接闪阳极参数对雷电弧材料损伤数值分析的影响

接闪材料遭受雷电直击损伤的数值分析中尚不清楚阴极-放电电弧-阳极结构下材料参数对损伤分析的影响。为此,该文以飞机常用金属和复合蒙皮材料为研究对象,基于热等离子体电弧的磁流体动力学理论,建立雷电电弧的电-磁-热-力多场分析及其与材料的耦合模型,研究不同材料参数对雷电弧材料损伤数值分析的影响。结果表明,接闪阳极材料的电导率和热导率变化会改变电弧-材料界面的电流和能量分布及其耦合过程,影响各过程对材料致损的贡献。接闪材料表面的洛伦兹力、磁感应强度和电流密度随着电导率和热导率变化0.1~20倍时,其峰值最大可分别改变622.2%、172.5%和63.5%,峰值位置最大可分别变化-54.8%、59.4%和-53.1%。该文可为接闪材料的雷击损伤数值分析和耐受能力改进提供参考。

具有无穷磁雷诺数的三维磁微极流体方程的整体适定性

主要研究了具有无穷磁雷诺数的三维磁微极流体方程在T^(3)上的Cauchy问题的整体适定性,证明了当初始磁场很接近于背景磁场并且也满足丢番图条件时,该Cauchy问题是整体适定的.

磁流变液的剪切-挤压复合模式仿真分析研究

磁流变液是一种由铁磁性颗粒分散于载液中所形成的新型智能材料,其流变特性随外加磁场变化,且此响应过程为毫秒级,在汽车工业上有广阔的应用前景,如阻尼器、制动器等。本文为研究磁流变液在剪切-挤压复合模式作用下的力学性能,建立了可旋转和平移的圆盘2D模型,通过Comsol进行了瞬态和稳态仿真,分析了复合模式边界条件的仿真设置。结果表明:在剪切-挤压复合模式下,圆盘角速度和平移速度的设置对复合模式的状态具有决定性影响,剪切-挤压复合模式通过边界条件的改变会表现为单一的剪切或挤压模式。若角速度过大,则复合模式会表现为剪切模式;若平移速度过大,则复合模式会表现为挤压模式。

基于电弧磁流体仿真的DC 1500V两极塑壳断路器气道优化设计

该文开发了用于DC 1500V光伏和储能系统的新一代两极直流塑壳断路器样机。通过DC 1500V/15 kA,时间常数10 ms的短路分断实验发现,电弧电压快速升至350 V是提升断路器限流和分断性能的关键。为了加快初始燃弧阶段电弧运动速度使弧压快速上升,建立了断路器触头区域的二维局部电弧磁流体仿真模型,通过分析灭弧室温度、压力分布和气流速度变化曲线,明确了初始样机中电弧运动停滞的机理,并以此为依据提出了参差栅片排布和添加导流锥的气道优化设计方案。使用优化后的样机进行分断实验,比较优化前后的电压变化曲线和电弧运动高速摄像,验证了优化方案的有效性,对于DC 1500V两极直流塑壳的设计开发具有很强的实践指导意义。

海水磁流体中的磁声波传播

海水可以被看成是磁流体并能传播磁声波,运用建立的海洋磁流体力学模型,从理论上通过声波密度扰动驱动下的离子密度群聚现象,以及磁场脉冲驱动下的离子密度群聚现象的分析,得到磁声波的微观特征,即在地磁场的作用下,声波传播的粒子密度极大值前后会形成离子密度漂移电流,海水的盐离子将群聚到中性粒子密度极大值区,而当在海水中激励一个磁脉冲时,盐离子将产生磁场梯度漂移运动,使得盐离子向磁脉冲极大值区域群聚。在此基础上,探讨海水中无人潜航器激励磁声波的传播特征,提出通过高灵敏磁感应搜索线圈探测磁声波传播时产生的磁场扰动,从而实现一种有效的高灵敏非声探测潜航器的方法。

三维非均匀不可压磁微极流体的衰减估计

研究非均匀不可压磁微极流体方程组在全空间R^(3)上的最优衰减率.首先,利用能量估计法给出方程组解的高阶导数的能量不等式.其次,在s∈(0,1/2]和s∈(1/2,3/2)的范围内,分别得到在负Sobolev空间中方程组解的估计.最后通过转化得到常微分方程进而求得不可压磁微极流体方程组解的高阶导数的最优衰减率.

二维不可压缩磁-微极流初边值问题的全局解

利用T-弱连续算子方法与经典的Galerkin技术,讨论二维有界光滑区域上一类不可压缩磁-微极流方程组的初边值问题,得到了该问题全局弱解的存在性与唯一性定理,并进一步提高了弱解的正则性.

形状记忆合金与磁流变液交替传动性能研究

针对磁流变液在高温下传动性能下降等缺点,提出一种形状记忆合金与磁流变液交替的传动方法。基于形状记忆合金的热力学效应,推导了弹簧挤压力与温度的关系式,并通过实验验证了方程的正确性;对传动装置的磁场进行有限元分析,得出了工作间隙沿径向的磁场分布;基于形状记忆合金弹簧热驱动特性,建立了摩擦转矩与挤压力、结构尺寸等参数的关系。结果表明,形状记忆合金弹簧产生的挤压力随温度升高而增加;温度低于40℃时,主要由磁流变液传递转矩,转矩可达9.14 N·m;温度在40℃~60℃之间时,磁流变液与形状记忆合金共同传递转矩,转矩可达13.24 N·m;温度高于60℃时,主要由形状记忆合金传递转矩,转矩可达9.40 N·m。随着温度升高,形状记忆合金能代替磁流变液传递转矩,装置能感知温度变化,实现交替传动。

磁流变液的屈服应力与温度效应

通常磁流变液的屈服应力大约比电流变液大一个数量级，磁流变液由于其具有较强的屈服应力而受到广泛的重视。我们用多畴的软磁材料同连续相一起充分混合获得的磁流变液，在３×１０５Ａ／ｍ的场强下静态屈服应力达到６０ｋＰａ以上，而其零场时的粘度仅为１５ｍＰａ．ｓ。本文报道了我们研制的拖板式磁流变仪的性能。同时，我们比较了几种磁流变液在零场下的沉淀性、以及外加磁场、屈服应力、温度、永磁材料、表面处理剂、添加剂和磁流变效应的关系。我们发现，磁流变效应主要由固相材料决定；表面处理剂可以改善固液界面的性质，并增强磁流变效应；不同的载液需不同的添加剂与其匹配；磁流变液的屈服应力对温度具有很好的稳定性。

微乳液法制备超细包裹型铁粉

应用W/O型微乳液法制备了纳米量级包裹型超细铁粉.由XRD、SEM、TEM和IR谱测试表明:它属于表面活性剂包裹型超细微粒.平均粒径约120nm.微粒的密度为3.00g/cm3.比饱和磁化强度σs=92.4Am2/kg,矫顽力He=43(Oe),剩磁r=3.89Am2/kg.将其用于制备磁流变液(MRF),具有良好的磁流变(MR)

自由燃烧电弧的磁流体动力学数值模拟

采用基于磁矢量势描述的磁流体动力学模型对直流氩气等离子体自由燃烧电弧进行了数值模拟研究.通过对电磁场方程组和流体力学方程组的耦合迭代计算,求解得到了电弧温度场和速度场等重要结果.计算结果清晰反映出等离子体电弧的高温阴极射流现象,并与国际同行的实验和数值结果相互对照.还特别分析了在考虑电极鞘层时对电弧模拟结果的影响.得到了不同电流下氩气等离子体电弧流动和传热状态变化规律,有助于在电弧工业应用中进行热分析和电功率控制.

磁流变阻尼器的实验建模

磁流变阻尼器是一种应用前景广阔的半主动控制阻尼器。基于对磁流变阻尼器的实验 ,建立了描述磁流变阻尼器阻尼特性的 Bingham塑性模型和非线性滞回模型。讨论了施加电压(磁场强度 )、激振振幅及频率对两种模型的参数的影响。该文提出的非线性滞回模型具有精度高。

传动装置磁流变液瞬态温度场研究

基于Bingham模型和传热学基本理论,建立滑差工况下磁流变液瞬态热传导方程,并采用数值仿真和试验研究了磁流变液温度场沿轴向和径向的分布以及滑差功率和工作间隙对其的影响规律。研究表明:轴向各间隙中磁流变液间存在着温度差异,由内向外温度逐渐降低,且内外温差随时间的增大而增加;不同时刻磁流变液表面温度分布规律基本一致,温度最高值出现在工作半径中心处;磁流变液温度随滑差时间呈近似线性上升,且温升速度随滑差功率的增大而增大,随工作间隙的增大而减小。

磁流变发动机悬置隔振性能与模糊PID控制

为了改善发动机悬置低频隔振特性,结合磁流变液体的流变特性,该文设计了一种磁流变发动机悬置,推导流动工作模式下液体液阻的表达式,运用键合图理论建立其键合图模型,推导磁流变悬置动刚度和阻尼角的表达式,应用Matlab软件编制程序对悬置低频动态特性进行仿真,仿真结果和试验结果基本吻合,证明了建模的准确性;建立了考虑悬架等效刚度和等效阻尼的发动机车架二自由度振动系统的数学模型,通过MATLAB/Simulink仿真模块搭建其仿真模型,并采用模糊PID控制方法对二自由度系统在不同工况下磁流变发动机悬置的隔振特性进行了仿真研究,结果表明磁流变悬置结合模糊PID控制方法能有效地降低车身加速度和传递到车架的力。该文为磁流变悬置的深入研究和发展提供了依据和参考。

叶片式磁流变液减振器结构设计与优化

基于传统叶片式减振器设计了符合"失效-安全"特性的磁流变减振器(magneto-rheological fluid damper,简称MRFD),并建立MRFD的阻尼力矩计算模型,分析可调系数的影响因素,为其设计提供理论依据。受结构和空间的限制,磁路设计和优化是保证MRFD性能的关键。利用有限元软件对设计的MRFD进行三维非线性磁场仿真,发现铁芯容易成为整个磁路的瓶颈。经过对一定安装空间内绕组的优化,大幅度提高了阻尼通道内的磁感应强度。仿真结果表明,该MRFD设计方案能控制从非预设缝隙泄露的磁流变液(magneto-rheological fluid,简称MRF),增大了MRFD阻尼力矩的可调范围,保证了减振器的可靠性。实验结果表明,所设计的MRFD工作稳定,耗功能力好,满足实车应用的需求。

磁流变液制动器的设计与制动性能测试

磁流变液制动器是一种可控回转阻力的新型制动装置。本文设计并制作了一种盘式磁流变液制动器 ,对其制动力矩进行了静态测试。实验表明 ,在使用自制的磁流变液的条件下 ,最大制动力矩达到 10 N· m。

磁流变液双质量飞轮扭振减振特性研究

为检验设计的磁流变液双质量飞轮对传动系扭振的减振特性,基于AMESim建立了磁流变液双质量飞轮的仿真模型,获得其在不同扭转激励幅值、不同激励频率以及不同电流下的动刚度和滞后角曲线,并通过扭转试验台架验证了模型的准确性。进而结合其动态特性可由电流控制的特性搭建了控制模型,对其进行发动机台架试验,分别获得怠速、匀速、加速、减速、点火及熄火工况时磁流变液双质量飞轮对传动系扭振的衰减情况,并与普通双质量飞轮进行了对比。结果表明:磁流变液双质量飞轮在各个工况下对传动系扭振的衰减性能都优于普通双质量飞轮。

磁流变技术在液压传动与控制中的应用展望

介绍了磁流变效应的机理及磁流变液的流变学特性;归纳了磁流变技术在液压传动与控制中的一些应用,重点介绍了磁流变阀的应用;展望了磁流变技术在流体传动与控制领域的应用前景。

分层式磁流变力矩传递装置的研制及试验

为了提高磁流变装置的力矩传递范围和稳定性,研究了具有多层动、静转子的磁流变液力矩传递装置.该装置实际上增加了剪切力的实际面积,在剪切力不变的情况下,使得输出力矩增大,在输出力矩一定的情况下,通过增加层数,使得单位面积上的载荷变小,从而保证了转子从动盘不会受力过大而发生变形甚至破坏.在深入研究磁流变液流变机理及流变特性的基础上,建立了磁流变液力矩传递装置的力矩传递模型.通过三维建模和ANSYS有限元仿真对该装置进行性能分析和结构优化设计,从而确保理论上的可行性.通过搭建的试验平台对所研制的样机进行了力矩传递性能测试.结果表明:与单层磁流变液力矩传递装置相比,该装置传递的可控力矩可成倍地增加.

基于双质量飞轮的启停工况传动系扭振研究

为研究发动机启停工况时装有双质量飞轮传动系的扭振特性,建立了双质量飞轮的动特性仿真模型,分析获得了不同扭转频率和振幅激励下的动刚度和阻尼角曲线,并通过动特性试验验证了模型的准确性.发动机启停工况时传动系将产生瞬时大扭矩和扭转振幅,从而引起车辆剧烈抖动,且可能导致零件损坏,然而增大双质量飞轮阻尼的解决方案却会影响怠速及匀速行驶工况时传动系的扭振减振效果.针对传动系不同工况对双质量飞轮阻尼的对立要求,结合磁流变液黏度可受磁场强度控制的特性,设计了一套阻尼可调的半主动控制式的磁流变液双质量飞轮装置并对其进行启停工况分析.结果表明,磁流变液双质量飞轮在启停工况时最大扭矩和相对转角比传统双质量飞轮明显降低,从而可降低启停时车辆及传动系的抖动.