抗性消声器的一个重要缺陷是壳体振动产生的结构声辐射,为了探究其声辐射特性,从而提高使用性能,采用FEM-BEM法对抗性消声器进行了声辐射影响因素分析及优化。首先对抗性单腔消声器分析了不同形状结构、流速及安装约束对其声辐射的影响,结果表明圆形截面扩张腔、内插管式消声器产生的辐射噪声最小;流速增大会使辐射噪声变大;进出口同时约束可降低低频阶段的辐射噪声。其次对抗性多腔消声器进行结构声辐射计算及优化,结果表明通过对振动速度显著部位进行不同方式的组合优化,并增加出口约束,消声器整体辐射声功率级降低18.2dB,降噪效果明显并且传递损失没有受到影响。

磁性珩磨系统由于在工作过程中温升较大,导致无法长时间稳定地加工,限制了磁性珩磨技术的应用,工作过程中的内部损耗是磁性珩磨系统发热的主要原因。建立磁性珩磨系统的模型,从温度场仿真的角度入手,对各种损耗进行计算分析,探究其变化规律及影响因素;加入水冷循环装置优化散热,并对磁性珩磨头进行设计改进,结合损耗分析对系统温度分布进行仿真;通过磁性珩磨系统温升实验,结果表明加入水冷循环装置及改进的二代磁性珩磨头,在转速600r/min条件下,磁性珩磨系统工作的最高温度为69.3℃,满足稳定加工要求。

磁力滚压是一种将磁技术和滚压技术结合的新技术用以提高长不锈钢管内表面质量。为了实现电磁式磁力滚压加工,研发出一套新型磁力滚压工具。通过对磁力滚压加工机理进行分析,得到电磁式磁力滚压加工滚压力的有效范围;基于滚压力的范围和工件的结构设计磁力滚压工具;利用Ansoft对系统磁路进行优化,确定出磁力滚压工具结构以及与之相匹配的滚压加工频率;搭建电磁式磁力滚压加工系统,对长不锈钢管进行磁力滚压加工试验。结果表明电磁式磁力滚压工具有良好的加工特性,工件的有效滚压加工频率为(4~9)Hz,系统的最佳加工频率为9Hz。

电磁式磁力滚压是一种将电磁技术和滚压技术结合的新技术用以提高长圆不锈钢管内表面质量。电磁式磁力滚压加工系统的启动是影响加工效率和加工效果的主要因素之一。通过对电磁式磁力滚压加工启动过程进行理论分析确定出系统启动需要满足的条件;利用Ansoft对启动过程进行仿真,得到不同启动频率下长圆不锈钢管磁力滚压启动参数;搭建试验平台进行磁力滚压加工启动试验,得到不同启动频率下磁力滚压加工系统启动瞬时最高温度及启动后稳定运行的温度数据。结果表明在满足启动力学和热学条件的情况下,电磁式磁力滚压加工系统能启动的频率范围为(4~9)Hz,系统启动并稳定运行的最佳频率为9Hz,启动时间为1.2s,提高了启动效率并为持续加工奠定了基础。

复合材料辊是用于冷轧生产线平整环节去除板材表面油液和杂质的挤油辊,本工作通过ABAQUS软件对单颗粒磨粒磨削复合材料辊进行仿真,分别得出了主要磨削参数对磨削力和磨削温度的影响,并通过正交极差分析法综合得出了磨削参数对两者的影响程度。结合有限元分析的结果,进行了复合材料辊表面磨削试验,试验表明,选用有限元分析初选的磨削工艺,可以极大的改善复合材料辊表面粗糙度,表面粗糙度从约8降低至3.213,说明了使用白刚玉砂轮对复合材料辊干磨削是可行的,能得到良好表面粗糙度的辊面。并通过SEM扫描电镜对磨削前后的辊面进行了对比分析,得出了不同磨削参数的表面纤维状态,发现表面纤维状态在磨削参数为加工后纤维质量更好,表面存在的烧灼点和残留的纤维杂质更少。

抗性消声器的流体动力学性能会影响消声器的实际使用效果,为了降低抗性消声器的阻力损失,采用CFD法对添加导流管的偏置扩张式、旁支扩张式、反流扩张式消声器进行阻力损失分析。对比了不同导流管长度和出口内插管对阻力损失的影响。结果表明进气导流管能够大幅度地降低消声器的阻力损失;在必要路径内导流管越长则阻力损失越小;出口内插管能够减小阻力损失但影响不明显。其次对比不同类型的不同结构消声器的传递损失,结果表明导流管有利于提高消声器的低频声学性能。最后通过对多腔抗性消声器进行添加导流管优化,阻力损失降低52%,消声器动力性能得到明显改善。研究结果为导流管减小消声器阻力损失的工程实际应用提供了参考和理论支持。

针对电磁式磁性珩磨系统温升较大,持续加工困难等问题。在保证磁性珩磨系统输出转矩可满足正常启动加工的前提下,对珩磨系统启动输入与稳态输入进行优化。在Maxwell中建立珩磨系统的电磁场计算模型,分析计算磁性珩磨系统所需电磁转矩;以电磁学理论为基础,采用有限元法对磁性珩磨系统电磁转矩进行分析;得到珩磨系统启动和稳态时电磁转矩与输入电压的函数关系,依据经验公式对系统输入参数进行合理的选取;对优化后系统的损耗进行分析计算,并于优化前系统损耗进行对比;通过珩磨系统可持续性加工试验,验证了计算方法和结果的准确性。研究结果表明优化输入后系统损耗约减少了27.9%;系统稳态时温度由80.3°降低到61.2°。优化输入可有效降低珩磨系统的温升,保证系统加工可持续性。

冷轧板材生产线上,具有多孔结构和高摩擦系数的复合材料挤油辊已基本取代橡胶辊,影响其除油效果的主要因素是压缩变形量,因此需研究复合材料挤油辊受力压缩和除油效果的关系。首先对挤油辊受力压缩进行理论分析;然后使用ABAQUS对试验用和实际两种不同尺寸复合材料挤油辊进行仿真,确定其压缩变形量与所受压力关系曲线;最后利用挤油试验平台通过对试验用挤油辊进行静态压缩以及除油试验修正关系曲线,得到修正系数为0.9。研究表明实际工况下,复合材料挤油辊转动周期应大于0.232s,对应带材平动最高速度为61.75m/s;除油后带钢表面油膜厚度最小值为0.8g/m2,带钢表面质量有所提高;复合材料挤油辊承受压力约为6250N时,即可达到最佳除油效果。

抗性消声器的声学性能与空气动力学性能互相制约,为了提高抗性消声器的空气动力学性能,采用CFD法对添加了分流管的单腔体及多腔体扩张式消声器进行阻力损失分析。对比不同结构因素对阻力损失和传递损失的影响,结果表明:气体在扩张腔中分流可以起到降低阻力损失的作用;对于分流管单腔体消声器空气动力性有所提升但声学性能有所降低;对于分流管双腔体消声器空气动力性和声学性能均有所提升。此外采用CFD+Virtual.Lab联合仿真方法对各个结构的偶极子气动噪声进行分析,结果表明消声器复杂的内部结构在提升空气动力性的同时会增大气动噪声。

为了探究柴油发电机排气消声器的声学性能,以某型针对其排气噪声过大设计的扩张室消声器为例,应用Virtual.Lab软件对其进行了仿真分析。首先分析了扩张室消声器的结构模态,并对其结构及施加的约束进行了优化;分析优化后的结构模态,得出优化后模型前五阶结构模态频率明显升高,成功避开了排气噪声基频。其次分析了优化后消声器内部气流速度和声固耦合效应对优化后模型传声损失的影响,结果表明：经计算所得的消声器内部气流平均速度对于消声器传声损失的影响甚微;声固耦合效应使得消声器的传声损失普遍降低,在其通过频率处变为负值,在其结构模态频率处发生突变。