气液脉冲两相流耦合激振数值模拟与试验

提出了一种气液耦合激振方式,通过控制气路和液路交替产生的高压脉冲两相振荡流,利用其产生的激振力实现对液压系统管道内壁的污染物去除。首先,建立了高压脉冲两相流动力学模型,开发了气液脉冲两相流试验系统,利用Ansys Fluent模块进行数值模拟与仿真分析;其次,湍流模型采用k-ε二方程模型,气液两相流采用流体体积函数(volume of fluid,简称VOF)模型,用Simple算法对双流体控制方程组进行迭代求解,对气液脉冲两相振荡流的压力场、速度场及流态进行了分析;最后,采用压力变送器和数据采集卡对气液入口处不同流体压力下管道中部的混合流体激振压力进行测量,对实测压力信号进行滤波,并与数值模拟进行对比。分析表明:混合流体激振压力随着进气口和进油口流体压力的增大而增大,变化趋势与数值模拟基本吻合;在气液交替混合过程中,随着通气时间的增加,混合流体激振压力逐渐增大。数值模拟和试验研究揭示了气液脉冲两相流的动力学特性,为气液两相流激振的可控性提供了理论依据和试验基础。     

基于AMESim的长距离管道液压系统动态特性与优化设计

为研究流体特性及管道参数等对长距离管道系统运行的影响,以海上采油树液压控制系统为原型,采用AMESim建立了长管道液压系统的仿真模型.研究了管道参数及流体属性对管道压力损失及动态特性的影响,并分析了影响长管道液压冲击的因素及改善方法.表明在管道直径、液压油属性不变的前提下,随着管道长度的增加,管道压力损失不断增大,系统负载的速度及位移响应时间增加;随着管道直径的减小,负载速度响应及位移响应逐渐降低,响应时间增加;随着粘度的增加,管道压力损失增加,负载响应时间增加;而流体密度对管道的压力损失、负载速度响应及负载位移响应的变化影响较小.随着管道长度的增加和管道直径的减小,压力冲击峰值有减小的趋势,通过安装蓄能器对压力冲击有明显的改善作用.分析了影响长管道液压系统动态特性的因素,优化了系统参数匹配,对长管道液压系统的设计提供了参考,对实际液压系统的设计具有指导意义.     

消防机器人作业环境智能感知与识别关键技术

针对易燃易爆环境对消防机器人的要求阐述了消防机器人的研究现状.以产品实例展示目前市场上较先进的消防机器人所能达到的技术参数及其功能,并对第三代具有智能感知与自主规划的智能型消防机器人的关键技术进行了论述.研究表明能够对作业现场未知环境进行信息辨识、智能感知以及具有一定路径规划与轨迹预测能力的消防机器人是消防机器人发展的方向.     

PDC钻头高频感应焊接温度模糊自适应Smith预估控制

在建立地质钻进用金刚石复合片(PDC)高频感应焊接温度控制系统数学模型的基础上,针对PID与Smith预估补偿在控制大滞后系统时出现的超调、振荡及鲁棒性差的问题,引入了采用调整系统控制量的模糊自适应控制,通过Matlab仿真分析表明模糊控制与Smith预估相结合对于改善大滞后系统的动态与稳态性能是非常有效的。     

以管路为振动输出源的液压激振系统研究

根据有压瞬变流产生的原理,该文提出一种新型液压激振方式。该激振方式将高压管路作为新的激振源,利用激波器产生周期性的有压瞬变流,使高压管路产生振动。构建了管道产生振动的变频液压振动系统,建立了管路流固耦合的振动模型,仿真了振动的工作模态,并进行试验验证。管道的此种振动形式是一个非简谐的周期性振动,并能够受变频系统控制,表明该振动是可以被利用的。     

液压冲击下的管道振动特性试验研究

针对现有液压振动技术应用的现状以及液压系统中存在的液压冲击现象,提出了一种利用液压冲击来产生振动的激振系统。该系统以激波器为波动发生器,以管道为受控对象。阐述了液压波动发生的机理,并搭建了振动试验测试平台。对管道中的压力波动进行了研究,计算了压力脉动的最大理论值,并进行了试验验证,结果表明两者吻合较好,管道中的压力波动受控于系统频率。对管道振动特性的试验表明,管道两端的振动强度大于中间的振动强度,管道的振幅随系统频率与系统压力的增大而增大,系统压力在4.6 MPa以上,再增大系统压力,对管道的振幅影响不大。     

基于AMESim的闭式液压系统动态特性与热力学分析

为研究某闭式液压转向系统的动态特性并进行热力学分析,建立该液压转向系统的仿真模型及热液压模型。结合设计要求及现场试验,研究液压泵流量、溢流阀压力以及系统负载对转向特性的影响,并对转向液压缸两腔压力进行对比分析。结果表明:较低的流量输出可减小液压冲击,过高的负载会产生较大的液压冲击,加入蓄能器能大幅改善液压缸工作压力的稳定性。通过建立的热液压模型,对系统的温升过程进行了仿真分析,结果表明:溢流阀设定压力对液压缸温升影响较大,应根据负载实际情况设定合适的溢流压力;负载的增加导致液压油温度升高,进而造成溢流损失、液压缸内泄漏增加以及管路摩擦力上升,在实际中应避免系统工作在极端负载状况。通过现场试验,完成了系统参数的重新匹配,改善了液压系统动态特性,同时使得油温大幅下降。研究结果为闭式液压系统动态特性及热力学设计提供了参考。     

消防机器人底盘热防护多通道温度采集系统设计与试验

针对消防机器人底盘工作环境不低于300℃的要求,以及对底盘型腔进行多点测温的需求,开发了基于Labview的消防机器人底盘热防护8通道温度采集软硬件系统。实现了基于串口Modbus RTU协议的温度数据采集与传输,系统具有用户注册、串口配置、温度曲线实时显示、超温声光报警、数据显示与保存、历史数据回放、数据表显示与小波降噪等功能。通过该系统对底盘型腔进行了4种工况的热防护温度检测试验,验证了系统的可靠性。此外,针对温度曲线中出现的噪声干扰,引入了小波分析,采用Labview与Matlab混合编程方法,通过小波阈值滤波算法对采集到的数据进行了降噪处理,并与各通道温度原始数据进行了对比,达到了较好的滤波效果。该系统可视化效果好,数据采集实时且准确,对工业现场多点温度的实时检测具有借鉴意义。     

混合遗传算法求解含机器可利用约束的HFSP

针对含机器阻塞和可利用约束的混合流水车间调度优化问题,考虑工件运输时间,以最小化总加权完工时间为优化目标,建立混合整数规划模型,提出一种基于启发式规则的自适应混合遗传算法求解该模型.在传统遗传算法的基础结构上,引入五种启发式规则生成部分初始种群,从而改善部分初始解的质量;设计分段自适应交叉概率和变异概率计算公式,以加快算法收敛;利用局域搜索对得到的调度解进行再次优化,进一步提高算法搜索能力.对不同规模问题进行仿真实验,结果验证了该算法的可行性和有效性.     

主动液压激波作用下管道振动控制的运动分析与试验研究

为研究在主动液压激波作用下管道振动的动力学特性,建立流体的数学模型,设计出变频液压管网激振测试系统,用特征线法编程对激波作用下的有压脉动内流进行数值模拟。采用有限元法把管道简化为梁模型,建立考虑流固耦合的充液管道在激波作用下的振动方程,在保证特征线各断面与有限元节点重合的前提下,采用Newmark法编程将特征线法求得的流体各断面横向压力载荷施加到管道有限元的单元节点上,求得各断面处的动力响应。仿真结果表明,管道在轴向弹性支撑条件下,在激波作用下管道各断面压力和流速为简谐波,但两者呈反相关系。其横向各断面运动为简谐振动,振幅随系统压力的升高而升高,发现管道横向各断面振动波明显滞后于各断面对应的压力波,而轴向振动则由于弹簧与液体轴向力的耦合作用而出现较高的振动频率。数值模拟结果与试验结果基本比较吻合,揭示出流体动力学参数与管道振动之间的耦合关系,为激波作用下管道的二维振动特性及可控性研究提供了一些理论依据。