基于超声导波的车用氢瓶在线检验技术研究

在役车用氢瓶的安全性能直接影响到氢能产业交通应用场景的可行性。传统拆卸离线检验模式制约了产业发展,结合前期研究成果,创新车用气瓶定期检验策略,通过定位损伤引导判断是否应进行拆卸离线验证气瓶安全性能。本文开展超声导波技术对车用氢瓶缺陷的定位算法研究及装置开发,进而攻克金属基碳纤维复合材料制气瓶噪声干扰大、信噪比高等不利因素,有效提取损伤信号,实现高精度损伤定位,经对极端冲量损伤、表面裂纹损伤后的车用氢瓶进行试验,验证其损伤定位误差可达到5%以内,对在役车用氢瓶安全性能评估具有非常重要的应用前景。

煤干馏用多个并联分离器结构优化

针对原并联分离器入口管路和升气管出口管路堵塞等问题,研究了煤干馏过程中并联旋风分离器入口管路、升气管出口管路结构型式对管路内流体的影响,对结构进行了优化,并与原结构进行了对比。结果表明:通过在入口管路增大弯头角度以及减少弯头个数,能有效降低管路整体压降,相比原管路结构,优化后管路压降下降约为75%;采用三通管可防止弯头外壁侧气速较低,避免颗粒在低速区沉积并发生堵塞;采用切入式升气管可有效改善排气管内由于旋流导致的低速区以及不稳定流动问题,能够避免颗粒堆积;通过延长盲端管路高度可有效减少涡流对分离器流场的影响,综合流场以及压降分析,升气管的盲端高度为700 mm时最为适合。工业上整体系统运行周期从3个月延长至6个月以上,相比原结构,压降降低约48%。研究可为并联旋风分离器在工程上的设计和应用提供指导。

90°转角微流道内导流板应用特性数值研究

改善转角微流道内流体的二次流特性对提高微流体传输的可靠性具有重要意义。针对90°转角矩形截面微流道,本文提出在微流道转角处增加导流板来实现该区域二次流的主动调节和控制。本文设计了圆弧型和弧—直组合型两种导流板结构,建立了五种不同结构微流道模型,开展了流场对称性和Dean涡分析,流体相对横向动能ksec和流道局部阻力系数ζ90°计算。结果表明,导流板结构能有效改善微流道转角区的流场对称性,加速Dean涡的消失,降低二次流强度,同时也会引起流体流动局部阻力系数有所增加。

气动调节阀粘滞故障检测与参数辨识方法研究

为了研究气动调节阀的粘滞特性问题,以CHEN粘滞模型作为阀门粘滞特性问题的基础模型,提出一种阀门粘滞故障的检测与改进的参数辨识方法。通过搭建粘滞故障试验台,模拟实际情况中发生不同程度粘滞时的阀杆运动状态,揭示阀门粘滞发生的机理。使用随机森林算法对振荡源进行分类,实现对粘滞故障的检测。使用基于Hammerstein模型的粒子群优化算法求解粘滞参数最优解,提出粘滞双参数取值范围的确定方法,实现欠补偿、无补偿和过补偿3种状态下的粘滞参数辨识。结果表明:阀门粘滞程度与阀杆所受动静摩擦力有关;在不考虑外界因素的影响下,提出的粘滞检测方法对4种振荡源的分类准确率达到99.0268%;提出的改进的粘滞参数辨识方法对不同大小粘滞参数的辨识结果误差达到7%以内。研究成果为阀门粘滞故障的检测和参数辨识提供了理论方法,对粘滞模型的改进具有实际参考价值。

基于响应面法的井下油水分离微型旋流器结构参数优化

针对微型旋流器分离性能受结构参数影响较大的问题,基于数值模拟方法和Box-Behnken设计,采用二阶多项式基函数构建微型旋流器底流口直径等5个主要结构参数与分离效率及压力损失间的数学关系模型,并对优化前、后的微型旋流器开展数值模拟和室内试验。通过对模拟数据进行方差分析验证了数学关系模型的精度,等高线图明确了结构参数之间的交互作用以及对分离效率及压力损失的影响程度。结果表明,底流口直径、小锥角、溢流口直径是影响微型旋流器分离效率和压力损失的重要结构因素;优化后的微型旋流器的结构参数为L_(1)=9.554 mm,D_(d)=2.184 mm,D_(o)=2.977,θ=9.39°,θ_(2)=2°,相较于初始结构分离效率提高了3.7%。研究结果可为高性能井下油水分离微型旋流器的设计提供参考。

叶片式气液分离器结构优化

为了研究结构参数对叶片式气液分离器分离性能的影响,采用Realizable k-ε湍流模型和DPM模型,对叶片结构参数进行优化,对叶片式分离器内的气液两相流动进行模拟研究,得到了分离器内速度分布、压力分布以及结构参数对分离效率和压降的影响规律,并通过气液分离试验验证了模拟的可靠性。结果表明:对于本文设计的DN450型叶片式气液分离器,叶片弯曲角度为100°时可有效分离粒径为40μm及以上的液滴,继续增大该参数并无明显效果,且对压降无明显影响;叶片数目为12、叶片倾角为5°、叶片分布锥角为9°时,分离器的分离效率最高且压降最低,处理气量为150 m3/h时,压降低于50 Pa;对于30μm以上的液滴,分离效率可达到90%以上。优化后结构相比于优化前,对于30μm粒径液滴,当处理气量大于90 m^(3)/h时,分离效率可提升最高达到60%,40μm液滴分离效率提升了29%;优化前、后结构压降基本一致。研究成果可为叶片式气液分离器的进一步改进和实际工程应用提供理论依据。

基于人工神经网络的自由活塞膨胀机-直线发电机输出性能敏感性分析

为了优化用于余热回收的自由活塞膨胀机–直线发电机的输出性能,提出了一种基于人工神经网络预测的方法。以输出性能为指标,对进气压力、进气温度、进气持续时间、膨胀持续时间和排气持续时间这5个输入参数进行敏感性分析,并利用正交试验的极差分析结果进行对比验证。研究表明,输入因素影响程度由大到小分别为进气压力、进气温度、进气持续时间、膨胀持续时间、排气持续时间;最佳的输入因素参数配置为,进气压力0.3 MPa,进气持续时间40 ms,膨胀持续时间70 ms,排气持续时间70 ms和进气温度30℃,峰值输出电压可达8.96 V,峰值输出功率可达33.74 W。该方法适用于研究参数的敏感性,可为后续的参数优化与系统改进工作提供有价值的参考依据。

变泄漏容腔内气体的高精度恒压控制

在精密测试与控制场合,常需要稳定压力的供气。然而,采用压力调节阀精度低、响应慢,无法满足高精度供气需求,且难以应对泄漏工况。采用高频响的比例阀,为小体积容腔设计了一个基于模糊比例-积分的高精度恒压控制系统。为验证系统在泄漏工况下的有效性,容腔还连接了一个额外的比例阀,从而开展密闭、恒泄漏、变泄漏三种情况下的系列试验研究。结果表明,所设计的恒压控制系统可适应多种恶劣工况。在大幅变泄漏工况下,10 L、20 L和30 L容腔压力控制的最大稳态误差分别约为610 Pa、550 Pa和490 Pa,所实现的压力控制精度已接近压力传感器自身精度,远大于传统精密减压阀所调控的精度,且响应更快。此外,试验结果也表明所设计的控制器对10~30 L的容腔有较好的适应性。

自吸气三产品旋流器分离性能试验研究

针对常规三产品旋流器在分离过程中,一段内部难以形成稳定的空气柱,影响旋流器总体分离精度的问题,提出一种自吸气三产品旋流器。在一段旋流器底部中心开设吸气孔,促使空气经开孔处进入旋流器分离腔形成贯通空气柱,达到稳定内部流场、提高旋流分离精度的目的。通过开展对比试验和单因素试验,探究了自吸气三产品旋流器的分离性能。结果表明,相较于常规三产品旋流器,自吸气三产品旋流器的一段溢流产率增加了21.70%,-15μm颗粒累积含量增加了6.46%,综合分级效率提高了12.30%;单因素试验条件下,气孔直径为5 mm,一段溢流管直径为25 mm,二段底流口直径为8 mm时,自吸气三产品旋流器具有较高的分离性能。研究成果有助于丰富旋流分离理论,对多产品旋流器的优化设计具有一定的理论指导意义。

渐扩底流口旋流器分级性能试验研究

针对在磨矿分级系统中,旋流器高底流浓度易出现绳状排料现象,导致底流口堵塞,造成溢流跑粗,降低了分离精度等问题,提出了一种渐扩底流口结构,并对底流口结构进行试验研究,分析了在不同浓度下底流口渐扩角度对产物浓度、粒度、综合分级效率、底流产率等的影响规律。结果表明,随着旋流器进料浓度升高,底流排料散射角度减小,当进料浓度大于10%时,旋流器出现绳状排料现象,改用渐扩底流口可减轻绳状排料现象,旋流器底流排料散射角度随着底流口渐扩角度的增加呈现出先增加后减小的趋势;当旋流器进料浓度大于10%时,旋流器底流排料散射角度与旋流器分级性能呈整体对应关系,在不同的进料浓度下,合理选用相对应渐扩角度的底流口可以使旋流器分离效果达到最佳;在进料浓度为25%时,旋流器常规底流口溢流产物中+20μm粒级含量为62.44%;相较于常规底流口,渐扩底流口结构可使旋流器溢流中+20μm粒级含量降低22.54%;底流口渐扩角为60°时,旋流器-40μm粒级综合分级效率最高,相较于20°渐扩角底流口分级效率增加了15.72%。

调水工程大口径活塞式调流阀模型试验研究

目前国内开展大口径活塞式调流阀的模型试验较少,滇中引水工程大理州鲁地拉工程应用DN2400电动活塞阀进行流量调节,针对DN500大口径活塞式调流阀开展模型试验,试验以原型阀门应用工况要求为基础,扣除管路沿程水头损失后换算出模型工况压差下所需的流量,以此推算出测试全行程所需要的试验台水泵参数,通过模型试验台转换安装两种型式水泵以满足测试要求。试验除进行阀门常规的流量特性测试外,还通过外部感官判断噪音和振动监测值的突变进行阀门汽蚀性能测试。结果表明,测试后的模型阀门流量系数、流阻系数、过流能力、汽蚀性能均满足工程设计要求。

节流多囊组合结构阻尼器设计及特性研究

针对管路流量与压力脉动的问题,论文设计节流多囊组合结构阻尼器,孔板结构主要对高频脉动流体发挥节流阻尼作用,多囊结构主要对低频脉动流体发挥阻尼衰减作用,如此以来,使得阻尼器能够在较宽的频率范围内发挥较好的衰减作用,能够有效拓宽阻尼器的工作频带。通过试验研究发现,所研制的节流多囊组合结构阻尼器对流体脉动频率35Hz~77Hz范围内的脉动流体,综合衰减作用可达78%以上,具有较宽的工作频带;通过对节流多囊组合结构阻尼器内的五个皮囊分别保持不同的初始充气压力时,阻尼器能够在较宽的频率范围内保持较好的衰减率。

新型缓冲结构的直线气缸动力学分析与试验研究

高速气缸内置溢流阀缓冲结构,在工作中利用压力的调节从而达到缓冲效果,但此时会产生能量的损失及阀门调节困难等问题。有鉴于此,提出一种新型电磁缓冲结构,建立了电磁缓冲结构以及高速气缸的动力学模型,试验数据和仿真结果基本吻合,气缸运行到行程末端有较好的缓冲效果,在行程末端速度振荡减至0,平缓达到终点,验证了动力学模型以及仿真模型的正确性。同时,对比分析了溢流阀缓冲、新型电磁缓冲以及两者共同存在时的缓冲效果,发现当两者共同存在时效果最好,新型电磁缓冲次之,传统的溢流阀缓冲效果不理想。

关于车用空压机减振降噪改进的讨论

车用空压机为轻型卡车提供制动气源,由于空压机为曲柄连杆机构,在运行过程中,可能会导致汽车在怠速运行时,出现振动大,噪声大的问题。汽车的减振降噪是消除环境中的噪声污染,提高用户舒适度的重要途径。解决轻型卡车振动大,噪声大的问题一方面可以通过降低发动机工作时的噪声,尤其是怠速下的噪声来实现,另一方面就是通过对汽车上可能产生噪声的空压机进行改进优化。本文论述了配合发动机,在保障发动机动力和空压机自身基本性能、功耗不变的前提下,通过增加空压机曲轴配重,增大曲轴平衡率来达到预期效果。

基于Isight的压气机三维叶片鲁棒性优化

以Isight软件为基础,搭建叶片鲁棒性优化平台,基于构建的RBF神经网络模型和蒙特卡罗方法对压气机Rotor37进行鲁棒性优化。优化结果表明:压气机性能曲线整体向左上方移动,裕度几乎不变,选取的两个优化工况处效率的均值分别提高了0.24%和0.46%,方差分别降低了16.3%和15%。

V型调节球阀空化抑制研究

V型调节球阀是一种结构简单、调节性能强的调节阀,被广泛应用于节流与调节要求较高的场景。随着高压差、大流量等严苛工况的发展,V型调节球阀在使用时易诱发空化,引起剧烈的振动噪声,严重危害管路系统的安全性和稳定性。本文通过多相流数值仿真对V型调节球阀流动特性与空化特性进行研究,探究空化成因,并设计了多层减压孔板,对阀内空化进行抑制,能够有效地减小振动噪声,具有实际工程应用价值。

基于液压制动的阀门电动执行器动态扭矩测试方法研究

为解决现有阀门电动执行器动态扭矩测试装置中磁粉制动器存在需要频繁更换磁粉和提供负载力矩较低的问题,设计了采用液压制动的阀门电动执行器动态扭矩测试装置,介绍了该测试装置的结构特点和工作原理。该装置使用液压回路提供负载扭矩,可以有效提高装置使用寿命和连续工作时长,同时也有效提高了扭矩测试范围,对后续进一步提高扭矩测试的量程、精度和稳定性具有一定的参考意义。

高压差大流量工况下套筒式减压阀的减压过程研究

随着工业技术的进步,许多行业面临高压差和大流量的工作条件,这对减压阀的设计提出了新的挑战。本文研究了一种套筒式减压阀在高压差大流量工况下的减压过程,通过数值模拟方法分析了不同开度与工况下套筒式减压阀内部的流场特性。研究发现,为了在保持氮气流量为2.5 kg/s的情况下实现从35 MPa至6 MPa的减压比,需要采用4级减压方案。此外,仿真结果还揭示了不同行程下套筒阀内部的压力和速度分布特征,特别是在节流孔处的压力急剧下降及流速增加的现象。本研究可为高压差大流量工况下套筒式减压阀的设计提供参考。

一种高精度、长寿命超薄气缸的设计及制造

本文介绍了一种精度高、寿命长的超薄气缸,此超薄气缸由缸体、前端盖、活塞、后端盖及活塞杆等组成。该超薄气缸革新了气缸的装配生产工艺,完全避免了卡簧的使用,通过一体铆压成型可使气缸前后端盖完全密封,显著增加了气缸的密封性能,行程精度高,使用寿命提高至原来的3~5倍。该超薄气缸有望在机械、自动化及汽车等领域得到广泛应用,将为气动行业带来巨大的革新,经济效益显著,可为节能减排和带动当地经济发展做出较大贡献。

基于动网格技术的蒸汽隔离阀快关过程闸板受力特性研究

蒸汽隔离阀作为核电站的关键基础设备之一,可在事故工况下快速可靠地执行安全隔离功能。随着高温高压等严苛工况的发展,高压差流体力导致闸板表面损伤而增大阀内部件之间摩擦力,影响蒸汽隔离阀的快速关闭时间。本文通过动网格技术对蒸汽隔离阀三维流道模型进行快关过程的瞬态仿真模拟,获得了闸板在水平方向和竖直方向上的受力特性,并研究了摩擦系数对闸板竖直方向所受合力的简单影响规律,为后续闸板的优化设计及关闭速度优化具有一定的参考价值。