基于LMS Virtual Lab对多孔同心式液压脉动衰减器的优化研究

多孔同心式液压脉动衰减器采用穿孔管作为压力脉动的衰减部件,通过改变穿孔管的阻抗特性,避开系统的流固耦合谐振点。传统的衰减器在低频段衰减效果良好,但在中频和高频效果欠佳。通过改变穿孔管内部穿孔段的孔径、管壁厚度、穿孔率来优化衰减器在中频和高频段的衰减效果。在LMS Virtual.Lab Acoustics的管道声学有限元模块中应用了传递导纳函数,通过常温下衰减器的传递损失计算,得到衰减器在中频和高频段良好的衰减性能,并通过两负载法进行实验论证。

薄板振动式液压脉动衰减器滤波特性

为解决液压系统中由于压力脉动而引起的振动和噪声问题,提出一种薄板振动式液压脉动衰减原理,用弹性薄板代替结构振动式液压脉动衰减器的振动质量块,使静力平衡孔和平衡腔的流体构成一个赫姆霍兹谐振系统,弹性薄板与流体耦合振动构成一个受迫振动系统,实现了结构谐振与流体谐振的共同滤波,解决了传统液压脉动衰减器体积庞大的缺点。基于管路动态特性,结合具体的负载,建立薄板振动式液压脉动衰减器的传递矩阵模型,对压力脉动的衰减特性进行仿真,分析主要结构参数与压力脉动衰减性能的关系。根据仿真分析结果完成了流体滤波器样机的制作,对样机进行相关的试验研究,并将理论计算与试验结果进行比较分析。理论和试验研究表明薄板振动式液压脉动衰减器在很宽的频率范围内有良好的滤波效果。

共振型液压脉动衰减器研究现状及展望

压力脉动通常被认为是振动和噪声的主要来源,使用合适的方法衰减压力脉动对液压系统的减振降噪有着十分重要的意义。共振型液压脉动衰减器由于能够有效衰减固有频率附近的压力脉动、压力损失小、变换类型多、成本低、可靠性高,在实际中得到了广泛的运用。在归纳总结国内外研究现状的基础上,将共振型脉动衰减器分为H型、多腔体型、流体-结构耦合振动型三类,并分别阐述各个类别的研究进展及使用性能。对各个类别的共振型脉动衰减器性能特点进行比较以方便用户合理选用设计。针对现存技术存在的不足,阐述今后研究的重点方向并指出紧凑性好、通用性高、频率适应性强是未来共振型液压脉动衰减器的发展趋势。提出一种新型拓扑结构的共振型脉动衰减器,该种衰减器能够灵活调整自身形状以适应严苛的安装空间要求。

基于机械吸振原理的多自由度薄板振动式脉动衰减器滤波特性

为了解决液压系统中由于压力脉动而引起的振动和噪声问题,提出一种多自由度薄板振动式脉动衰减器结构,其作用机理类似于有阻尼的结构共振式吸振器,以载流弹性薄板为共振体,代替结构振动式液压脉动衰减器的振动质量块,减小脉动衰减器的质量和体积,设计不同半径的弹性薄板可以方便调节脉动衰减器的共振频率,从而达到广谱滤波。将机械吸振原理应用到液压脉动衰减器的设计中,分析载流弹性薄板的固有特性,根据分析结果,完成脉动衰减器物理样机的制作,并进行实验研究。研究结果表明:该脉动衰减器结构简单、体积小,而且在较宽频带内都有较好的滤波效果。

基于耳蜗基底膜仿生原理的液压脉动衰减器滤波特性研究

为解决液压系统中由于压力脉动引起的振动和噪声问题,从仿生学角度出发,根据人耳听觉形成过程及耳蜗基底膜的宽频振动响应特征,研究耳蜗基底膜振动的'空间-频率'特性,提出一种仿耳蜗基底膜振动特性的液压脉动抑制方法。设计一种以仿生膜片为共振体的结构紧凑灵巧的液压脉动衰减器,克服了传统液压脉动衰减器结构复杂、体积庞大的缺点。基于流固耦合原理,分析仿生膜片在压力流体中的振动特性;结合管路动态特性,建立脉动衰减器的传递矩阵模型,用插入损失对脉动衰减性能进行评价;通过脉动衰减器样机的试验检验其滤波减振性能。理论和试验结果表明该液压脉动衰减器能够有效衰减液压系统有效频率的压力脉动,并且在较宽频带内有较好的滤波效果,实现了广谱滤波。

薄板振动式广谱流体脉动衰减器实验研究

该文针对流体脉动的消减要求,在分析各种流体脉动消声器的基础上,设计一种薄板振动式广谱流体脉动衰减器结构。其作用机理类似于有阻尼的结构共振式吸振器,以载流弹性薄板为共振体,减小了滤波器的重量和体积。设计不同的薄板共振半径可以方便实现脉动衰减器的多共振频率,从而达到广谱滤波。应用ANSYS软件Workbench、ANSYS Mechanical和CFX的流固耦合功能对流体脉动衰减器进行流固耦合分析,并进行了实验研究。研究结果表明,该流体脉动衰减器结构简单,体积小,而且在较宽频带内都有较好的滤波效果,为流体脉动抑制技术提供了一种新的模式。

基于CFD的液压脉动衰减器频率响应分析方法

对液压脉动衰减器用CFD软件进行了数值仿真计算,得到了其频率响应。利用M序列压力信号模拟压力激励,并考虑流体的可压缩性,在层流状态下对液压脉动衰减器进行了CFD数值模拟。在利用FFT得出其频率特性后,将数值模拟模型与传统精确分析模型进行了对比,并将该方法用于一种复杂结构衰减器的频率特性计算。结果表明:该计算方法所得结果与传统精确分析模型结果一致,这对复杂模型的分析具有实际意义。

高压柱塞泵用压力脉动衰减器的流体特性CFD解析

利用CFD方法对压力脉动衰减器进行分析;建立了一级脉动衰减器的CFD模型;将CFD的分析结果同传统的分析方法相比较,结果表明:CFD的分析方法可以有效地模拟衰减器的特性。

基于FLUENT的某型压力脉动衰减器的流场分析及优化设计

应用计算流体动力学(CFD)方法,利用专业的CFD仿真软件FLUENT对某型压力脉动衰减器的流场进行仿真分析,并分析主要结构参数,即脉动频率、挡板长度、挡板角度、挡板间距与衰减效果的关系。对于阐释其压力脉动衰减的机理及其优化设计具有重要意义。

基于Pareto排序遗传算法的改进型扩张室压力脉动衰减器多目标优化

针对传统扩张室式压力脉动衰减器低、高频脉动衰减明显的不足,提出了两种改进结构。在衰减器外形尺寸不变的前提下,以最大化的回冲频率和固有频率处的滤波性能为目标,利用实数编码的标准遗传算法与Pareto排序的遗传算法分别对这两种改进结构进行参数优化,并结合一维平面波理论计算了其插入损失;在运用遗传算法进行优化的过程中,对影响优化的算法主要驱动算子、Pareto最优解、Pareto前沿的选取进行了讨论。结果表明,二维判据空间取得Pareto最优时,得到滤波器的各个结构参数非劣解,优化后的改进型扩张室式压力脉动衰减器在基频及其一次谐频处具有最优的滤波性能。

腔室截面形状对扩张室液压脉动衰减器滤波特性的影响

将气体消声器设计理论中的格林函数法扩展到计算和分析具有矩形、正方形截面的扩张室液压脉动衰减器的滤波特性,在平面波截止频率范围内,这两种截面型式脉动衰减器的插入损失理论曲线与实验测量结果吻合较好,证明了该方法同样可用于计算矩形和正方形截面的扩张室压力脉动衰减器的滤波特性.而针对圆形截面,为避免坐标系变换带来的麻烦,引入消声器声学特性研究中最常使用的一维解析法,其计算结果也与实验测量值吻合良好.通过对这三种不同截面扩张室脉动衰减器插入损失的比较,可以得出:控制扩张室腔体截面周长一定的前提下,在2kHz测试频带内,圆形截面具有最优的滤波特性,正方形截面次之,而矩形截面脉动衰减性能最差.

膜片式流体脉动衰减器固有特性分析

提出一种膜片共振式流体脉动衰减器结构,其作用机理类似于结构共振式吸振器。使用柔性膜片代替结构振动式脉动衰减器的振动质量块,解决传统脉动衰减器体积庞大的问题。建立预拉伸柔性膜片振动的数学模型,并对其求解得到膜片的固有频率。用有限元法对脉动衰减器的流固耦合特性进行建模,对该流体脉动衰减器固有特性进行仿真分析,得到流固耦合情况下膜片的固有频率。研究结果表明:膜片式脉动衰减器对液压系统流体脉动有良好滤波效果,当膜片产生共振时,脉动衰减器的插入损失超过20 d B。

二级液压脉动衰减器的共振频率分析

对二级液压脉动衰减器用集中参数法进行分析,在忽略液阻的情况下,导出计算二级衰减器两个固有频率的公式。以两个二级脉动衰减器为例,对比用分布参数法与集中参数法计算出的频率特性,并比较简化计算的共振频率与集中参数法和分布参数法计算的共振频率。结果表明,简化计算得到的二级脉动衰减器的两个固有频率与实际系统的差别较小,具有实用性,为二级脉动衰减器的设计分析提供参考。

复合式压力脉动衰减器衰减特性

为了研究流体压力脉动引发的振动与噪声影响系统的可靠性,提出了一种结构简单、体积小的复合式压力脉动衰减器结构。以穿孔板结构和板后平衡腔构成一个类似于并联的赫姆霍兹谐振系统,并附以弹性薄板作为振动元件,弹性薄板与流体构成一个耦合的受迫谐振系统,实现了对压力脉动的动力吸振与阻尼减振的有效衰减。基于管路动态特性,建立了管路系统的传递矩阵模型,对脉动衰减器衰减特性进行了仿真分析,并完成了试验样机的制作。试验测试结果表明,该脉动衰减器在较宽频段内有较好的衰减效果,试验结果与理论仿真分析基本吻合。

具有柔性衬里的压力脉动衰减器滤波特性

为了改善传统扩张室压力脉动衰减器脉动衰减性能,提出了一种敷设聚氨酯衬里的改进型脉动衰减器.根据衰减器分布参数与集中参数特性,研究该改进型结构滤波特性.首先通过一维解析法构建传统扩张室分布参数模型,获得的理论插入损失与实验测量结果吻合良好,证明了该方法用于脉动衰减器建模的可行性;之后利用该一维解析法构建改进型脉动衰减器直通穿孔管段分布参数模型,敷设聚氨酯衬里的阻性部分则构建集中参数模型,最后研究了衬里材料成分、穿孔率以及穿孔直径对衰减器滤波特性的影响.研究结果表明:在500 Hz频带范围内,液体静压力稳定在2.76、4.14、4.83 MPa时,老化聚氨酯衬里能显著改善脉动衰减器的插入损失;无论聚氨酯材料老化处理与否,不同液体静压力均对插入损失产生影响;穿孔率和穿孔直径对其插入损失影响较小.

采用集中参数法的柔性衬里扩张室压力脉动衰减器滤波特性研究

利用扩张室压力脉动衰减器里安装柔性衬里来降低脉动波传播速度,使得紧凑性的脉动衰减成为可能。设计了一种使用聚氨酯柔性衬里的扩张室脉动衰减器,利用集中参数法建立其等效电路模型,并在一定频率范围内,与分布参数模型做对比,证明了模型的可行性。从集中参数的角度分析了聚氨酯衬里材料强可压缩性使其表现出巨大的容性,对使用老化、未老化聚氨酯衬里以及普通扩张室脉动衰减器的对比结果表明,可以通过改变柔性衬里的材料成分而不必改变衰减器的外形尺寸来拓展其频宽。在其他条件不变的情况下,使用老化聚氨酯柔性衬里的扩张室脉动衰减器相比未使用的情况空间尺寸可以得到大幅缩减。对于使用老化聚氨酯衬里的扩张室压力脉动衰减器而言,随着系统压力的升高,衰减器有效衰减频带范围随之减小,衰减特性受系统压力影响较大。

弹簧式液压脉动衰减器特性研究

车辆液压系统脉动式流量输出会造成管路的疲劳破坏。脉动衰减器作为输流管路的辅助部件,在压力吸收方面起重要作用。建立了脉动衰减器的数学模型,根据实际情况确立了脉动衰减器的参数,进行数值模拟,分析了无脉动衰减器时管路的压力波动情况;通过实验测量了脉动衰减器前后管路的压力波动变化情况。研究证明所设计脉动衰减器能够有效降低管路压力脉动,且对宽频域压力波动均有明显抑制效果,为液压系统管路波动抑制提供了方法支撑。

扩张室压力脉动衰减器声传播的有效性

为了研究平面波截止频带内,进、出口偏置型扩张室压力脉动衰减器结构参数对其一维解析法计算精度的影响,基于面积突变处高阶模态的耗散效应,对两类偏置型扩张室一维解析法的有效性进行了分析.首先,截止频率范围内双调谐内插管扩张室一维解析法的计算结果与实验测量结果吻合良好,证明了该方法应用于液压脉动衰减器是可行的;其次,将广泛应用于气体消声系统的两类进、出口偏置型扩张室结构(结构1和结构2)引入液压系统,制成相应的压力脉动衰减器,并利用一维解析法和三维有限元法分别得到其理论计算值;最后,以扩张室腔室内部存在局部非平面波效应为背景,研究了内插管插入深度、偏心距以及偏转角对一维解析法有效性的影响.研究结果表明:结构1、2偏心距为40 mm、偏转角180°时,进、出口内插管插入深度对5000 Hz频带内(截止频率5469 Hz)高频区域的传递损失影响较大;而当结构1、2的内插管插入深度选定时,偏心距以及偏转角对0~4000 Hz一维解析法计算精度的影响可忽略不计,而在4000~5000 Hz研究频带内,这种影响则不可忽略.

分支谐振型液压脉动衰减器动态特性分析

对分支谐振型液压脉动衰减器用CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体动力学)分析软件进行计算,分析共振腔结构与衰减器动态特性的关系。在层流状态下,考虑流体的可压缩性,利用M序列压力信号激励,对衰减器进行CFD模拟,利用FFT(Fast Fourier Transform,快速傅立叶变换)得出其频率特性,比较了共振腔容积相同但直径和长度不同的衰减器的频率响应和插入损失;利用阶跃压力信号模拟压力冲击,比较了它们内部流场。设计了频率特性相同但共振腔容积不同的衰减器,比较了它们的性能。利用分布参数法对共振腔结构与衰减器基频的关系进行了分析。结果表明:衰减器的固有频率特性在一定程度上与共振腔的直径和长度相关,当共振腔直径-长度比小于1并逐渐减小时,衰减器基频也减小;当其大于1并逐渐增大时,衰减器的基频变化很小,因此减小共振腔直径-长度比可以减小衰减器的体积,同时保持共振频率不变。

基于电-液类比法的扩张室压力脉动衰减器滤波特性研究

当从网络分析的角度研究管内流体传输与瞬变过程时,即将流体管系视为一个流体网络,将其转化为一个只是求网络中各个节点的瞬态压力与流量的问题,从而避免了使用流体力学方法的困难与方程组的繁杂。由于电气网络已经有一套成熟的电路理论,因此采用电路图的分析方法和电路的特性来研究扩张室式压力脉动衰减器滤波特性。结果表明:通过此方法可以迅速地、直观地分析出衰减器工作状态与特点。