压电驱动菱形放大式胶体微喷系统的建模与实验

为实现微电子封装领域各类胶体的精确微量分配,设计了基于菱形放大机构放大压电致动器位移的微喷系统,利用集总参数法建立了该系统的等效电器模型,通过实验验证了模型和仿真结果的可靠性,分析了系统参数对胶滴体积和脱离效果的影响.实验和仿真表明:撞针位移在0.3~0.5 mm时为有利于喷射胶滴的范围内;针对3 Pa·s黏度的胶体,当驱动气压在0.15~0.32 MPa时,喷射体积与驱动气压成正相关趋势;随着黏度的增大,相同条件下可获取的胶滴体积不断减小,需要的驱动力不断增大;对于特定黏度的胶体,在合适气压范围内,调控分配频率可实现对微喷体积的调节.      

压电驱动撞针式高黏性胶体微喷系统的研制

针对高黏性胶体材料要求快速、精确、灵活分配的需求,以及气压驱动撞针式喷射技术分配效率低、液滴操控能力有限的问题,设计了一种压电驱动撞针式高黏性微喷系统。该系统将压电致动器与传统撞针式喷射阀相结合,并利用菱形放大机构对压电致动器位移进行放大后带动撞针振动,以此对微量高黏性胶体的高速、精确分配进行操作。采用有限元法对菱形放大机构进行静、动态特性分析,通过构建位移输出单元的动力学模型分析撞针位移输出情况,确定了机械本体的结构参数,搭建了包含阀体、气路、驱动和监测单元的微喷系统实验平台,开发了基于模糊PID控制的胶体预分配方案。实验结果表明:撞针振幅能够达到有利于喷射的0.5mm范围,胶滴体积随喷射频率和胶体黏度的增大而减小,分配重复精度和准确度分别可控制在4%和±6%以内,进一步揭示了高黏性胶体材料的非接触式分配机理,验证了压电驱动撞针式喷射方案的可行性。     

压电驱动撞针式微喷系统的键合图建模

为了快速、精确地分配微量高黏性液体,以及研究系统参数对分配过程的影响,设计了一种压电驱动撞针式微喷系统,并构建了该系统的键合图模型。将压电致动器与撞针式微喷阀相结合,利用压电致动器高频振动来带动撞针运动,以此对微量液体的高速、精确分配进行操作。通过耦合各能域变量及不同液路通道的键合图图元参数,以及整合机电模块、液气模块的子键合图模型,得到微喷系统的整体键合图模型。仿真结果表明:液体喷射速度幅值与电压信号幅值和频率成正比例关系,喷射体积随储液筒上部气压升高而线性增加;液体流速与撞针振动速度成线性关系,这在难以直接测量流速的场合,可通过测量撞针振动速度来间接监测液体流速。实验验证了微喷系统键合图模型及关键结论的正确性,研究成果能够为微喷系统的结构设计、控制参数的优化提供理论指导。     

快速成型过程中聚合物液滴喷射的无网格模拟及实验研究

设计了一种电-液混合驱动的机械撞针式液滴喷射成型系统,研究了该成型系统的各个组成部分及其作用,利用无网格模拟技术模拟了机械撞针式液滴喷射的全过程,通过实验研究了操作工艺参数对液滴喷射的影响规律。实验选用直径为0.25 mm的钨钢喷嘴,实现了高温下黏度为12 Pa·s高黏度聚丙烯(PP)中的喷射成型。     

初始进气阶段气缸的运动特性分析

利用流体分析软件Fluent及其前处理软件Gambit对气压传动执行元件气缸的内部流场进行数值模拟,讨论了气缸内气体的压力分布,应用ADAMS软件对活塞的运动过程进行仿真分析,分析了长行程气缸运行过程中速度与推力之间的关系及其运动特性,为试验装置的应用及结构优化研究提供理论依据。     

基于LuGre摩擦模型的气缸摩擦力特性实验

为准确测量气缸的实际摩擦力,建立基于伺服电机速度控制的气缸摩擦力测试台,以一无杆气缸为例对其在不同气压、速度下的摩擦力进行测试分析,提出基于LuGre摩擦模型的各个动态和静态参数辨识和建模方法,并进一步研究供气压力和两腔压差对各个参数的影响.研究结果表明,被测气缸的库仑摩擦力、黏性摩擦系数和最大静摩擦力随着供气压力、两腔差压增大而变大;动态参数则与气压关系不大.     

电-液驱动撞针式成型喷射系统的键合图建模及实验验证

为了实现微液滴喷射增材成型制造过程中微量高黏性熔体快速、精确的喷射,并探究系统参数对喷射过程的影响,本文提出一种电-液混合驱动的机械撞针式液滴喷射成型方法,对微量熔体进行喷射;同时,构建了该系统的键合图(bond graph)模型,该模型能有效耦合各能域变量;最后利用Matlab仿真模拟系统的键合图模型,通过实验验证了该模型的正确性。     

高压共轨多次喷射油量波动现象分析

采用实验测量与数值模拟研究相结合的方法,研究了共轨燃油喷射系统动力学的基本原理,重点关注多次喷射过程中,水击现象造成的随间歇时间变化的喷射油量波动现象.利用AMES im软件建立的高压共轨燃油系统模型进行仿真,分析了多次喷射过程中,水击压力波动影响下的喷油器控制腔、蓄压腔液力过程和控制球阀、针阀运动规律.结果表明,高压共轨多次喷射油量波动是由于水击压力波动对针阀运动特性和喷射压力产生的周期性综合影响造成的.     

摆动气缸位置伺服系统特性实验研究

该文通过大量实验对比例流量阀控摆动气缸位置伺服系统的典型非线性特性进行了研究,主要包括:研究分析了工作点位置、负载大小、摆动气缸两腔初始压力等工作参数对系统特性的影响;指出了系统存在的粘滑振荡、位移波动、"停滞"等现象,并分析了其产生的原因.研究得出:在摆动气缸行程范围内的不同位置或摆动气缸两腔初始压力不同时,系统呈现出不同的特性;摆动气缸的摩擦力及其两腔压力较慢的动态过程引起了系统的"粘滑振荡"等典型非线性现象.     

基于AMESim的多路阀压力补偿动态仿真及试验

负载敏感多路阀可以使多个执行器在变压力和速度情况下工作互不干扰,传统多路阀操纵稳定性能较差,自主研发产品不具有抗流量饱和特性。文中通过对负载敏感多路阀的结构及其压力补偿阀工作原理的分析,在AMEsim软件建立了负载敏感多路阀系统并进行动态仿真。分析多个运动机构在负载变化时系统稳定性及压力、流量等变化情况,针对三重U型叠加槽的多路阀进行了流量微动特性相关的试验研究,这为负载敏感多路阀系统设计及优化提供了一定的理论依据。     

爆破针型泄压装置力学行为模拟分析

以细长压杆失稳的欧拉定律作为核心工作原理的爆破针型泄压阀,作为一种不同于传统安全阀和爆破片的新型泄压装置,在中国石化行业的应用尚在起步阶段。应用计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)方法,开展了针对爆破针型泄压阀的数值模拟分析,考察不同进口压力下爆破针型泄压阀的泄放过程,获得了阀腔内部流场的漩涡形态、压力场以及速度场分布图,计算了不同进口压力下阀门的泄放量,对阀瓣在介质流场作用下的动态特性进行了分析,并研究了阀盖在阀瓣冲击作用下的疲劳寿命,为不同类型爆破针阀的结构优化、不同工况下的选型和应用,及后续深入研究提供了理论依据和参考。     

旋转零件检测机构的CAD

叙述圆柱形零件,例如柴油机气门顶杆、汽缸的活塞销等,在检测机构的作用下作旋转运动,以测得零件外形尺寸是否符合公差要求。这一运转机构的主要尺寸、运动位置通过数学模型和电算以及微机绘图加以说明。     

射流表面射流角度与射流速度耦合减阻特性

针对射流的仿生非光滑表面的减阻问题,运用可拓学基本原理建立了射流角度与射流速度耦元、耦合的可拓模型.利用SSTk-w湍流模型在对射流表面射流角度与射流速度耦合情况下的减阻特性进行了数值模拟,并以此研究了射流表面压差阻力和黏性阻力减小的原因和射流表面边界层的控制行为.结果表明:在射流的角度、速度耦合的情况下,射流表面的减阻性能较好;当耦合的射流角度为30°、射流速度为1.2 m/s时,减阻率最大,为28.10％;角度、速度耦合下的射流表面有助于减小模型壁面的速度梯度,增加壁面黏性底层的厚度,继而降低了模型壁面的压差阻力和黏性阻力,并且表现出良好的减阻性能;耦合下的压差阻力在一定程度上可以作为一种附加的动力,对射流表面流体起到推动的作用.     

引信侵彻目标发火机构运动分析

该文以某引信为例,研究它在低着速、侵彻软目标时引信发火机构的运动规律。利用实验测得的弹引系统着靶参数,建立雷管的动力学方程,救是雷管相对击针处于不同位置时的位移速度时间曲线。在此基础上,探讨引信着靶时击针和雷管的相对运动规律。     

配气阀结构参数对活塞凸轮发动机性能的影响

为了研究配气阀结构参数对活塞凸轮发动机性能的影响,使用瞬态分析方法建立了发动机缸内热力过程的数学模型,并通过计算机仿真分析了各配气阀结构参数对发动机性能的影响。研究结果表明,配气机构的气道孔直径大于某一定值后,其对凸轮活塞发动机耗量和指示功率影响较小;在保证功率的前提下,减小进气角可以提高发动机的经济性;选择使活塞在回行开始时缸内压力降到背压值的预排气角,可以提高发动机的动力性;最佳的压缩角、预进气角可以通过本文的计算模型从多种方案中优选得到。     

纵向直进气道电喷天然气发动机进气过程的数值模拟

提出了渐缩形直进气道发动机的进气过程的多维数值解析方法，探明了气缸内纵向滚流的存在，通过与实验结果对比，验证了该计算方法的可行性。在此基础上，考察了渐缩形直进气道应用于多点电喷(MPI)天然气发动时，天然气喷射后进气岐管内的天然气浓度场和压力场，以及随后天然气—空气混合气在气缸内的质量分布和速度分布。结果表明，若仅把MPI汽油机的喷油器用天然气喷射阀更换，大量的天然气喷到进气阀后反射，造成天然气发动机进气岐管内的燃料浓度场、压力场与MPI汽油机明显不同；并且进气阀被打开后，先期吸入气缸的天然气在纵向滚流的作用下被挤向进气阀底部下方，与后期吸入气缸的空气形成明显的分层充气构造。     

一种采用开关阀实现断路器速度调节的方法

针对现有断路器分闸速度特性不可调节的现状 ,通过对断路器分闸运动方程中力参数的分析 ,从理论上得出通过调节回油路压力损失系数改变断路器液压机构的出力特性 ,从而改变断路器的分闸速度特性 .根据液压原理提出在回油路加装快速开关阀控制模块 ,通过控制快速开关阀的状态实现断路器多种分闸速度特性的方案 .从理论上建立了采用这种方案断路器的运动方程 ,并通过仿真分析验证了这种方案可有效实现多种速度特性 ,在正常开断时可以降低液压机构的冲击和操作功 ,提高断路器的使用寿命     

与输出变量相关的非线性三阶系统运动行为

对三通阀控制液压缸的研究,主要采用传递函数来建立其数学模型。这种方法将稳定性局限于工作点附近,且不适合用于讨论全工作范围内的系统稳定性,以及系统结构参数变化对系统带来的影响。为了突出液压缸容腔中油液体积变化对系统非线性的影响,这里采用将阀口流量方程表达成增量形式,利用流量连续性方程和液压缸负载动力学方程,建立了适合于全工作范围的阀控缸系统数学模型;并以此建立了与输出变量相关的三阶非线性微分方程。借助状态空间表达式的方法,对方程进行研究,讨论了方程的李亚谱若夫意义稳定性;并侧重讨论了系统输出量运动行为中的极限环和初值敏感行为。结果表明:液压缸容积随位移这一输出量变化是导致阀控缸系统非线性重要因素;并在各阶微分系数中均有体现;在平衡点附近,微小的初始值变动会使系统运动行为产生较大变化;方程系数取值在某些特定的范围时,系统运动行为呈现出极限环;最后,确定出方程稳定的系数取值区域。     

阀盘的运动特性与泵阀失效机理

对钻井泵阀阀盘运动特性进行了计算分析。结果表明，泵阀密封面联接磨损的磨损速度与密封面上的接触比压成正比，泵的冲次是影响阀盘运动规律及对阀座产生冲击的重要因素，泵阀产生磨粒磨损和疲劳磨损的主要原因是泥浆、阀盘和阀座的冲击，冲蚀磨损导致泵阀的刺蚀。因此，优化泵的工作参数是提高泵阀的密封性能、延长其使用寿命的重要途径。     

变推力固体火箭发动机非稳态影响因素研究

为研究不同因素对喉栓式变推力固体火箭发动机非稳态调节特性的影响,利用Fluent软件的网格动态层变模型,对喉栓匀速调节过程中的内流场进行仿真计算,主要分析了喉栓运动速度、喷管主要结构参数以及推进剂压强指数对非稳态特性的影响.结果表明喉栓运动速度以及推进剂压强指数对非稳态调节特性影响最大,喷管收敛半角对非稳态调节特性影响较小,喉栓半径以及喷管扩张角对非稳态调节特性基本没有影响.