部件,选用动静压轴承可以提高车削加工中心电主轴的刚度和回转精度,因此选择动静压轴承作为主轴的支撑形式。轴承周向有4个浅腔形式油腔,以小孔节流形式恒压供油。建立润滑分析模型,分析轴承的承载力、最小膜厚和温升等静态性能指标。在卧式试验台上测试轴承的动态性能,结果表明:刚度随着转速的增加主要呈增大趋势,转速在3 000~6 000 r/min时刚度值比较稳定;水平方向和垂直方向的最大振幅分别为4.5、3.9μm。若要提高回转精度可对转子轴系进行优化,并做好动平衡及隔振。

针对粮食烘干热风炉试验成本投入大、煤粉燃烧配风控制严重依赖手工调节的问题,设计了热风炉燃烧通道结构,优化了配风参数,并进行了数值模拟试验。为了验证仿真结果的正确性,建立了热风炉实际模型,按照设计参数进行了煤粉燃烧试验。通过数值仿真结果和现场采集数据对比,发现数值模拟测得温度值与现场试验测量值误差低于5%。该结果对该粮食烘干用热风炉的设计、运行和改造具有一定的参考意义。

对增压泵组变压节能供水模式的实现方式和控制逻辑进行了理论分析和试验验证。构建一种以PLC和变频器相结合的控制系统,建立变压控制泵组的节能控制模型,包括管网系统用水需求预测模型、变压控制模型以及能效判据为主导的增减泵控制模型等,进而实现增压泵组的变压控制和节能运行。试验结果表明,控制模型的用水需求预测准确性可达90%以上,且敏感性较高;能效优化方案可有效改善泵组控制效果并能提高泵组能效。研究结果可为增压泵组节能运行及变压控制系统的设计提供参考。

输流管道系统中的水锤现象是引起管道失效的主要原因,传统的分析方法常基于特征线法进行一维计算,而忽视了流体流动所带有的典型三维特征。因此,本文采用三维计算流体动力学(CFD)对关阀水锤现象进行分析。研究中,建立了直管路和分支管路试验模型,利用动网格技术实现阀门快速关闭,并通过UDF文件修改介质属性实现在瞬态模拟中实时考虑流体可压缩性。数值模拟结果与试验数据对比分析可知,三维CFD分析方法可以准确模拟关阀水锤的压力脉动衰减过程,并且2种不同管路中的压力脉动波动周期、波形与试验数据吻合程度较高,验证了三维CFD方法在管路瞬变流分析上的准确性。研究结果对与进一步改进一维瞬变流计算模型精度、水锤预防和管路设计有重要指导意义。