含饱和问题的模糊奇异摄动系统控制器设计

主要针对模糊奇异摄动系统的控制器饱和问题,建立含有控制器饱和的连续时间模糊奇异摄动系统模型。利用并行分配补偿原则(PDC)进行控制器设计,并且证明系统稳定性。通过线性矩阵不等式方法求出控制器增益。此外,利用辅助矩阵推导出其椭圆和多边形吸引域。针对单输入系统,给出吸引域求解的充分必要条件。数值仿真实例来说明控制器设计的有效性。

基于ABAQUS的PDC高速切削岩石机理研究

随着理论探究与材料性能的提升,高速切削技术在硬材料加工领域取得了良好的应用,部分研究者开始尝试将其应用到钻进中来。为探究高速条件下PDC刀具切削机理,利用ABAQUS软件模拟了高速条件下PDC刀具切削岩石的过程,从温升、应力、能量变化及切屑形成机制4个方面对高速切削模型进行了研究。通过对比研究发现:随着切削速度增加,以压碎作用为主的塑性破岩方式开始转化为以切削作用为主的脆性破坏形式;刀具表面的温度也来越低,刀具表面应力开始趋于稳定;表征切削效率的机械比能持续下降,切削效率大幅度提高。研究结果可以为高速切削技术的进一步研究和现场应用提供理论基础。

基于滑移网格方法的井下涡轮水动力性能仿真

涡轮是钻井行业常用的一种机械结构,通常应用于井下涡轮发电机、涡轮钻具等。随着计算流体力学(CFD)理论与数值求解方法的不断拓展和革新,CFD方法已经成为井下涡轮性能研究的重要手段。目前针对井下涡轮的研究均是静态的。利用Fluent软件,采用滑移网格方法,编写UDF(user defined function)文件对井下涡轮进行动态仿真,研究了外界负载、叶片数量、流量、叶片安装角对井下涡轮水动力性能的影响,并对井下涡轮的启动特性和运动过程进行了分析。结果表明:启动力矩小于负载时,涡轮静止不动;涡轮所受的启动力矩大于负载时,涡轮开始转动。涡轮转动过程中涡轮所受力矩不断减小,而转速、冲击力不断增加。转速稳定时,流体产生的力矩与负载平衡,冲击力稳定。

切削角度对切削齿温度分布的影响分析

切削齿失效与切削温度有密切联系,岩屑的形成对切削齿的性能和寿命都存在影响。为此,建立了岩石破碎力学模型,对切削齿进行了破岩模型数值模拟分析,通过岩石切削仿真研究了不同切削深度下,切削角度对岩石破碎模式和温度波动程度的影响规律。研究结果表明:岩屑粒度随切削角度的增大而减小,切削角度的增加会加剧岩屑在前刀面的累积;当切削角大于临界值,温度以及温升速率随切削角的继续增大而减小,后刀面与岩石的摩擦作用随切削角度的增大而减弱,切削齿后刀面温度降低;当切削深度小于临界值时,切削角度宜为5°~10°,既能使切削齿温度较低,又能提高切削齿破岩效率;当切削深度大于临界值时,切削角度宜为20°~25°,既能增强切削齿的强度,又能延长切削齿的使用寿命。研究结论可为破碎岩石施工降本增效提供理论依据。