对基于磁流变液的电控转向阻尼控制器进行了系统介绍,建立了控制系统的状态空间表达式,通过对模型的状态空间进行分析,提出通过状态增益反馈矩阵将系统控制性能调节到理想状态的方法,并建立了控制系统基本控制策略。由于系统为非线性时变系统,所以在控制策略的制定中必须考虑车速对系统参数的影响。

在NASA的SR-3桨扇构型基础上,生成了一种8叶桨扇模型。通过准定常数值仿真,得到了不同工况下该桨扇的总体气动性能变化规律及其流场特征,并研究了设计工况下,桨扇叶片数对桨扇总体性能及叶片气动性能的影响。结果表明:该桨扇模型具有较高的推进效率,可为进一步的工程应用提供参考。

基于多体动力学分析软件RecurDyn建立了液压挖掘机的数字化虚拟样机模型,进行了运动学仿真,并对液压挖掘机的作业范围进行动态仿真。得出了包括挖掘机斗杆、铲斗和动臂的运动关系,以及铲斗的作业范围轨迹线等相关运动特性。仿真分析结果为动力学分析和机构优化设计及控制提供依据。

针对气驱涵道风扇垂直起降动力系统的核心部件叶尖涡轮开展了数值模拟,掌握了低稠度小偏转角叶尖涡轮(具有高反力度特征)的气动特性和损失构成。研究表明:针对低稠度涡轮物理喉道消失、气流易分离的特点,提出低稠度小偏转角涡轮叶型。此叶型可构建气动喉道,在一定程度上弥补物理喉道消失带来的影响,其流动较常规低稠度涡轮得到了极大的改善,不存在明显流动分离,其效率为84.38%,能量利用率为70.13%,其损失构成和常规涡轮有所不同,叶尖泄漏损失高达54.15%,二次流损失为34.41%,叶型损失为11.44%。

基于N-S方程和质量守恒原理,充分考虑边界滑移条件以及磁流变液的幂率特性,改进了已有的双黏度模型,建立了磁流变液在圆盘间流动的新的挤压模型,确定了流场的速度分布特点,得到了径向速度和压力梯度的分布式以及挤压力的表达式。对滑移系数和幂率指数对流场和挤压力的影响进行了分析,为磁流变液在基于挤压工作模式的工程应用提供理论依据。

针对目前磁流变液工作机理尚不完全清楚的现状,提出利用数字全息技术对磁流变液中软磁性颗粒进行三维可视化显示和测量。通过同轴数字全息记录光路,在无磁场和有磁场两种状态下,利用CCD传感器获得了软磁性颗粒的同轴全息图。结合相关系数法,通过数字重建得到了磁流变液中各软磁性颗粒的大小及分布,实现了软磁性粒子的三维可视化显示与测量,为进一步研究磁场作用下磁流变液的动态特性奠定了基础。

为提高发动机低频段的隔振性能,设计了一种磁流变悬置。根据力学模型应用Matlab/Simulink建立仿真模型。推导其动刚度和阻尼滞后角的表达式,选取仿真所需相关参数,运用Matlab编程分析该磁流变悬置在低频段的动特性。研究电流强度、橡胶主簧等效面积和刚度、可控阻尼通道的间隙和有效长度、磁流变液密度和零场黏度以及上液室体积柔度对悬置低频动特性的影响。结果表明:磁流变悬置低频段相比被动液压悬置能获得更大刚度,磁流变悬置主要参数对其性能影响很大。

介绍了温控形状记忆合金开关控制的圆盘与圆筒复合式磁流变传动装置的工作原理;基于形状记忆合金的电热驱动特性,建立了温控形状记忆合金开关输出行程与外加电流的关系式;基于Bingham模型描述了磁流变液剪切应力随外加磁场变化的流变特性;考虑到磁流变液在离心力下挤压强化效应的影响,建立了圆盘与圆筒复合温控式磁流变传动装置的传递转矩方程,分析了磁场强度对传动性能的影响。研究结果表明:温控形状记忆合金开关的输出电流随温度的增加而增大;传递转矩随外加磁场增大而增加;在磁饱和时,考虑离心挤压效应情况下的磁流变传动装置的传递转矩性能提升了11.702%。

基于磁流变液的Bingham模型,分析了磁流变液在偏心圆筒中的流动,根据一维雷诺方程,建立了磁流变液在偏心圆筒中的剪切应力方程,并对剪切应力在偏心圆筒中产生的制动转矩方程进行了推导,分析了偏心圆筒磁流变制动装置的制动时间。结果表明:制动器是偏心结构,会对两圆筒之间的磁流变液进行楔挤压,由于挤压强化效应,偏心后的剪切应力和转矩比未偏心时分别提高了9%和8%,并且剪切应力和转矩都随外加磁场增加而增大;同时制动时间缩短了10%。

通过建立柱塞偶件的力学模型,应用缝隙流动理论对柱塞泵偶件在有无侧向力及3种不同配合间隙(0.025mm、0.03mm、0.05mm)的条件下,进行了泄漏量的计算。同时,使用HyPneu仿真软件建立了泄漏测试仿真模型,进行泄漏量的仿真计算。试验测试结果表明:仿真计算与理论计算吻合度为99.5%。根据仿真结果改进后的A10V泵性能优良,泄漏量减少,使用寿命明显提高,效率略高于同类进口产品。