基于COMSOL的气敏薄膜初始电阻模拟计算

叉指电极可有效降低金属氧化物半导体气敏薄膜的测试电阻,有利于薄膜气敏性能的测量,已广泛用于薄膜型气体传感器上。而叉指电极的尺寸不仅会影响传感器表面的热量分布,也会对薄膜初始电阻造成影响。提出了解微分方程法计算叉指电极上气敏薄膜的初始电阻,推导了计算薄膜初始电阻的微分方程,采用COMSOL软件中的AC/DC模块,对特定尺寸叉指电极上的气敏薄膜在不同工作温度时初始电阻进行了仿真,并与实验进行了对比,证明了该方法的可行性。     

液压阀口二级节流特性

为了研究阀口二级节流特性,分析了U型、V型及其组合形式节流槽的几何特征,并在此基础上简化计算其节流面积,得出以阀口开度X为自变量的节流截面面积比,发现对于U型槽随着阀口开度X的变化其最小节流截面存在着转移现象,而V型槽则不存在.另外引入空化气蚀指数σ,计算以阀口开度为自变量的U型槽和V型槽空化气蚀特性函数并做出了气蚀指数曲线,分析节流槽进出口压力变化时空化气蚀特性的变化并通过试验验证,发现U型槽随着阀口开度的变化空化气蚀剧烈区的位置会发生相应的转移,而V型槽则不发生变化;当U型和V型槽的液流进出口翻转时,其气蚀指数的大小会发生明显的变化.由节流槽刚度计算式推导了U、V型节流槽的刚度理论计算式,并得出了在不同进出口压力差和不同阀口开度下的刚度曲线,研究结果为工程人员设计高性能液压阀提供了一定的理论依据.     

异型分压阀口节流槽节流特性研究

异型分压节流槽在分散节流阀口压降集中,减小阀口空化剧烈程度方面具有非常重要的意义。通过分析U型和V型分压节流阀口各自通流截面的水力直径D h,得出了U型节流槽和V型节流槽通流能力方面的差异。通过两种节流槽节流特性的研究发现:对于U型节流槽,当处于较大阀口开度时,其通流能力受到限制,会出现通流性能饱和现象;而对于V型节流槽,其水力直径D h与阀口开度X具有较好线性关系,并且其流量可控性要好于U型节流槽。另外从异型节流阀口的特点出发,推导了适用于分压节流阀口的空化特性计算公式,并在此基础上发现当阀口体积流量Q方向相反时,在阀口过流截面上的空化特性是有差异的;当液流体积流量Q从较大过流截面A1流向相对较小的过流截面A2时,在节流主要截面A2附近的空化指数σ要明显大于当体积流量翻转时在A2附近的空化指数;并从理论上解释了该现象的产生原因。     

基于AMESim的平衡阀动态性能分析

分析了一种新型平衡阀的静态性能,得到承载能力与主阀芯弹簧刚度K、流量q、节流系数的倒数C-1q、节流口水力周长倒数w-1、油液密度平方根ρ0.5、节流口压差Δp的乘积以及负载液压缸有效直径与液压缸伸出杆有效直径之比R呈正比。运用AMESim进行动态模拟,分析结果表明增大控制压力pc可以加快负载稳态运行速度,但不会对负载动态性能造成较大影响;减小主弹簧刚度K可以加快负载运行速度,却会使负载动态变化时间加长;负载质量M的变化会对速度的动态过渡时间产生影响,却不影响负载最终运行速度;主阀芯右侧端面直径D的变化对负载动态特性的变化无显著影响;减小负载液压缸有效直径与液压缸伸出杆有效直径之比R可以加快负载速度,但对速度动态过渡时间无影响。     

机械负载敏感定量泵系统性能分析

为了解定量泵液压传动系统的特点,该文针对负载敏感定量泵液压回路中的负载压力变化和主控多路阀阀芯移动,深入研究了定量泵出口压力、负载压力和补偿阀口开度、主控阀芯位移之间的数学关联性,得出了补偿阀口开度变化量与主控阀芯阀口开度变化量之间的解析关系式。研究表明,随着定量泵出口压力增加,出现负载压力波动时补偿阀芯的运动幅度会变小,泵输出压力为6、9和12 MPa时,位移变化率分别为0.081、0.142和0.183（输出压力6 MPa）;0.058、0.110和0.139(输出压力9MPa);0.042、0.079和0.112（输出压力12 MPa）;而对同一输出压力,随着负载压力变化增加,补偿阀芯位移变化率的变化减小,负载压力变化1、2和3 MPa时,补偿阀芯位移变化率依次减小为0.081、0.072和0.064（输出压力6 MPa）;0.057、0.051和0.046（输出压力9MPa）;0.043、0.038和0.034（输出压力12 MPa）,与试验结果吻合。主控阀芯移动时补偿阀芯的运动分析表明,在定量泵出口压力不变时,补偿阀口开度变化和主控阀等效节流面积改变成正比。研究结果对于机械负载敏感定量泵系统的设计具有一定的借鉴意义。     

Gauss型粗糙表面对微通道流动与换热的影响

采用高斯分布描述粗糙表面形貌,提出了利用Coons曲面构造三维矩形粗糙微通道的方法,建立了光滑微通道和三条粗糙微通道。在等温壁面条件下,数值模拟了饱和水在微通道内的层流流动,分析了表面粗糙度对流动阻力特性及传热特性的影响。研究结果表明：区别于光滑微通道,粗糙微通道的Po和Nu高于理论值,不再保持常数,随着雷诺数的增大呈近似线性增加;受表面轮廓高度随机性的影响,沿程压降和Nux呈随机波动式变化,粗糙度越大波动越剧烈;Po和Nu随等效相对粗糙度的增加而变大,且在所研究Re范围内相对粗糙度对层流换热的强化作用比对流动阻力的影响更显著;微通道内等温线向粗糙度大的下表面偏移,温度分布呈现非对称性,随着粗糙度差距的变大,非对称性愈来愈明显。     

节流槽阀口静态流动特性研究

研究了3种具有代表性结构特征节流阀口的静态流动特性。采用流场仿真分析了阀口处的压降分布特性,并描述了节流面位置随开度的变化过程。推导了阀口过流面积公式,分析了3种节流阀口的节流特征。从流量-压差特性出发,结合试验研究和理论分析,推导出了流量系数与雷诺数的数学关系式,得到了流量系数稳定值Cdst,并探讨了流量系数随开度的变化规律。在理论计算值和试验结果相互吻合的基础上,进一步研究了阀口稳态液动力和节流刚度特性,并利用试验测量结果验证了其正确性。研究表明:球形槽的通流能力强,初始段流量系数大,适用于需要快速建立系统压力的情况;三角形槽节流刚性足,流量增益平稳,适用于需要精确控制的场合;渐扩U形槽既能保证启闭时的灵敏性,也能满足运行的平稳性。