高速列车外流场气动噪声的特性研究

针对高速列车外流场气动噪声完成了在线实验测试研究,对列车模型进行了简化并确定了合理性;进行了列车模型湍流流场模拟,完成了列车远场气动噪声的预测研究.研究表明,合理缩短列车不会改变车身表面声功率分布规律;高速列车气动噪声属于宽频带噪声;在频率范围(0～ 5000Hz)内气动噪声仿真与实验结果吻合较好,说明仿真方法准确度高;列车转向架处湍流最为剧烈,其次为车头鼻锥处;车身表面的气流最为平缓,进一步说明缩短列车模型的合理性.所提出的仿真方法能够为高速列车的结构优化设计提供依据,并能验证高速列车气动噪声控制方法的有效性.     

涡旋气动雾幕控尘装置的研发与模拟分析

为有效控制由机械截割破煤产生的大量粉尘,结合风幕除尘技术与高压喷雾降尘技术,研发了一种可以阻隔工作区域粉尘扩散的新型涡旋气动雾幕控尘装置模型.通过模拟后实验的研究方法对装置进行测试,采用CFD软件对装置内部的风流速度场、涡旋气动雾幕出口速度以及涡旋气动雾幕雾滴粒子场进行了数值模拟,得出初步装置运行最佳工作参数后对实验模型装置的性能进行了测定实验.研究结果表明:水泵供水压力为8 MPa、风机供风风速为12m/s、喷嘴安装角度为75°时,涡旋气动雾幕降尘装置模型处于最佳工况,涡旋状雾幕的有效覆盖范围达到最大.     

基于单向气动驱动器的软体手变形机理

针对软体气动驱动器的变形机理,以气动驱动软体手为研究对象,开展了基于单向气动驱动器的软体手指弯曲和摆动机理的研究。设计了气动驱动软体手,其弯曲和摆动结构均由多个相互连通的气室和一个不可延伸层组成。当相邻气室因充气膨胀而相互挤压时,气室受到不可延伸层的约束,实现了弯曲和摆动变形。为进一步考察软体手的变形机理,对620#T超弹性硅橡胶材料的非线性力学特性进行了研究,测定了其材料常系数。基于Yeoh模型密度函数,结合空间力矩平衡方程,建立了驱动压强和曲率半径的理论模型,并开展了软体手指弯曲及摆动变形的仿真研究,结果证明了理论模型的正确性。研究结果可以为其他基于气动驱动的软体结构变形机理研究提供理论基础。     

气动自激振动系统数值解及分析

给出了气动自激振动系统的模型和运动方程，通过数值求解方法研究了系统在不同参数下的振动情况，揭示了系统参数对系统振动特性的影响，为气动自激振动机械的参数设计提出了依据。     

基于压气机三维彻体力模型的叶尖射流扩稳方法

为了分析转子叶尖射流对多级轴流压气机的扩稳作用，发展了轴流式压气机三维黏性彻体力模型，通过对ANSYS CFX 软件的二次开发，求解带动量源项和能量源项的N-S（Navier-Stokes）方程，实现了无叶片条件下的压气机全通道数值模拟。基于模型计算的Stage 35单级压气机压比特性与实验数据误差不大于0.8%，判断的失稳点流量比实验值大1.2%，对端壁边界层流动能够准确模拟。基于模型计算了无射流和有射流条件下的多级压气机特性和失稳边界，并分析了叶尖射流扩稳机理。结果表明，模型能够模拟叶尖射流对多级压气机的扩稳作用，在100%设计转速下，4.6%的设计点流量的射流流量带来了7.06%的稳定裕度增加，射流能够消除叶尖区域的堵塞流动，从而扩大了压气机的稳定工作裕度。     

气动点触觉再现分析与实验研究

为研究模拟再现虚拟物体的几何形状、材质以及粗糙度等属性信息,提出基于单喷嘴喷气再现点触觉的方法,并建立手指皮肤和喷嘴的流固耦合有限元模型.将触摸小球时采用有限元模型的计算结果作为标准来分析气动喷嘴再现点触觉.提出有效触感宽度的概念,结合应变能密度及SS率等表征触觉的物理量分析了喷嘴直径、接触高度和入口压力对点触觉的影响.实验表明,分析结论与实验结果相符,为气动喷嘴设计提供了很好的参考依据.     

地面机械脱附减阻仿生研究进展

机械仿生的理论研究具有重要的科学意义，仿生机械的研发在工程技术领域中有重要的应用价值。自然界的生物，在优胜劣汰的进化过程中，为了生存，必须造就适应环境、延续生命的本领。本文从地面机械脱附减阻的研究现状着手，结合吉林大学多年来在这一领域系列性的研究成果，介绍了土壤动物脱附减阻的基本原理，进而阐述了形态仿生、柔性仿生、电渗仿生、构形仿生，以及多元耦合（协同）仿生的原理与技术。最后介绍了工程仿生的应用研究，并指出这些理论具有广阔的发展前景。     

冲压式气动系统PWM线性化控制及其鲁棒性分析

针对一种冲压式气动系统,建立了冲压式气动系统的数学模型.考虑到系统的非线性特性,设计了一种基于PWM线性化的控制方法.由于冲压式气动系统结构的不确定性,气源压力的波动,负载大小的变化将导致系统数学模型的变化.针对系统参数的不确定性设计了舵机系统的控制器,并证明了在此控制器下系统的鲁棒稳定性.结果表明:系统的性能满足系统设计要求,基于PWM线性化的控制器设计具有较强的鲁棒性.     

家用电扇流场特性研究及设计计算

本文对家用电扇的流场特性进行初步分析,并将结果应用于实践,获得电扇气动特性的明显改善。文中还对美国个人香气微风扇中叶栅任意旋成面的流场进行了气动特性计算,并改进其结构的不合理之处,获得比原型更为优良的气动特性。