采用ANSYS软件建立椭球形、锥形和球形阀芯调压阀内流道流体动力学有限元计算模型,在不同开口度下分别对其进行流场数值模拟,得到调压阀内流道流体油压与阀芯开口度间的关系,分析3种调压阀内流道流场特性;基于CFD分析数据,以椭球形阀芯调压阀内流道流体湍流动能耗散最小为优化目标,阀芯尺寸参数为设计变量,最大工作油压和最小滑油压力为约束函数,建立调压阀内流道流场优化模型,采用响应面法对调压阀阀芯结构进行改进设计.分析结果表明,调压阀内流道湍流动能耗散受椭球形阀芯长轴影响较大,且随阀芯长轴增加而减小;湍流动能耗散较改进前降低了69.43%,优化效果明显.

联合采用FLUENT和ANSYS分析软件对具有典型节流槽的非全周开口滑阀的三维流场、液-固温度场和固体热变形进行数值计算.结果表明非全周开口滑阀内部流体和固体内的温度分布不均匀,阀口流束在接近固体壁面的区域温度较高,流束中心部位温度较低,阀体和阀芯在阀口附近及流束冲击壁面有局部高温,由此导致的阀芯和阀体不均匀变形量可达数微米,而且阀芯和阀体在整体上也会发生弯曲变形,可能直接导致滑阀的阀芯卡紧现象.

针对实际中出现的先导式溢流阀调压失效现象,运用FLUENT中的欧拉-欧拉多相流模型对溢流阀中含有均压槽的主阀配合间隙内流场进行液固两相流二维轴对称数值计算.研究发现固体颗粒物在均压槽内有高度聚集现象,均压槽内贴近阀体壁面的半月形区域中固相体积分数最大值是进口的10倍左右,液流主流束和均压槽底部固相体积分数较低;当阀芯运动方向与间隙内压力梯度方向相反时,均压槽出口间隙将浸入高体积分数固相区,部分颗粒在压差作用下将嵌入均压槽出口后的间隙中,引起阀芯卡滞,进而诱发调压失效.

应用Hertz弹性接触理论,分析圆柱/平面微动模型下的接触区域宽度,建立基于临界面法的SWT微动疲劳寿命预测模型.以圆柱平面微动垫模型为研究对象,建立微动疲劳涂层的有限元模型.通过数值模拟,讨论微动疲劳试件表面涂层的接触应力,分析涂层厚度、涂层与微动试件的弹性模量之比对圆柱微动垫模型疲劳寿命的影响.结果表明随着涂层厚度的增大,微动疲劳寿命增大;随着微动试件的弹性模量之比的增大,微动疲劳寿命减小.分析的结果有助于理解微动疲劳涂层的失效机理,为微动疲劳的涂层设计提供理论指导.

以MW级风电机组传动链系统为研究对象,利用集中质量法对其纯扭转耦合非线性动力学模型的建立与动态响应规律进行探讨.在应用达朗贝尔原理建立传动链系统的质量-弹簧-阻尼模型和考虑部件间相互耦合影响的动力学方程组基础上,根据威布尔风速法建立西北酒泉地区的风速模型,并据此得到了一种作为传动链系统输入的随机时变转矩.在考虑增速箱中各齿轮副间的时变啮合刚度、啮合阻尼和时变误差激励影响的前提下,利用Matlab编写程序对建立的动力学方程组进行数值仿真计算,获得传动链系统的固有频率,以及各部件的扭转振动角位移、角速度、齿轮啮合力的响应情况.本研究对揭示随机风速作用下风力机组传动链系统的扭转振动响应规律,为传动链系统结构的动态性能优化设计提供了理论参考依据.

为了对电主轴运转时振动信号特征进行更有效的提取,提出了基于小波包层次熵的电主轴特征提取方法.首先对电主轴振动信号利用小波包变换进行分解、重构,得到若干节点信号;然后计算不同节点信号的样本熵值,构成其小波包层次熵值;最后通过小波包层次熵值提取电主轴振动信号特征.计算结果表明与傅里叶变换方法相比,基于小波包层次熵的分析方法不仅考虑了时间序列的低频成分,同时也考虑了其高频成分,可有效地提高特征提取的准确率,更精确和完整地描述电主轴振动信号的特征,为提取电主轴振动信号特征提供了一种快速有效的新方法.

为了快速准确地评估出形态的美观满意程度,运用潜在语义分析法建立了形态美度综合评价方法.首先构造形态美度指标体系,建立美度评价矩阵;然后选用部分样本,经奇异值分解建立形态美度潜在语义空间;最后对语义空间降维,以样本理想美度值为目标,进行新样本形态美度综合评价.以动物脸部图案的美度综合评价为例,经实际调研对比验证,表明该方法能简单、客观、比较准确地进行形态美度的综合评价.

为了客观地分析消费者内隐的美感,提出了基于外显产品形态而进行美度评价的模型.总结美学评判知识,提出了10个产品形态美度的衡量指标;应用聚类分析获得针对目标产品的代表性美度指标,并运用结构方程模型验证了指标的合理性;运用神经网络建立产品形态与美感之间的映射关系,模拟人的审美认知过程进行美度评价;以紫砂壶美度评价为例进行验证分析,结果表明建立的模型是可靠的,可为产品形态设计提供有效辅助.

为了获得气隙非浸油电机泵稳态运行时的内部温升状况,建立其二维电磁场分析模型,求解出电机泵稳定运行时的平均电磁损耗值,进而建立电机泵三维温度场计算模型,运用流固耦合共轭传热方法,对气隙非浸油电机泵额定转速下的稳态温度场进行了仿真研究.结果表明,电机泵内最高温度为69.58℃,位于定子绕组轴向中心附近;最低温度在泵壳外壁面区域,为32.74℃;转子铁心与导条温度相差较小;转子铁心径向、轴向温度梯度均大于定子铁心.

为了研究等螺距诱导轮的螺距变化对离心泵扬程、效率及汽蚀性能的影响,基于连续性方程、雷诺时均N-S方程和RNG k-ε湍流模型,对一多级离心泵在设计工况下进行数值模拟.选择螺距为44.2、33.2、30.0、24.9 mm四种诱导轮方案,分别进行数值模拟,得出螺距对诱导轮扬程、效率及泵外特性和汽蚀性能的影响规律及原因.结果表明减小诱导轮螺距可以降低诱导轮和泵的扬程,但当螺距过小时,其沿程及入口冲击等流动损失大幅增加,导致诱导轮不产生扬程而仅仅成为阻力部件.增大螺距,诱导轮扬程增大,而过高诱导轮扬程会降低泵的效率.另外,在一定范围内增大诱导轮螺距,可降低泵的必需汽蚀余量,提高泵的抗汽蚀性能;44.2、33.2、30.0 mm螺距诱导轮泵的必需汽蚀余量分别为0.87、1.05、1.33.与30.0 mm螺距诱导轮方案相比,螺距增大10.7%,泵必需汽蚀余量降低21%;螺距增大47.3%,泵必...