基于LS-DYNA的液电效应冲击波数值模拟

液电效应机理复杂,鲜有成熟的商用数值模拟软件能够描述等离子体通道内部特性,为了将液电效应产生的冲击波运用于已有的数值模拟软件中,以满足工程需要,介绍了两种基于显式动力学软件LS-DYNA间接模拟液电效应产生冲击波的方法:水下爆炸等效(分为爆炸能量等效与冲击波能量等效)和理想气体等效,并进行了比较与改进,分析了不同沉积能量下采用不同等效方法得到的峰压计算结果的差异。结果显示,在沉积能量相同的条件下,基于爆炸能量等效方法得到的冲击波峰值压力最高,基于冲击波能量等效方法得到的冲击波峰值压力次之,基于理想气体等效方法得到的冲击波峰值压力最低,理想气体等效模拟的峰压相较于前两种等效方法小1~2个数量级;爆炸能量等效与冲击波能量等效的冲击波波速相等,且高于理想气体等效的冲击波波速;沉积能量减小会使得3种等效方法模拟的峰压均有不同程度的减小,但大小顺序不发生变化;改进后的等效爆炸方法能够适应沉积能量的变化,与Touya经验公式拟合较好;基于LS-DYNA对液电效应冲击波峰值压力进行准确模拟,除了选取适合的等效方法,还应结合具体的放电条件,建立适当的数值模型,在满足计算要求的条件下实现冲击波峰值压力的快速计算。

液压电机泵中浸油电机的负载效应

提出一种电机内嵌叶片泵的液压电机泵结构,液压叶片泵的泵芯插装在电机转子的内部空间,电机转子内部还设置一个孔板离心泵以增强叶片泵的吸油能力,利用电机内部的油流对电机进行冷却,具有结构紧凑、噪声低、效率较高、无外泄漏等优点.由于液压油具有黏性且电机气隙较小,工作时气隙油膜受到剪切作用会产生负载效应,采用环形缝隙黏性流动模型和电磁场有限元分析方法,对电机气隙及油液黏度对电机泵效率的影响进行解析.研究结果表明,气隙适当增大时,可以提高电机泵的效率,有利于电机和液压泵的集成.

高压电脉冲在页岩气开采中的压裂实验研究

基于液电效应原理,采用高压电脉冲放电对模拟岩样及实际砂岩岩样进行了压裂实验研究.脉冲电源最大储能40kJ/20kV,放电电流最高可达70kA.实验结果表明,高压电脉冲能够在岩样中造成非常明显的裂缝,可以在多个方向上造出多条具有一定高度（最大0.32m）的裂缝,近井筒裂缝无明显的扭曲,裂缝的形态与放电电压、能量及放电次数有关.对模拟岩样压裂后产生的裂缝进行了三维形貌分析,得到裂缝的表面平均粗糙度在0.430-1.075mm 之间,具有-定的导流能力.

基于模糊综合评判的电液伺服阀FMECA

针对电液伺服阀FMECA(Failure Medes,Effect and Criticality Analysis)中对整体危害度分析欠缺及无法对危害度、发生概率和检测难易度进行权重分配的缺点,用模糊综合评判的方法对电液伺服阀FMECA进行了改进.通过建立因素集、评价集和权重集等的步骤,实施模糊综合评判,得到评判结果,给出电液伺服阀各故障模式对整个伺服阀系统的危害度等级.根据评判的结果,可以确定各故障模式之间的相对危害度大小并进行排序,同时可以通过二级评判得到伺服阀故障的危害度等级,对进一步提高可靠性和保障性水平有积极的意义.

一起500kV断路器均压电容器故障分析

对某换流站一起500 kV断路器均压电容器在断路器分闸时发生放电击穿的故障进行分析,依据现场检查情况、故障录波情况、返厂解体检查情况及相关试验数据,对均压电容器击穿原因展开判断分析,并对绝缘筒击穿及碳化的原因进行了探讨。经分析,该次故障发生的原因为在断路器分闸的过程中的操作过电压及较大的放电电流引起了均压电容器的击穿;此外,对直流站控系统存在的逻辑问题提出了处理意见。针对该故障,提出改进措施,以提高设备的运维可靠性。

水下大电流脉冲放电仿真与实验(英文)

水下大电流脉冲放电在电极间形成高导电性等离子体通道。由于放电时间极短,通道中的物理、化学过程复杂,因此对放电通道和流体力学参数的研究变得异常困难。对放电通道用基尔霍夫方程式和流体力学方程式进行了模型描述,该模型揭示了通道电阻、放电电流以及压力脉冲的变化规律;并将实验数据与模型数值计算结果进行了对比。结果表明该模型与实验值有良好的一致性,能够对水下大电流脉冲放电参数进行数值预判。

大功率拖拉机电液提升专用力传感器磁路设计与仿真

基于压磁效应原理,对大马力拖拉机电液提升控制专用力传感器的磁路结构进行了研究。分析了该力传感器的工况和现有柱状磁芯型力传感器的磁路工作原理,并针对其不足提出了一种十字芯型的力传感器磁路结构方案,将现有柱状磁芯型力传感器产品的受力维度从二维变为三维,在同等受力变形的基础上增大了磁路结构的变形程度,增加了磁场的偏置程度,提高了传感器的灵敏度与线性度。建立了磁结构的三维模型与磁路数学模型,并基于Matlab/Simulink模块分别建立了柱状磁芯型与十字芯型2种力传感器的系统仿真模型。结果表明,与柱状磁芯型力传感器相比,十字芯型力传感器线性度由1.85%降低为0.08%,灵敏度由0.09 mV/kN提高为0.21 mV/kN,适用于重载荷作用下电液提升系统中力的测量与控制,能够更好地适应恶劣的工作环境,提升拖拉机的耕作效果。

1～4kHz水下电火花声源的研究

阐述了频率在1～4kHz、压力脉冲峰值（距声源1m处）大于1MPa的水下声源的研究工作，声脉冲可以通过水下强流脉冲放电的方法产生。

电液压脉冲有效作用范围的确定

为确定电液压脉冲工作时的电极对数(废水处理)和预估被粉碎矿物的粒度特性,根据电液压脉冲一次放电等效作用体积的假设,得出了电液压脉冲技术最常用的两种工作模式下的有效作用范围的计算公式。理论分析和电液压脉冲处理大肠杆菌溶液与破碎有机玻璃和石英陶瓷的实验结果表明:放电作用下的破坏半径和破碎裂隙的长度与计算值比较吻合,计算值的精度受废水污染程度和固体材料的强度、弹性特性和尺寸的影响,所得出的有效作用范围的公式是可行的。

霍尔传感器在大豆精播机电液仿形系统中的应用

电液仿形系统在仿形运动中能够提供较高的仿形精度,保持动力机负荷的稳定,克服了整体仿形或若干前后部件组合仿形时动作提前或滞后所造成的仿形失真问题。利用霍尔传感器对大豆精播机电液仿形系统进行仿形前期的信号采集和初期处理,能够很好地完成预定动作,试验效果良好。

水下液电强声技术的研究进展与展望

主要从强声技术的应用需求出发,阐述了水下液电强声的产生机理、物理特性和传播特性,介绍了水下强声能领域的研究进展,总结了水下强声能武器发展中的关键和瓶颈问题,最后给出了水下强声技术的发展展望。

声学驱鱼技术研究

为解决海洋中正面临着的人与海洋生物相互干扰的问题,开发一款高效且环保的驱鱼器,用以暂时驱离人类活动区域内的鱼类,在消除海上施工作业安全隐患的同时,保护鱼类免受伤害。鉴于鱼类可感知声音,且会对一定频率和声压范围内的声音感到厌恶而远离,故可采用声学原理来驱离鱼类。为达到驱离效果,使用液电效应产生宽频带复合声波,这是一种较为简单、有效的方式。

电脉冲清洗机

介绍新型电脉冲清洗机的原理和应用范围。电脉冲清洗技术利用“液电效应”,在极短的时间内在水中放电,对管道中坚硬垢体造成强有力的压力冲击,使垢体破碎脱落,达到清垢目的。

电脉冲清洗机的介绍与应用

电脉冲清洗机就是基于"液电效应"设计的新型清洗机,是众多清洗方式中的一种,它采用"液电效应"机理,把电能转化为液动力作用于管道内的垢体,使垢体在冲击波的作用下,与管道脱离,达到清垢目的。在垢比较密实,管道较长或弯曲的情况下,采用电脉冲清洗机除垢效果较好。

电流变阻尼器辅控的位移补偿装置构架设计

介绍了电流变液及评价参数,分析了电流变阻尼器数学模型,提出了利用电流变效应辅助控制液压元件的构架设计思路,用于系统的位移补偿,为构造新型机电液智能控制元件或伺服系统提供技术储备。

采用自适应超扭观测器的电液伺服系统故障重构研究

为克服电液伺服系统中故障分布的不确定性,设计一种自适应增益超扭滑模观测器,用于电液伺服系统对有界未知扰动的故障进行重构。通过对电液伺服系统进行分析,获取电液伺服系统非线性动力学方程。利用电液伺服系统非线性动力学方程,构造自适应超扭观测器,用于消除观测器增益的保守性,提高抖振削弱效果。将该自适应超扭观测器引入电液伺服系统的故障重构,克服故障分布的不确定性。实验结果表明:所设计的方法能够较好地对气缸位置以及气缸速度进行估计,估计结果准确度较高,而且没有较大的抖振现象,超调量也较小。说明所设计的自适应超扭观测器能够较好地适应故障的不确定性,减少抖振效应,从而能够较好地实现电液伺服系统的故障重构。

双路大电流源模块水中放电实验研究

高压电脉冲压裂技术是基于"液电效应",通过水中脉冲放电产生强大的冲击波使岩石产生裂缝,近年来成为了岩石压裂领域的热点研究对象。搭建了两路电流源模块应用于水中放电,采用铜材料的针针电极,电极间距1mm;研究了在不同放电电压下,单路和两路电流源模块电极间的电压、电流波形。实验结果表明,空载时在同一放电电压下,双路模块产生更大的放电电流,从而在放电时获得更高的瞬时功率;而在水中针针放电时,单路和双路模块水间隙的预击穿时间与放电电压之间具有很大的随机性。单路模块预击穿时间的标准差最小为0.285ms,最大为1.481ms;而双路模块最小为0.369ms,最大为0.703ms。并且随着放电电压的增加,预击穿时间减小,双路模块的预击穿平均时间从放电电压为1300V时的2.686ms降到1800V时的1.036ms。

基于颤振效应的电液比例方向阀进油口压力波动分析

文章针对软管漏油事件,分析了该液压系统特点,建立了系统数学模型,分析了比例阀的颤振补偿机理以及颤振信号对比例阀进油口压力的影响,并通过仿真和试验加以验证。结果表明:比例控制放大器性能不稳定,颤振信号幅值过大是导致该液压系统比例阀进油口压力剧烈波动的原因;对于比例阀阀前带阻尼的系统或者阀前元件与比例阀构成的封闭容腔较小的系统,颤振幅值过大会引起进油口压力的强烈波动,波动频率与颤振频率一致,增大封闭腔容积或去掉阻尼可以有效地减小压力波动。

液中大电流脉冲放电电弧阻抗特性分析

液中大电流脉冲放电电弧通道阻抗与外回路阻抗的关系决定了注入通道能量的速率与大小,进而影响电能向机械能等能量形式的转换效率。为此建立了液中大电流脉冲放电电弧阻抗特性测试平台,通过间隙两端电压、电流中电感分量的剥离,获得了不同间隙参数下的电弧通道阻抗特性。建立改进的Braginskii-Martin液中电弧阻抗模型,并提出了模型参数的选取方法。试验与计算结果对比表明,改进的电弧阻抗模型能够合理表征电弧阻抗的时变特性。对于幅值为22 kA、周期为22μs的脉冲电流,水中电弧通道单位长度阻抗约为0.01Ω/mm。

被动式电液负载模拟器的变增益滑模控制研究

针对被动式电液负载模拟器的加载精度和响应速度问题,对电液负载模拟器中非线性环节和舵机位置系统的扰动进行了研究,其中非线性环节包括非线性摩擦以及液压缸的容腔效应。对于非线性环节问题,建立了包含光滑摩擦模型以及液压缸容腔效应的系统非线性数学模型;对于舵机位置系统的扰动问题,基于Lyapunov稳定性理论,讨论了滑模面s中增益的参数选取问题;提出了一种基于双幂次趋近律,能使控制器具备光滑输出的变增益滑模控制器;通过Matlab/Simulink进行了系统数值仿真。研究结果表明:引入该变增益滑模控制器后,提高了系统的加载精度和响应速度,舵机位置系统对负载模拟器的不确定性影响具有较好的鲁棒性,使其输出的超调量不超过5%,静、动态的最大误差不超过5%。