活塞隔热性能有限元分析及试验验证

采用有限元计算方法和试验验证相结合对某复合隔热结构活塞的隔热性能进行了研究.首先基于性能仿真计算及经验公式确定了活塞换热边界条件,然后利用有限元热分析方法得到了该活塞的温度场及热流分配模型,并探讨了复合隔热结构活塞热流分配模型发生变化的原因.最后通过复合隔热结构活塞温度场模拟试验对活塞的隔热性能进行了试验验证.研究结果表明,隔热垫、气隙等隔热结构提高了活塞的热、机载荷承载能力,活塞隔热度超过了60%;复合隔热结构活塞温度场模拟试验结果与有限元计算结果之间误差在5%以内,说明有限元计算结果具有很高的工程参考价值.      

采用支持向量机的非对称阀控液压缸模型预测控制

针对非对称阀控液压缸位置控制中出现超调与由阀芯换向引起的压力冲击问题,设计了基于支持向量机与序列二次规划算法的非线性模型预测控制器。采用支持向量机拟合控制信号与活塞速度的关系得到系统的近似模型,使用序列二次规划算法求解获取控制器输出;通过增加输出约束以及满足输入约束实现每次控制过程中阀芯不换向、活塞快速到达目标位置并且无超调。数值仿真结果表明:在相对位置误差信号大于8%时,控制器输出的控制信号始终大于最大控制信号的90%,有效缩短了系统的响应时间;在保证活塞位置无超调、阀芯不换向的条件下,实现了精确位置控制,稳态误差小于0.02%。所提算法实现了多约束条件下非对称阀控液压缸系统的无超调快速控制,具有一定的理论和工程价值。     

系绳拖曳半物理试验装置设计与方案可行性验证

空间绳系系统需进行地面试验,以验证其理论研究结果的正确性。针对其非线性动力学模型较为复杂,地面难以模拟太空复杂情况而不易开展全物理试验的问题,设计了系绳拖曳地面半物理仿真试验装置。其中,仿真系统中系绳收放与张力控制部分以实物的方式引入仿真回路,拖曳过程中系统动力学部分以数学模型描述并转化为仿真计算模型,与实物部分构建成半物理仿真闭合回路。采用基于模糊PID的主从位置闭环控制器对张力控制器进行控制,搭建半物理试验装置拖曳过程simulink仿真模型,对闭合回路实现仿真计算以验证半物理试验装置方案设计的可行性。仿真结果表明：(1)张力控制器满足半物理加载机构对模拟被动星的系绳控制指令要求;(2)半物理试验装置设计方案原理正确,可通过模拟不同工况下动力学模型特性,考核系绳收放装置性能。     

斯特林循环的热驱自由活塞反渗透海水淡化动力系统设计分析

提出一种新型基于斯特林循环的热驱自由活塞反渗透海水淡化动力系统,采用自由活塞发动机取消曲柄连杆等刚体传动机构,利用非刚性介质海水作为活塞平移机械能的接受体,简化传动链,通过蓄能器和配合弹簧作用,保持运动的周期性,能够提供稳定输出功,提高输出效率。建立斯特林动力部分绝热模型及活塞组件动力学模型,基于MATLAB软件平台编程分析,通过简化活塞运动模型,分析动力系统的相关变化规律及输出功。结果表明,动力系统可以稳定运行,有稳定输出功,设计比较合理,具有可行性。     

水下光电成像系统计算机仿真

为进行水下目标探测,该文针对Jaffe模型的不足,利用小角度近似原理,建立了水下光电成像系统的理论模型。考虑散射光的影响,给出了给定距离处的水下成像面各像素的信号辐射量的计算方法和对比度模型。对常规激光助视水下成像探测系统进行了仿真,研究了光源系统和接受系统的距离与成像对比度的关系。与Jaffe模型相比,该文所建模型中变量的物理意义更加明确,而仿真结果与其类似,证明该文所述方法的正确性。     

近水面水下双气泡耦合作用数值模拟

为研究近水面水下双气泡耦合作用过程,基于LS-DYNA软件开展了近水面水下单、双气泡数值模拟.通过利用高速摄影技术获得的试验结果与仿真结果进行对比验证,证明了本文数值模拟模型的有效性.通过对数值模拟结果进一步分析,得到了该过程的气泡最大半径、膨胀时间以及由气泡形态分析得到耦合作用过程.结果表明,近水面水下双气泡耦合作用过程并非两个单气泡的简单叠加,其横向收缩速度比单气泡慢,气泡到达最高点时间与单气泡相比有1 ms延迟,融合气泡膨胀过程融合,收缩过程中顶端两侧向斜下方凹陷.     

超深水水下分离器承压性能数值分析与试验研究

以中国自主设计制造的2 000 m超深水水下分离器为研究对象,基于图算法和一致缺陷模态法分析分离器样机极限承载能力;建立包含嵌入式接管子模型的水下分离器精细数值模型,研究马鞍形焊缝应力分布规律;设计高压舱试验验证水下分离器样机的物理承压能力,并对比分析高压舱试验数据和数值计算结果。研究表明:水下分离器样机失稳模式为塑性失稳,下放工况应该主要评估其结构强度;接管马鞍形焊缝的鞍点和冠点以及N1接管焊缝的角度φ为45°和135°位置为应力特征点;试验样机在高压舱试验过程中整体应力水平处于线弹性变形阶段,能够满足2 000 m水深的承压强度要求,模拟结果和试验结果吻合较好。     

多种不可逆性对Miller热机性能的影响

建立包含多种不可逆性的Miller热机循环模型,导出Miller热机的输出功和热机效率的表达式,通过数值计算获得了循环的一些重要的性能特性曲线,得到了循环的一些重要参数的优化判据.     

基于分析设计直接法的水下分离器结构总体塑性变形校核

借助欧盟压力容器标准EN13445-3分析设计直接法,研究水下分离器结构总体塑性变形,建立水下分离器数值模型,采用高压试验的方法对数值模型计算精度进行分析。结果表明:建立的水下分离器数值模型计算结果与试验结果平均误差不超过5%,具有较高的计算精度;水下分离器结构整体塑性能够通过校核,且具有一定的安全余量。     

考虑螺旋桨负载的液压推进器动力学响应分析

为了研究作业型遥控水下机器人(ROV)的运动控制和液压推进器系统的动力学响应特性,提出了一种考虑螺旋桨动态负载特性的液压马达的流量、压力、扭矩、转速和螺旋桨的转矩、推力的迭代求解方法,建立了一种伺服阀控制液压推进器动力学系统的仿真模型.通过数值仿真,分析了不同水流进速时液压马达及螺旋桨的动态响应过程及特点,比较了不同控制电压下螺旋桨的推力输出响应,得到了液压推进器的控制电压和实际推力之间的关系曲线.这种推进器的建模和仿真方法对水下机器人和过驱动船舶的运动控制和推力分配策略的研究具有较高的指导意义和工程价值.     

汽车发动机曲柄连杆机构动力学分析

利用柔性多体动力学方法建立了基于ADAMS软件平台的发动机曲柄连杆机构动力学仿真分析模型。并根据所建立的模型，对某汽车D6114B发动机曲柄连杆机构的运动学、动力学特性进行了仿真。通过仿真计算，得到考虑曲轴柔性时的曲轴主轴颈、连杆轴颈载荷、活塞、连杆等惯性力以及发动机的输出特性。为发动机曲柄连杆机构的设计与改进提供了重要依据。     

柴油机曲柄连杆机构运动学与动力学仿真

应用MATLAB软件,以Anqing Daihatsu 6PSTdM-26H型船用四冲程柴油机为研究对象,配制了柴油机简易的示功图,对柴油机曲柄连杆机构运动学和动力学进行仿真.仿真得到的机构运动学和动力学特性与理论计算结果吻合较好.通过仿真计算,得到活塞运动和受力曲线、曲轴切向力曲线以及柴油机的输出特性,为曲柄连杆机构的优化设计和有限元分析提供了依据     

基于传动系统效率最优的混合动力汽车控制策略研究

针对现有混合动力汽车控制方法存在功率损失大、系统效率低、润滑条件恶化等问题,提出一种基于系统效率最优的混合动力汽车控制方法.首先分析动力系统各部件的结构与效率特性,制定出所有可能的工作模式,然后构建出各模式下的效率评估方程,依据需求扭矩和蓄电池荷电状态SOC,得出系统最高效率下对应的发动机转矩和电机转矩分配情况,以控制发动机和电机相应转矩输出.仿真实验结果表明,该方法使整个动力系统总体效率最高,减少了系统功率损失,降低了整车的燃油消耗,并在一定程度上保障了润滑条件和传动部件的使用寿命,取得了良好的效果.     

液压凿岩机冲击系统波动力学建模与数值分析

液压凿岩机是以高压油作为动力,推动活塞撞击钎杆进行工作的冲击机械.冲击系统是液压凿岩机的关键部件,其性能好坏直接影响着液压凿岩机的工作性能.本文以某套阀型液压凿岩机冲击系统为研究对象,基于波动力学理论、测试技术以及数值模拟技术,进行冲击系统动力学特性分析与实验研究,获取钎杆在不同冲击速度下的应力波曲线,对比应力波实验测试曲线和数值模拟曲线,分析表明两者结果较吻合.通过数值仿真模拟可以加快液压凿岩机冲击系统开发进程,为其结构优化设计、改进和能效评估提供依据.     

挖掘机混合动力系统控制器设计

为了实现柴油机和电动机的动态协调控制,设计了挖掘机混合动力系统控制器.控制器由功率预处理模块、油门控制模块和工作模式识别模块构成.控制器的输入参数为液压泵扭矩、液压泵转速和蓄电池SOC,输出参数为柴油机油门开度.建立了基于MATLAB的混合动力系统控制器性能仿真模型.对挖掘工况和平整工况下的控制器性能进行了仿真分析.仿真结果表明：控制器能根据载荷变换实时调整电动机的工作状态,在整个工作过程中,柴油机的工作转速基本不变.     

基于混合粒子群算法的PSS4B参数优化研究

针对电力系统稳定器PSS4B的结构特点,将一种混合粒子群优化算法应用于PSS4B的参数整定.通过RTDS的模拟量输入输出板卡与NES6100型励磁调节器构成半实物仿真系统,在RTDS实时数字仿真平台上建立了单机无穷大模型.在实测发电机励磁系统无补偿相频特性基础上,经参数优化整定后依次进行了PSS4B临界增益试验、负载阶跃响应试验、短路扰动试验和反调验证试验,试验结果表明经优化的PSS4B在不同频段上均能够较好地抑制功率振荡,同时具有优良的抑制反调效果.     

混合动力系统发动机停机过程控制策略

针对混联式混合动力系统,为减小其由混合驱动模式切换至纯电驱动模式过程中发动机停机引起的整车纵向冲击,利用模型预测控制算法可以在线滚动优化获得最优控制序列的特点,提出了一种基于模型预测控制的发动机停机优化控制策略. 首先,采用理论与试验相结合的研究方法,建立了发动机阻力矩模型;其次,依据动力元件工作状态的不同,将发动机停机过程划分为发动机工作点调整阶段和电机反拖发动机阶段,设计了分段式发动机停机控制策略;最后,通过仿真对所设计的控制策略进行了验证,并与传统基于比例-积分-微分的控制方法进行了对比. 仿真结果表明,所提出的控制策略能有效抑制发动机停机过程中的输出转矩波动,降低整车冲击度,提高车辆行驶的平顺性.      

新型内摆线能量转换机构的动力学解析

介绍了新型内摆线能量转换机构的工作原理和结构设计,采用基于能量的欧拉-拉格朗日方法推导了系统的动力学模型。基于四阶Runge-Kutta法,运用MATLAB进行了仿真验证,结果表明,新型内摆线能量转换机构的活塞做完全简谐直线运动,运动更加平稳;活塞加速度峰值比传统曲柄滑块机构小25%;在相同的气缸平均等效压力和负载转矩下,具有较高的输出转速,提高了内燃机的输出功率。为新型内摆线能量转换机构的进一步研究奠定了理论基础。     

单兵筒式武器浮动发动机系统内弹道过程数值仿真研究

为研究浮动发动机的内弹道问题,该文对其发射过程进行了建模及计算分析.首先探讨了浮动发射系统的结构设计与工作原理,运用经典内弹道理论建立了发射系统内弹道过程的数学模型,并运用龙格-库塔公式进行数值计算,最后给出某组数值仿真及地面试验的研究结果.试验验证了模型的合理性,为单兵筒式武器浮动发动机发射系统的设计提供了理论指导.