对伺服电机和定量液压泵组合驱动差动液压缸系统的特性和效率进行研究。针对应用恒定总压力对液压缸2腔预压紧、系统能量效率低的不足,提出用负载敏感原理和总压力设定曲线预先给定的方法,使液压缸运动过程中的系统压力与负载相适应,同时维持背压在一个较低的值,减小了系统的能耗和泵的发热。进一步提出用低压蓄能器对液压缸2腔预压紧的回路原理,不仅简化了控制回路,也降低了电机和液压系统的能耗。研究工作获得了数字仿真和试验的验证。

针对一类参数不确定的非线性系统,提出了一种微分与积分滑模自适应控制策略。在滑模控制中引入积分控制项,消除了传统滑模变结构控制需要被跟踪信号导数已知的假设,同时基于 Lyapunov 方法引入参数自适应律,使系统具有优良的抗干扰特点。利用一非线性微分控制减弱了参数自动调整阶段引起的系统抖动。给出了积分滑模控制中切换函数的定义方法,以及非线性微分控制中微分系数的非线性函数表达式。采用该控制方法,对电液伺服系统的液压缸位置进行跟踪控制。仿真结果显示,该方法具有较强的鲁棒性及良好的跟踪性能。

该文研究气体绝缘金属封闭开关设备用O形密封圈老化过程的表征方法和变化规律。在热和压缩双因子加速老化条件下,检测2种三元乙丙橡胶(ethylene-propylene-diene monomerrubber,EPDM)配方O形密封圈的邵氏硬度(ht)和压缩永久变形率(εt)随老化时间的演化规律。分析结果表明ht可用线性模型拟合;εt可用指数函数模型或幂函数模型拟合。εt的导数随着老化时间逐渐减小,这表明在恒定的老化条件下EPDM密封圈的老化速率会逐渐减缓,这与现有研究得到的在恒温加速老化条件下通过氧气消耗速率表征的老化速率将保持不变产生了矛盾。为此,该文提出用剩余压缩率(δt)表征老化过程中压缩因子水平的剩余效用,发现密封圈的压缩老化因子水平随老化时间呈明显衰减趋势。用δt归一化εt,得到单位剩余压缩率下的压缩永久变形率(t),发现t随老化时间呈线性变化。用t的导数(t)...

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells,PEMFC)以其高效无污染等特性在发电、交通运载以及航空航天等领域有广阔的应用前景,然而可靠性和耐久性不足等问题已成为技术瓶颈,亟需探究高效的系统故障诊断方法。该文在介绍质子交换膜燃料电池系统构成及典型故障产生机理的基础上,综述了基于模型方法、数据驱动方法、实验测试方法、融合方法等质子交换膜燃料电池系统的故障诊断方法研究进展,对各种方法进行了分析比对,并对在线诊断技术进行总结分析,最后提出质子交换膜燃料电池系统故障诊断方法发展趋势及展望,以期为其后续研究及快速商业化应用提供参考。

金属块接触密封结构是一种新型汽轮机密封结构,其位于高压内、外缸连接处。以机组历史运行数据为基础,采用有限元方法,计算分析启停过程中高压缸整体结构的温度场、应力场和应变场,详细分析稳态运行中金属块结构的蠕变应力、蠕变应变、轴向变形、径向变形的变化趋势。结果表明20万h稳态运行过程中,随着蠕变时间的增加,金属块结构内部蠕变应力下降明显,蠕变应变显著增大;轴向膨胀变形量呈减小趋势,而径向膨胀变形量呈增大趋势。

为探究转子半锥形涡动时密封汽流激振及动力特性,采用FLUENT用户自定义函数和相对旋转模型实现1000MW机组转子的锥形涡动,展现了半锥形涡动时汽流激振特征,并通过快速傅里叶变换得到密封动力特性,分析了半锥形涡动下转子的动力稳定性。结果表明转子半锥形涡动时,动力系数波动显著。kzz与kyy的绝对值是平行涡动的4倍。直接阻尼czz和cyy发生相反的变化。交叉刚度kzy与kyz均减小,激振力Fz在切向上的作用增强。交叉阻尼在25Hz后相对变化小于35%。锥形涡动对稳定性影响随涡动频率的增加显著增强,不利于转子稳定。密封内湍流效应增强、齿顶射流改变和涡系在空间上的演化会加剧密封内部压力的波动和不均,扩大汽流激振影响,导致转子稳定性降低。

超临界CO2(supercritical CO2,SCO2)干气密封是SCO2布雷顿循环系统中的关键零部件之一,但高压差、高转速和临界点附近CO2的非常规物性仍使其设计极具挑战。综合考虑实际气体效应、阻塞效应和湍流效应,该文建立SCO2干气密封稳态性能求解模型,研究不同压力、温度、转速和膜厚下各实际效应对SCO2干气密封开启力和泄漏率的影响规律,探讨各实际影响对密封性能的影响机制,获得了不同运行参数下的关键影响因素。结果显示湍流效应和实际气体效应对SCO2干气密封的稳态性能影响显著,阻塞效应影响较弱。湍流下密封开启力随转速的变化与层流下完全不同,这是由湍流效应对静压和动压开启力共同作用的结果。表明实际气体效应和湍流效应是SCO2干气密封设计中需要重点关注的因素。

反旋流喷射时间与喷射位置对密封静力与动力特性有较大影响,建立反旋流密封主动喷射控制数值模型,研究压比、预旋比对密封静力与动力特性的影响,分析反旋流主动喷射控制时压力与流速分布,从气流力做功角度揭示反旋流密封抑振机理。结果表明增大转子涡动角可降低反旋流密封下游密封腔周向压差,提高转子稳定性;反旋流近转子轴心径向喷射对密封有效刚度影响较大,反旋流于转子涡动上游切向喷射可降低交叉刚度、提高有效阻尼,且压比越高、预旋比越大,反旋流对密封稳定性优化效果越显著,但会导致泄漏量增加。最高参数下,反旋流近转子轴心喷射比远转子轴心喷射耗散密封系统的能量高4.61%,切向喷射时于转子涡动上游喷射比位于涡动下游喷射耗散能量高3.30%,转子涡动角相同时,反旋流切向喷射较径向喷射能量耗散更显著。

设计搭建密封动力特性实验识别装置,基于阻抗法对交错式迷宫密封动力特性系数开展实验识别,并与数值计算结果进行对比。结果表明数值计算的结果整体上略小于实验识别的交错式密封动力特性系数,但随涡动频率变化趋势上具有良好吻合性,应用阻抗法可有效识别密封动力特性。实验与数值计算所得交错式迷宫密封直接刚度系数恒为负值,存在静态不稳定问题;有效阻尼在低频时为负值,其绝对值同进口压力及转速正相关,中高频激励时转为正值,随涡动频率变化较为稳定。

为使磁路法计算电磁阀时能考虑磁路中磁场的不均匀分布及涡流问题,该文研究了电磁阀中磁场与涡流的分布规律.根据电磁阀的结构特点,将磁芯和磁轭分别按平行平面场和轴对称场近似处理.列出二阶偏微分方程,采用一维方法求解得到了磁场、涡流的解析表达式.将推导结果与均匀分布的磁场进行比较,给出了考虑磁场不均匀分布影响的修正系数.用这一方法对某一电磁阀进行了计算,结果显示其心铁中的磁场不均匀分布比轭铁中严重.