为提高H型垂直轴风力机的气动性能,提出在风力机外部加装聚风挡板的设计方法。首先利用Fluent软件对垂直轴风力机进行流体力学仿真,再采用正交试验设计法,研究聚风挡板的长度、水平布置距离、垂直布置距离和偏转角这4个设计参数对风力机性能的影响,按各参数影响从小到大依次计算。研究结果表明当聚风挡板的水平布置距离为R,垂直布置距离为2.5R,长度为0.9H(H为风轮高度)和偏转角为25°时,风力机风能利用率最大,其风能利用率相比于原型风力机提高了5.46%;聚风挡板能够有效增大风力机运转区域内部的流场速度,并明显缩短风力机速度较低的尾迹区,进而增大叶片内外表面压力差,也能够在对主轴合成力影响较小的前提下,提升叶片的力矩系数和风力机的风能利用率。

针对检测中发现的高分子膜基H类湿铺防水卷材撕裂力测试结果离散性大的问题,通过研究不同冲压方式、不同裁刀锋利程度分析原因。研究发现,气动冲压机、直角形新裁刀裁制撕裂力试件的完整性、数据结果的均匀性、稳定性分别优于手动冲压机与旧我刀。因此,建议在裁制H类湿铺防水卷材时采用气动冲压机、调节0.6~0.8MPa的固定气压进行冲压制样,同时定期定频率更换直角形裁刀,以保证制样的质量和测试结果的稳定性。

为提高垂直轴风力机的气动性能,针对小型双叶片H型垂直轴风力机,提出3种涡流发生器在叶片表面安装位置方案。建立风力机整机仿真模型并进行了网格独立性验证。利用ANYSY FLUENT软件对垂直轴风力机进行三维流体力学仿真研究。研究结果表明:在上风区叶片内表面和下风区叶片外表面加装涡流发生器均可提高叶片的转矩系数,但分析流场显示下风区流场紊乱,下风区叶片外表面加装涡流发生器提升效果变差。3种方案中,叶片内外表面加装涡流发生器时垂直轴风力机风能利用率CP提升效果最好,与原型风力机相比CP提升6.4%。

为推迟翼型的边界层分离,改善叶片的气动性能,提出一种在H型垂直轴风力机对称翼型NACA0012叶片表面上加装涡流发生器的设计方案。利用FLUENT软件对翼型进行三维流体力学仿真,采用正交试验设计法,研究涡流发生器的高度、安装角度和安装位置这3个设计参数对翼型气动性能的影响。研究结果表明:最佳的涡流发生器高度为6.5 mm、安装角度为18°、安装位置为0.1c(c为叶片弦长),过大或者过小的涡流发生器高度和安装角会降低翼型的升力系数和升阻比;安装位置靠近翼型前缘可增大翼型的临界攻角,但会给翼型带来较大阻力;加装涡流发生器后,对称翼型叶片失速区范围减小40.3%。

超超临界机组密封动力特性受转子运动影响显著,极易诱发转子失稳。以某1000MW汽轮机超高压缸迷宫密封为例建立密封转子三维模型,采用改进的涡动方程和动网格技术实现微间隙转子多频涡动,分析了不同涡动半径对密封动力特性的影响。结果表明:随着涡动半径增加,直接刚度增大,有效阻尼增大。直接阻尼随频率增加先减小至不变。低频范围内,较大涡动半径下的有效阻尼较显著低,转子容易发生失稳。

针对风机叶轮在旋转时发生耦合振动的问题,以离心式风机叶轮为研究对象,采用κ-ε湍流模型及振动力学理论,对叶轮周围流场及模态进行分析,得到不同转速下离心式风机内部流场的压力及速度分布情况。结果表明:受压较大区域分布在风机出口周围,叶轮中心速度较小,沿径向方向速度逐渐增大;随着转速增大,叶轮前4阶模态逐渐降低,后2阶模态逐渐增高。所得结论为风机叶轮的使用工况及优化设计提供了参考。

针对六自由度机械臂关节扭矩传感器,为有效地提取机械臂关节的扭矩信号,提出一种适用于单轴扭矩传感器的信号提取方法。通过设计信号调理电路,采集扭矩信号,对电桥输出的微弱信号进行放大,同时减小同步温漂对信号输出的影响,解决电路的零偏问题。对扭矩测量传感器进行标定试验,得到扭矩测量传感器的性能指标及每个关节承受的扭矩与输出电压之间的关系。通过试验,验证了采用双全桥电路测量扭矩的可靠性。

针对龙门导轨磨床立柱的结构特点,构建了龙门导轨磨床立柱的有限元模型,并利用基于6Sigma原则和目标驱动技术的有限元优化分析方法对立柱进行多目标尺寸优化设计。首先利用基于6Sigma原则的分析方法对立柱模型进行参数灵敏度分析,获得对立柱性能影响较大的参数,将参数作为优化设计的变量;然后利用基于目标驱动技术的多目标优化方法对立柱进行以质量、最大变形量,一阶固有频率为目标函数的多目标优化,在保证立柱最大等效应力不大于初值的前提下,最大变形量减小45.1%,质量减小3.79%,龙门导轨磨床立柱一阶固有频率提高14.6%。结果表明,该方法具有较强的工程实用性。

为了研究不同缓冲器的定距制动精度,基于流体力学理论建立了液压缓冲器动力学和运动学数学模型,设计了单向长行程磁流变缓冲器,建立了相应的Bingham磁流变阻尼模型。针对不同的冲击载荷,基于Matlab对两种缓冲器进行了仿真研究。与设计重量30t工况比较,当冲击载荷重量变化分别为20t、40t时,液压缓冲器定距制动精度误差分别为-8.3%和3.3%,磁流变缓冲器的误差小于±1%。仿真结果表明：磁流变缓冲器对负荷变化的适应性更优,在有效吸收冲击能量的同时,可使得制动对象准确停止在设定目标位。

为提高液压隔膜计量泵的使用性能,对泵阀滞后现象进行研究。分析液压隔膜计量泵的工作原理和机能,利用AMESim平台建立液压隔膜计量泵的整体仿真模型,根据影响泵阀滞后的曲柄转速和出口压力这两个主要因素,得到滞后角随曲柄转速的变化曲线和不同出口压力下出口流速随曲柄转角的变化曲线。研究了泵阀滞后对泵容积效率的影响,得出合理地改善曲柄转速可以减小泵阀滞后角,能够提高泵的容积效率和使用性能。