控制棒水压驱动系统水压缸升压过程机理

就控制棒水压驱动系统(CRHDS)运行过程中所出现的工况,利用流体力学理论方式研究分析了水压缸步进过程。首先建立了水压缸升压理论模型,对水压缸升压过程进行了分析;其次,根据实验运行工况,计算得出了水压缸运行性能,并利用实验数据验证了计算结果。计算结果表明:在升压过程中,当内套停止运动后,缸内压力出现拐点;内套位移增加,速度逐步减小;由于缸内压力增加,缸内和缸外的压差增大,密封环泄漏流速增大。缸内压力模型能够提供各个所需的物理量,为水压缸和驱动机构运动机理分析提供了理论基础。     

控制棒水压驱动机构水压缸步升压力变化过程

水压缸是核反应堆控制棒水压驱动机构的重要部分。建立了入缸流体能量方程和水压缸密封流动阻力方程,得到了理论模型。用该模型进行了水压缸步升压力变化过程理论分析。理论动态压力曲线很好地符合了实验曲线。结果表明:随着驱动压力的降低,水压缸步升前充压过程、步升增压过程和步升至顶端后压力变化过程所需时间逐渐增加,且步升增压过程终点压力逐渐减少。该研究结果为获得控制棒水压驱动系统的步进时间提供了理论基础。     

直线发动机起动及怠速燃烧特性仿真与优化

通过建立GT-Power发动机仿真模型研究直线发动机的起动及怠速过程的燃烧特性,利用发动机台架实验获取的缸压数据和GT-Power仿真结果的对比,验证了仿真模型的准确性,分析不同点火时刻及过量空气系数对直线发动机起动定转速下燃烧特性的影响,并对怠速控制参数进行寻优研究.结果表明:在相同过量空气系数下,推迟点火时刻从-50°(上止点之前,下同)到20°,直线发动机后燃现象逐渐增多,并在点火时刻为-40°时,缸压峰值、瞬时放热率峰值最大以及累积放热总量均达到最大值;在相同的点火时刻下,减小过量空气系数从1.62到0.62,直线发动机缸内压力峰值先增后减,在过量空气系数为0.83时,直线发动机缸压峰值、瞬时放热率峰值最大,累积放热总量较多.     

附加升程曲线对柴油机进气状态的影响

以自主研发的DK4A型柴油机可变气门系统为研究对象,利用数值模拟与试验相结合的方式,系统化研究附加升程峰值与原机气门升程峰值间隔角、附加升程高度和附加升程持续角对进气状态参数的影响.结果表明:峰值间隔角存在一个临界值,当峰值间隔角小于临界值时,峰值间隔角不影响发动机缸内气体状态参数;当峰值间隔角大于临界值时,进气门关闭角随着峰值间隔角的增大而延迟,进气总管气体质量流量越小,压缩上止点气体温度和压力越低;在附加升程高度不影响进气门关闭角的情况下,附加升程高度的增加能放大发动机缸内气体状态参数的变化率;当附加升程持续角影响进气门关闭角时,附加升程持续角越大进气门关闭角越延迟,发动机进气流量、压缩上止点温度和压力也随着附加升程持续角的增大而减小.     

加氢催化生物柴油引燃汽油可视化

为了改善内燃机燃烧与排放,探究双燃料反应活性控制压燃燃烧规律,分析缸内直喷喷油策略对发动机燃烧特性的影响,采用光学发动机,针对进气道喷射汽油、缸内直喷加氢催化生物柴油的双燃料燃烧模式,通过调节加氢催化生物柴油的喷油时刻和喷油比例,对发动机燃烧过程进行试验分析。结果表明：随着缸内直喷加氢催化生物柴油比例的增加,循环燃烧压力峰值和放热率峰值增大,燃烧相位提前,放热滞燃期与化学发光滞燃期均缩短;当喷油时刻靠近上止点时,缸内燃烧压力与放热率呈现先增后减的趋势,在喷油时刻为上止点前20°时缸内燃烧效果最好。     

直喷汽油机反转起动次循环起动参数优化

为了使直喷汽油机在无起动机反转直接起动时达到更好的效果,在一台壁面引导式直喷汽油机上研究了对反转成功起动具有重要影响的次循环在不同起动参数下的着火和速度特性。试验结果表明:当水温80℃、残余轨压1.8 MPa、膨胀缸活塞初始位置于上止点后120°、首循环起动边界一定时,基准过渡点前3°次循环点火具有最高的缸压峰值和转速峰值,分别为3.08 MPa和545r/min;一定范围内混合气越浓,次循环着火特性和速度特性越好,缸压峰值在次循环过量空气系数为0.5时比1.0高出32.8%,转速峰值高出19.5%;基于油束和活塞顶凹坑的匹配,喷油正时在上止点前100°左右时表现最优。改变水温、轨压和膨胀缸活塞初始位置等被动参数,最佳点火时刻仍为基准过渡点前3°,最佳过量空气系数范围一般为0.6~0.7,膨胀缸活塞初始位置在上止点后100°之前时,喷油正时选择在上止点后100°为最佳,膨胀缸活塞初始位置在上止点后100°之后时,喷油时刻越早越好。     

柴油机燃用纳米CeO_2催化柴油的缸内碳烟分布

利用缸内燃烧可视化技术研究了催化柴油的碳烟生成过程和浓度分布规律,并分析了高压共轨柴油机燃用催化柴油的燃烧特性和烟度排放.结果表明:随着CeO_2质量浓度的增大缸内燃烧时碳烟火焰出现位置提前,消失的时刻更早;与燃用纯柴油相比,催化柴油的缸内碳烟生成区域减小,碳烟浓度降低,碳烟面积占有率比较小,而柴油机排气烟度有所降低,且随着负荷的增加改善效果更明显;纳米CeO_2颗粒会改善燃油燃烧过程并提高放热速率,柴油机燃用催化柴油后燃烧始点提前,缸内压力峰值、放热率峰值和压力升高率峰值均增大,且对应相位更加靠近上止点.     

5MW供热堆控制棒水力驱动系统

５ ＭＷ供热堆使用水力步进式驱动系统作为控制棒驱动系统．它是一种不同于压水堆使用的电磁－机械式传动的一种全新的控制棒传动。它以反应堆冷却剂（水）为工作介质，经泵加压后，注入安装在压力壳内的水力步进缸。通过由电磁阀组成的控制单元，控制注入步进缸的流量，使缸外套作步进运动，拖动中子吸收元件；控制核反应的进行。整个系统包括有１３套传动缸及其控制单元，所有的控制单元集成到两个组合阀体上。     

发动机冷却水套的计算流体力学分析及 结构改进

为评估某发动机冷却水套结构设计的合理性,基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)分析方法,采用STAR-CCM+软件对一款双缸发动机冷却水套进行流场数值模拟分析.通过对该冷却水套的速度场及缸孔流量分配进行分析,发现该双缸发动机冷却水套的结构设计存在不足,会造成左缸冷却效果好而右缸冷却效果差的两缸冷却不均匀现象,右缸大部分区域的换热系数低于5 000 W/(m2·K),因此,需要提升冷却水套的冷却性能.基于流动路径及流量分配合理性的综合评估方法提出了冷却水套缸孔布局的改进方案,并对冷却水套改进结构进行了CFD模拟.结果表明:改进后,排气侧、鼻梁区等高温区域的冷却效果得到保证的同时,左缸和右缸的冷却均匀性得到明显的改善,冷却水套壁面平均换热系数的提升非常明显,基于流动路径及流量分配合理性来设计缸孔布局的方法是有效可行的.研究结果可为冷却水套的改进设计提供方法指导和仿真数据支撑     

柴油发动机缸内进气流场的层析图像诊断法

针对发动机缸内进气流场由于不可视和动态而导致其难以无损在线测量的难题,提出了柴油发动机进气流场的层析图像诊断方法.分析了运用工业计算机层析成像系统获取进气过程中的柴油发动机缸内进气流场的层析图像原理,讨论了缸内进气流场中的气体迹点、密度、流速及其变化在层析图像上的行为规律,研究了最大平均互信息的缸内进气系统层析图像分割预处理方法,论述了基于随机变量互信息的缸内进气流场多目标特征图像提取方法.通过单缸立式柴油机缸内进气流场的高能工业计算机层析成像诊断实验,无损和实时地获取受限空间内的气缸内流场气体迹点、密度、流速及其变化状态信息,发现了流动过程中气体与气缸、气体与气体之间相互作用而形成的层析链结构及其形态.与现有缸内进气流场的其他诊断方法相比,文中方法具有无损、在线和多维诊断的特点.     

150T液压冲孔机偏载性能研究及优化设计

冲压技术是一种具有悠久历史的加工方法,被广泛应用于生产制造中。现有市场液压冲孔机的运动机构一般为平行四边形,然而此类冲孔机在加工过程中,刀具工作会有横向偏移,导致物料加工精度难以保证。基于此问题分别利用Solidworks motion及HyperMesh对市场上150 T液压冲孔机进行动力学分析、静力学分析和模态分析,得出液压冲孔机最大应力、X方向最大振幅及Y方向速度曲线等性能参数。在约束条件和保证冲孔机性能的预期设计前提下提出运动机构改进方向,改进后刀架左右振幅摆动减小73.4%,Y方向速度趋于稳定性递增,机构力学性能更加稳定,研究结果可为后续液压冲孔机的优化设计提供理论依据。     

不同水压加载下煤体裂隙渗流数值模拟

为研究煤体在不同水压加载下内部裂隙的渗流运动和孔隙变形规律,应用纽迈核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)扫描与图像重构技术建立煤岩微孔隙渗流模型,而后借助COMSOL软件,在煤体两侧为固定边界,其上部边界分别进行1～10 MPa水压逐级加载的条件下,对煤体的微观裂隙通道进行渗流运动的数值模拟分析.模拟结果表明:煤体中只有贯通裂隙参与渗流运动,非贯通孔裂隙不参与渗流运动;渗流过程最大流速先是呈现较大速率的正比例增长,在水压达到4 MPa时会突然保持稳定,在水压超过5 MPa后又呈现出较小速率的正比例增长.裂隙介质最大变形会在水压接近4 MPa时到达一个峰值然后突然反弹减小,又逐渐缓慢增大直至最后趋于稳定.应力云图特征表明,渗流过程中应力场变化趋势与裂隙位移变形趋势一致,渗流过程中的水力耦合作用是水压在4 MPa时渗流规律发生改变的主要原因.     

液压挖掘机动力学研究

通过对液压挖掘机在工作过程中工作装置所受到的力和运动之间关系的研究，对液压系统液体流动和工作装置运动分别对挖掘力的影响作出了定量分析，并建立了相应的数学模型。关键在于根据能量守恒定律，解决了不能直接用动静法研究因惯性力所引起的冲击载荷问题，并推导出两种计算动载荷（或瞬息力）的公式，使液压挖掘机在工作过程中可能出现的最大瞬息力的取值有了理论依据     

液压四足机器人新型腿结构设计与性能分析

为实现机器人的高负载、不平地面的高适应性运动要求,设计了一种新型的液压四足机器人腿结构。提出了腿模块机构,是带有平行四边形结构的四连杆腿模块机构,与传统的曲柄滑块四连杆机构进行了运动分析比较。基于MATLAB的SimMechanics软件模块,进行了仿真分析。结果表明带有平行四边形结构的四连杆腿模块机构具有较好的传动性能,该种腿结构的液压缸运动更为平稳,可确保机器人整体性能的优越性,为液压驱动的足式机器人腿结构设计提供新的设计途径。     

筒阀紧急动水关闭特性的数值模拟

为了防止水轮机飞选现象的发生,运用动网格和滑移网格技术,对动水关闭状态下的筒阀运动进行了三维非定常数值模拟和水力特性的研究．结果表明,筒阀的表面压力呈不均匀分布,引起的倾覆力矩最大值达2．94×10^4N·m．轴向力在筒阀关闭90％时达到峰值,并根据其变化的平稳程度提出了优化的筒阀关闭方式．此外,对筒阀表面的压力脉动进行了频谱分析,表明压力脉动的形成是尾水管涡带振动向上传递的结果．上述水力特性的分析不仅可以预测混流炎水轮机的工作状态．而且可以为筒阀运动的执行机构——多液压缸同步运动系统提供理论依据．     

液压缸平稳性分析

建立了液压缸的数学模型,对液压缸的动态特性进行了仿真,得到了稳态速度,对影响液压缸稳定性的因素作了初步分析和研究;揭示了液压缸低速爬行现象,阐述了爬行现象的成因并提出了消除爬行现象的措施.     

液压自由活塞发动机的惯性负载与热效率研究

为研究液压自由活塞发动机的惯性负载与热效率,分析了惯性负载对发动机燃烧进程的影响,指出惯性负载对速燃期气缸等容加热起着重要作用,缸内峰值压力通常可达6～9MPa,热能得到充分利用,发动机具有较高的热效率.针对液压自由活塞发动机惯性负载不足的缺陷,提出了机械、液感和机-液3种惯性加载方案.其中,机-液加载综合了机械加载能耗小,液感加载结构紧凑的优点,该方案采用节流阀控制液动机的流量,可实现对惯性负载的动态控制,是1种值得进一步研究的加载方式.     

液压传动与自动控制系统动态性能分析

研究汽车液压传动过程中液压缸中的压力变化过程,对液压系统中相关的液压泵、液压缸、管道阀门等主要工作环节进行了建模和受力分析,得到工作过程中各处受力情况,并设计了一个液压控制系统的基本工作原理图,对液压系统中的主要阀门、管壁、液体流量等液压控制中的主要参数进行了建模和抽象,得到了液压缸中液体流量和压缩比的相关关系式。最后对液压传动系统中的动态控制性能进行了分析,得到了其压力、流量、容量等主要参数的性能关系。     

基于动网格的液压阀阀芯启闭中的液动力分析

为了深入研究液压阀阀芯启闭过程中阀芯上的压强分布和液动力,采用动网格技术,数值模拟了液压球阀阀芯开启与闭合过程中的非定常流场.将阀芯作为运动实体,阀芯的运动由其所受的流体力、弹簧力及自身重力确定,随着阀芯的运动,相应流场计算区域的边界也随着发生变化,获得了球阀启闭过程中不同瞬时阀腔内的压力场.在此基础上,分析了液压阀在...