2013年, 第49卷, 第8期 
刊出日期:2013-04-20
  

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    论文
  • 温广瑞;李杨;廖与禾;何庆
    . 2013, 49(8): 1-9.
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    在分析总结加速度信号时域积分法与频域积分法优缺点基础上,提出一种基于精确信息重构的故障转子系统振动加速度信号积分方法。该方法利用故障转子系统振动信号由转频、倍频及分倍频分量构成为主的特点对加速度信号进行快速傅里叶变换(Fast Fourier transform, FFT),通过特征频率分量提取并将所提取的分量的幅值与预设的阈值进行比较;幅值低于阈值的分量认为是噪声分量,予以剔除,高于阈值的分量保留并进行精确频谱校正;根据校正后各个频率分量的频率、幅值和相位积分重构出相应的速度信号和位移信号。精确信息重构方法在去除宽频噪声和保留有用特征信息方面有明显的优势。最后通过仿真分析和试验验证,结果表明该方法相对于传统的时域和频域积分具有更高的精度和优越性。
  • 韩东颖;丁雪娟;时培明
    . 2013, 49(8): 10-18.
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    针对强噪声背景下多频微弱信号检测的难题,提出一种基于自适应变尺度频移带通随机共振(Adaptive re-scaling frequency-shifted band-pass stochastic resonance, ARFBSR)降噪的经验模态分解(Empirical mode decomposition, EMD)多频微弱信号检测方法。对不同频段的信号进行频率尺度变换处理,使其满足随机共振条件,根据噪声强度自适应地优化系统的参数,进而对每个频段信号分别进行随机共振处理,使得待检信号目标频段得到增强,对各个频段的共振输出进行带通滤波再合成,实现多频微弱信号的增强。对处理后的信号进行EMD分解,得到每个频率的信号分量,实现多频微弱信号的检测。仿真分析和滚动轴承内圈故障诊断实例表明,该方法不仅能够增强信号幅值,同时减少虚假分量,提高EMD算法的精度,有效检测出被噪声淹没的多频微弱信号。
  • 周进节;郑阳;张吉堂
    . 2013, 49(8): 19-24.
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    为提高采用超声导波检测杆中缺陷时的缺陷波包辨识度并扩展检测频率范围,提出一种基于单探头的时间反转检测方法。可在较宽频率范围内采用不同中心频率的窄带脉冲信号激励安装在杆端部的单探头产生超声导波,提取回波中包含缺陷信息的特征点进行时间反转后重新激励,利用时反方法的时间-空间压缩特性,可有效提高缺陷辨识度。试验结果表明,在频散较大的频率点,可抑制缺陷回波的频散、增大缺陷波包幅值;在频散小的频率点,能有效重构初始激励信号、提高检测信号的信噪比。而对杆中缺陷进行多次时反检测时,所得到的缺陷波包呈频散-压缩-频散的规律,表明采用单探头进行杆中缺陷时反检测时,只需要进行单次时反检测即可。
  • 张宏利;刘树林;缴文会;李栋;刘颖慧
    . 2013, 49(8): 25-31.
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    主要研究设备异常度的检测问题。在无故障样本的情况下,如何快速检测设备异常度已经成为状态检测的重要问题。为此,提出一种用于设备异常和异常度检测的信息匹配检测方法——可变阈值信息检测器(Variable threshold information detector, VTI-detector),在分析分散增量理论并提出数据分布相亲有限信息密度概念的基础上,计算了每个正常训练样本对自己样本(正常样本)的匹配阈值,建立了带有匹配阈值信息的矩阵,即确立VTI-detector。最后利用确立的VTI-detector,结合相亲有限信息密度的概念,提出了设备异常度的计算公式。以UCI数据库中的Iris数据集为例,将所提出的异常检测方法与其他三种常用的异常检测方法进行对比,显示VTI-detector具有比其他方法更好的检测性能。利用异常度公式在线计算轴承正常和各种故障状态的异常度,并以异常度曲线的形式进行显示,结果表明故障异常度检测效果明显,具有较好的应用前景。
  • 王昭;黄军辉;高建民;薛琦
    . 2013, 49(8): 32-40.
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    在结构光三维测量中,摄像机和投影仪的标定是关键技术之一,直接影响着系统的测量精度。尤其是投影仪标定,其标定困难且过程复杂。光束法平差技术在优化参数的同时能够减小标定点误差对标定精度的影响。而为将该技术应用于结构光三维测量系统的标定,平面射影变换及误差补偿法能够将标定点图像坐标从摄像机图像平面映射至投影仪图像平面,从而不仅可解决投影仪的标定精度低或过程复杂的问题,又克服了投影仪无法直接与摄像机进行整体平差优化的困难,进而利用光束法平差技术对投影仪和摄像机进行整体平差优化以减弱标定点误差对标定精度的影响,并建立最严格的平差优化模型。试验结果亦表明,通过该方法可以有效地提高标定精度,降低标定点误差的影响。
  • 冯磊;轩福贞
    . 2013, 49(8): 41-48.
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    疲劳裂纹萌生经常发生在材料中气孔、夹杂等各种微观结构不连续区域,是一种高度局部化过程。分别考虑受单调拉伸和循环拉压载荷条件,利用有限元法研究夹杂物周围的局部力学行为,分析夹杂性能、位置、多夹杂、循环塑性对局部应力集中的影响。在模拟中,金属基体定义为弹塑性材料,材料本构采用各向同性-随动硬化混合模型,夹杂模拟为各向同性线弹性材料。结果表明,夹杂与基体弹性模量的差别越大,产生的局部应力集中越大,软夹杂导致的应力集中大于硬夹杂;多夹杂引起的应力场强化作用与夹杂排列方向和加载方向有关;循环硬化导致气孔周围应力集中增大,对硬夹杂周围应力集中几乎没有影响;高应力水平下,近表面气孔的应力应变集中系数Kg较大,低应力水平下内部气孔处Kg较大,表明疲劳裂纹易于萌生。
  • 上官文斌;王小莉;叶必军;潘孝勇;徐驰;俞斌
    . 2013, 49(8): 49-55.
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    对由汽车橡胶隔振器常见的橡胶材料制作的哑铃形圆柱试件,进行不同应变比R下的疲劳试验,并分析应变比R对疲劳寿命的影响。以应变峰值、应变幅值为损伤参量,建立相应的疲劳寿命预测模型,并对R0、R<0两种工况下模型的预测结果进行比较。结果表明,当R0时二种模型都有较高的预测精度,而在R<0的载荷工况下,R对用应变幅值为损伤参量的预测模型的预测精度影响较大,为此建立考虑应变比R效应的等效应变幅值,并以此为损伤参量建立R<0的寿命预测模型,该模型预测的寿命与实测寿命的偏差均在2倍分散因子之内,相关系数提高到0.923 1。所得到的填充天然橡胶材料的疲劳寿命预测模型,可为橡胶隔振器前期耐久性结构设计提供参照。
  • 杨睿;张强;孙士勇;赵博文;郭东明
    . 2013, 49(8): 57-64.
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    针对以几何和性能指标精确性为目标的复合材料结构相似颤振模型制造问题,基于复合材料层合板的弯扭耦合效应,提出一种在模型蒙皮内侧增加复合材料铺层,改变模型刚度分布,并辅以质量分布调整,从而实现颤振模型模态频率误差修正的方法。通过分析误差性质,结合具体制造工艺,将模态频率误差转化为刚度误差。以模型结构动力学有限元分析为基础,采用连续二次规划的优化策略,建立以模态频率误差反求新增铺层方式的误差修正方案的优化设计。对某大展弦比机翼的颤振模型主盒段进行数值分析,分别以弯曲频率误差和扭转频率误差的修正为例,证明该误差修正方法的有效性。同时该方法对以性能精确性为目标的高性能产品制造具有借鉴意义。
  • 岳建锋;李亮玉;刘文吉;王天琪
    . 2013, 49(8): 65-70.
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    近年来,下向熔化极活性气体保护焊(Metal active gas, MAG)在石油化工、管道工程等工业中获得广泛应用,但是下向MAG焊中当焊接熔池体积增大时由于其所处空间位置受重力因素影响较大,易产生熔池失稳问题,影响到焊缝的良好成形。针对上述问题开展下向焊熔池力学行为分析和熔池成形的控制策略研究,提出一种对下向MAG焊接熔池施加高频交变磁场,利用该磁场的电涡流效应产生电涡流力来抵消熔池液态金属重力分量的方法,达到克服重力对熔池成形的不利影响。开展熔池外加高频交变磁场熔池内部电磁场、涡流场和电涡流力的数值模拟和分析。进行45°和90°下向焊试验,对上述理论分析进行试验验证,结果表明高频交变磁场对熔池流淌具有抑制作用,采用电涡流技术用于克服下向MAG焊中的熔池失稳方案是可行的。
  • 李军;刘剑雄;杨邦成;侯杰;伞红军;樊瑜瑾
    . 2013, 49(8): 71-77.
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    为解决报废汽车的破碎及回收处理问题,由标准拉伸试验获得随机抽取报废汽车轻薄型回收金属材料的力学性能参数,将材料的本构关系简化为双线性模型;利用自制试验装置进行报废汽车轻薄型回收金属摆锤式破碎试验。通过试验过程分析,将破碎过程划分为初始、中间、终了三个阶段;在三个阶段中,轻薄型金属材料发生了局部凹陷、整体弯曲和局部折弯变形,在凹陷变形处失稳、扩展、贯穿的裂纹不断扩展,直至大块的轻薄型回收金属被从其母体上撕裂下来。能量分析表明:整个破碎工具的能量主要被回收金属的弹塑性变形和破碎所消耗;通过简化模型,计算得到三部分弯曲变形的弹塑性弯曲功和回收金属破碎功。结果表明报废汽车回收金属破碎过程中,破碎工具的能量仅有部分用于回收金属破碎。
  • 刘长勇;张磊;林峰;张人佶;颜永年;康飞宇
    . 2013, 49(8): 78-83.
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    挤压筒是大口径厚壁无缝钢管热挤压工艺中最为重要的模具,传统的多层组合挤压筒设计方法面临很大挑战。提出采用钢丝缠绕预紧挤压筒的方案,由于钢丝在高温下存在蠕变加速和应力松弛,将钢丝缠绕技术应用于挤压筒的最大问题是解决挤压筒预热与钢丝防护之间的矛盾。针对此矛盾,分析钢丝缠绕挤压筒设计中的关键问题包括预热、钢丝防护和预应力分布控制,提出高温钢锭内置预热和电加热预热两种设计方案,分别分析两种设计方案存在的问题、解决方法和优缺点。针对电加热预热挤压筒,提出新型的热致预应力方法来产生预紧力,将内衬和中衬预热至350 ℃以上,中衬和外衬之间设有隔热层,经隔热后外衬和钢丝层温度低于80 ℃,利用两者之间温度差而导致的热膨胀量差值来产生预紧力。基于此想法,设计制造内直径170 mm的挤压筒原理样件,通过温度测试和应力测试,表明所提出的电加热预热挤压筒可达到预期的预紧效果,为挤压筒的设计探讨一种新型的设计方法。
  • 宋修成;陆彬;陈军;王宇乐
    . 2013, 49(8): 84-90.
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    表面质量控制是板料渐进成形领域的热点研究内容。以典型锥形零件为研究对象,推导不同残余波峰区域形状时残余波峰高度和垂直进给量的转化关系式,提出渐进成形工具对板料的接触频次与残余波峰高度、成形角和工具半径之间关系的数学模型,以此评价成形工具对板料的研磨效应。通过不同的预设残余波峰高度、原始板料表面粗糙度和摩擦类型,对倒锥形零件成形开展全因子试验,分析成形零件表面轮廓曲线与粗糙度值,揭示不同因素对表面质量的影响程度和机理。试验结果表明,在不同轨迹间距条件下,影响渐进成形件表面质量的主要因素是犁沟效应和研磨效应,采用滚动摩擦的方式可以有效地降低该效应。
  • 苏景新;邹阳;陈康敏;王志平;关庆丰
    . 2013, 49(8): 91-96.
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    为了研究民航客机结构的腐蚀机理,详细表征服役客机7075-T6铝合金壁板的腐蚀形貌、裂纹特征和腐蚀产物,并对其腐蚀机制进行探讨。利用扫描电子显微镜及附带能谱仪对壁板的完整涂层和已腐蚀(未剥落)涂层表面进行微观形貌和能谱分析。利用光学显微镜对壁板横截面金相样品进行详细观察,运用X射线物相衍射分析表面腐蚀残留物的物相。试验结果表明,客机7075铝合金壁板铆钉孔附近区域的表面涂层容易出现鼓泡、开裂等现象,并发生层状的剥落腐蚀,表面腐蚀形貌以微裂纹和龟裂为主,腐蚀产物以氢氧化物为主。铆钉孔附近区域表面下方可诱发大量不连续的阶梯状平行的沿晶应力腐蚀裂纹,裂纹引起的膨胀是表面涂层脱落的关键因素。此外,腐蚀介质中的Cl–、SO42–等有害离子对铝合金壁板的腐蚀具有明显的促进作用。
  • 肖晓明;彭云;娄宇航;肖红军;田志凌
    . 2013, 49(8): 97-104.
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    对EH40船板钢进行大热输入(103 kJ/cm)埋弧焊接,通过拉伸、冲击试验,利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和电子背散射衍射技术分析焊接接头的组织和力学性能。结果表明,焊缝金属组织为大量针状铁素体、少量先共析铁素体和少量M-A组元。大量晶内针状铁素体的生成分割了原奥氏体晶粒,焊缝有效晶粒尺寸为3.2 μm。焊缝分析区域内大角度晶界比例为78.6%,大角度晶界主要分布在50~60,对焊缝冲击韧度非常有利。M-A组元尺寸较小,数量较少且均匀分布,不会对焊缝金属的韧性产生不利影响。焊接热影响区粗晶区的组织为贝氏体、针状铁素体和先共析铁素体。高熔点颗粒状析出相(TiO、Al2O3、MgO、TiN)的存在抑制粗晶区晶粒的长大,促进针状铁素体的形成,改善了该区域的冲击性能。力学性能试验结果表明焊接接头的强度高于母材,强韧性匹配良好,与组织分析结果一致。
  • 余卓平;冯源
    . 2013, 49(8): 105-114.
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    回顾分布式驱动电动汽车动力学控制问题。分布式驱动电动汽车的主要结构特征是将驱动电动机直接安装在驱动轮内或驱动轮附近,具有驱动传动链短、传动高效、结构紧凑等突出优点。电动机既是汽车的信息单元,又是快速反应的控制执行单元,且通过独立控制电动机驱/制动转矩容易实现多种动力学控制功能。分布式驱动电动汽车为驱动防滑与制动防抱死控制提供更迅速更精确的执行器,但其对状态估计的精度和控制算法的鲁棒性要求也进一步提高。分布式驱动电动汽车直接横摆力矩控制控制与传统的直接横摆力矩控制相比,涵盖从常规到极限的全工况范围,因此算法须对非线性的轮胎特性有更好的自适应性。差速、差动驱动助力转向和车身姿态等控制尚处于起步研究阶段。为解决多个动力学控制间的协调问题,集成控制成为分布式驱动电动汽车动力学控制的一个重要发展方向。
  • 赵礼辉;郑松林;冯金芝
    . 2013, 49(8): 115-122.
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    准确地估计疲劳寿命对于汽车零部件的可靠性和轻量化设计具有重要的作用。但由于现有疲劳寿命估计方法认为载荷仅对零件造成损伤,导致工作载荷下基于传统疲劳寿命预估方法得到的疲劳寿命较为保守。大量研究结果表明,疲劳极限以下载荷对零件疲劳强度的强化作用。以碳钢低载强化特性为基础,基于Miner准则,提出一种考虑低载强化效果的简化的疲劳寿命预估方法。该方法将疲劳寿命预估分成两个阶段,在不同的阶段分别考虑低幅载荷的强化和损伤。通过对强化效果与强化载荷和强化次数的关系进行线性简化,简化了疲劳寿命的计算过程。以轿车扭杆梁后桥为对象,通过采集试车场道路下的工作载荷,利用该方法和Miner准则对后桥进行疲劳寿命估计,并通过道路载荷模拟技术对后桥进行试验验证。结果表明,该方法具有较高的精度。
  • 王四棋;余淼;浮洁;平文彬;邹卫东
    . 2013, 49(8): 123-128.
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    研究磁流变阻尼器温升理论模型,为分析和改进阻尼器温度特性做铺垫。在分析磁流变阻尼器温升原理的基础上,提出两种大振幅正弦激励作用下磁流变阻尼器的温升理论模型:一种以阻尼器中的磁流变液为研究对象,根据简化的流体单元一维传热模型而建立,该模型适合筒壁较厚的磁流变阻尼器,且估算温度比实际值高;另一种以磁流变阻尼器整体为研究对象,采用集总参数法(Lumped parameter method)而建立,该模型估算温度比实际值低。两种理论模型能预测磁流变阻尼器内部温度随时间的变化范围,并通过试验验证实测温度位于这两种理论模型所确定的温度范围内。实际应用中,根据磁流变阻尼器的结构尺寸来选用合适的理论模型进行分析,也可通过对两种理论模型的温度解进行加权平均来求得精确的温度解。
  • 高学军;李映辉;乐源
    . 2013, 49(8): 129-135.
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    综合采用升-降速法和“合成分岔图”法对复杂非线性轮轨接触关系下转向架系统的对称/不对称分岔行为和混沌运动进行分析。发现系统有可能因发生亚临界Hopf分岔而存在定常运动与周期运动并存的现象,同时在其他的一些速度区间也存在多解并存的非线性动力学现象,这些多解并存的特性会使系统在接近失稳点时由于扰动的不同而使摆振幅值急剧变化,因此应该尽量避免。此外,对转向架系统对称/不对称混沌运动和对称性破坏规律的研究则表明,对称的非线性轮轨接触关系下转向架系统会存在不对称的运动状态,但存在对称/不对称混沌运动的速度范围很小,而系统的对称性刚开始实际是通过音叉分岔而破坏的。
  • 徐中明;徐小飞;万鑫铭;张志飞;李阳
    . 2013, 49(8): 136-142.
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    对某乘用车钢制保险杠防撞梁进行三点静压试验和仿真分析,得到评价该防撞梁强度和吸能性能的关键参数。为实现轻量化要求,以钢制防撞梁的性能参数为基准,采用材料替换和结构优化方法设计新的铝合金防撞梁。运用optistruct对铝合金防撞梁的截面进行拓扑优化,确定防撞梁的最优截面形状为“日”字形结构。将“日”字形防撞梁各个板件的厚度和通过Hypermorph建立的截面形状改变作为设计变量,通过Hyperstudy和LS-DYNA联合仿真进行形状和尺寸优化,经过13步迭代计算结果收敛,得到各设计变量的最优值。根据优化结果试制铝合金防撞梁样件,对铝合金保险杠防撞梁进行相同的三点静压试验并与钢制的试验结果作对比分析,结果显示铝合金防撞梁减重效果达到38.4%,且静压支反力峰值提高了11.1%,比吸能变为钢制的1.9倍,可见铝合金防撞梁性能优异。
  • 王科;黄智;钟志华
    . 2013, 49(8): 143-150.
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    城市半结构化道路交通环境中,为提高道路模型对复杂环境的适应性,解决算法难以在效率和鲁棒性间达到平衡的问题,提出基于不定Bezier变形模板的城市道路检测算法。算法对输入图像进行逆透视变换,根据相机参数和车辆状态自适应设置静态和动态两层感兴趣区域,利用透视图中道路标识线平行向前延伸的特点,提出混合高斯方向异性滤波器,对图像进行预处理。引入Bezier样条曲线,构造不定道路变形模板,将道路识别问题转化为模板参数假设检验问题,使用改进RANSAC算法求解模板参数。为提高求解速度,提出层次搜索优化算法,建立期望区域和解集空间,采用粗搜索与精搜索相结合的方法,实现模板参数快速搜索。试验结果表明,该方法在城市道路环境中可以快速准确提取车道线,并对典型道路干扰具有较好免疫作用。
  • 汪健生;田永生;吴翠
    . 2013, 49(8): 151-157.
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    应用数值模拟和试验方法对斯特林发动机回热器周期往复流动和换热特性进行研究。数值计算中采用二维、非稳态、可压缩湍流模型,分别对回热器内轴向温度分布、平均温度、进出口压力、轴向导热系数等特性进行计算及分析。结果表明:回热器进出口温度变化规律与活塞运动规律相同,回热器出口温度变化显现出滞后性;回热器孔隙率对回热器平均温度及压力损失有较大影响;轴向导热系数在回热器两端较低,中间区域较高。试验研究得出的温度变化规律与数值模拟结果基本一致。
  • 高有山;权龙;王爱红;杨敬
    . 2013, 49(8): 158-164.
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    燃料生命周期可划分为燃料生产阶段(Well-to-tank,WTT)和车辆使用阶段(Tank-to-wheel,TTW)。为分析天然气制氢在蒸气重整、压缩、液化、运输阶段的能量消耗和排放情况,根据氢的不同状态(气态或液态)及运输方式(管道、公路、铁路运输),将天然气(Nature gas,NG)蒸气重整制氢在WTT阶段划分为12种燃料路线。采用能量守恒和转化原理及工艺燃料使用装置的能量消耗和排放因子,研究天然气制氢的原料及工艺燃料消耗所产生的一次能源能量消耗和气体排放。分析表明,不考虑输氢管道铺设,天然气制氢在WTT阶段的一次能源能量消耗由低到高依次分别为1.318 78 MJ•MJ–1、1.326 93 MJ•MJ–1、1.557 95 MJ•MJ–1、1.557 44 MJ•MJ–1、1.746 18 MJ•MJ–1,对应燃料路线为6、1、3、5、12。温室气体排放由少到多依次为156.18 g•MJ–1、162.11 g•MJ–1、163.37 g•MJ–1、168.53 g•MJ–1、176.01 g•MJ–1,对应的燃料路线为6、12、3、5、2。随着氢能消耗量的增加,采用燃料路线6(NG管路运输-工厂NG蒸汽重整集中制H2-H2管路运输-气站压缩-销售),可以减少能量消耗和排放的产生。
  • 李汛;杨波;赵军;郭少朋
    . 2013, 49(8): 165-170.
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    为解决工业废热与分布用户的地域差异,设计以赤藻糖醇为相变材料的移动蓄热系统,所用双直肋式翅片管不仅增大换热面积,并且在蓄热熔化和放热凝固过程中加大自然对流扰动区域,起到了强化换热作用。通过试验研究其充放热特点和效率,并分析传热介质流量对充放热过程的影响。试验结果表明,蓄热相变过程,材料温度变化不大;释热过程,蓄热器具有较快的冷却速度,使得赤藻糖醇凝固过程表现出过冷现象;传热介质流量对充放热过程影响不明显。在所设定试验工况下充热需210 min,放热需120 min,在用户侧能将0.115 m3的水从10 ℃加热到55 ℃,热回收效率达84%。直肋翅片管相变蓄热装置具有良好的蓄、放热性能,为移动蓄热车在工业废热利用等领域的工程应用提供了可能。
  • 宁方立;马尧;王善景;郭琪磊;黄文超
    . 2013, 49(8): 171-177.
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    我国目前正在自主研制民航大客机,噪声水平是其能否取得适航证的关键因素之一。在飞机着陆过程中,起落架噪声在飞机总噪声中已占据主体地位。基于试验数据,提出一种飞机起落架气动噪声的新型数值计算方法。该方法将起落架结构分解为圆柱体、机轮等基本部件。根据Ffowcs Williams-Hawkings方程,对每类基本部件提出对应的噪声预测方法。由这些基本部件组装成起落架,进而计算出起落架总体辐射噪声。该方法考虑多机轮存在情况,提出新型机轮模型,从而解决现有数值计算方法机轮模型过于简单,并导致不正确计算结果的问题;提出基于圆柱体方向仿真数据的圆柱体部件指向性确定方案,解决现有数值计算方法噪声辐射指向性错误的问题。另外,该方法能够确定出对起落架总体辐射噪声贡献最大的基本部件,为低噪声起落架设计提供依据。
  • 周诗贵;习俊通
    . 2013, 49(8): 178-185.
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    微滴喷射技术是一种数字化控制微米级液滴产生和分配的技术,在微电子封装和微光学器件制造等领域具有极大的应用前景。提出一种压电驱动膜片式微滴喷射技术,阐述微喷工作原理,基于黏性流体力学进行微喷过程的理论分析并分析影响微滴喷射的关键参数。使用计算流体动力学(Computational fluid dynamics, CFD)软件基于流体体积法(Volume of fluid, VOF)的二维轴对称模型对微喷过程进行数值仿真,通过数值仿真分析按需喷射的机理和卫星滴产生的原因,并总结参数对微滴直径和微滴喷射速度影响的规律和经验公式。根据仿真研究结果设计压电驱动膜片式微喷装置,并构建微喷试验系统,试验结果与仿真结果吻合较好,说明提出的仿真方法是可行的。该微喷技术可实现1~150 cP黏度范围流体材料的按需喷射,喷射频率可达300 Hz,且微滴尺寸具有良好的一致性。
  • 程效锐;李仁年;黎义斌;高杨;申立新
    . 2013, 49(8): 186-192.
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    基于雷诺时均Navier-Stokes方程(N-S方程)和RNG 湍流模型对螺旋离心泵内部流动进行全三维数值计算。获得泵内不同流量、不同瞬时叶轮轴向力、径向力和流场内不同监测点压力脉动规律。结果显示非定常与定常数值模拟获得的扬程、效率误差均不超过2.5%。蜗壳内所有监测点压力脉动随时间变化有明显周期性,蜗壳中部P3点上压力有较剧烈的波动,同时出现二次压力脉动。在扩散管区域且靠近隔舌P2点的压力波动幅度随着流量增加变化最为剧烈,当流量增加1倍时压力脉动幅度增加了4倍多。叶片进出口工作面与背面监测点压力脉动随时间变化也有明显的周期性,工作面压力波动幅度大于背面,当流量增加时波动幅度有明显加大,流量变化对叶片进口压力脉动影响大于对叶片出口的影响。径向力方向呈周期性变化,当流量从大到小变化时,其方向逐渐向压水室隔舌靠近,并随着流量减小波动幅度加剧,而且在设计工况叶轮也有较大径向力。轴向力有波动但是波动幅值很小,其值随着扬程降低逐渐减小,两者呈非线性变化。