一种新型余压能海水淡化装置研究

以液力透平式和正位移式余压能回收技术为研究基础,分析反渗透海水淡化系统中余压能回收装置存在的不足,研发了一种基于余压能驱动的磁力耦合泵装置,并对其关键技术,结构和特点进行了介绍.原理性试验测试表明:装置的轴流式透平可输出稳定电压及功率,实现余压能的回收.     

一种小型余压能动力发电装置

设计了一种新型的管道水流余压能利用方案,进行了理论分析和计算,开发了一种新型的小型的余压能发电装置,并进行了性能试验测试;理论分析和计算结果表明:余压能发电装置最大输入功率随着流量的增加,先增加后减小,当流量较大时,末端数少的余压能发电装置最大输入功率较大,末端数多的余压能发电装置最大输入功率较小.试验测试结果表明:小型余压能发电装置平均输出电压测试为34.5 V,平均功率为12.6 W,可驱动LED灯单元及小型风扇.     

喷水推进轴流泵三元水力设计

基于环量的三元设计方法和计算流体动力学,研究了叶片数、叶片流向环量中心位置与叶片出口边环量对叶轮性能的影响,分析了导叶进口边和出口边环量对喷水推进轴流泵性能的影响,通过合理地控制这些因素,设计了一种效率高、空化性能好的喷水推进轴流泵。在流量为56.2m3·s-1时,泵的扬程为35.9m,功率为21 465kW,效率为92.3%,可见,设计泵的性能优良,效率高。研究结果表明:增加叶片数能够有效减小单叶片转矩,当叶片数从5个增加到7个时,单叶片转矩减小了21%;叶片环量中心靠近出口边,有利于提高叶轮的空化性能,当环量中心从叶片弦长的0.3处移动到0.7处时,叶轮吸力面空化面积减小80%;叶轮出口边环量斜率会影响叶轮效率,当斜率分别为0.8、1.0和1.2时,叶轮效率逐步提高;当出口边环量从0.40增加到0.50时,叶轮的扬程和功率近似线性增加,扬程增加19.9%,功率增加19.5%;随着导叶进口边环量与出口边环量的比值的增大,泵效率先增大后减小,当比值为0.93时,泵的效率最高;导叶出口边环量分布会影响泵的效率、出口不均匀度和出口周向动能,当导叶出口边环量为-0.05时,泵的效率最高,出口不均匀度和出口周向动能最小。     

基于太阳能的海上电力补给装置的设计

针对目前水下探测设备在续航中出现的问题,本文设计了一种基于太阳能的海上电力补给装置,对其理论性能进行分析计算,制作出样机产品并进行了实际性能测试;计算结果表明,输出功率随着输入功率的升高而增大,但其增大的速度逐渐降低,能量传输效率随着输入功率的增加呈先增大后减小的趋势,在本装置设计条件下,理论计算的最大输出功率为80~90 W,能量传输最大效率为0.8~0.9;性能实验测试结果表明,装置正常运行,能点亮LED灯.     

防爬吸能装置的碰撞动力学性能

为了研究列车碰撞时爬车失稳响应的影响因素,建立了一种考虑防爬装置间动态耦合关系的防爬吸能装置二维碰撞动力学模型,提出了一种针对防爬齿接触的几何搜索算法, 讨论了基于能量守恒定律的吸能装置纵向阻抗力的获取方法,导出了考虑塑性大变形和动态因素影响的防爬吸能装置阻抗力/力矩表达式.在此基础上,利用编制的计算程序对该装置的动力学性能进行了算例分析.分析结果表明:两防爬齿间的啮合程度与防爬齿本身绝对最大转动角度和防爬齿间的相对最大转动角度密切相关;减小吸能装置的纵向阻抗力和吸能长度,以及增加防爬装置的弯曲刚度均能减小防爬齿的绝对最大转动角度;防爬齿的相对最大转动角度随吸能长度的增加而增加,随防爬装置弯曲刚度的增加呈现先增加后减小的趋势,但与防爬吸能装置纵向阻抗力的变化关系不明显;该计算方法比传统有限元方法在计算时间方面缩短了10%.      

一种高速旋转轴的新型复合密封设计

针对单向运行的高速减速机、泵等旋转轴容易漏油的现象,将轴流泵的吸油原理与减速机输入输出轴出口处的迷宫密封端盖结合在一起,设计一种高速旋转轴新型复合密封结构.运用CFD软件基于非结构网格SIMPLE算法和标准的k-ε湍流模型,通过改变叶轮叶片的安装角度对密封腔内的流场进行数值模拟.结果表明:叶轮的出口区的压力值大于单向运行减速机箱体内或泵内的一个标准大气压.从而避免减速机箱体内或泵内的润滑油渗漏到外界;通过对密封结构内部的压力分布分析,揭示了密封结构内部的流动特性,并为高速旋转轴新型复合密封的优化设计提供了理论参考.     

计算隧道排水量及衬砌外水压力的一种简化方法

针对山区高水位隧道建立了研究隧道排水量及衬砌外水压力的简化模型，经过理论推导得出隧道排水量以及衬砌、注浆加固圈外水压力的解析公式，并将其应用于圆梁山隧道涌水量预测及排水量与衬砌水压关系研究．研究结果表明，随着隧道排水量的增加，衬砌水压减小，只有在考虑衬砌的排水性能即采取排水措施时才能发挥注浆加固圈对渗透水压的衰减作用，所得结论对于山区高水位隧道设计具有一定指导作用．     

引射器驱动的便携式降落逃生装置

基于引射器工作原理,开发出一种便携式降落逃生装置,装置由喷射器和安全气囊组成.工作气体从喷嘴中高速流出,引射外界空气,在混合室中进行动量和能量混合,混合气体压力在扩压室中被升高,对安全气囊进行快速充气.同时,考虑空气阻力影响,基于高空自由落体模型,对于穿戴降落逃生装置落体时间与对地冲量进行了数学分析与计算,计算结果表明,穿戴降落逃生装置将显著增加落体时间,减小对地冲击力,增加了逃生机率.     

鼠笼式同心磁齿轮结构设计与有限元分析

针对同心式永磁齿轮机械强度低、振荡严重以及生产成本高等问题,基于磁力传动原理及电磁感应定律,提出一种鼠笼式同心磁齿轮结构,将鼠笼替换内磁圈不仅节约了成本、提高了机械强度,而且增大机构磁阻,降低了运行时振荡幅度;根据静磁场理论,阐述了鼠笼式同心式永磁齿轮的运行机理,建立了转速及转矩模型,并经有限元算例证明了所建模型的正确性;基于动量矩定理,分析了转动惯量与负载能力的影响关系,越大,CPMG负载能力越弱,鼠笼式CPMG减小了内磁圈转矩惯量,可有效提高负载能力;通过对鼠笼导条数与运行稳定性的数理分析,得出当增大鼠笼导条数时,即增大磁阻k可有效减小转速波动的幅值;通过对转矩数理分析,鼠笼式CPMG通过电磁感应产生耦合磁场,与内、外磁圈相对位置无关,降低了CPMG启动难度.     

调速型液力偶合器叶轮强度有限元分析

为了保证新设计的调速型液力偶合器,在大功率、高转速的运行条件下设计更合理性、更可靠,利用I-DEAS软件建立叶轮三维实体模型,应用流体力学和动力学理论对叶轮强度进行有限元分析.验证了叶轮的强度,指出了叶轮危险部位及修改措施,为新型液力偶合器的设计提供了有效的设计计算方法.     

四自由度液压搬砖机械装置设计

基于十字滑台原理设计了新型液压搬砖机械装置,可以实现4个运动自由度及夹紧动作,能对砖垛准确定位及牢固夹紧。对机械装置中的关键受力件进行了理论分析和计算,结果表明:该装置能承受1 250块标准砖的重量,同时,轨道变形量小于设计值,变形余量较大,使用安全。     

鼠笼式同心磁齿轮结构设计与有限元分析

针对同心式永磁齿轮机械强度低、振荡严重以及生产成本高等问题,基于磁力传动原理及电磁感应定律,提出一种鼠笼式同心磁齿轮结构,将鼠笼替换内磁圈不仅节约了成本、提高了机械强度,而且增大机构磁阻,降低了运行时振荡幅度;根据静磁场理论,阐述了鼠笼式同心式永磁齿轮的运行机理,建立了转速及转矩模型,并经有限元算例证明了所建模型的正确性;基于动量矩定理,分析了转动惯量与负载能力的影响关系,越大,CPMG负载能力越弱,鼠笼式CPMG减小了内磁圈转矩惯量,可有效提高负载能力;通过对鼠笼导条数与运行稳定性的数理分析,得出当增大鼠笼导条数时,即增大磁阻k可有效减小转速波动的幅值;通过对转矩数理分析,鼠笼式CPMG通过电磁感应产生耦合磁场,与内、外磁圈相对位置无关,降低了CPMG启动难度.     

大功率泵与鼓风机差动调速方案的设计

设计了一种大功率泵与鼓风机的差动调速方案，即由变频器控制的辅助电机的变速运动通过差动变速器与主电机驱动的恒定运动相合成，实现泵与风机的转速调节，此方案可达到显著的节能效果。     

高压水压轴向柱塞泵特性试验

为了开展水压轴向柱塞泵研究，研制了高压水驱动系统试验台。该试验台能完成水压泵、马达和阀的性能试验以及水压缸的同步试验。用该试验台对某排量为25．3mL／min的高压水压轴向柱塞泵进行了动静特性和吸水能力试验。试验结果表明，该水压轴向柱塞泵的响应速度为1．1ms，但在转速低于1000r／min时随着压力的提高容积效率下降明显。减小泄漏是提高水压泵性能的关键。     

四链夹持式注入头驱动装置的设计与分析

在双链驱动方案的基础上设计四链驱动装置．同时对驱动机构的装配工艺进行了分析,确定了合理的装配方法．最后分别采用理论计算与有限元分析的方法对驱动装置的关键部件进行了结构与强度分析．分析结果表明所设计的驱动装置结构合理,能够满足设备工程实践的要求．     

磁力涡旋压缩机永磁随变机构的力学特性

为减少涡旋压缩机运行时的机械接触,针对无油涡旋压缩机的结构特点提出一种永磁随变机构,并分析其力学特性. 首先,分析永磁随变机构的工作原理,采用虚位移法建立磁力模型,运用理论公式、有限元仿真和实验分析永磁随变机构工作气隙处的磁感应强度;其次,通过理论公式和有限元仿真,分析永磁随变机构结构参数与力学特性的关系;最后,通过磁力涡旋压缩机的性能参数和磁力测试实验对永磁随变机构的力学性能进行验证. 结果表明:永磁随变机构的径向磁力在一定范围内随着径向位移的增加而增加,随着轴向位移的增大而减小;在永磁随变机构工作中,径向位移与永磁随变机构刚度系数近似呈线性关系;在工作距离内永磁随变机构单组磁环的最小轴向磁力为8.73 N,在工作轨迹上的径向力为4.8 N,满足磁力涡旋压缩机的工作需求.      

电火花加工用磁力驱动器的微定位控制

针对传统电火花加工中极间间隙的及时控制问题，提出一种具有高精度、响应快、宽频带、长行程的单自由度磁力驱动器，采用磁力驱动器作为电火花加工的局部执行机构，并设计了一种模糊PID控制方法在线实时修正PID控制参数，优化磁力驱动器控制系统. 首先, 分析了磁力驱动器装置的动力学模型，获得通入线圈电流与磁力驱动器动子位移之间的变换关系；其次, 根据磁力驱动器装置特点设计了常规PID控制器，并引入模糊控制对微定位控制性能进行优化；最后, 通过对磁力驱动器的微定位仿真和实验验证了控制器的控制效果. 仿真和实验结果表明:该磁力驱动器具有微米级的定位分辨率、大于50 Hz的宽频带和2 mm的定位行程，完全满足电火花加工微调要求.      

基于双向耦合的吸沙泵外壳与叶片摩损仿真分析

为研究吸沙泵磨损机理,建立吸沙泵的三维几何模型和两相流模型,通过仿真与试验数据的对比验证模型的准确性。分别采用单向和双向流固耦合方法对建立的固液两相流模型进行数值模拟,并对叶片及壳体相关区域的速度和压力分布进行分析。结果表明:固相粒子普遍集中在泵体内缘,出口处固相分布多于进口处;与单向耦合相比,双向耦合更符合实际情况;摩擦磨损主要集中于泵体内缘和叶片的工作面沿半径方向外侧;粒径越大,固相分离现象越明显,增加转速使扬程降低,但是转速过低会使效率急剧下降。     

基于模糊滑模控制的永磁同步液压电机泵变速控制的研究

提出一种永磁同步液压电机泵模型,即把永磁同步电机转子作为液压泵缸体,以进一步提高液压传动的整机效率．通过控制电机转速直接调节泵的输出流量,使电机泵提供的功率与负载匹配,从根本上提高液压调速系统的效率．同时建立了该液压电机泵变速控制系统的数学模型．针对永磁同步电机非线性、多变量、强耦合的特点,将模糊和滑模控制理论运用到永磁同步电机直接转矩控制中,以提高系统的鲁棒性和快速性．对转速阶跃变化进行仿真研究,仿真结果表明该策略具有良好的鲁棒性和快速性．     

基于单片机的汽车雨刷驱动装置

设计一种汽车雨刷驱动装置,介绍其不同于传统机械式雨刷驱动装置的特点,重点阐述基于单片机的汽车雨刷驱动装置的组成、各部分的工作原理及具体实现过程。实验证明,所设计的汽车雨刷驱动装置可以实现电机正反转,工作性能良好。