硬岩掘进机液压阀块设计方法

为了改善基础振动下液压阀块流道流通品质,基于有限元原理建立了基础振动下流道的仿真模型并验证了仿真模型的正确性;分析了基础振动下不同流道的布局方式,工艺孔结构参数,进出口流道长度对流道压降特性的影响;提出了基础振动下液压阀块的设计流程. 研究结果表明:基础振动下U型流道压降特性最好,Z型流道最差;U型流道工艺孔长度越短,流道压降平均值和压降波动越小;Z型流道工艺孔长度为3.5倍工艺孔直径,V型流道的工艺孔长度为3倍工艺孔直径时,流道压降平均值和压降波动较小;工艺孔直径略大于进出口流道直径时,有利于减小基础振动的影响;出口流道的长度在3倍出口流道直径以上时,有利于避免流道出口处于转弯后流场的恢复区. 新的设计方法能够有效减小阀块内流体压降大小,提高压力稳定性.      

水润滑可倾瓦推力轴承设计与性能分析

针对无轴轮缘驱动推进器对高承载、长寿命、低噪音水润滑推力轴承的需求,设计了一种阶梯橡胶垫支撑的水润滑可倾瓦推力轴承;应用流-固双向直接耦合分析方法,建立了轴承性能计算模型,研究了橡胶垫基体厚度、阶梯厚度、阶梯厚度比、阶梯宽度比和瓦面材料对推力盘轴向位移、最大水膜压力与水膜厚度的影响。研究结果表明:在载荷不变的情况下,推力盘轴向位移和橡胶垫最大应力与橡胶垫厚度和橡胶垫阶梯宽度比成正比;阶梯厚度比由2/2变成3/6时,最大水膜压力由1.10 MPa提高到1.32 MPa,平均水膜厚度由9.4μm增大到14.0μm,增幅分别为20.00%和48.94%,平均水膜厚度随最大水膜压力的增大而增大;橡胶垫阶梯厚度比为2/4,阶梯宽度比为16/20~20/16时,轴承综合性能较为理想;增大推力瓦面材料的弹性模量,有利于提高轴承的润滑性能,橡胶垫最佳阶梯宽度比随之增大。     

流道脊宽对梯形流道质子交换膜燃料电池性能的影响

为研究流道脊宽对梯形截面流道质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)性能的影响,通过流体动力学软件Fluent搭建PEMFC三维模型,分析单通道燃料电池宽度为2 mm,流道脊宽分别为0.6、0.8、1.4、1.6 mm时质子交换膜温度、阴极气体扩散层和催化层...     

负重型外骨骼机器人液压阀块流道的流场分析及优化

为了研究负重型外骨骼液压动力单元温升及噪声过大的问题,利用ANSYS Fluent软件对负重型外骨骼液压阀块内部流道主要组成部分Z型流道和交叉流道进行计算流体动力学仿真,分别设计了5组不同尺寸的仿真试验,分析不同流道尺寸下流体速度稳定性与压力损失变化情况. 仿真试验表明,对于流道直径为5 mm的外骨骼动力单元液压阀块交叉流道压力损失随着进出口流道偏心距的增大而增大,流体速度在偏心距为 1.25 mm时稳定性最好;Z型流道压力损失在进出口流道之间的距离为 17 mm时达到最小,流体速度随着该距离的增大其稳定性上升. 优化过后的样机试验表明,液压阀块最大温度下降了3.3 ℃,最大噪声下降了7.6 dB.      

变间距弧型除水器动力学特性研究

根据N-S方程组描述了冷却塔变间距弧型除水器内的气液两相流动,采用SSTk-ω模型及颗粒轨道模型对方程组进行封闭,针对除水效率建立了该类除水器的数学模型.通过调节结构参数（除水器板间距）和工况参数（气体流速、液滴直径）,对弧型除水器内多相流流场进行数值模拟计算,分析了各参数对变间距弧型除水器分离效率和压降的影响,提出了提高脱水率的可行性方案.研究发现：液滴直径越大,双通道的弧型除水器的除水效率越高;在低于临界流速的情况下,气速越大,分离效率越大,但达到临界速度以后,变化就不明显;相邻的两个折板间距越小,除水器除水效率越高.     

一种新型三腹板空间索面钢锚梁锚固结构计算分析

提出了一种新型三腹板空间索面钢锚梁锚固结构, 其设置了三道腹板, 拉索锚固在中腹板和边腹板内部, 而不是像传统的 “骑在” 钢锚梁上方。 通过与常规的空间索面钢锚梁方案进行对比, 基于整体杆系模型受力分析, 分别建立两种钢锚梁锚固方案局部精细模型, 并对比分析了两种方案钢锚梁结构的受力特点。 结果表明, 相对常规方案, 新型结构几乎全部的板件应力都有所下降, 最大应力也下降了 15%, 且避免了一些应力水平很高的板件的使用; 板件厚度能够得到有效的控制, 其整体用钢量下降了 15? 5%, 对施工的要求也相对降低; 紧凑的设计使得新型结构的结构尺寸得到了有效的控制, 特别是横向尺寸相对常规结构得到了较大的改善, 适用于各种空间相对狭小的桥塔。     

基于FLUENT的汽车出风口和进气格栅对发动机舱温度场分布的影响

为了降低发动机舱内的温度,根据发动机舱内温度场的分布,提出通过改善出风口和进气格栅处的结构来降低发动机舱内的温度。运用PROE软件建立具有导流结构的发动机舱出风口和下进气格栅模型,利用GAMBIT生成计算区域网格、设置边界条件,利用FLUENT软件对各模型进行仿真计算。仿真结果表明:发动机舱出风口处的导流结构可有效降低机舱内的温度;优化下进气格栅导流板安装角度,可使冷却气流得到最有效的利用,其中通过散热器的冷却气流流量较改进前增加了8%。     

基于图像技术的大空隙沥青混合料空隙特征与路用性能关系

以3种级配的PAC-13和PAC-16混合料马歇尔试件作为载体,运用cosmos图像处理技术获取了混合料试件的内部有效空隙分布,分析了有效空隙分布特征与混合料路用性能的关系。结果表明:有效空隙图像可以定性描述大空隙沥青混合料的连通情况和分布特性,相同检测面积内最大骨料粒径越大形成的有效空隙(面积)越大,有效空隙率分布范围为6.5%～12.8%;大空隙沥青混合料的强度和马歇尔稳定度都随着空隙率或面积率的增加而减少;大空隙沥青混合料的渗透系数随着空隙率或面积率的增大而增大;有效空隙面积(面积率)与大空隙沥青混合料空隙率具有一致性,可以用于分析大空隙沥青混合料的有效空隙分布及其路用性能变化趋势。     

车辆通风式制动盘内部通道对流换热研究综述

总结了通风式制动盘内部通道对流换热的研究成果,从内部通道的质量流量、对流换热系数和有效散热表面积三方面,分析了不同结构设计对制动盘内部通道换热的影响;从解析法、数值分析法和试验测试法三方面,综述了国内外在对流换热分析和检测方法的研究概况。研究结果表明:在径向叶片制动盘通道内,主要存在2种流动方式,由紧邻叶片吸力侧气流分离引起的回流和在径向通道内部旋转的二次流,抑制回流区的形成可以提高泵送空气质量流量,使通道内的温度分布更加均匀,二次流将促进通道间的空气混合流动和湍流的发展,加强局部剪切应力,改善制动盘散热性能;综合应用射流冲击强化方式(多束流、旋流和多方向射流等)、高孔隙率和类柱状结构优化设计也能够改变流体在通道中的流动状态,这些措施都会使得通道内流体扰动增大,热边界层变薄,壁面附近的速度梯度增大,有效提高了制动盘的对流换热系数,增强了散热能力;采用解析法和数值分析法得到的结果具有很强的理论参考价值,而采用试验测试法所获得的结果更加接近制动盘实际内部温度和气体流速的变化,因此,若能将三者无缝结合,实现优势互补,则最具有科学研究价值;在对高速车辆制动盘结构进行优化设计时,为了获得最大的散热效率,往往忽略了通道内摩擦压降和流动阻力,因此,如何平衡散热与摩擦压降、流动阻力之间的关系,还需进一步深入探索与研究。      

阶梯形圆角对曲轴应力优化作用的研究

利用ANSYS对某型号V型12缸柴油发动机的曲轴进行整轴的有限元分析,研究其在所有选定危险工况下的应力大小、应力分布,以及变形情况.对各工况下最大应力的大小、分布位置进行总结和讨论,并对曲轴存在的危险性进行预测.为了优化曲轴结构强度,提出了利用阶梯形圆角结构对该曲轴进行圆角应力优化,通过对比其与普通圆角结构对应力的影响,发现圆角参数取中间值时,整轴应力峰值最小,与普通圆角比降低45 MPa,且对应力分布也有一定改善作用,证明这种圆角可以得到较明显的优化圆角应力的作用.     

级环境下叶轮前缘倾角对离心压气机性能的影响

对某船用离心压气机进行了级环境下的气动性能仿真分析,结果表明,原方案中叶轮进口处能量损失过大,致使叶轮内效率下降过快,不满足要求.为此,针对性提出叶片前缘倾的两种优化方案.研究表明,叶轮前缘倾角对离心压气机级的气动性能影响较大,每一个结构确定的叶轮都有一个最优的前缘倾角,该倾角可以有效改善气流在流道内的流动情况,明显减小进口处的能量损失,从而使压气机的整级性能得到提高.     

质子交换膜燃料电池的研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种高效节能、工作稳定、环境友好的理想发电装置。质子交换膜是PEMFC的核心组成，是一种选择透过性膜，主要起传导质子、分割氧化剂与还原剂的作用。PEMFC用电催化剂主要为铂系电催化剂，为降低成本，提高铂的利用率和开发非铂系催化剂是今后催化剂研究的主要方向之一。文中对PEMFC电极的制备技术和电池的水管理、热管理方法等作了简要介绍。     

列车气密性静态泄漏理论模型与计算

基于一维等熵流动理论推导了列车气密性静态泄漏状态方程, 考虑泄漏孔流量系数, 得到了压降泄漏时间和总泄漏时间计算公式; 数值模拟了列车气密性静态泄漏的动态过程, 并研究了长细比分别为1∶1、1∶4、1∶8和1∶16, 车内初始气压分别为6、5、4和3 kPa时, 泄漏孔长细比和车内初始气压对列车气密性的影响。分析结果表明: 在车内空气压力从3.0 kPa下降到0.8 kPa的过程中, 数值仿真和理论公式计算得到的压降时间分别为20.25、20.23 s, 与试验结果的相对误差分别为1.41%和1.51%;当泄漏孔长细比为1∶8和1∶16时, 列车车厢内空气压力下降时程曲线基本一致, 泄漏孔气流流量保持不变; 泄漏过程中泄漏孔的气流速度呈现中间大周围小的分布特征, 这是由泄漏孔壁面的黏滞作用引起的; 根据出口截面的中心速度和质量流率得到泄漏孔流量系数为0.71, 车内初始气压对相同指定压力下降时间的影响不足1%;若压降范围一致, 随着初始气压的增大, 压降时间减小, 压力从4 kPa下降到1 kPa的时间为24.18 s, 从5 kPa下降到2 kPa的时间为19.80 s; 数值仿真得到的压降泄漏时间与理论计算结果的最大相对误差为1.22%, 表明理论模型与数值仿真计算方法可以用于计算列车泄漏面积或气密性。      

基于改进型指数趋近律的PEM FC供气控制器设计

针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆氧气过低问题,给出一种滑模变结构控制器设计方案,它能够有效解决PEMFC因氧气不足造成控制性能下降的问题.采用改进型趋近律代替传统滑模控制中指数趋近律,能够有效抑制控制器因切换产生的高频抖动,从而提高系统的控制性能.最后,通过仿真验证本文所给出的改进型滑模控制器较传统滑模控制器,具有稳定性更高、鲁棒性更强的特点.     

应用于质子交换膜燃料电池的数值优化方法

将具有全局搜索能力的遗传算法应用于质子交换膜燃料电池（PEMFC）扩散电极的性能优化,通过对PEMFC单体建立二维稳态数值计算模型,在ISIGHT-FD软件平台上利用径向基函数（RBF）神经网络拟和模型,在相应的设计空间内生成RBF拟和曲面,调用多岛遗传算法（MIGA）对RBF拟和进行遗传搜索,得到了阴极扩散层厚度、孔隙率和渗透率的最优值,通过优化前后的氧气浓度和输出性能比较,表明这些参数可改善气体扩散层的传质性能.     

桥梁荷载横向分布系数计算方法

以主梁挠度横向分布规律来确定桥梁荷载横向分布,考虑了桥梁结构计算模态的固有频率、振型和模态质量,提出了一种适用于各种结构形式桥梁的荷载横向分布系数计算方法,即模态参数法.分别以一座有机玻璃模型试验桥梁和一座公路斜交T型桥梁为算例,介绍了桥梁荷载横向分布系数的计算步骤.计算结果表明:荷载横向分布系数的测量值与计算值最大误差为2.6%,因此,相比于传统的桥梁荷载横向分布系数计算方法,模态参数法减小了对桥梁结构进行分类和假定带来的误差,更具有通用性和准确性.     

基于扩展有限元的钢-STC组合桥面开裂性能研究

采用H型钢-超高韧性混凝土(STC)板的组合结构形式可有效改善传统正交异性钢桥面-超高韧性混凝土组合桥面结构中存在的结构疲劳开裂问题。为了研究不同结构参数对H型钢-STC组合桥面结构开裂性能的影响规律,基于ABAQUS以及扩展有限元方法(XFEM)建立了考虑裂纹扩展的组合梁有限元模型,对不同桥面板厚度、配筋率条件下开裂性能以及延性的变化规律开展了有限元模拟研究。研究结果表明,与采用普通混凝土(C50)相比,不同混凝土板厚度条件下,采用STC对开裂强度与延性的提升效果最大分别为175.0%与446.3%,而不同配筋率条件下的提升效果最大可达205.1%与1 330.3%。为H型钢-STC组合桥面结构在实际桥梁工程中的应用提供相应的技术支撑与建议。     

基于平衡车的自助上下楼梯轮椅

针对传统轮椅上下楼不便的问题,对传统轮椅进行改进。采用平衡车作为轮椅主体,通过互补滤波对加速度传感器及陀螺仪的传回信息进行融合,得到轮椅的姿态信息实现站立;在轮椅主体中设计圆弧转换器,通过模拟车轮绕阶梯一点转动的轨迹,完成轮椅的上楼动作。观察虚拟示波器调整平衡车参数,运用Solidworks对轮椅结构进行运动仿真,最后通过Ansys对整体结构的应力应变进行分析。仿真结果表明:改进的轮椅结构可以有效应对户外阶梯,且刚度较强。     

质子交换膜燃料电池综合动态模型分析

为深入研究质子交换膜燃料电池(PEMFC)运行特性,在既有PEMFC实验模型和机理模型相结合的基础上,利用MATLAB/SIMULINK工具建立了包括电压动态模型、氢氧气流供应动态模型和热力学动态模型的PEMFC综合动态模型;分析了不同负载和温度运行条件下PEMFC综合模型的动态特性;搭建了基于Ballard公司1.2 kW NEXA系统的测试平台,并利用测试平台对仿真模型进行了实验验证.研究结果表明:该模型能够较好地反映PEMFC的动态特性;实验与仿真误差:堆电压为2.06%、功率为0.36%,验证了所建模型的正确性.      

PEMFC并网发电系统主动电流控制方法

负载功率变化时,由于传统PQ控制方法未充分考虑质子交换膜燃料电池(PEMFC)发电系统的实际运行特性,不能有效响应负载需求.为了使PEMFC发电系统在负载变化时准确、快速响应,根据PEMFC发电系统的运行特性和PEMFC并网PQ控制原理,建立了包含150 k W PEMFC电堆、DC/DC变换器、并网逆变器、滤波器等的PEMFC并网系统模型,并在此基础上,提出了基于PQ控制的主动电流控制方法.MATLAB仿真测试结果表明,该方法在额定和非额定输出功率条件下,均能够根据PEMFC输出特性使并网系统有效地响应负载变化,实现从电源到并网的大闭环控制,保证并网系统的稳定、可靠运行,且网侧电流谐波分别为1.76%和2.89%,满足并网要求.