滑阀式压缩空气发动机实验研究

为优化气动发动机设计,提高气动发动机的工作性能,在一台由四冲程汽油机改装的二冲程气动发动机上进行了详细的台架试验。提出一个评价气动发动机性能的新指标——气动发动机平均有效压力和缸内平均压力的比值。采用钢、铝和尼龙三种材料制作相同尺寸的配气滑块进行试验,结果表明配气滑块的质量,对气动发动机动力性有影响。对进气持续角为128 °、143 °和156 °的尼龙材料配气滑块进行试验,试验结果表明增大进气持续角可以提高压缩空气的膨胀效率。在三种不同压缩比的状况下进行了气动发动机试验。试验证明在传统内燃机的基础上改装气动发动机时,增大发动机压缩比,会降低压缩空气的膨胀效率。     

两级单螺杆膨胀机空气动力系统性能研究

为了克服单螺杆气动汽车发动机单级动力系统能量利用率低的缺陷,应用热力学理论对压缩空气两级动力系统性能进行研究,采用变尺度数学优化算法建立数学模型,对两级系统的级间分配进行优化,并通过编程计算,对其获得的级间膨胀比优化结果进行验证,分析系统总效率和加热温度等因素对系统动力性能参数——总输出功和气耗率的影响。理论研究结果表明,储气压力30MPa,储气容积300L的两级系统,当各级入口温度相同时,其最优膨胀比组合为10∶7,此外,9∶7和9∶8也可作为优化膨胀比;系统效率和加热温度越高,系统的总输出功也越大,气耗率与之相反。证明采用两级系统并结合级间加热方式时可以大大改善系统的性能。     

数控两级式气动发动机进排气管路系统设计与试验

数控两级式气动发动机是以压缩空气等为动力源,通过其膨胀做功,将压力能转化成机械能的动力装置。进排气管路系统是两级式气动发动机的重要组成部分,直接影响到两级式气动发动机的工作性能及气体消耗率。文中通过某一数控两级式气动发动机进排气管路系统的设计和试验,介绍了该两级式气动发动机的结构特点,分析了最高转速为1 000 r/min时对一、二级汽缸进气管道口径大小的影响,讨论了高频电磁阀最小流通截面和工作频率的要求等,从而确保了对进气量的精准控制,降低了气体消耗率,使两级式气动发动机能够稳定运转,并给出了气动发动机进排气管路系统设计的一般要求、方法和应考虑的问题。     

微型高压压缩机效率的数值分析

斜盘压缩机具有结构紧凑、噪声低以及高速稳定等特点,将其进行微型高压化并应用于天然气、红外冷却、潜水呼吸和气动弹射等高要求领域具有独特的优势。根据斜盘机构的结构和运动特性,结合多级压缩理论,确定微型高压斜盘压缩机的关键结构参数,在此基础上,建立起气缸内进气、压缩、排气以及膨胀4个过程的数学模型,对微型高压斜盘压缩机的各级气缸内的压力曲线进行数值模拟,绘制出气缸工作过程的指示图,研究不同转速对气缸压力变化的影响,进而分析其对等熵效率和容积效率的影响,为提高压缩机的整体效率提供理论依据。     

高低温循环对二级增压系统性能影响研究

采用一维模拟计算方法,针对级间中冷高低温循环,进行了二级增压系统性能研究。研究结果表明:二级增压压力一定时,中冷器出口温度越高,中冷器压降越大;高压级压气机进口总压一定时,二级增压总压比随中冷器出口温度的上升而下降;中冷器出口温度并不影响低压级压气机效率,而对高压级压气机效率的影响还与其进口总压有关;二级增压系统总效率同时受中冷器出口温度和高压级压气机进口总压的影响。     

膨胀比对活塞式膨胀机工作特性影响的研究

活塞式膨胀机在压缩空气储能领域具有广泛的应用,但是效率低,很大程度上限制了其发展。为改善活塞式膨胀机的工作性能,通过MATLAB建立活塞式膨胀机的仿真模型,通过实验方法验证仿真模型的准确性,以输出功率和效率作为性能指标对活塞式膨胀机进行研究,分析了进气压力、间隙容积、进气持续角对膨胀机输出特性的影响。结果表明：在恒定工况下,随着进气压力的增大,膨胀机的输出功率增大,但效率降低;在稳定的进气压力下,膨胀机存在最优间隙容积与进气持续角;活塞式膨胀机的效率随进气持续角的增大而降低,进气持续角越大膨胀机输出功率随转速的升高下降斜率增大;3 MPa的进气压力下,膨胀比为2.18时膨胀机的效率最佳,进气持续角为90°时膨胀机输出功率最优,在转速为570 r/min时输出功率达最大4.29 kW、效率达到19.6%。为可变膨胀比活塞式膨胀机的设计提供了理论依据。     

换热器对气动发动机效率影响的研究

为提高气动发动机能量利用率不高的问题,在气动发动机系统中的二级膨胀往复式结构以及容积减压装置中引入换热器,对气体进行加热,利用气体膨胀做功吸热以及传热学的原理来提高工作气体的温度,进而提高整个气动发动机的能量利用率问题。选取纵向翅片管壳式换热器,通过对减压、换热、阻力、热扩散、能耗、效率等的计算,对比不用换热器和使用换热器时两种情况气动发动机的效率,同时借助AMESim软件对两级气动发动机系统热交换模型进行模拟仿真,得到仿真结果。对比仿真结果和实际实验结果,得出合理使用换热器可以使气动发动机的效率提升29.83%。     

发动机进气系统的空滤器

发动机进气系统中,空滤器的选用直接关系到发动机整个进气系统的效率和发动机功率,所以空滤器的选择、安装和日常维护有着严格的技术要求。     

带进气箱的离心风机导流器调节时性能与噪声特性试验研究

以4-73No8D离心式通风机为对象,对装有分别配合轴向导流器和简易导流器的进气箱的风机在导流器不同开度下进行了风机性能和噪声试验研究。性能试验表明,第1种进气箱结构较为合理,气动性能较好;当风机装有进气箱时,与出口端节流调节相比,采用两种导流器调节均可起到节能作用,且轴向导流器的调节性能优于简易导流器。噪声试验结果表明,风机A声级噪声随效率升高而降低,随导流器开度关小而升高。     

矿井通风机叶片数量和轴向间隙对气动性能影响的研究

针对现有通风机系统在运行中存在着因效率和全压较低而导致的通风机在使用时耗电量大、经济性差的问题,以对旋式轴流通风机的叶片数量和两级风机间的轴向间隙为研究对象,利用Fluent流体分析软件,对不同参数组合下的通风机的气动性能进行了研究。研究结果表明:增加通风机叶片的数量会增加风机工作时的效率并使其工作全压增加;两级风叶间的轴向间隙越大风机工作的效率和全压就越低。     

基于气液转换器的气动汽车动力系统能效优化

随着能源和环境问题日益严重,基于气液转换器的气动汽车逐渐被关注。然而,以压缩空气为动力来源的气液转换器在工作时能量效率低下,直接影响了气动汽车的发展。设计了一种驱动气动汽车的气液转换器系统,建立数学模型,对气液转换器的工作过程进行仿真,分析了关键结构参数对该系统能效的影响。并搭建基于此气液转换器的汽车动力系统实验平台进行验证,得到优化系统能效的方法,结果表明：当输入压力在0.5~0.55 MPa之间变动时,或者活塞的有效面积比为4~6之间,系统的效率将会超过30%。活塞行程对效率的影响小,随着活塞行程的变化,效率保持在30%几乎不变;活塞行程对输出功率影响大,活塞行程增加时,输出功率下降;输入压力和活塞有效面积比增加时,输出功率也会增加。结果表明：为气液转换器的结构设计和性能优化提供了依据。     

喷雾直接冷却压缩空气特性分析

压缩空气广泛应用于工业生产,但产生压缩空气的效率不高,成为气动系统效率低的主要原因。应用喷雾直接冷却压缩空气以降低压缩能耗,提高气动系统效率,达到节能减排的目的。分析了空气压缩方式、压缩机空气入口温度、喷雾颗粒和不同比体积对压缩机能耗和节能效率的影响。通过计算分析,在喷雾比体积下,采用喷雾直接冷却压缩空气,节能效率最高能达到38.8%,喷雾冷却压缩空气为压缩空气节能提供了一种有效的方式。     

大型机组一次风机消声器改造实例

通过某发电厂扩建工程1 000MW超超临界机组的一次风机消声器改造,阐述了消声器选型参数的确定和结构形式对消声器的空气动力性能、声学性能和结构性能的影响和作用,并介绍了双级高效阻抗复合式消声器在大型机组中的应用。     

基于气动肌腱驱动的拮抗式仿生关节设计与控制

关节是仿生机器人机械系统的基本组成元素。在面向环境交互的仿生机器人系统中,关节的质量、体积以及功/重比直接影响系统的工作性能。与传统的电气、液压驱动方式相比,采用气动肌腱的驱动方式具有质量小、体积小和高功/重比等优势,具有广阔的应用前景。从功能仿生角度出发,在分析人体肘关节骨骼结构特点和肌肉发力方式的基础上,设计一种基于气动肌腱驱动的拮抗式仿生关节。建立单根肌腱的数学模型,通过搭建气动肌腱工作特性试验平台对肌腱进行性能测试,采用最小二乘法对模型参数进行辨识。针对拮抗式仿生关节的构型进行运动学和动力学分析,提出基于肌腱模型的偏置输入气压控制方法,设计基于关节估计阻尼的扰动观测器对名义模型进行补偿,通过数值仿真对控制方法进行有效性验证。建立仿生关节运动控制试验系统,通过单关节轨迹跟踪试验验证了肌腱理论模型的正确性及控制策略的有效性。     

系列拨叉轴圆弧槽铣夹具的设计与制造

根据变速箱拨叉轴上圆弧槽相对位置准确、系列拨叉轴可以在一套夹具上装夹、多个零件同时加工的加工要求,设计了一种分体式气动铣床夹具。夹具采用定位块限位拨叉轴端面、燕尾面支承拨叉轴外圆的定位方式,工件外圆多点气动夹紧。通过两级增力机构,增大夹紧力。柔性传动力矩,消除了交变铣削力作用下产生的振动。依据切削力的计算选择了气缸规格。本设计实现了工件在夹具中成组布置,提高了生产效率,保证了加工质量。     

用于轴流风机的轴流叶轮气动性能试验研究

参照GB/T 1236—2000《工业通风机用标准化风道进行性能试验》,对同一台轴流风机的5种轴流叶轮分别进行了气动性能试验,通过对比5种轴流风机的气动性能试验数据进行分析,研究了单级轴流叶轮的叶片角度和叶片数对其性能参数的影响,得出了全压、风量、效率随叶片角度和叶片数改变的变化规律,试验结果表明:在最高效率工况条件下,首先对比相同叶片角度,不同叶片数的第一组试验系列,得出叶片数Z=6时,风量最大,功率最小。然后在相同叶片数,不同叶片角度的第二组试验系列,得出Z=6,β=38°时,风量最大,全压最大,功率最大,全压效率居中,因此得出应用于新型轴流式灭火风机的轴流叶轮最佳叶片数和叶片角度的组合。     

考虑气动载荷的起落架冷气收放系统仿真

传统的起落架液压/冷气收放系统仿真未考虑气动载荷的影响,导致仿真结果可靠性不足。为解决这一问题,将气动载荷引入起落架冷气收放系统仿真中,以AMESim为仿真平台,搭建仿真模型进行分析,并对节流孔孔径值进行优化。结果表明,气动载荷的起落架冷气收放系统仿真能较好模拟收放系统实际工作状态,且合理的节流孔孔径能使起落架冷气收放时间满足飞机设计要求。考虑气动载荷的起落架冷气收放系统仿真能提高仿真结果可靠性,为后续冷气子系统试验提供理论依据,可广泛应用于飞机起落架收放系统设计过程中。     

超高压大流量气动开关阀的原理和动态特性研究

开关容积减压是为提高效率而提出的一种新型减压方法。对其关键元件超高压大流量气动开关阀的原理、动态特性进行详细的理论和试验研究。利用气动力平衡,解决超高压主阀心驱动力大和响应慢的难题,设计出小流量驱动大开口的超高压大流量开关阀。提出以定容积过程和变容积过程为单元,以控制腔转折点气体压力为标志,对超高压气动开关阀的开启和关闭动态过程进行细分的原则;建立了基于动态过程细分原则的非线性数学模型;分析了超高压气动开关阀动态特性的影响因素、改善措施。仿真和试验表明,所建立的数学模型和理论分析与试验结果是吻合的。     

两级旋叶式膨胀机动力特性的理论研究

两级旋叶式膨胀机与传统旋叶式膨胀机在结构上有着明显的差别,能够实现更高的容积膨胀比,适合用于R410A等具有较高膨胀比的制冷系统。本文通过对两级旋叶式膨胀机运动和受力特征的分析,建立了滑片的受力模型,并应用该模型对拟开发的两级旋叶式膨胀机进行动力计算,分析比较了滑片的运动和所受各种力的计算结果,重点讨论了背压对滑片顶部与气缸壁面间接触力的影响,得出将滑片两侧工作腔中高压腔内工质引入背压腔的方法更适合于两级旋叶式膨胀机。     

垂直轴阻力型风力机功率计算与Fluent数值模拟

以一小型风力机作实捌,运用2种方法分别计算垂直轴阻力型风力机的风能利用率。一种方法是通过对风力机叶片受力分析,利用风力和功率计算公式,借助Matlab工具计算;另一种方法是利用Fluent软件分析风力机在给定风速下的气动性能,仿真叶片气动流场流态,并计算叶轮的扭转力矩和风能利用系数等参数。比较2种方法的优缺点,有助于垂直轴风力机的设计研发。