基于直接转矩控制的超低速高精度正弦波交流伺服系统

提出并阐述了基于外转子稀土永磁正弦波无槽无刷力矩电机直接转矩控制的数字式超低速高精度伺服系统的总体方案、工作原理、控制策略和功能实现。实测结果表明,可实现高精度和稳定的超低速运行特性。

仿真转台用连续回转电液伺服马达低速摩擦特性研究

摩擦特性是影响仿真转台用连续回转电液伺服马达超低速性能的重要因素。介绍了马达内部摩擦的形式 ,对叶片作了系统的受力分析 ,通过计算机仿真揭示了马达低速运行时摩擦力矩的变化规律 ,提出了改善马达摩擦特性以提高超低速性能的措施。

用于冷却塔的超低比转数混流式水轮机设计

工业冷却塔的循环冷却水出口一般具有一定的富余水头(4～15 m)。利用冷却塔的富余水头,开发一种超低比转数混流式水轮机,代替冷却塔中风扇电动机,可以达到节能的目的。结合冷却塔水轮机工作环境特点,进行了超低比转数混流式小水轮机全流道三维非定常数值模拟,重点对超低比转数小水轮机转轮叶片设计与优化。为了尽量减少水轮机尺寸,在结构设计方面提出金属梯形蜗壳和单列环形导叶。通过数值模拟对比分析确定最优性能的水轮机方案进行物模试验。通过物模试验证明设计的超低比转数混流式节能水轮机尺寸满足了冷却塔要求,效率高,性能稳定。

无过载超低比转速离心泵水力设计

在比转速n_s<30时通常不再设计成离心泵,因为泵效率较低,轴功率曲线太陡极易产生过载现象,笔者首次较详细地研究超低比转速离心泵的无过载设计方法,针对n_s=23微型离心泵,给出叶轮主要几何参数D_2、b_2、β_2、Z、φ的选取原则和叶片平面流道的绘型。文中还给出测试结果和性能曲线。研究表明;只要设计合理,n_s<30时完全可以设计成效率较高的无过载离心泵。

基于CFD技术的超低比转速离心泵叶轮的优化设计

应用正交试验的方法,针对影响复合式叶轮短叶片设计的叶片数、叶片径向进口的相对位置、叶片周向偏置度和偏转角4个主要因素,组合出16种不同叶片型式的复合式叶轮,分析各个因素水平对离心泵性能的影响趋势.利用CFD技术分别对常规叶轮和复合式叶轮两种方案进行数值模拟和性能预测,得到超低比转速离心泵优良的水力模型,实现对离心泵叶轮的优化设计.

侧流道泵叶轮轴径向间隙内流动特性数值模拟与验证

为了研究侧流道泵叶轮周围间隙质量流量交换规律,该文利用数值计算方法研究了侧流道泵在最高效率工况点下叶轮间隙处的流动规律,具体分析了其脉动扬程、交换质量流量、间隙处压力脉动情况、轴向速度变化等。结果表明,每旋转一个叶轮流道（18°）,扬程出现一次完整的波动周期,每个周期内扬程最大值与最小值相差0.07 m左右;间隙外缘监测点的瞬时压力值明显大于其他4个监测点,顶部监测点压力值最大,在整个周期内的平均压力值大约是最小压力监测点的2.8倍;右侧间隙靠近外缘处的流体交换最激烈,该处速度绝对值最大;流体主要是在右侧间隙外缘大约0.8-1倍间隙半径处向侧流道流入,在0.53-0.8倍间隙半径处从侧流道流出至叶轮中;净交换流曲线近似呈三角函数图像变化,交替出现减小增大反复趋势,并且净交换流的波动导致侧流道泵扬程曲线的波动。该研究可为进一步提高侧流道泵的水力性能提供理论依据。

超低比转速高速离心泵复合式叶轮的正交设计

针对影响超低比转速高速离心泵复合式叶轮短叶片设计的叶片数、叶片径向进口的相对位置、叶片周向偏置度及偏转角等4个主要因素,设计了16种不同短叶片型式的复合式叶轮.通过对正交设计方案结果的极差分析,得出各因素水平对扬程和效率影响的主次顺序分别为短叶片数、偏转角、周向偏置度、径向进口的相对位置和短叶片数、径向进口的相对位置、周向偏置度、偏转角,从而得到超低比转速高速离心泵复合式叶轮短叶片的最佳设计方案.利用CFD软件,分别对采用常规叶轮和正交设计的复合式叶轮两种方案进行了数值模拟和性能预测.结果表明,采用正交设计的复合式叶轮内部压力场和速度场分布合理,Q-H曲线更加平坦,Q-η曲线最高效率点向大流量偏移,在相同设计方案下,复合式叶轮离心泵在大流量工况条件下工作性能良好.

超低速在液压系统中的实现

通过对液压油缸密封的优化选型、严格工程实施的质量要求、采用容积/节流调速控制方式等措施,实现了对某油挤压机液压系统的超低速控制要求,为解决目前普通液压油缸在一定低速下的爬行现象提供了依据。

超低速压铸过共晶Al-Si合金的组织及力学性能研究

采用图像定量分析软件,研究了超低速压铸条件下,过共晶Al-Si合金压铸件不同壁厚处Si的等积圆直径da及Si的面积分数fSi的变化以及Si颗粒直径对本体试样抗拉强度和硬度的影响规律。结果表明,随着壁厚的增加(A部位壁厚为5mm、B部位壁厚为9mm和C部位壁厚为15mm),初生Si的da(A部位为18μm、B部位为46μm和C部位为82μm)和fSi(A部位为16.2%、B部位为25.8%和C部位为33.7%)均增大,并且da越大,压铸件的力学性能越好。

提高超低比转速离心泵效率的方法

针对轴封、轴承、叶轮圆盘摩擦引起的机械损失及泵内水力损失、容积损失导致超低比转速离心泵效率低的问题,提出了尽可能提高水泵转速、选择较大的叶片出口安放角、增大叶片出口宽度、适度增加泵体喉部面积、采用长短叶片相结合的复合式叶片等5种方法可有效提高超低比转速离心泵效率,并采用试验模拟方法验证了复合式叶轮泵效率（49.49%~54.14%）比4叶片普通叶片泵效率（43.80%）提高了5.69%~10.34%,节能效果显著。

超低比转数离心泵叶轮切割的三维流场数值模拟

为研究超低比转数离心泵叶轮直径切割量与泵性能变化的关系,选取IS 50-32-250型离心泵为研究对象,利用商业软件Fluent对不同叶轮外径下泵的三维流场进行数值模拟,计算出不同叶轮切割量下的叶轮和泵体流场中压力场和速度场的分布。通过对不同叶轮切割量的计算结果分析比较,得出超低比转数离心泵叶轮切割量对泵的效率产生很大影响:叶轮切割量为0.03时,泵的效率突然升高;切割量为0.09时,效率稍有下降;切割量为0.15时,效率突然产生大幅度下降。实际切割中切割量不能大于0.15,否则性能严重下降。

超低比转速高速离心泵设计计算系统

提出了超低比转数高速离心泵的设计计算系统SHPD ,该系统采用一维以效率和稳定性为目标函数的优化设计、准三维S1流面流动分析校核的设计步骤 ,实现了设计过程的计算机化 ,缩短了设计计算时间。同时能对所设计离心泵的扬程—流量和效率—流量曲线进行预测和动态显示。设计实例的水力试验和工业应用表明 。

无过载超低比转速离心泵改型设计

分析了超低比转速离心泵效率偏低、扬程曲线易出现驼峰以及轴功率易过载的原因,认为超低比转速离心泵水力设计参数选取不合理是造成泵水力性能下降的主要原因。探讨了超低比转速离心泵提高水力性能的方法和措施,从改进离心泵水力设计参数和过流部件的匹配关系入手,解决了小流量工作不稳定,效率较低,扬程曲线产生驼峰;大流量时轴功率易过载等问题。最后对XCM158型离心泵进行了改型设计,实验结果表明改型后泵的最高效率达到了23%,效率有明显的提高;最大扬程达到了32 m,大流量工况下扬程曲线急剧下降;在大流量工况下轴功率曲线出现最大值,完全满足超低比转速离心泵无过载性能要求。表明利用改型设计可以提高泵的水力性能。

泵腔和口环对微型超低比转速离心泵模拟误差的影响

为研究泵腔和口环对微型超低比转速离心泵模拟误差的影响,采用Fluent软件对全流场模型和非全流场模型分别进行数值模拟,在对比实验结果的基础上分析误差原因。结果表明:全流场模型的模拟误差比非全流场模型低11.6%;全流场模型能够预测扬程曲线的“驼峰”现象、叶轮出口的“射流-尾流”现象和蜗壳内部的非对称流动;非全流场模型无法模拟圆盘摩擦损失,导致较大的功率和效率模拟误差;非全流场模型无法模拟口环泄漏,使得叶轮的流量的模拟值低于实际值,导致较大的内流分布模拟误差。

超厚叶片低比转数无过载排污泵数值计算与PIV实验

通过增加叶轮叶片的厚度来控制过流断面面积,从而实现低比转数排污泵的无过载特性。从样机的外特性实验结果可以看出:当过流断面面积趋于平缓变化时,流量达到1.5倍设计流量,泵的轴功率曲线即出现极值点,机组表现出明显的无过载性能。通过PIV内部流场测试技术与CFD数值计算手段,对垂直于轴线方向并通过叶轮出口宽度中间位置的截面进行了实验与预测,结果表明:设计工况下,数值计算结果不仅在外特性上与实验结果相符合,其内流场的计算也与PIV实验结果相一致;同时叶轮流道内部由于科氏力的作用导致压力面的相对速度小于吸力面,叶轮流道内整体流场分布均匀,无明显脱流和漩涡;由于叶轮与蜗壳之间存在动静干涉问题,导致各个叶轮流道之间的流动并不呈绝对的轴对称分布。

超低比转速高速离心泵的理论研究及工程实现

阐述了超低比转速高速离心泵以稳定性和效率为主线的设计理论，提出变螺距诱导轮和具有长、中、短叶片相间的复合叶轮相结合使用的结构形式，很好地解决了小流量工作不稳定性、效率低和气蚀性能差等关键难题。试验研究和工程实际应用表明提出的理论方法是合理可行的。

高精度低速重载飞行模拟转台的设计与实现

针对大负载、高精度、超低速的用于卫星飞行模拟的实验转台,在进行这种转台的机械结构和传动系统的设计基础上,构建了相应的高精度直流伺服控制系统。然后,建立了系统的数学模型,利用基于Lyapunov直接法的鲁棒模型参考自适应控制策略,对系统的速度稳定性进行了研究。通过实时仿真,使系统的跟踪误差渐进收敛。

基于外转子式正弦波无槽无刷力矩电机的超低速高精度伺服系统

阐述了基于外转子稀土永磁正弦波无槽无刷力矩电机直接转矩控制的数字式超低速高精度伺服系统的工作原理、系统构成、控制策略和功能实现。系统实测结果表明,可实现优越的精度和稳定的超低速运行特性。

超低比转数多级离心泵水力优化与性能试验

为提高现有超低比转数多级离心泵水力性能,基于ANSYS CFX软件,对多级离心泵内部全流场定常流动进行数值模拟,通过定义叶轮、泵腔、导叶扬程及效率,分别分析叶轮、泵腔、导叶内能量转换与流动损失情况,得到影响多级离心泵性能的主要因素为叶轮与导叶的匹配,次要因素为叶轮内的流动损失.提出取导叶喉部进口绝对速度为叶轮出口绝对速度的1/2计算导叶喉部面积,并逐步优化设计一流道式导叶,通过调整叶片型线消除叶轮流道内旋涡.优化后的叶轮与导叶各处速度变化均匀缓慢,大大降低了流动损失.将性能较优的模型进行制造和测试,测试结果表明,优化后方案的额定工况下扬程提高8.1 m,效率提高3.2%,达到了国家标准,取得了较好的优化效果.将数值模拟结果与试验结果进行对比,分析二者的差异,为进一步优化改进超低比转数多级泵的水力设计方法提供参考.

超低速压铸慢压射速度下ADC12铝合金的显微组织和性能

采用光学显微镜、扫描电镜、X线衍射和能谱等显微分析技术,结合力学性能检测,研究超低速压铸条件下慢压射速度对ADC12铝合金铸件显微组织及力学性能的影响,以优化超低速压铸工艺及其参数。通过对相同高速起速位置、不同低速速度及不同起速位置、相同低速速度2种超低速工艺得到的铸件比较发现:在超低速压铸工艺下,慢压射速度对铸件密度的影响不明显;当起速位置相同时,随着低速速度的增大,铸件的α(Al)枝晶越来越粗大,其性能降低;在相同低速速度、不同高速起速位置时,起速位置有最佳值,当铸件性能在高速起速位置为260mm时,α(Al)枝晶较细小,其性能也较好。