文章总结了Helmholtz共振式滤波器和多自由度共振滤波器的结构特点和工作原理,分析了两种滤波器的工况应用和使用不足;设计了一种流-固耦合共振式流体滤波器,理论计算得出了滤波器的固有振动频率,在试验台上测试了滤波器入口和出口压力时域信号。结果表明,压力脉动衰减幅度最大可达44.7%,在泵的压力脉动基频与振动体固有振动频率相差50Hz的情况下,压力脉动衰减幅度仍达到了28.3%,显示该滤波器对压力脉动良好的抑制效果,具备很好的开发应用价值。

采煤机截割部行星机构工作环境恶劣,受到的冲击载荷较大且内部润滑情况复杂。为了更加准确地计算行星机构动态特性,提出了一种基于Abaqus的光滑粒子流体动力学(Smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法。以MG400/951WD型采煤机为工程对象,通过三维建模软件Pro/E建立采煤机整机三维装配模型,导入Adams中进行多体动力学仿真,并输出载荷文件。在Abaqus中建立行星机构流-固耦合模型,运用显式动力学求解器进行非线性齿轮啮合动态分析,验证了油液无网格化特征对比传统动力学分析法具有天然优势,可广泛应用于工矿设备关键结构件的动力学研究中。

利用管道湍流速度分布定律,提出解决第一类多尺度模拟存在的空间尺度匹配问题的新方法,即切割流场模型。并运用COMSOL Multiphysics多物理场数值模拟软件,对不同流向、流速、尺寸规格且覆盖有腐蚀产物膜的异径管进行了流-固耦合分析。结果表明：切割流场模型的计算结果较相似准则模型更贴近原始模型。异径管腐蚀产物膜最大变形量出现在小端,且与流向无关。随着流速和异径管大端与小端直径比的增大,腐蚀产物膜的变形量逐渐增加。

转子的高速转动会造成指尖密封的渐进磨损,进而会对指尖密封的泄漏性能产生影响。考虑渐进磨损效应对指尖密封的影响,建立指尖密封流-固耦合动态性能分析有限元模型,研究指尖密封泄漏性能随服役时间增长的变化规律。结果表明:随着服役时间的增长,指尖密封的接触压力、指尖靴(径向)尺寸以及指尖密封的泄漏率均呈现出非线性变化趋势,且随服役时间的增长,考虑渐进磨损效应与否的指尖密封动态性能间的差异会随之增大。通过指尖密封泄漏性能试验,验证了所构建的考虑渐进磨损效应的指尖密封流-固耦合动态性能分析模型,并根据指尖密封的泄漏性能随服役时间增长的变化规律拟合寿命评估数学模型,经外推后可实现对指尖密封寿命的预测。

现有的关于钻井泵活塞皮碗受力情况的相关研究,大多忽略了钻井泵工作过程中活塞缸套与钻井液的流-固耦合作用,得出的结论与实际的受力特性有一定的差别。为研究活塞皮碗的受力情况,通过建立活塞缸套的有限元模型,采用流-固耦合方法来模拟活塞缸套受力特性,同时探讨皮碗过盈量以及唇角尺寸对其密封性能的影响。仿真结果表明:缸套与皮碗接触面之间受力变化规律与缸套内压力变化规律相似;在最大工作压力作用下,缸套内表面和垫圈表面与皮碗接触部位等效应力都较大,但相较于缸套和垫圈,皮碗是活塞密封中最易失效的部件;皮碗的应力主要集中在活塞皮碗的唇部及根部与垫圈接触处,而这也是皮碗易发生失效的2个部位;当皮碗过盈量大于1.0 mm,唇角大于15°时,皮碗唇部会产生向心效应,进而影响皮碗的密封性能。

为了研究重型柴油机机油散热模块在不同工况下的传热性能,借助CFD软件对流固耦合传热模型进行了稳态数值模拟;将翅片区域简化为多孔介质,得到了不同条件下散热器的换热性能。研究结果表明：当冷却液流量越大、温度越低时,散热功率越高;当机油温度越高时,散热功率越大,温度每升高5℃,功率增加约10%;机油的流量在70L/min时散热器的综合性能最好。对比试验结果和仿真结果,误差在允许的范围内,表明了此研究方法的可行性。模拟结果对散热系统的优化设计提供了有价值的参考。

水基动力无杆抽油系统是一个全新的抽油系统,系统受力变形是失效的主要因素之一,因此对此新型系统进行受力分析非常有意义,有助于找到系统的薄弱环节.因此针对系统的动力缸,基于流体动力学理论与流固耦合理论,运用有限元分析方法进行了系统不同压力和流速下的结构应力分析.结果表明：系统最大应力处与流体最大液压冲击处不重合,改变压力和流速都会对最大应力产生影响,且应力变化具有非线性性.研究得到了动力缸最大应力变化规律,这有利于进一步开展系统故障分析,并对系统优化设计有理论意义和实际价值.

开发了一种具有阻尼切换功能的两级阻尼半主动液压减振器,利用MTS831对其动态特性进行了测试分析。基于流-固耦合有限元方法对该减振器的动态特性进行了建模与分析;计算结果表明,减振器阻尼力试验值与计算值偏差<15%,为此验证了模型的正确性;分析了减振器油液的黏度、阻尼孔的直径等参数对减振器性能的影响。该试验方法与建模方法,可用于半主动液压减振器的开发与研究。

液压泵产生的振动和噪声沿管路传播严重影响系统的工作性能。设计一种流-固耦合结构共振式液压滤波器在研究滤波器对管路脉动衰减原理的基础上用传递矩阵法建立滤波器的声学模型。从频率特性角度分析共振滤波器对压力脉动的衰减作用并在此装置基础上对滤波器建立仿真模型得到的仿真结果与实际工况相符合同时也验证了该模型的有效性。

该文提出一种流-固耦合共振式液压滤波器。在研究滤波器对管路脉动衰减的原理基础上,用传递矩阵法建立滤波器的声学模型,从频率特性角度分析共振滤波器对压力脉动的衰减作用。对该滤波器建立了液压系统仿真模型,对仿真结果进行详细的分析。