搅拌滚筒内非牛顿流体的流场分析

针对混凝土这种典型的非牛顿流体中的宾汉流体,建立了其本构方程和流体力学模型.以有限元为依据,应用计算流体动力学技术,基于k-ε模型,利用Fluent软件计算了预拌混凝土在搅拌滚筒内的三维流场,数值模拟搅拌叶片螺旋角为73°时流场的流线和轴向出料速度,较为真实地反映了混凝土在滚筒内搅拌的实际情况.通过与搅拌叶片螺旋角为66°和80°的搅拌滚筒内流动的模拟计算比对,表明螺旋角为73°的叶片的搅拌性能和出料速度均优于其他螺旋角的搅拌叶片,能满足搅拌运输车的搅拌滚筒对拌料匀质、送料连续和低动力消耗的要求.同时进行了相应的试验比对,验证了模拟分析的正确性.该搅拌筒内非牛顿宾汉流体混凝土流动的数值模拟,表明基于k-ε模型的CFD数值模拟方法可以用于搅拌筒内混凝土这种非牛顿流体的搅拌过程的分析.     

YJ250K曳引机动力学仿真及计算

针对当前因采用简易计算公式,静态计算曳引机驱动转矩和功率所带来的误差和能源浪费,应用单自由度机械系统动力学理论,并考虑曳引机各旋转件的转动惯量,建立曳引机等效动力学模型。按照预定轿厢速度运行规律进行动力学仿真分析,得出曳引机所需驱动力矩和功率变化曲线,最终确定曳引机的额定功率大小,从而为曳引机驱动转矩及功率的精确计算提供了科学依据。仿真结果表明,该型曳引机所需驱动功率比简易计算所确定的功率要小13.3%。     

干式厌氧发酵反应器设计研究

从干式厌氧发酵的温度和搅拌方式、筒体加热方式和强度校核、搅拌轴的机械强度校核等方面全面阐述了反应器的设计过程。中温机械搅拌是干式厌氧发酵的优选方式，短管支撑式蜂窝夹套不仅可以保持温度相对恒定，而且还可以增加筒体强度，很好地满足工艺和设计要求。同时，夹套设计中拉撑的设计需要从拉撑间距和单根拉撑所需截面面积两方面进行强度校核。搅拌轴的设计应首先考虑搅拌功率，然后从搅拌轴的屈服强度、挠度、疲劳强度和刚度几个方面来对搅拌轴机械强度进行校核。该反应器的设计，为干式厌氧发酵技术应用提供支持。     

一种用于颗粒肥料小型加工场的搅拌散热装置的设计

针对颗粒肥料小型加工场对粒料进行散热降温及搅拌打散的需求,设计制作一种搅拌散热装置。基于大型肥料冷却设备的工作原理,结合自落式的搅拌机理,在场地的空间布局受限条件下,选定平行于地面的搅拌筒体装置,设置筒体尺寸为φ1800 mm×2300 mm,并确立了正反转的搅拌动作。利用齿轮传动的方式,通过试验确定了搅拌筒体在反转情况下,3块出料板的结构和出料方式,以及筒体在正转情况下,抄料板的结构和排列形式。依据小型加工场场地空间布局,确立了装置的整体外形尺寸参数。选取合适的电机和二级齿轮减速机作为动力系统,确定#304不锈钢为搅拌筒的制作材料,其余部件为普通碳钢。该搅拌散热装置应用于生产中,取得了良好的效果。     

4-PRR冗余并联机构驱动力与能耗优化

为在不同马赫数下的流场中进行风洞试验,需对喷管段的型面进行精确控制,为此设计了一种可以实现姿态调整的平面3自由度4-PRR冗余并联机构,根据机构运动特点,利用封闭矢量法和影响系数法求解该机构运动学逆解。在运动学基础上,利用虚功原理建立了该机构的逆动力学模型,然后根据冗余并联机构驱动方式不唯一的特点,提出驱动力二范数与最小驱动总功率的优化方法,分别得到驱动力与驱动功率曲线,并与非冗余3-PRR并联机构的驱动力与驱动功率进行对比。结果表明,冗余驱动能够较明显地降低驱动器的瞬时驱动力、瞬时驱动功率和运动周期内驱动器所做功,两种优化方法驱动器做功分别减少了49. 2%和50. 7%。结合驱动力二范数、最小驱动总功率的优化结果,选取适当的驱动方式可以实现冗余并联机构驱动器瞬时驱动力与瞬时驱动功率的均衡与优化,并降低机构运动过程中的功耗。     

组合桨搅拌槽内部流场及混合时间数值模拟

针对组合形式的搅拌桨在搅拌领域广泛应用的问题,采用计算流体力学分析方式,将双螺带搅拌桨和六斜叶圆盘涡轮搅拌桨在搅拌槽内部流场进行研究,采用多重参考系（MRF）方法建立基础模型,基于Navier-Stokes方程和标准k ε湍流模型对搅拌槽内部流体产生的流场进行数值计算,分析搅拌桨在180,240,300 r/min的搅拌转速下产生的流场数据,并在槽内加入示踪剂,研究槽内搅拌过程中混合时间的测定.研究结果表明：搅拌槽内液相在双层浆区出现了典型的回旋涡流型,设定监测点,分析示踪剂在不同监测点的浓度变化曲线,得出混合时间为9.6 s,并对比得出240 r/min转速的搅拌效果和混合时间以及搅拌功率对于工业生产具有绝对优势的结论,通过工业放大的试验形式验证了模型的正确性,为非牛顿流体湍流层搅拌槽的设计和工程应用提供了理论依据.     

小四轮拖拉机气刹系统的节能途径

小四轮拖拉机气刹系统由柴油机动力输出轴驱动空压机,虽然空压机工作时所消耗的功率仅占柴油机总功率的2～3％,但是全国小四轮拖拉机保有量很大,因此,本文以气刹系统的经济性为基础,从降低容积比能和减少卸荷时的无用功消耗两个方面探讨了节能途径。 一、降低容积比能q 容积比能是空压机在规定工况下,单位容积流量所消耗的功率,亦即生产每1立方米     

三叶片潜水搅拌机的数值模拟

为研究潜水搅拌机性能,应用三维造型软件Pro/E建立搅拌机叶片的三维实体模型,利用Gambit软件对污水处理水池进行非结构化四面体网格划分,在计算流体动力学软件Fluent 6.3平台上,采用动坐标系、RNG k-ε湍流模型和SIMPLE算法,对潜水搅拌机搅拌的污水处理池进行数值模拟,计算全池内流体的宏观流场与各个截面的速度分布,分析潜水搅拌机的轴向有效推进距离与水体截面有效扰动半径,同时对潜水搅拌机的功率进行了研究.计算结果表明：潜水搅拌机能使污水处理池内流体形成连续循环水流,流体轴向推进,径向扩散;池内流体充分搅拌,池内流体流速基本都在0.3 m/s以上,符合潜水搅拌机工作要求,故潜水搅拌机与该污水处理池相匹配;同时确定该潜水搅拌机可选取功率为3.0 kW的电动机.利用此方法,可为潜水搅拌机的实际工程应用提供一定参考依据.     

六折叶桨搅拌槽流场特性分析

通过六折叶搅拌桨建立结构模型并对其进行网格划分,采用计算流体动力学方法(CFD),对其在不同桨叶角度下的槽内流场分布规律及功率的影响进行分析。仿真计算表明:六折叶桨以轴向排液为主,其搅拌桨功率随折叶角度增加成线性增长关系,同时流场内湍流动能随着角度增加峰值也就越高,其具有的能量波动越大,搅拌桨剪切破碎能力越强,对于破碎能力需求不高的场合可适当减小折叶角度。     

泵用圆形压电双晶片弯曲变形分析

为了准确获得压电泵泵腔容积的变化量,需要对压电振子的变形特性进行理论分析．将压电双晶片的受力模型分成2部分,即中间压电陶瓷和金属基板的3层复合部分,以及外部的金属基板部分．应用弹性薄板的小挠度弯曲变形理论,推导出固定边界条件下双晶片振动时的容积变化方程．结果表明:压电双晶片振动时容积变化的大小,是与双晶片的几何参数、材料的性能参数以及驱动电压有关的量．为了验证理论推导的正确性,对铜基板直径为35 mm、压电陶瓷直径为29 mm的压电双晶片,在不同直流电压驱动下中心点振幅进行非接触式激光测试,并将测试结果与理论计算值进行比较,结果表明:理论计算值要略大于实际测试值,两者之间存在20％左右的误差,但存在着一致性．应用泵腔容积变化量的理论计算方法,计算得到利用该压电振子制作的单腔压电泵在110 V,200 Hz正弦电压信号的作用下,泵腔每次振动产生的容积变化量约为12881 mm3,理论上最大输出流量为3 091 mL／min．     

鼓式制动器三维热—机耦合温度场仿真

通过对鼓式制动器惯性制动时蹄鼓摩擦接触状态分析,考虑接触副摩擦因数温度特性,以EQ1208车后桥鼓式制动器为例,对建立的鼓式制动器热-机耦合三维有限元模型进行了惯性制动工况数值仿真,得到了鼓式制动器耦合瞬态温度场仿真结果.A测试点温升试验结果与仿真结果对比,两者变化趋势相同,且吻合较好.对在惯性制动工况下的鼓式制动器温升主要影响因素(车速和道路坡度)进行了仿真分析.     

金属带式无级变速汽车的建模与性能仿真

建立了针对金属带式无级变速汽车性能模拟的仿真模型。该仿真模型可以模拟各种典型工况下无级变速汽车及各子系统的动态特性，并用来评价无级变速汽车的驱动性能、燃油经济性和排放特性。作为设计工具，该模型可以帮助选择影响汽车性能的关键性参数，同时基于该模型和给定的控制策略可以用于设计发动机、无级变速器和离合器的控制系统。最后给出了各种典型运行工况下的仿真结果。     

转筒与桨叶组合式日粮混合机设计与试验优化

根据我国推广日粮饲养技术的需要及日粮混合机自主创新研究少的现状,设计了一种由中空正十棱柱状转筒与其主轴上安装的桨叶组合而成的日粮混合机,实现日粮各组分的混合加工。为探究其混合性能,利用转筒与桨叶组合式日粮混合试验装置,以混合时间、填充率、转筒转速、桨叶回转半径为试验因素,以混合均匀度、净功耗为评价指标,采用二次回归正交旋转组合试验设计方法进行试验研究。运用Design-Expert软件建立并优化分析了试验因素与评价指标之间的回归数学模型,对优化结果进行了试验验证。结果表明:各试验因素对混合均匀度的影响由大到小依次为填充率、转筒转速、混合时间、桨叶回转半径;各试验因素对净功耗的影响由大到小依次为混合时间、转筒转速、填充率、桨叶回转半径;最佳参数组合方案为混合时间3.5 min、填充率66%、转筒转速29 r/min和桨叶回转半径236 mm,对应的混合均匀度为92.98%、净功耗为32.618 k J,比优化前分别降低了5.04%、3.31%。     

基于ARM的电控液压动力转向系统控制器研究

电控液压动力转向(ECHPS)系统可克服传统液压动力转向系统助力大小不可调节的缺陷,使驾驶员在汽车高速行驶时能获得较强的路感。经过研究车速与转向助力的关系,设计了一种基于ARM微处理器的ECHPS系统控制器,可根据车速传感器提供的车速信号,利用车速与助力特性的函数关系,输出PWM占空比控制数字阀,以达到控制助力大小的目的。通过软硬件的仿真调试,实现了随着输入模拟量的变化,可迅速输出相应的PWM占空比值,满足了在不同车速下获得不同助力特性的要求。     

汽车牵引力控制软件在环仿真研究

应用车辆动力学仿真模型和基于目标控制器的汽车牵引力控制算法,设计了汽车牵引力控制软件在环仿真系统,并对后轮驱动越野汽车进行了软件在环仿真模拟。仿真结果表明,设计的控制算法有效地消除了驱动轮过度滑转的现象,提高了车速,为目标控制器的软件开发打下了基础。     

基于微分几何的E-ECHPS车辆转向稳定性控制

为了提高装备电控液压助力转向系统(E-ECHPS)的车辆高速紧急转向稳定性,提出了基于微分几何的线性参考模型反馈跟踪控制策略;建立了包括整车动力学模型、轮胎模型、转向系统模型和ESC模型的非线性动力学模型,通过整车试验和台架试验验证了模型的正确性;推导了系统的仿射非线性状态方程,考虑到轮胎、液压系统和ESC的非线性,运用微分几何理论对系统进行精确线性化得到输入输出伪线性系统;建立了包含转向系统的线性参考模型,为了实现对线性参考模型理想状态的跟踪,构造了反馈跟踪控制器;以方向盘转矩为输入进行了有控制和无控制下的阶跃转向仿真和单移线仿真,结果表明:施加反馈跟踪控制可以显著提高车辆在高速紧急转向工况下的操纵稳定性,为E-ECHPS系统的控制策略设计提供了理论依据。     

四轴全轮驱动车辆驱动系统仿真模块的开发及性能仿真

在研究与掌握ADVISOR车辆仿真软件结构组成的基础上,开发了四轴全驱车型的动力系统仿真模块．并针对特殊的循环行驶工况,利用该模块进行了特定工况下四轴全驱车的整车性能仿真和分析,验证了在ADVISOR平台上所进行二次开发的仿真模块的正确性。     

加料过程物料混合均匀性数字化表征评价研究

为揭示加料滚筒内复杂系统的内在关系和规律,满足企业自动化生产线的精细化生产需求,选取某规格一类制丝加料生产线,通过对加料设备建模,并建立烟丝、滚筒模型,仿真计算出滚筒内烟丝运动、料液分布状态。通过仿真数据、高速摄像图像处理技术与试验验证,构建了加料过程物料混合均匀性评价指标体系,提出了4项关键评价指标。采用主客观组合赋权法对烟丝混料均匀性评价指标进行赋权,得出烟丝混料均匀性效果,给相关企业制丝线的加香加料过程质量控制提供了参考依据。     

四轮农用车辆主动空气阻力制动系统研究

针对四轮农用车辆防抱制动时地面制动力存在极限值无法更有效地缩减制动距离的问题,提出了新型车辆主动空气阻力制动(ABS&APB)系统,分析其工作原理并进行控制模型基础仿真研究;阐述主动空气阻力制动系统理论可行性,依据压缩空气喷气助力原理的反作用应用于车辆制动系统,利用Simulink建立新型四轮农用车辆制动系统动力学模型和APB仿真模型;设计了仿真试验,对比实施APB控制的车速与轮速曲线。结果表明,APB控制达到缩减制动距离和制动时间的目的。     

双轮驱动电动汽车防滑控制系统的研究

建立了双轮驱动电动汽车加速过程的1/4动力学模型,以滑转率为调节对象,提出了一种基于模糊自整定PID控制算法的驱动防滑控制系统.设计了双轮驱动电动汽车驱动防滑系统的模糊PID控制器,在Matlab/Simulink仿真环境下进行了动态仿真,对比仿真结果表明,模糊自整定PID控制器的性能优于单一的PID控制.