针对BTA加工过程中刀具系统刚性不足和径向受力不平衡的问题,基于流体动压润滑原理设计一种BTA深孔连接器。连接器包括双桥应变片和可倾瓦块,利用油膜支撑刚度增大刀具系统的刚性,并通过实时调整油膜压力抵消同步检测的不平衡径向力。建立可倾瓦块的数学模型,推导出油膜厚度公式,进一步得出油膜压力的计算公式。基于Fluent软件对连接器进行流体仿真,采用单因素实验法,分析不同条件下可倾瓦块受到的油膜压力的变化规律。结果表明BTA加工过程中,通过调节工件转速、切削液黏度、瓦块倾角和瓦块包角等参数调整油膜压力,进而实现增大刀具系统刚性和抵消不平衡径向力的目的。

针对滑阀的静态特性能够影响液压伺服系统性能的问题,主要采用软件模拟仿真的方法分析了在滑阀阀芯台肩处设置改进矩形预开口的情况下,获得随着阀芯位移的变化阀芯内部流场的压力、流速以及流量的分布规律,从而得到阀芯的应变情况,得出不同过流面的压力及流速变化规律,并仿真分析了在无预开口情况下对应的压力,流速,流量等参数的分布情况,分析了在开设圆形预开口与无预开口情况下对液压阀流量增益的影响。仿真结果表明滑阀采用改进矩形槽结构之后,能明显改善其内部的流场分布、有效减小了阀芯变形,从而提高换向阀的动静态性能。

基于微型筒式共轴双旋翼飞行器,设计了一种圆弧形桨叶。将旋翼折叠后能够与飞行器共形,并很好的包裹机体形成一个整体的圆筒,既对机体形成了保护,又将为飞行器的使用和存放提供极大的便利。该桨叶内外壁都为圆筒状,可以通过对碳纤管进行切割得到。首先设计共形桨叶翼型,并与传统NACA0012翼型进行比较,然后根据飞行器特点求解最优化翼展,最后对整个旋翼进行弦长优化。整个设计兼顾了结构特性、气动特性和工程实际,在验证阶段通过CFD流体仿真和实物测试,验证了设计的合理性以及该桨叶的良好性能,这种旋翼的加工方式简单,性能优越,具有很大的理论和工程价值。

按照调节阀流通能力的定义设定边界条件,利用FLUENT流体仿真软件对多孔型套筒阀进行数值模拟分析,仿真得到其流量特性。搭建了循环式多级并联调节阀流量试验平台,并对套筒阀进行检测,得到其流量特性曲线。通过对比试验数据、仿真数据以及标准直线流量特性曲线,可知测试阀仿真流量特性与试验值相吻合,误差在允许范围内,说明仿真数据和试验检测结果可靠。仿真数据和试验方法可为设计开发具有高精度流量特性的调节阀提供参考。

随着煤炭行业的高速发展,千万吨级矿井不断投产。在自动化综采工作面高产高效的要求下,装备的大型化要求不断提高。针对连接一、二级护帮千斤顶的交替双向锁在实际工作环境中面临公称流量小、压力损失严重、关闭压力低的问题,对其结构进行改进、流道进行优化。通过Pro/E对改进前后的交替双向锁进行实体建模,利用ANSYS进行模型流道抽取、网格划分及边界条件加载,运用ANSYS Fluent进行求解计算,获得介质在工作中的速度矢量图、静压云图等。将仿真结果与实验数据进行对比更新求解模型,利用迭代后的精确模型对新型结构设计进行指导。研究结果表明,通过改变阀芯结构设计和阀体流道布置,新结构交替双向锁流道90°弯折减少两处,阀体体积缩小1/3,压力损失减少65%,流量升级为125 L/min,有效降低了生产成本,提高了其在工程应用中的使用性能。

针对套筒调节阀节流套筒设计难点,根据调节阀流量方程和流量特性的相关理论,结合开孔几何设计方程,对其等百分比流量特性的节流套筒开孔进行参数化研究。以可调比为50∶1的DN50(Cvmax24)、DN250(Cvmax450)和DN500(Cvmax1860)套筒调节阀为例,进行多孔节流套筒的设计。采用Fluent仿真软件,分别对3台调节阀10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%和100%开度时的模型进行仿真试验。结果表明:DN50(Cvmax 24)套筒调节阀除10%开度外,其余开度时仿真和理论流量系数相对误差均在10%以内;DN250(Cvmax450)和DN500(Cvmax1860)套筒调节阀所有开度时的仿真和理论流量系数的相对误差均在10%以内,且相对精度较高;理论和试验流量特性曲线高度吻合。研究结果弥补了该套筒调节阀节流套筒设计方法上的不足,为调节阀行业的发展提供助力。

针对某石化公司DN50-ANSI600偏心旋转阀在恶劣工况下的冲蚀问题,采用Fluent软件对其流开和流闭两类模型的流量特性以及实际工况流场特性进行了仿真分析,研究了介质流向对阀门冲蚀的影响。结果表明:两种流向的流量特性曲线趋势相同,但流闭更有利于流体流动;两种流向的有效流量调节开度均在0~70°;开度越小,流体流动越紊乱;流闭模型腔内旋涡远少于流开模型,流动稳定性更好,更有利于防止阀门的冲蚀破坏。在某些工况,若流开的阀门冲蚀、振动和噪声严重,可以考虑采用流闭流向。

为提高3D打印机出丝的连续性与稳定性,提出送丝机构和喷嘴协同优化方法,克服了已有的打印机喷嘴和送丝机构单独优化而忽略两者之间耦合效应的不足。以喷嘴加热段长度、散热段长度、出口长度、送丝速度为优化参数,以喷嘴截面平均速度和平均温度为优化目标,设计正交试验,进行流体仿真。为快速得到最优方案,基于神经网络与NSGA-Ⅱ算法进行优化分析,结果表明:加热段长度为6 mm、散热段长度为4 mm、出口长度为0.7 mm、送丝速度为4.5 mm/s时,最大喷嘴截面

液体静压轴承由于具有较高的旋转精度和油膜刚度等特点广泛应用于精密、高速插齿机主轴上,然而主轴往复运动引起的发热以及摇杆对主轴侧向作用力的周期性变化将导致静压油膜刚度发生变化,从而影响加工精度。针对大齿宽长行程插齿机YKW51160的静压主轴刚度不足问题,建立油膜有限元分析模型,采用静压油腔边缘倒角和回字形油腔2种结构优化设计方案以提高静压油膜刚度和承载能力;基于流固耦合方法对优化后的静压轴承承载能力以及油膜刚度进行分

在乳化液泵三维实体模型的基础上，用AMESim搭建乳化液泵的液压系统模型，得出柱塞排液时的流量曲线。利用Flow Simulation对泵头的排液过程进行仿真，通过仿真结果可以直观地查看排液时泵头内部流体的流动特性，为泵头的国产化及优化设计提供了良好的依据。