针对工程机械比例阀用电磁铁的耐久性问题,为提高在随机载荷条件下抵抗热失效的能力,综合多物理场耦合理论与稳健性优化理论,提出了比例电磁铁的参数化再设计模型。以一种具有盆式吸合结构的比例电磁铁为研究对象,通过稳态电磁测试和温度分布测试,验证了所提出的参数化模型的有效性,并在保证电磁算力精度的前提下,标定了系统中量值模糊的导磁、传热等参数;以电磁铁和线圈主要结构参数为控制因子,以生产工艺条件不确定性导致的线圈漆包铜导线线径随机误差为噪声因子,基于田口方法设计正交试验,定义了多因素加权的比例电磁铁热稳健性再设计评价函数;以挖掘机现场试验获得的比例电磁铁热负载作为响应计算热源,在不导致线圈绝缘破损失效的许用温升约束下,进行关键结构参数在噪声扰动下系统响应变异最小的再设计。研究结果表明线...

为了对隧道轮的强度进行研究,提出了压气机隧道轮应力的计算方法并建立了压气机隧道轮三维实体模型,在ANSYS Workbench软件中建立多场耦合计算平台,分析流体压力和温度对隧道轮应力大小及分布的影响,获得了考虑不同载荷状态时隧道轮的最大应力以及变形,验证了离心载荷、气动载荷和热载荷共同作用下隧道轮最大工作转速时强度的可靠性;同时通过计算获得了隧道轮在离心载荷、气动载荷和热应载荷共同作用下的极限转速与低周疲劳临界转速,可为隧道式压气机最高转速的确定提供参考。

为探究热防护材料在高超声速环境下的服役行为,采用风洞试验和数值模拟方法研究了D6AC钢结构在多物理场耦合作用下的失效问题.基于高超声速气动力学、结构力学基本理论,建立高超声速D6AC钢结构的多物理场耦合理论模型,利用Navier⁃Stokes方程模拟得到其在不同飞行环境下的气动加热和结构响应,并对数值模拟的结果进行风洞试验验证.结果表明,风洞试验结果与数值模拟结果相吻合.气动热是导致D6AC钢结构破坏的主要因素,在三组来流条件下钢结构均发生了烧蚀现象,结构烧蚀开始时间取决于来流总温的大小.

针对航空发动机燃油增压泵接触式机械密封润滑失效问题,通过多物理场耦合仿真和试验分析人字槽液膜密封用于燃油增压泵的可行性。基于考虑粗糙度的雷诺方程、能量方程和热传导方程建立液膜密封多物理场模型,分析密封温度特性、泄漏特性等关键性能参数,并针对人字槽液膜密封开展密封性能试验研究。结果表明:与平端面接触式机械密封相比,人字槽型密封端面平均温度降低约50℃,有利于密封运行稳定性的提高;试验运行过程中密封各处温度稳定,泄漏量为0,满足燃油增压泵对密封的性能要求。

以线性压缩机吸排气阀组为研究对象,考虑吸排气阀组特征,依据结构动力学构建吸排气阀组结构域动力学方程;利用计算流体力学的基本理论,建立吸排气阀组流体控制方程;结合Lighthill声比拟方法建立吸排气阀组声学模型。考虑吸排气阀片组结构-流体-声学各物理场耦合面间物理量传递关系,利用ANSYS Workbench多物理场仿真平台,构建基于结构-流体-声学多物理场耦合的线性压缩机吸排气组仿真模型,研究不同工作频率下吸排气阀组的气动噪声。结果表明:随着活塞运行频率的增大,吸排阀组的气动噪声随之增强,但运行频率达到100 Hz之后增幅变缓,为合理选取压缩机工作频率提供了依据。

针对目前磁流变减振器的温度场研究较少且现有技术手段无法监测到减振器内部的温度分布,考虑温度对减振器性能的影响,对温度场的分析十分必要。理论分析得到温度对减振器阻尼力及可调系数的影响;考虑到流固传热及流场的相互耦合作用,分别建立流场及流固传热数学模型。在仿真软件中对减振器进行多物理场耦合建模,分析磁流变减振器的温度变化,得到其内部磁流变液的流动状态及变化规律。通过改变活塞头冲程和参数化扫描改变其阻尼间隙,获得

伺服比例阀是一个涉及多学科领域的复杂物理系统,建立包含机械、电、磁、流场等模块在内的多物理场耦合模型对其进行仿真研究。基于对伺服比例阀结构和工作原理的分析,搭建阀芯位移闭环控制电路及阀芯动力学模型,建立伺服比例电磁铁有限元瞬态仿真模型、液动力瞬态流场降阶模型,并将各模块耦合完成伺服比例阀多物理场模型,实现动态特性仿真。为验证伺服比例阀多物理场耦合模型的准确性,对采用相同的测试条件及控制电路的伺服阀阀芯位移控

液压元件设计理论随着液压系统控制精度的提升不断完善,对液压阀阀套阀芯间配合间隙的设计时需考虑阀套和阀芯变形带来的影响。依据实际使用的插装阀结构尺寸,建立其整体的三维流固热三场耦合模型,给出了不同边界条件时阀芯阀套的温度场分布规律及阀芯阀套在热效应和压力效应共同作用下产生的变形量,同时给出变形量带来的阀套阀芯配合间隙的变化。研究结果表明:锥阀在不同的工况时,热效应和压力效应对阀芯阀套的变形量和变形方向的作用不同,阀芯阀套的变形对其配合间隙的影响需针对典型工况进行具体分析。

在液压系统中，由于节流作用，油液通过阀口会发热使温度升高，从而阀的温度会升高。阀芯阀套随着温度升高产生变形，改变了两者之间的间隙，可能造成阀芯卡紧。针对这一现象，建立滑阀多物理场耦合热力学模型，联合采用Fluent和ANSYS软件，得到油液温度场，固体温度场以及热变形规律。仿真结果表明，油液温度升高的根本原因是流体的黏性耗散，其最高温度出现在阀1：2附近的壁面处。固体因温度升高产生的径向变形，使得阀芯阀套的配合间隙减小，当压差较大时，会导致阀芯卡紧。

电磁阀为涉及机械、电、磁和热等多物理场耦合复杂异构系统，其寿命和可靠性很大程度上取决于运行过程中产生的热。基于对某自动变速器液压比例电磁阀的结构和工作原理分析，采用二维轴对称有限元法，建立电磁阀的多物理场耦合热力学模型，仿真两种使用环境中不同工作电流下电磁阀内部的热变形及温度分布。仿真结果表明，使用环境和工作电流导致温度过高或者应力过大都是电磁阀热失效的重要原因；而且电磁阀内部的最高温度或最大应力与工作电流具有近似的线性增长关系，尤其是在散热条件差的使用环境下，电磁阀内部更易快速达到较高的温度和热应力，势必降低电磁阀的寿命和可靠性。通过与试验结果的对比分析，验证了该热力学模型具有较高的精度，可用于电磁阀的可靠性设计。