基于模态叠加法的静电微泵吸合现象

利用数值计算和模态叠加法建立了静电致动泵膜的降阶模型,使复杂的吸合过程求解简单化。通过与已有文献中的结果和三维有限元计算值的比较,表明降阶模型能减少求解时间并且具有很高的精度。利用降阶模型参数化研究了残余应力、泵膜厚度、泵膜半径、极板初始间隙对泵膜吸合电压和吸合位置的影响,得到了泵膜设计的准则,为静电微泵的优化设计提供理论基础。     

静电-非线性梁耦合问题的Galerkin谱方法求解

以受预应力直梁无阻尼模态作为Galerkin映射的谱函数,求解静电-非线性梁耦合微器件的动力学问题。对器件的Pull-in吸合和释放动态过程进行仿真,将结果与有限元结果和已有文献的结果比较来验证模型的有效性,研究表明:用这一方法建立的模型不仅能够对不同载荷情况进行多次快速仿真,也能够对不同几何参数和材料参数的同类型器件进行快速计算,仿真精度高且减少了计算费用。     

差速泵叶轮边缘结构对转矩特性的影响

傅里叶非圆齿轮驱动的差速泵在负载工况下有明显的周期性冲击现象,而在空载状态不存在。为提升差速泵运行平稳性,开展数值计算和试验研究,首先建立差速泵数值计算模型,利用数值计算方法对差速泵流场和驱动非圆齿轮进行流固耦合计算。计算结果表明,差速泵在吸、排液工况交替瞬间,叶轮存在转矩突变现象,主要原因是叶轮旋转对进、出口关闭或打开瞬间形成了水锤效应。为此,对差速泵叶轮边缘进行微圆角优化处理以形成流场过渡区。仿真结果显示,叶轮优化后的输入轴周期性转矩突变峰值至少可降低21. 58%,且吸、排液腔压力分布更为均匀。经试验验证,转矩变化趋势及转矩突变点基本吻合,2个叶轮优化后转矩最大变化幅度平均降低51. 20%。结果表明,差速泵叶轮边缘对转矩特性影响较大,叶轮边缘优化对减弱水锤效应及改善叶轮转矩特性非常有效。     

混输泵半螺旋型吸入室流场的三维模拟分析

吸入室的形状决定了混输泵的压缩级进口的速度分布,对混输泵的性能有一定的影响.利用先进的三维模拟计算软件STAR-CD软件,对所设计的半螺旋型吸入室的三维模型进行了模拟计算,得到了吸入室的三维模拟结果图.并通过分析模拟的结果,对半螺旋型吸入室的设计做出了一些改进.     

涡旋式液泵内流场及空化的数值模拟

对涡旋液泵的内流场进行了数值模拟,其中空化模型采用Schnerr-Sauer模型,流体域的变化通过动网格技术来实现,得到涡旋式液泵在0.5 mm啮合间隙下的流场,同时对泵内特殊点的压力和速度进行了监测,并对其进出口流量进行了计算.结果表明:涡旋液泵吸液腔在0°附近产生压力峰值,达到1.50 MPa,在高压差的作用下,外啮合间隙处存在高速射流,使外部流道内产生涡和空化.在啮合间隙低压侧,动盘运动使吸液腔局部面积增大而产生负压和空化.涡和空化造成其附近压力和速度的脉动,从而堵塞流道,并使泵的整体流量产生脉动.动盘的运动和进口的不对称导致涡旋液泵两侧工作腔内压力、速度、涡的分布以及吸液量存在较大的差异,并在吸液后期导致右侧吸液流道内流动趋于静止,流体主要通过顶部流道流入右侧吸液腔.     

低扬程泵装置停泵过渡过程分析

针对大型低扬程泵站进出水流道较粗且较短的具体特点,忽略弹性水锤的影响,利用刚性水锤理论,并结合泵装置管路特性、泵机组的动力学特性和相似理论,建立事故停泵时泵的边界条件方程,得出大型低扬程泵站停泵过渡过程动态特性简易计算方法的数学模型和求解方法。通过具体计算实例与工程现场实测结果的比较,表明提出的计算模型是正确的。该数学模型对我国泵站工程设计和安全运行有一定参考价值。     

两级中开泵级间隔板对双吸叶轮径向力的影响

为研究两级中开泵双吸叶轮所受径向力,基于SST k-ω模型分别对原型泵和加入隔板后的两级中开泵进行数值模拟,获得了泵外特性、螺旋形压水室和双吸叶轮截面上的静压分布及作用在双吸叶轮上的径向力特性.研究结果表明:试验与数值计算外特性曲线趋势一致,表明建立的两级中开泵计算模型是可靠的;级间流道内隔板结构对二级压水室内部的静压影响不大,而双吸叶轮内部静压变化比较明显;隔板对外特性影响比较明显,加入隔板后扬程提高了9%~16%,效率最高增幅约为5%;在一个周期内不同工况下,叶轮所受径向力呈明显的规律性分布,即十角星分布,说明叶轮上径向力矢量分布跟叶轮与蜗壳的动静干涉作用相关;两级中开泵在0.6倍设计工况下径向力最小但不为0,在设计工况下有隔板结构的两级中开泵双吸叶轮所受径向力小于原型泵.     

长管道输水系统停泵水力过渡过程分析与防护

阐述了长管道输水系统停泵水力过渡过程的特点,结合工程实例,建立了泵出口阀关闭程序的优化模型,并采用遗传算法对模型进行了求解.应用特征线法对事故停泵后的水力过渡过程进行了计算分析,对空气阀和单向调压塔的防护效果进行了数值模拟和比较,提出了相应的水锤防护措施.     

微泵研究进展

介绍了近十几年特别是近几年来微泵研究的最新成果,根据有无可动阀及不同的驱动方式,比较系统地介绍了压电驱动微泵、静电驱动微型泵、双金属驱动微泵、形状记忆合金薄膜驱动微泵、热驱动薄膜微泵、收缩-扩张型微泵、电液动力微泵(E H D泵)、热驱动型微泵、热气致动微泵、基于粘性的微泵、双膜微泵、磁动力微泵等各种微泵的结构、原理、应用情况,展望了微泵的发展前景.     

基于OHNR法的汽车主动悬架降阶控制器设计及仿真

基于整车模型设计的主动悬架控制系统,其控制器阶数较高.为了降低控制器的阶数而不影响主动悬架闭环系统的性能,本文首先介绍了目前常用的降阶方法,并建立了汽车7自由度整车悬架模型;然后针对人体敏感的振动频率范围,设计了汽车主动悬架鲁棒控制器;最后在此基础上采用OHNR (Hankel范数最优降阶)法对所设计的高阶控制器进行降阶研究及仿真.仿真结果显示可将20阶控制器降至8、9阶而不造成闭环控制效果的较大损失.