针对提高工业汽轮机排汽缸气动性能、改善流场、降低流动损失问题,采用数值仿真方法对一种铸造式工业汽轮机排汽缸进行了详细研究与分析。揭示了工业汽轮机排汽缸内部的流动机理与气动特性,提出了工业汽轮机排汽缸内的典型流场结构;提出了一种表征排汽缸气动性能的热力计算方法,并与西门子公司的实验修正数据曲线进行了对比分析;为逼近排汽缸真实状态下的入口条件,将工业汽轮机三级低压级叶栅与排汽缸进行了联合计算,同时对比分析了排汽缸中肋板等附加结构对气动性能的影响。研究结果表明:多元的旋涡运动是造成排汽缸流动损失的重要方面,排汽缸内部的附加结构会恶化流动,而合理的肋板布置会改善排汽缸出口流场。

针对某工业背压式汽轮机小焓降、大流量的特点,为了优化布置,进一步提高气道性能,开发了一种内外缸夹层的回流结构。对该夹层模型进行了全尺度数值模拟,并给出了夹层气动损失的量化趋势,为机组设计者与结构优化设计提供了便利。

采用自主研发的热力计算程序与高效叶型对兆瓦级S-CO2轴流透平进行了一维气动设计,根据所得结果展开建模造型,并利用FLUENT软件进行了三维气动数值分析,结果表明,研究中采用的一维气动设计方法具备可行性,且设计点气动性能优良,满足设计要求。

针对液压四足机器人结构布局混乱、能量损失大及控制策略复杂等问题,从机器人整机、液压系统和控制策略3个角度分析了液压四足机器人的研究现状。首先,对各团队的机器人进行介绍,指出国内外的技术差距;然后,从动力来源、系统类型、液压回路和伺服执行元件4个方面对液压系统的主要2大构成分别阐述,着重介绍了以节能为目的的阀控系统和集成化、一体化的伺服执行器;接着概述了主流的几种控制策略,并分析各自的优缺点;最后,指出液压四足机器人的发展方向将集中在高速高压化、轻量化、节能降噪以及先进的控制算法,以实现液压四足机器人的高动态性能和行业应用。

液压系统广泛应用于工程领域,提高功率密度是其重要发展方向,其中液压集成块轻量化设计是提高功率密度的有效手段。通过增材制造(AM)灵活的加工特性能使集成块重量降低,是高功率密度液压驱动的一种有效的设计方法,但目前增材制造加工的流道存在塌陷形变、尺寸精度低、内部流道粗糙度高等问题。以提升增材制造流道成型质量为研究目标,选区激光熔融(SLM)为加工方法,探讨流道横截面及打印模型中有无支撑添加对成型质量的影响,并通过非接触测量对打印模型内部流道尺寸进行测量得到定量分析。结果表明,对于圆形流道,有支撑结构有较好的打印结果,菱形流道形变量小于圆形流道。进一步通过改变打印参数对内流道表面质量进行研究,结果显示适当选择工艺参数可以提高表面质量。

针对车载导弹发射装置起竖时间长、装机功率大和能量损耗大的问题,提出了基于蓄能器式辅助动力源的快速起竖方案.利用AMESim和Simulink建立多级缸起竖系统的仿真模型,制定了系统的能量分配策略及控制切换策略,仿真研究了系统起竖快速性、功率特性,并与阀控系统、泵阀复合调速系统进行对比研究.结果表明,该系统实现了装备的快速、平稳起竖,显著降低了系统装机功率,对起竖装备的升级改造有重要参考意义.

随着飞机功率电传技术的发展,电静液作动器(EHA)对液压轴向柱塞泵提出了高功率密度的要求,轴向柱塞泵不可避免地向着高压高转速方向发展。在更高参数要求下,了解能耗分布特性有助于针对性地改进泵的性能。对高转速的轴向柱塞泵进行性能测试,将功率损失分成容积损失、搅拌损失和摩擦损失三个部分,在不同转速和压力等级下,分析其分布特性,并对测试物理量的不确定度进行分析。测试结果表明,摩擦损失是造成功率损失的主要原因,在泵的设计过程中应考虑使摩擦副在工况范围内得到充分润滑,以期提高效率。另外,测试中某些工况下存在着较大的不确定度,为了避免这类情况在选择传感器量程时应该更接近测试数值大小。

轴向柱塞泵作为液压系统的核心动力元件,具有额定压力高、流量大、功重比高等优点,传统斜盘式柱塞泵结构复杂,易导致滑靴磨损,且柱塞与缸体之间具有较大的侧向力易造成柱塞卡死,影响柱塞泵的可靠性及寿命。提出了一种新型十字摆盘驱动式轴向柱塞泵结构,斜盘轴旋转驱动十字摆盘摆动回程,实现柱塞的往复运动,同时高低压配液阀实现流体介质的配流,完成柱塞吸排油动作。通过模型受力分析验证,该柱塞泵具有回程结构性能稳定、侧向力小等优点,应用前景广泛。

液压阀块是液压系统的重要组成部分,采用锻造-钻铣传统方法加工的流道只能采用直孔形式并且管路交叉沟通不灵活。选区激光熔融增材制造克服了传统加工的限制,可实现两端盲孔流道加工、任意走向及任意曲率流道加工,并能剔除非必需质量,实现液压阀块的集成化、轻量化和节能化设计。与传统阀块相比,金属增材制造液压阀块体积降低30%以上,重量降低50%以上。但是金属增材制造受到悬垂部件阈值角度限制,传统圆形截面流道加工存在局部支撑结构,而阀块内部复杂流道的支撑结构很难去除,因此削弱了增材制造技术在轻量化和节能化方面的效果。以减少内部流道的辅助支撑为目标,提出采用异形截面流道的设计方案,通过理论分析和仿真对比,实现少支撑甚至零支撑的内部流道设计效果,为液压元件的增材制造技术提供理论支撑。

为了准确评估液压泵的性能,为优化结构设计、提高工艺水平和促进产品升级提供指导性意见,同时提高性能测试的效率和准确度,设计了基于CAT（Computer Aided Testing,计算机辅助测试）技术的液压泵性能测试系统。对拖动及调速系统、超载试验系统和阶跃加载系统进行了原理设计和元件选型,继而完成了液压系统的整体原理设计。分别通过LabVIEW软件和工控机、PLC、数据采集卡及各类传感器实现CAT系统的软硬件设计。通过分析被测泵的效率试验曲线证明该液压泵性能测试系统的设计是合理的。CAT技术在液压泵性能测试系统上的应用,提高了试验过程的自动化和智能化水平以及测试效率和精度。