磁流变液在圆管内的压力驱动流动

用Herschel-Bulkley模型描述了磁流变液随外加磁场变化的流变行为;基于动量方程,分析了磁流变液在圆管内的压力驱动流动, 得到了流速和流量表达式,为圆管磁流变器件的设计提供了理论依据。研究结果表明：磁流变液具有粘性和粘塑性流体特性;磁流变液在圆管内的流动呈粘塑性流动;流速沿磁场方向分段呈现抛物线和等速直线分布;流量可由外加磁场连续调节。     

磁性流体的制备方法及其在工程上的主要应用

磁性流体是一种在外加磁场作用下流变特性发生急剧变化,且易于控制的、可逆的新型智能材料.基本组成成分为磁性微粒、基液(也叫载液)、表面活性剂.介绍了制备磁性流体的几种不同的方法:机械粉碎法、湿式化学共沉法、阴离子交换树脂法和热分解法;介绍了磁流变技术在密封、阻尼器、抛光装置等工程上的一些主要应用,并展望了磁流变技术在建筑、航天等领域的应用前景.     

磁流变液双质量飞轮的设计及性能

为满足车辆不同工况时双质量飞轮应具有不同扭转阻尼的要求,结合磁流变液在磁场作用下的流变特性,将磁流变液应用到双质量飞轮中,通过对二级分段刚度曲线和弧形弹簧参数的设计,以及对电磁回路磁场和工作间隙阻尼力矩的分析,设计、制作了一套可通过励磁线圈电流来控制扭转阻尼的磁流变液双质量飞轮装置,并通过静态特性试验验证了其使用性能.文中还建立了AMESim动态仿真分析模型并进行了台架试验验证,结果表明,所设计的磁流变液双质量飞轮可通过控制励磁线圈电流来实现其扭转阻尼的半主动控制.     

磁流变液双链密排微结构模型

为了揭示磁流变液宏观响应特性下的深层次物理背景,从而为研制高性能磁流变液提供指导,基于磁偶极子理论,结合铁磁颗粒的链化机理,提出了磁流变液双链密排微结构模型.在外加磁场下,当铁磁颗粒沿磁场方向形成链状结构后,通过考虑相邻链之间的影响,假定磁偶极子链发生剪切变形后的倾斜角度服从指数分布,从磁偶极子能量的角度推导了磁流变液双链密排微结构模型的剪切屈服应力公式.分析了磁感应强度、铁磁颗粒体积分数、铁磁颗粒尺寸以及颗粒包覆层厚度等主要影响因素与磁流变液剪切屈服应力的关系,并进行了试验验证.结果表明,该模型与试验结果吻合很好,可以反映各主要因素对磁流变液剪切屈服应力的影响.     

传动装置中磁流变液的稳态流动分析

为了了解磁流变液在传动装置中的流动,基于Bingham 模型和流体动量方程,分析稳态下传动装置中磁流变液的流动特性.研究结果表明,在同步工况下,传动装置流场中磁流变液未屈服,各点角速度相同;在滑差工况下,随外加磁场的增大和滑差转速的减小,磁流变液逐渐从完全屈服向部分屈服转变;磁流变液完全屈服时,磁流变液角速度随半径呈非线性增加,工作间隙中磁场越强,流场的非线性分布越明显;磁流变液部分屈服时屈服区域随外加磁场的增大而减小,随滑差转速的增大而增大,未屈服区与主动转子相连;稳态下磁流变传动装置传递的转矩随外加磁场的增加而近似呈线性增大,但在相同外加磁场下,传递转矩基本不随滑差转速改变而改变,表现出良好的恒转矩特性.     

磁流变液铁磁颗粒的动力学分析

分析磁流变液铁磁颗粒的受力和运动特点对研究磁流变液微观机理至关重要。基于磁偶极子理论,比较全面地分析了磁流变液中的铁磁颗粒在外加磁场作用下所受到的力,并对这些力进行了比较。同时,研究了颗粒可能的运动方式。分析结果表明,磁力、载液的粘性阻力和颗粒间的排斥力是颗粒的主要受力,平动是颗粒的主要运动方式。并通过数值模拟手段,得到磁流变液在磁场作用下的链柱状微结构,从而证明该动力学分析的有效性。     

磁流变液磁控阻抗特性研究

为了研究外加磁场对磁流变液阻抗的影响规律,以场致偶极矩理论、压阻模型、隧道电流理论和磁流变液的微观力平衡方程4个方面的理论为基础,构建了磁流变液磁控阻抗理论模型,并采用理论分析、数值仿真和实验验证相结合的方法,研究了外加磁场强度与磁流变液阻抗之间的关系,结合实验和考虑电容电感效应对理论模型进行了修正.实验结果表明:随着外加磁场强度的增加,磁流变液的阻抗值逐渐减小.分析认为,外加磁场强度的变化可以影响磁流变液的成链方式,进而影响单条链上羰基铁粉颗粒之间的最小间距,最终影响磁流变液的阻抗变化.     

剪切式磁流变弹性体阻尼器力学性能研究

与磁流变液相比,磁流变弹性体表现出较好的稳定性。研制了几种用还原铁粉制备的磁流变弹性体,应用在剪切式磁流变弹性体阻尼器上,测试在外部磁场作用下弹性体的剪切模量。通过剪切模量与外加磁场的变化关系,分析磁流变弹性体的力学性能随磁场变化的规律,并把这种剪切式磁流变弹性体阻尼器应用于转子振动控制系统试验研究剪切模量的变化对转子系统振动特性的影响。     

电流变液抗压效应的实验研究

为研究电流变液在准静态下的挤压力学性能,建立了用于测试电流变液在平行平板电极间经受沿电场方向挤压时所产生抗力的实验装置。利用此装置对自制的基于沸石和硅油的电流变液在不同外加电场强度下的抗压强度进行了研究,并与圆盘剪切条件下该电流变液的动态剪切屈服应力进行了比较。结果表明:在外加电场作用下电流变液的抗压强度远大于相同电场强度条件下的剪切屈服应力,可以利用电流变液的抗压效应设计新型的电流变器件。     

磁流变液无级变速器的原理

利用广义双粘度模型,论述了磁流变液的本构特性和由外磁场控制磁流变液无级变速器传递转矩和输出转速的原理,以MRF－336AG磁流变液为例,研究了外磁场与屈服应力、转矩、输出角速度的相互,结果表明,利用控制外磁场可以达到控制磁流变液变速器传递转矩和输出转速之目的。     

特种车辆涡轮增压器内部流动特性分析

涡轮增压器是特种动力装备的重要动力部件,良好的密封是保证涡轮增压器正常工作的关键因素,而叶轮高速运转引发的压力不均则是泄漏的重要原因.基于流体力学分析方法建立有限元模型,研究了一种离心泵式密封结构的内部流场分析及流动特性,探讨了压气机端泄漏量、内部压力在不同转速和窄隙出口负压等工况下的变化规律,验证了该密封结构的油气密封性能.结果表明,受高速离心效应影响,该密封结构具备良好的防止压气机端漏油效果,高速运转时会产生漏气.研究结果为改进涡流增压器密封结构提供了参考依据.     

螺旋密封的密封能力及参数优化

建立了流体作层流运动条件下螺旋密封的封液能力模型.用CFD分析了压差力作用下密封介质受力分布和压差力作用下密封介质速度分布,并以此求出泵送流量和压差作用下产生沿螺旋槽的泄漏量和环形间隙产生的泄漏量.根据流量平衡理论求解出密封系数,并对螺旋密封结构的参数进行了参数优化,得出最佳螺旋密封结构参数,即当齿顶宽和齿槽宽比值为1,齿槽深和间隙比值为2.61,螺旋升角为15.6°时密封能力最强.为层流条件下螺旋密封结构参数的选择提供了参考.     

磁流变减振器优化的设计计算

针对磁流变减振器现存磁流变液的静置沉降、油封易磨损泄漏和磁路结构不尽合理等主要问题，提出了改进措施，对磁流变减振器中电磁场的分布进行了重新配置．以Passat B5前桥减振器为设计对象，对磁流变减振器的电磁场用有限元法进行了设计计算．实验结果表明，改进设计后磁流变减振器各项性能设计计算是令人满意的．     

磁流体密封装置最佳齿极参数计算

多极齿形结构的磁流体装置中齿形几何参数的选择是这类装置设计的核心问题．它决定该装置中磁场分布形态，从而影响了密封的质量．采用任意三角形网格划分的有限元法求解描述永磁－软铁系统性质的非线性Ｐｏｉｓｓｏｎ方程，以矢量磁位Ａ为计算量得到磁流体密封装置中工作气隙的磁场分布数据．经多个齿形几何参数的比较，提出了磁流体密封装置的多极齿形结构设计中齿极宽度、槽宽度和槽深度的最佳参数．计算中考虑了磁铁的边缘效应、非线性效应及漏磁效应，计算结果较其他方法更可靠     

锥形结构对锥孔组合型机械密封端面变形及密封性能的影响

考虑密封系统各组件间接触受力及封闭流体与端面间的力作用,提出锥/孔组合型动压机械密封,构建端面密封流/固耦合理论模型,并将相应的有限元软件与计算机语言编程相结合,通过迭代计算获得端面膜压场及其变形情况,探究端面锥度和锥面宽度比在低、高压工况下对密封性能的影响规律。结果表明：随锥度φ的增大,高压区缩小,低压区扩张,孔区内液体所形成的压力峰值越来越陡峭,使得静圆环端面上产生周期性波式变形和倾斜锥度变形,变形情况与膜压场的形状相类似;动圆环端面锥度变形比较明显,波式变形不明显,且随φ的增大,锥度变形也越来越大。无论是对于较低速、低压或是较高速、高压状态下的机械密封,当端面特征几何结构参数选取为锥度φ=0.8~1.6、锥面宽度比γ=0.8~1时,机械密封均可获得优良的综合性能。     

磁性液体密封结构中漏磁的研究

为了研究磁性液体密封结构几何参数的变化对漏磁场的影响规律,选取不同的密封间隙、极齿宽度、齿槽宽度、齿槽深度及密封级数建立物理模型,用有限元方法计算各模型的漏磁场.结果表明在密封结构的轴向和径向距离上存在某一临界值,在临界值的两侧,漏磁场磁感应强度随密封结构几种几何参数的变化趋势不同:在轴向距离大于临界值时,轴向漏磁场磁感应强度随间隙的增大而增大,随级数的增加而减小,随齿宽的增大而减小,随槽宽和槽深的增大而增大;在径向距离小于临界值时,径向漏磁场磁感应强度随间隙的增大而减小,随级数的增加而增大,随齿宽的增大而增大,随槽宽的增大而增大,随槽深的增大而减小;径向距离大于临界值时的情况与小于临界值时的情况刚好相反.     

油气两相动压密封端面结构多参数正交优化及试验研究

针对油滴均匀分布在气相中的油气两相动压密封,利用Fluent软件建立两相动压密封端面间流体模型,并采用多参数正交优化法,分析密封性能参数（工作膜厚、流体膜刚度、泄漏量及摩擦扭矩）随两相密封动压槽结构参数（螺旋角、槽深、槽宽比、槽坝比和槽数）的变化。分析结果表明：在恒定转速、压差和闭合力条件下,通过调整各结构参数均可获得最大工作膜厚;流体膜刚度随着螺旋角和槽深的增大而减小;气体泄漏率和液体泄漏率随密封槽结构参数变化规律相同,且变化规律与工作膜厚相同;得到了定工况下的最优动压槽结构参数。最后通过自主设计的气液两相动压密封实验装置进行静压试验和运转试验,验证了动压密封在油气两相介质工况下应用的可行性。     

密封弧面半径对C形组合密封圈密封性能的影响

为研究密封副处弧面半径大小对密封圈密封性能的影响,通过ANSYS有限元软件数值仿真方法研究了氢化丁腈橡胶和三元乙丙橡胶两种材料组成的C形组合密封圈.介绍了两种材料的非线性以及ANSYS中描述这类材料特性的Mooney-Rivlin模型,然后简述了有限元模型的建立、接触对以及载荷的设置.根据仿真得出的云图和数据,分别从Von Mises应力、剪切应力和接触压力三个方面来考察密封副处的弧面半径对C形组合密封圈密封性能的影响及密封圈能否满足工作要求.结果表明:在不同弧面半径的参数下,密封圈都可以达到密封效果;在弧面半径较大时,由于Von Mises应力以及剪切应力都较大,增加了密封失效可能性;在弧面半径较小时,密封副处接触压力比较大,增大了密封圈的磨损率,减短其使用寿命.得出当密封弧面半径选择13 mm时,最大Von Mises应力和剪切应力比较小,密封副处的接触压力适中,此值较为合理.     

磁流体密封润滑油的研究

介绍了将磁流体密封技术用于密封润滑油的研究。回转轴转速除了与磁流体密封件的性能有很大关系的磁流体的性质和磁场强度之外,又着重阐述了回转轴转速是影响磁流体密封耐久性的重要因素。     

螺旋槽上游泵送机械密封有限元数值计算

研究了螺旋槽上游泵送机械密封的工作机理 ,分析了该密封端面间的液体运动规律并建立了用于计算机械密封端面内液体二元流动的雷诺方程。用有限元数值计算的方法得出了一定条件下螺旋槽上游泵送机械密封端面间液体的压力分布、开启力及上游泵送量等。计算结果表明 ,螺旋槽上游泵送机械密封端面液膜内的压力分布呈三维凸形曲面 ,该密封具有明显的流体动压效应 ,低压侧的流体向上游泵送到槽底直径处压力增至最大值。该密封稳定性较好 ,理论上能实现零泄漏