热分析是设计电机的重要环节之一,因为绕组及定转子铁心温度过高将导致绕组绝缘层的破坏,进而使得电机运行失败,缩短电机使用寿命.以一种混合动力车用皮带驱动式分块转子开关磁阻起动/发电机为对象,研究此电机在峰值功率、额定功率和最高转速等3种不同工况下的稳态温度分布情况.首先利用电磁场有限元软件ANSOFT,计算电机定转子铁损以及绕组铜损,然后将其转化为生热率加载到ANSYSWorkbench的稳态热分析模块中.为了更加精确地模拟电机温度场分布情况,给出了绕组的等效导热系数及电机各部件的表面对流换热系数.通过对有限元计算结果的分析,得出一些有益结论,为设计安全可靠的皮带驱动式分块转子开关磁阻起动/发电机奠定了一定理论基础.

为了研究鯵科尾鳍自主推进性能,基于直线型内摆线尾鳍摆进装置,改进自由移动摆动测量平台,使推进装置具有相位差可调、运动无急回的特点,可实现减速和运动转换集成.实验台采用圆形导轨并增大支撑距离,使机器鱼最大程度的在水箱里模拟鱼在水下的游动状态.实验中以摆动尾鳍的推进力和扭矩为测量目标,并以尾鳍运动频率、横移幅度、摆动幅度、尾鳍种类等参数为变量进行了大量的实验.实验结果表明鯵科尾鳍在运动频率为0.8Hz,横移幅度为30mm条件下性能达到最优并且鯵科尾鳍在高频状态下推进效果要优于白鲸尾鳍和海豚尾鳍.

为了研究不同弯径比弯管对气固两相流动特性的影响,采用计算流体力学CFD和离散单元法DEM耦合,对聚乙烯颗粒在不同弯径比水平-弯管输送中的运动特性进行数值模拟及试验验证.基于Eulerian坐标体系的κ-ε紊流模型,采用RANS方程对管内气流流场进行求解,并针对颗粒在管中的运动规律采用EDEM中Eulerian坐标法进行分析,将该CFD-DEM耦合并行模型应用于气固两相流动的数值模拟中,定性分析颗粒的运动轨迹,定量分析颗粒碰撞数,体积分数和气体速度分布.结果表明该CFD-DEM耦合并行模型能较好地模拟气固两相流动行为,随着弯管弯径比的增大,弯管中颗粒受到的离心力作用时间增长,并且不容易发生分散,同时,弯管中颗粒的碰撞数量增加;在竖直管中,颗粒首先沿管壁外侧分布,然后向内侧移动,最后沿管中心对称分布;弯管中的气相速度呈现内侧高于外侧的情况.

为了提高精密装配耦件的装配精度,提出了一种新的基于排序运动算法的选择装配方法.对选择装配问题及需求进行分析,构建以实际装配公差精度为基础,以最小整体匹配方差为目标的评价函数模型.分析排序运动算法通过将数据从小到大排序及运动计算的算法原理,采用数学假设证明方法证明了排序运动算法在两组相同数量匹配数据和不同数量匹配数据情况下求得最优匹配序列的可行性.以船用柴油机的机架孔和气缸套的选配为例,利用MATLAB软件辅助计算验证了此算法的有效性.

为了得到更加精确的滚珠丝杠式惯容器惯质系数,基于Frenet标架理论和赫兹接触理论,研究滚珠丝杠式惯容器中滚珠与滚道之间的差动速度,推出滚珠与滚道之间的摩擦效率,得到摩擦惯质系数进行计算方法.对滚珠丝杠式惯容器惯质系数进行实验研究,结果表明摩擦惯质系数更加接近实验值,证明该计算方法的准确性.此外,分析滚珠丝杠副的参数对惯质系数的影响,分析结果表明导程越小、公称半径越小、滚珠半径越大、滚珠数量越小、接触角越小,惯质系数越大.研究结果有利于滚珠丝杠式惯容器的精准化设计及其在工程减振系统中的应用.

为了研究静电雾化切削的雾化形态,搭建静电雾化平台与显微成像系统,进行微量去离子水和植物性润滑油LB2000静电雾化雾化试验,分析电压和流量对雾化形态的影响,并利用Ansoft Maxwell软件建立了静电雾化静电场有限元模型,分析电压对喷嘴出口处场强分布的影响,探讨电压对静电雾化形态的影响机理.结果表明在静电雾化过程中,雾化呈现滴状、脉动、锥射流及不稳定等模式.发现锥射流是适合用于切削加工冷却润滑的静电雾化模式,获得了射流可喷射至切削刃的该模式的电压与流量范围,研究结果为静电雾化切削的实际应用提供依据.

为了优化除尘设备的入口结构,设备运行过程中导流板对除尘设备入口处气流的分配情况,进而达到提高除尘设备的效率、降低成本的目的,采用Workbench和Fluent软件对重力惯性袋式复合除尘设备导流板自身的力学特性进行静力计算与入口处的流场分布进行数值模拟计算;针对现有导流板存在的结构缺陷所导致入口气流分配问题,提出一种新的结构改进方案,通过多学科优化软件Isight对多个设计变量进行多目标集成优化,得到最优设计方案,新设计方案使得导流板所受压力减小了5.07%,除尘设备入口处最大流速减小了16.87%,前导流板最大形变减小了83.69%,后导流板最大形变减小83.85%.

柴油机机体属于薄壁框架类零件,结构复杂,其孔系位置精度要求高,加工变形问题严重.以某型柴油机机体曲轴孔镗削加工工艺为例,基于有限元法和正交试验设计,优化分析切削速度、切削深度、进给速度等参数对机体孔系变形的影响;利用均值方差法对正交试验结果进行处理,从而确定优化的镗削加工工艺参数组合为切削速度133.136m/min,切削深度0.1mm,进给速度20mm/min.经过验证,优化后的试验方案最大变形量减小了20.5%,证明该方法的可行性及有效性.

泊位和岸桥资源是集装箱码头至关重要的战略资源,如何合理有效进行资源配置尤为关键.文中将一艘船舶靠泊作业过程中需要占用的泊位资源、岸桥资源以及时间资源三者构成一个船舶资源占用块,通过这样的抽象变化,港口码头资源调度分配问题就转化为三维矩形布局问题.与此同时,考虑到偏好位置偏离、岸桥并行作业干扰以及船舶延时到、离港这3大因素的影响,建立以船舶在港资源占用总成本最小化为目标的泊位-岸桥-时间分配非线性规划模型,利用Matlab优化技术处理非线性多目标问题.计算表明,依据该数学模型进行泊位分配与岸桥调度更符合码头实际运营情况,从而高效实现资源合理配置,提高港区管理水平与经济效益.

提出了一种可编程压电式电气比例阀方案，构建了系统的动态非线性数学模型，从而对其时域和频域特性进行了仿真分析。通过系统一系列实验得出实验曲线与仿真曲线基本吻合，从而证明了仿真模型的正确性，该结论为压电式电气比例阀的进一步研究奠定了实验基础。