为了研究独立式冷却模块中多热交换器气动特性之间的集群效应,以典型双热交换器工程机械独立式冷却模块为例进行试验与数值仿真研究.采用多孔介质模型模拟热交换器,利用多重参考坐标系方法模拟风扇性能,建立4种不同热交换器布置方案下的独立式冷却模块数值模型,对比分析气动特性,并进行冷却模块气动性能试验;通过改变热交换器间面积比与厚度比,完成独立式冷却模块气动特性主动控制方法的数值仿真研究.研究结果表明:独立式冷却模块气动特性上具有独特的集群效应,即当热交换器呈对置方式布置时,不论两者的倾斜角度如何,气动阻力都相等;数值仿真发现相比于面积比控制,当采用厚度比控制的主动控制策略时,改变独立式冷却模块热交换器之间的厚度比,流量比变化更为平缓,且受风扇转速的影响更小,并据此得到两热交换器之间冷却风量、气...

气动技术是以压缩空气为介质进行控制和传动的一门专业工程技术,具有安全防爆、无污染、易维护等优点。传统的气动技术教学实验台存在实验内容单一、数据记录困难、难以达到低压力高精度控制等问题。利用虚拟仪器并结合检测、气动比例控制等技术构建可视化的基于微流体芯片的气动比例压力阀实验教学平台。该实验教学平台以LabVIEW作为软件开发平台,开发了气动比例压力阀、位移、流量以及压力传感器、控制器、高性能数据采集卡等气动实验系统,可实现气动元件的性能测试、位置控制、回路测试等实验教学。整个实验平台同时具备数据采集、处理、存储以及实验报告生成等功能,操作便捷、界面直观、功能齐全。

设计并开发了集传感器技术、可编程逻辑控制器(PLC)、工控机和虚拟仪器于一体的计算机辅助电液比例变量泵自动测控系统。采用了速度闭环、压力闭环和流量闭环的控制方法,保证了电液比例变量泵在稳态测试过程中各参数的精度达到小于1%的要求。运用虚拟仪器技术实现了电液比例变量泵动静态综合性能的测试,主要包括基本性能测试、压力流量滞回曲线测试以及压力流量阶跃响应测试。现场测试结果表明,该测控系统具有较高的测试精度和效率,能及时发现系统动作异常并可以进行自我保护。

对采用硅流体芯片的气动位置控制系统进行了建模、实验及仿真研究。在采用增量式PID控制的条件下,通过实验得到了系统对阶跃信号、三角波信号及正弦波信号的输出特性曲线,并分析了气源压力变化对控制系统输入输出特性影响较大的原因。当气源压力为0.7 MPa时,系统阶跃响应控制精度最高,进入稳态后误差小于0.077 mm。当气源压力为0.2 MPa时,系统对2 Hz的正弦信号可以较好的跟随。利用AMESim软件对系统进行了仿真研究,仿真结果表明,增加芯片个数可以减小阶跃响应的上升及下降时间,对滞回特性也有一定的改善。

针对液压滑阀阀体沉割槽内液体流速不同会产生径向卡紧力的问题,利用CFD软件对某滑阀沉割槽处阀芯台肩所受径向压力分布进行研究,同时,根据滑阀内部流道的结构特点,结合理想流体伯努利方程,建立了沉割槽处阀芯台肩上压力分布的数学模型,并且通过实验验证了模型的准确性,分析了沉割槽尺寸及流量对阀芯径向压力分布的影响。研究表明：阀芯台肩上径向压力分布不均匀,且压力值随入口流量、沉割槽深度和宽度呈二次多项式函数关系上升;随压力点位置从远离出口位置至靠近出口呈平方关系下降;当阀口开度为0.5mm、流量为40L/min时阀芯台肩径向卡紧力为4.2N,是流量为10L/min情况下的16倍,且沉割槽深度减半后,卡紧力增至14.47N。最后,提出了一种偏心沉割槽结构,仿真结果表明,入口流量大于40L/min时,偏心沉割槽结构中径向压力分布的不均匀度比传统同心结...

为研究二维(2D)伺服阀的稳定性及其影响因素,结合2D阀先导级螺旋阀口双流道中心对称的结构特点,通过理论分析和流体动力学仿真,得出流体流经螺旋阀口产生的稳态液动力属于空间力,且2个对称阀口处稳态液动力的径向分力大小相同,方向相反;而轴向液动分力和周向液动分力形成的力矩随着阀口开度增加逐渐减小,yoz平面的射流角度也逐渐减小,且当阀口开度小于0.1mm时,减小幅度很大,开度大于0.2mm时,趋于稳定;随着入口流速的增加,轴向液动力和周向液动力矩逐渐增加。结果表明稳态液动力的轴向分力及周向力矩促使先导阀口关闭,对阀芯稳定具有促进作用。

运用CFD软件Fluent对液压滑阀内部流场进行可视化分析,详细研究了阀芯受径向压力分布情况和影响因素。计算发现,径向压力分布与阀口开度、入口流量、环割槽深径比、进出口油道的轴交角都有密切的关系。阀口开度越大,径向压力波动越小;入口流量越大,环割槽深径比越小,径向压力波动越大;与进出口轴交角为0°和90°相比,进出口轴交角为180°时x=0截面的径向压力分布更平稳。同时,通过伯努利效应对入口中心截面处阀芯周向压力分布及阀芯轴向分段建立压力方程,通过理论分析验证了仿真模型和结果的可靠性。最后分析了径向力不平衡产生的卡紧力及径向稳态液动力的分布及其影响因素。

为优化设计2D伺服阀并提高其测试的准确性和高效性,结合虚拟仪器和高速数据采集技术,开发一套2D伺服阀的测控系统,包括参数设置、数据采集、数据存储及分析等功能。通过对10通径2D伺服阀进行测试,结果表明:该测控系统能够实现不同工况下2D伺服阀的静动态特性及频响测试;静态特性显示阀芯轴向位移与流量成线性关系,且滞回非常小;当系统压力为14 MPa、阶跃响应时,伺服阀轴向位移的上升和下降时间分别为9和7 ms;当敏感腔体积加倍,系统压力为13 MPa时,2D伺服阀会发生自激振动和啸叫,且振动基频约为1300 Hz。

为研究硅流体芯片的特性,通过多物理场仿真得到了芯片输入电压与中间层杠杆机构输出位移之间的近似传递函数,结合AMESim软件进行了气路仿真研究。将气路仿真结果与实验结果进行对比,验证了仿真的有效性。利用气路仿真模型分析了静态增益和时间常数对双芯片结构阶跃响应及滞回特性的影响。使用多物理场仿真模型着重探讨了几何参数对V型电热微致动器的影响。仿真结果表明:致动器输出位移的大小主要与筋的倾角、跨长、对数有关,几何参数的改变对静态增益影响明显,时间常数主要与跨长有关。

为研究双自由度（2D）伺服阀先导控制阀口处气穴现象的影响因素及对阀芯稳定性的影响，运用Fluent软件中cavitation模型对2D伺服阀矩形先导阀口进行了气穴特性的仿真研究。研究表明，在出口压力低于1 MPa时，阀口处会出现气穴现象，且因气穴指数σ较小，故在弓形感受通道会出现气泡现象，出口压力高于5 MPa时，无明显气泡现象但阀口处的气穴仍然存在；随着入口流速增加，阀口内侧壁和外侧壁处气穴强度和分布范围增加；在出口压力0.1 MPa情况下，随着阀口开度增加气穴现象减弱。结果表明，2D伺服阀正常工作时先导阀口处会产生气穴，对伺服阀阀芯运动的稳定性产生干扰。