行波型超声波电动机的模型研究

基于功能转换与守恒原理,根据行波型超声波电动机的特殊结构,借助于行波型超声波电动机定子环表面 的作用力、定子环的波动速度、定子环的机械损耗和定子环对转子环的推动力,按照两种不同的转子材料,从行 波型超声波电动机的物理机理出发,分析和推导了在两种不同的运动状况下转子环存在的功率损耗和转子环的输 出转矩,从而建立了行波型超声波电动机的转矩平衡方程,为行波型超声波电动机的控制提供了实用的数学模型。     

行波型超声粉体输送装置输送机理的研究

研究了行波型超声粉体输送装置,其输送机理是利用压晟陶瓷的超声振动激起输送管中的衰减行波,由衰减行波引起输送管管壁质点的椭圆运动从而输送粉体,并从波动理论的角度证明了行波型超声粉体输送装置中衰减行波和椭圆运动的存在,分析了管壁质点椭圆运动输送粉体的原理,为该装置的进一步研究提供了理论依据。该装置具有结构简单,控制精度高和噪声小等特点,有着广阔的应用前景。     

超声波直线电机的运行机理

超声波电机的运行机理完全不同于传统的电磁型电机。阐述了超声波直线电机椭圆运动的生成原理,讨论了行波直线电机与驻波直线电机的优劣,为超声波电机设计提供了理论依据。     

2自由度球形行波型超声波电动机的特性计算模型

理论和试验研究2自由度行波型超声波电动机的机械特性计算问题.分析2自由度行波型超声波电动机空间结构关系和定转子接触面的摩擦力.利用空间位置关系,计算得到了行波定子和球转子接触面上任一点的摩擦驱动力和摩擦阻力.根据运动稳定时行波定子轴向力平衡关系,推导给出2自由度球形行波型超声波电动机的特性计算解析式.通过研制的样机进行理论和试验分析,证实计算模型有效性和准确性,并分析各种电动机参数对输出机械特性的影响.研制的样机实现最大堵转转矩达0.10 N·m,空转转速为90 r/min左右.研究工作为下一步球形行波型超声波电动机的设计、优化和控制提供了理论基础.     

行波型超声波电动机摩擦材料的寿命预测模型

针对转子摩擦材料与定子的动态接触过程,提出摩擦材料的磨损是由定子上的波峰一次次包络而产生。借助行波型超声波电动机定子和转子的粘弹性接触模型,推导出法向压力分布和定子与转子相对滑动速度函数,代入Archard经典磨损计算公式,建立了行波型超声波电动机摩擦材料的磨损寿命预测模型。在建模中,利用了行波中位移和时间参数之间的特定关系,分析定子和转子的接触区间大小,并考虑摩擦材料厚度变化。基于所建立的模型,模拟迭代出一种行波型超声波电动机的摩擦材料磨损寿命预测曲线。结果表明,磨损寿命预测曲线与试验结果相一致,证实了预测模型的合理性。     

实现磁悬浮球旋转的驱动装置分析

为实现磁悬浮球的旋转驱动,设计了一个轴向磁场结构的驱动装置,该驱动装置通过在驱动绕组中通入三相交变电流产生周向运动的旋转磁场,与其在磁悬浮球中感应出的涡流相互作用产生驱动力矩,能够实现对磁悬浮球的旋转运动。为便于分析装置的特性,建立了适合该驱动装置的电磁模型,采用了分析实心转子电机常用的多层行波电磁场理论方法进行磁场分布的求解。使用某公司的电磁场分析软件Maxwell12对装置的三维模型进行磁场分析,证明了所建立的电磁模型的可行性。通过实验实现了磁悬浮球的旋转运动。     

新型烟支高速传送装置优化设计与仿真

针对当前烟支传送装置在高速工作过程中轴向加速度过大,烟支端部烟丝容易掉出产生空头等问题,提出了一种新型烟支高速传送装置的工作原理及结构设计。烟支在新装置的传送过程中相对于原有轴向运动方向旋转,通过将轴向加速度分解到径向,减少动力学因素导致的烟丝等问题,传送速度高、柔性好,能更好地适应下游工艺的需求。论文详细讨论了该装置的工作原理和柔和传送动作设计等关键问题,并对凸轮曲线进行了优化设计,通过建模仿真验证优化设计的合理性。     

行波超声马达传动机理的研究（一）——运动传递机理及定子中存在弯曲行波的条件

首先基于几何分析法研究了压电行波超声马达的运动传递机理，重点分析了驻波的产生和行波的合成原理，与转子相接触的定子表面质点的椭圆运动。然后基于弹性动力学方法研究了在定子中存在弯曲行波的条件，得出旋转型压电行波超声马达定子中弯曲行波的产生是基于同频和同节线的两个正交弯曲振型的叠加规律，提出了对圆形薄板圆形对称的基本结构要求     

行波超声马达传动机理的研究（一）：运动传递机理及定子中存在弯曲…

首先基于几何分析法研究了压电行波超声马达的运动传递机理，重点分析了驻波的产生和行波的合成原理，与转子相接触的定子表面质点的椭圆运动。然后基于弹性动力学方法研究了在定子中存在弯曲行波的条件，得出旋转型压电行波超声马达定子中弯曲行波的产生是基于同频和同节线的两个正交弯曲振型的叠加规律，提出了对圆形薄板圆形对称的基本结构要求。     

基于超声波技术的非接触液位开关

在工业生产中液位开关起到了重要作用。传统的液位开关一般为浮球式或连通器式,难以满足高压、强腐蚀性等特殊液体的测量要求。为此,文中设计了一种非接触液位开关。该装置从容器外侧壁向容器内发射超声波,通过检测容器侧壁超声波余振信号的强度,判断液体是否到达指定液位。该装置包括超声波发射模块、超声波接收模块、单片机控制模块、液晶显示模块、无线传输模块。实验表明,该装置不仅能够有效地实现非接触液位开关的功能,且可以通过无线传输实现远程监测。     

矩形弹性壳液耦合系统的非线性振动分析

从流体运动微分方程组和边界条件出发,利用拉格朗日方程,建立矩形弹性壳液耦合系统的非线性振动方程组,并进行数学仿真计算,得到产生稳定的低频大幅重力波的条件及重力波和壳的幅频曲线,数值计算结果与实验现象吻合较好.     

Numerical simulation of shock wave propagation using the finite difference lattice Boltzmann method

The shock wave process represents an abrupt change in fluid properties, in which finite variations in pressure, temperature, and density occur over the shock thickness which is comparable to the mean free path of the gas molecules involved. This shock wave fluid phenomenon is simulated by using the finite difference lattice Boltzmann method (FDLBM). In this paper, a new model is proposed using the lattice BGK compressible fluid model in FDLBM for the purpose of speeding up the calculation as well as stabilizing the numerical scheme. The numerical results of the proposed model show good agreement with the theoretical predictions.     

液压传动中流体瞬变的变分解法理论分析

应用变分法对描述液压传动中流体瞬变的偏微分方程进行了分析，推导了波动方程的二次泛函形式。证明了波动方程的解和二次泛函极值解的等价性，以及二次泛函极值解的存在唯一性，为其在液压传动中流体瞬变分析的进一步应用提供了理论依据。     

原油管道泄漏检测与定位

本文设计了一套原油管道泄漏监测系统，首次提出了采用结构模式识别分析管道负压波检测管道泄漏的方法，给出了根据管道两端测量参数检测管道泄漏的数学模型和实验结果     

直线型磁性流体行波泵实验装置

行波磁场的产生、泵体结构的设计、磁性流体的动力学特性是磁性流体行波泵研究的关键技术。本文根据行波磁场产生的形式设计了直线型磁性流体行波泵,采用解耦计算分析和求解了磁性流体内行波磁场和力场的耦合问题,通过仿真和实验研究验证了设计的合理性和可行性。结果表明,行波磁场作用下的磁性流体流量与磁场的强度有直接关系:在磁性流体行波泵结构和磁性流体饱和磁化强度相同的条件下,磁场强度越强,其流量越大;当磁场强度从25 900 A/m增加到40 000 A/m时,单位时间内从行波泵内流出的磁性流体的体积由1.9 ml增加到3.1 ml;随着磁场强度的不断增加,磁性流体流量的变化率由于磁场对其粘度的影响而减小;而磁性流体的饱和磁化强度越大,其流量也越大。     

充液周期管路的轴向振动带隙特性

充液管路的固液耦合振动广泛存在于各种工程领域中,对其振动控制进行研究具有重要意义。将声子晶体思想引入到管路结构设计中,将管壁设计成周期性结构,可以利用带隙特性实现管路的振动控制。利用平面波展开法,计算固液耦合条件下的周期管路结构轴向振动能带结构。计算表明,周期管路结构的轴向振动存在振动带隙,液体耦合效应使振动带隙的频率范围降低。同时分析泊松耦合、管壁厚度等因素对带隙频率范围和宽度的影响。充液周期管路结构的振动带隙特性为管路的振动控制提供了一条新的技术途径。     

基于分数阶微积分的磁流变液粘弹性模拟

建立了磁流变液测试系统的分数阶模型并进行了模拟,在自制的流变仪上针对不同的磁流变液进行了正弦波电流加载验。结果表明:分数阶模型下的计算数据能够较好地拟合试验数据,且磁流变液的粘弹性可由模型参数获得;分数阶系统模型可以从系统角度观察磁流变液的阻尼特性。     

有压瞬变流激振理论及激振试验

对输流管道有压瞬变流波动产生的机理、传播特性进行分析,利用经典的液压波动方程对有压瞬变流激振进行数值计算。有压瞬变流激振试验测试了不同工况下不同测点的压力、速度、振幅等参数,并对其进行了对比性分析。结果表明,通过控制激波器及调定压力可实现对有压瞬变流激振的压力幅值、振动频率、位移和速度的可调与可控。     

泵源与机体共同激励下液压管路振动特性

车辆液压系统在工作过程中会受到车体振动与泵源液压脉动双重激励的影响,对压力波的传递及管网的振动产生重要影响。针对车辆液压系统泵源激励和车辆机体激励产生的振动进行分析,研究多源激励下管路的振动规律及压力波的传递规律。首先对泵源与机体共同激励下管路振动的计算方法进行了分析,将流体域动力学方程与固体域动力学方程进行组合,建立了流固耦合的总体动力学方程,然后对方程进行离散求解。基于理论推导,采用数值模拟的方法对液压管路的振动进行了分析,研究发现,液压系统在泵源谐波激励下的振动响应表现为宽频域的强迫振动,其谐波频率与泵源流体压力脉动频率保持一致,当泵源产生的压力脉动频率与液压管路的固有频率接近时,会激起管路结构大幅度共振响应。     

Vibration analysis of submerged thin FGM cylindrical shells

This study gives a brief work on vibration characteristics of cylindrical shells submerged in an incompressible fluid. The shell is presumed to be structured from functionally graded material. The effect of the fluid is introduced by using the acoustic wave equation. Love’s first order thin shell theory is utilized in the shell dynamical equations. The problem is framed by combining shell dynamical equations with the acoustic wave equation. Fluid-loaded terms are associated with Hankel function of second kind. Wave propagation approach is employed to solve the shell problem. Some comparisons of numerical results are performed for the natural frequencies of simply supported-simply supported, clamped-clamped and clamped-simply supported boundary conditions of isotropic as well as functionally graded cylindrical shells to check the validity of the present approach. The influence of fluid on the submerged functionally graded cylindrical shells is noticed to be very pronounced.