通过对球形叶片液压泵吸排油过程的分析,应用Matlab建立泵的动态特性仿真模型,对叶片泵吸排油时的压力冲击和回流流量进行分析,实现了对球形叶片液压泵动态特性的研究。针对容腔在高低压腔过渡阶段存在压力冲击的问题,采用正交试验法,对排油窗口入口处三角槽的偏置角、包角、顶角和截面底角这4个影响压力冲击的因素进行优化,由极差分析获得各因素对容腔内部压力的影响规律,找到了影响容腔内部压力的主要因素和次要因素,经过多次正交试验获得了各因素的最优组合。结果表明各个容腔之间的吸排油过程以π为相位差周期性变化;当三角槽的顶角取53.75°,截面底角取87.50°,偏置角取11.25°,包角取2.50°时,容腔在高低压腔过渡阶段的压力峰值为31.94 MPa,回流流量为2.05 L/min。容腔内的压力冲击和回流现象均有显著改善,从而有效降低了泵的噪声。

为研究离心压缩机在流量骤减过程中的瞬态特性,在设计转速下对离心压缩机模型级进行全流道非定常数值模拟,对该过程中流场结构的时空演变情况进行了捕捉,同时对级内流动稳定性以及叶轮气动载荷进行了分析。结果表明:在离心压缩机流量骤减过程中,扩压器中失速微团沿叶轮旋转反方向加速运动,在空间上呈现出由扩压器向叶轮、由轮盖向轮盘延伸的趋势;各通流部件中气体流动稳定性随流量降低逐渐变差,叶轮受到气流的轴向力与转矩变化均呈现低频大幅值脉动趋势,当该离心压缩机模型级流量降低至3.9 kg/s时,叶轮受到气体的径向力分量出现短暂的异常波动,随后径向力合力骤增近一个数量级,这对于预防离心压缩机失效等事故的发生具有重要的指导意义。

硅胶作为气动夹爪的软体材料,其对夹爪的夹持性能有直接影响。采用有限元数值仿真方法对4种常用硅胶材料的气动夹爪进行夹持性能分析,探究Ecoflex 00-30、Ecoflex 00-50、Dragon skin 10和Dragon skin 30材料的影响。通过单轴拉伸试验测定硅胶材料的变形特性;采用不同的本构模型对材料参数进行拟合,判断每种材料最适合的本构模型,并采用拉伸仿真实验验证数值模型的准确性,得到4种硅胶材料的最适本构模型;通过仿真分析,得到充气压力与夹爪弯曲角度和指尖力之间的关系。仿真结果表明夹爪随着充气压力增加,弯曲角度和指尖力也逐渐变大的关系;在相同气压作用下,Ecoflex 00-30产生的弯曲最大,具有最大的指尖力,而Dragon skin 30弯曲的角度最小,具有最小的指尖力。由此得到了不同力学性能的硅胶材料对软体气动夹爪夹持性能的影响,为后续材料选择提供依据。

为研究兽用气动无针注射器的喷嘴结构对射流形态、轴向喷射速度和动压的影响,利用计算流体动力学工具对淹没和非淹没两种实验工况下的高压射流进行数值模拟。在淹没环境中,采用Standard k-ε湍流模型,对平顶型、锥型和锥直型三种典型喷嘴的射流流场特性进行分析;在非淹没环境中,采用Standard k-ε湍流模型和VOF模型,对不同几何参数锥直型喷嘴的射流流场进行模拟分析。结果表明在淹没环境中,锥直型喷嘴能够得到可控性较好且速度更高的射流;在非淹没环境中,当喷嘴直径为0.25 mm、收缩段长度为5 mm时,随着收缩角的增大,射流轴向速度先增大后减小,并在收缩角为30°时达到最大值;长径比为3的圆柱段能够较好聚集加速射流;入口压力为31 MPa的锥直型喷嘴产生的射流滞止压强能够满足兽用无针注射的要求,其滞止压强最大值位于以喷嘴中心轴线为圆心,半径0...

以不同倾斜蜗舌的多翼离心通风机为研究对象,采用数值模拟方法,对风机内部流动特性以及气动噪声进行了非定常计算,讨论了倾斜蜗舌结构对多翼离心通风机内流场和噪声的影响。结果表明蜗舌附近的压力分布随着蜗舌半径的增大而减小;对蜗舌处压力脉动和三维涡量的分析表明,倾斜蜗舌结构和合理的蜗舌间隙比减低了蜗舌和蜗壳出口附近局部流动损失;在设计工况下,采用蜗舌倾斜角为14.7°的改进模型,其出口处可降低噪声2.5 dB。因此,采用倾斜蜗舌结构可以有效改善离心通风的流动状况,减低流动损失和降低噪声。