偏心对磁流变制动器性能的影响

基于磁流变液的Bingham模型,分析了磁流变液在偏心圆筒中的流动,根据一维雷诺方程,建立了磁流变液在偏心圆筒中的剪切应力方程,并对剪切应力在偏心圆筒中产生的制动转矩方程进行了推导,分析了偏心圆筒磁流变制动装置的制动时间。结果表明:制动器是偏心结构,会对两圆筒之间的磁流变液进行楔挤压,由于挤压强化效应,偏心后的剪切应力和转矩比未偏心时分别提高了9%和8%,并且剪切应力和转矩都随外加磁场增加而增大;同时制动时间缩短了10%。     

热效应下形状记忆合金驱动的磁流变液与滑块摩擦复合传动研究

针对磁流变液在高温下传力性能下降的情况,提出了热效应下形状记忆合金驱动的磁流变液和滑块摩擦复合传动方法。基于Bingham模型,介绍了磁流变液的流变特性;基于形状记忆合金的热弹性特性,分析了温度对形状记忆合金弹簧驱动位移和输出力的影响。分析了热效应下磁流变液工作体积与温度的关系,建立了热效应下形状记忆合金弹驱动的磁流变液和滑块摩擦复合传动转矩方程,并揭示了其传动机理。研究结果表明:当温度升高时,磁流变液传递转矩能力下降,但总装置传递的转矩基本保持一致,从而保持了装置传动的稳定性。     

基于改进Bingham模型的磁流变阻尼器力学建模及试验研究

磁流变阻尼器是一种阻尼可调的半主动智能控制器件,其磁流变液黏度随外加磁场强度而发生变化,因此磁流变阻尼器表现出复杂的非线性动力学特性。经典Bingham力学模型无法精确描述磁流变阻尼器在不同输入电流工况下力与速度之间的非线性关系,对实现磁流变阻尼器的输出阻尼精准控制存在难度。通过台架试验研究磁流变阻尼器的动态力学性能,提出了一种改进的Bingham力学模型—Rational函数模型。根据试验结果,通过最小二乘法对Rational函数模型进行参数辨识,进一步建立各参数与电流之间的映射关系,并在Matlab/Simulink环境中对磁流变阻尼器在不同输入电流下力与速度之间的非线性关系进行仿真分析。结果表明:Rational函数模型可改进多项式函数模型在电流低于0.5 A时高速段存在的不稳定性和在速度换向拐点处拟合效果不佳的缺陷,在全工况下模拟磁流变阻尼器非线性动态力学特性具有更高的精度和更好的适用性。     

电流变液在灵巧窗中的应用

电流变液是介电颗粒分散于非导电性液体中而成的典型非水悬浮体,在外加电场作用下,具有粘度增大的可逆特性。由于电流变液在外加电场下具有透射率的明显变化,文中提出了电流变液应用于灵巧窗的设想。结果表明,在波长５００ｎｍ下,外加强度为５００·Ｖ,ｍｍ－１的电场前后,电流变液灵巧窗可逆透射率变化可达４２．０％。     

磁流变阻尼器结构设计及其阻尼特性试验研究

目前市场上的磁流变阻尼器由于阻尼力与体积过大而并不适用于滚筒洗衣机安装与控制,依据滚筒洗衣机悬挂 系统阻尼器力学性能以及磁流变液的材料特性和磁路设计原则,设计并制作了一个单出杆的剪切阀式磁流变阻尼器样 品,采用Instron 8800材料试验机对所设计的磁流变阻尼器进行特性试验,采集其在不同电流、频率和位移下的阻尼力。 采用MATLAB对实验数据进行处理,分析磁流变阻尼器的阻尼性能,结果表明该磁流变阻尼器设计是符合设计要求,可 用于滚筒洗衣机抑振控制策略的研究。     

圆筒式磁力驱动机构磁转子的耦合磁场分析

磁力驱动机构能对力或力矩进行无接触式的传递。一般公式对磁力驱动机构的耦合磁场进行计算的精度不够高,而且不利于其动态性能分析。文章采用ANSYS分析软件对磁转子进行简化分析,详细介绍了从建模到后处理的整个分析过程,精确地得出磁力驱动机构的磁力线分布、磁感应强度的分布情况以及转矩值等,弥补了一般公式误差大的缺陷,可以为进一步研究圆筒式磁力机构提供理论支持。     

多盘式无铁心永磁电机参数设计与电磁仿真

当前无人机广泛采用的单层盘式电机因其定转子之间存在单边磁拉力,使得轴承寿命短且存在转矩小、过载能力差、效率低等问题。为此,设计了塑料结构多盘式无铁心永磁同步电机,其机械结构由塑料材料制成。采用多气隙结构增大转矩输出能力,无铁心结构提高效率,由塑料材料制成的电机结构具有较高的热特性和力学特性,可进一步增加转矩密度,适合无人机使用。根据无人机的实际需求,对三转子双定子MCPMM的结构参数进行设计,基于有限元方法,建立电机三维有限元模型进行电磁性能仿真。仿真结果表明:三转子双定子MCPMM在空载运行时,磁链为0.022 Wb,反电势为42.1 V;在额定运行时,额定转矩为5.3 N·m,额定输出功率为2 000 W,电机效率为89.2%,符合设计要求。     

新型多路LED驱动电源关键技术研究

通过对国内外通用的LED驱动电源技术的分析研究,优化设计了适用于双开关以及单开关拓扑的多路输出方案,利用谐振电容参与变换器谐振网络的谐振,改变变换器增益曲线,改善变换器动态性能,实现多路输出的均流,并解决开路保护等问题;开发了一种新型的单开关正反激多路输出电路,实现变压器双向激磁,利用谐振电容和电感谐振,实现副边二极管零电流开关;解决了PFC电路的可靠性问题,进一步简化电路,降低了系统成本.     

开关线性复合机理的柔性波形功率放大技术研究

研究了一种基于开关线性复合机理的柔性波形功率放大技术。该技术将开关功率放大技术与传统线性功率放大技术有机结合,开关级功率输出包络只作为末级线性功率单元的供电电源以确保系统效率,同时借助于线性功率单元的高阻抗输入、低阻抗输出特性以保证系统输出品质。与传统线性功率放大技术相比,开关线性复合功率放大技术系统输出可兼顾高效率与优波输出的综合静动态特性,对电路的建模分析、参数设计和系统性能评估提供了理论依据,理论分析与仿真结果为实验研究奠定了基础。     

NaCl薄层液膜下X70钢腐蚀的电化学研究

采用交流阻抗法和极化曲线法研究了X70钢在NaCl薄层液膜下的电化学行为.研究结果表明:C1-浓度的增大,促进了X70钢在溶液中的阳极反应,降低了电荷传递电阻和自腐蚀电位,腐蚀速率增大,C1-浓度大于0.20mol/L时,X70钢腐蚀速率反而降低.在0.20mol/LNaCl薄层液膜下,液膜厚度在1000-120μm时,阴极极限扩散电流变化不大,液膜厚度小于120μm,阴极极限扩散电流剧增;随着液膜厚度减薄,X70钢的腐蚀速率先增大后降低.     

横向高压DMOS单粒子辐照瞬态响应

基于单粒子辐照的等离子体输运机理,提出了横向高压DMOS单粒子辐照的瞬态响应模型。借助对横向高压DMOS的关态和开态的不同能量粒子辐照瞬态响应的二维数值分析,获得了横向高压DMOS在双结、单结和无结情况下的瞬态响应特性。其计算结果表明,横向高压DMOS的开态漏端峰值电流比关态的漏端峰值电流小,且漏端峰值电流和峰值电流出现的时间随入射粒子能量的增大而增加。     

磁流变阻尼器半主动隔振系统试验研究

介绍了对磁流变阻尼器的特性试验和将阻尼器用于隔振系统的被动与半主动控制试验。试验结果表明，阻尼力与速度之间复杂滞后环与位移激励频率、幅值和励磁电流密切相关，并呈现出一定的变化规律；被动隔振效果随励磁电流变化规律类似线性阻尼的情形，并且有调节刚度的效应；半主动控制在系统共振点附近的隔振效果优于被动隔振，但在较高频段没有优势；半主动隔振数控采样频率越低，隔振效果越差，在高频段效果劣化较明显。     

任意偏置磁场中微波静磁波传播特性

研究了任意倾斜的直流偏置磁场作用下磁光薄膜中激发的微波静磁波传播规律,为下一步分析基于静磁波的磁光Bragg器件衍射性能提供基础。计算了YIG薄膜中传播的静磁正向体波特性,结果表明:在倾斜偏置磁场中沿不同方向激发的静磁波具有不同的辐射阻抗,这与垂直磁化情形明显不同;适当倾斜偏置磁场可降低静磁波的插入损耗,从而可增强静磁波对导波光的衍射效应。     

改进果蝇优化算法的磁流变发动机悬置振动控制策略研究

为了提高磁流变发动机悬置隔振性能,提出了一种基于改进果蝇优化算法(IFOA)的PID半主动控制方法。首先,通过Elman神经网络建立了磁流变发动机悬置的正向、逆向模型,采集大量动态特性实验数据进行训练;然后,提出了一种基于云模型算法改进的果蝇优化算法,用于磁流变发动机悬置系统的PID控制器设计;最后,设计了磁流变悬置减振控制实验,检验所提出的基于IFOA的PID控制策略的有效性。实验结果显示:Elman神经网络逆模型的最低辨识精度为98.10%;低速工况下,IFOA-PID算法控制的发动机悬置系统的位移均方根值和加速度均方根值分别是0.112 976 mm、0.145 829 g·s~(-2);高速工况下,其位移均方根值和加速度均方根值分别是0.148 038 mm、0.617 804 g·s~(-2)。     

基于UC3854功率因数校正器的电源设计

利用高功率因数控制芯片UC3854,设计了250 W功率因数校正器(APFC)。为了减小输出整流二极管反向恢复过程中产生冲击电流对整流二极管及功率开关管MOS的损坏,主电路中的升压电感采用带中心抽头的三点式结构和二极管两端并联RC缓冲电路;以保证APFC工作在电流连续模式下为依据,具体设计了升压电感值;分析了重载下输出电压下跌的原因,通过设计UC3854控制器内乘法器输入端的电路参数,实现重载下输出电压稳定。最后,通过电路仿真和实验结果表明:该系统的性能可靠,功率因数约1。     

利用混沌提高dc/dc变换器的EMC性能

为了提高dc/dc变换电源的电磁兼容性,基于混沌现象的宽频谱特性提出了一种新的dc/dc变换器控制策略。首先推导了能够产生可控幅度混沌序列的Logistic映射形式,然后利用混沌序列对电流滞环控制策略的电流参考值进行扰动。从而扩展了电感电流的功率谱,降低了在开关频率及其谐波频率上发射的电磁干扰。仿真研究证明,该控制策略可以改善dc/dc变换器的电磁兼容性能。     

切角凹槽矩形截面桥塔的气动特性试验研究

基于刚性模型测压风洞试验方法,研究了不同切角率和凹槽率的矩形截面桥塔气动特性随风向角的变化规律。结果表明,切角凹槽矩形截面桥塔气动特性随风向角的变化会出现2个临界风向角αcr1和αcr2,临界风向角附近气动特性出现突变。当0°≤α<αcr1和αcr2<α≤90°时,随风向角增大,平均阻力系数和脉动升力系数先减小后增大,斯托罗哈数先增大后减小;当αcr1<α<αcr2时,平均阻力系数和脉动升力系数变化不大,斯托罗哈数消失。2个临界风向角间的范围随切角率的增大而减小,随凹槽率的增大而增大。同一风向角下,气动特性受凹槽率影响较小;随切角率的增大,平均阻力系数减小,斯托罗哈数增大,脉动升力系数变化较小。     

磁流变液屈服应力测试装置温度场优化

磁流变液（magnetorheological fluid,MRF）屈服应力测试装置在工作运行过程中产生了大量的热,导致测试装置温度升高,屈服应力测试精度下降的结果;同时对磁流变液特性也造成了很大的影响。课题组基于FLUENT软件对测试装置进行仿真分析,以提高测试精度。首先,设计屈服应力测试装置,建立包含漆包线、装配间隙等特征的测试装置温度场模型;其次,对测试装置进行网格划分并运用仿真软件对温度场变化进行模拟研究;最后,在仿真模型的基础上,对漆包线绕组综合热导率和测试装置装配间隙进行分析。研究得到了温度对装置的影响规律,确定了最佳综合热导率及装配间隙;并确定该装置测试屈服应力时的最佳温度场。温度场研究提高了该装置对屈服应力测试的精度。     

高雷诺数下有限长圆柱绕流端面效应的研究

本文建立有限长圆柱模型,采用大涡模拟的计算方法,通过滤波函数过滤小尺度漩涡,采取涡粘性亚格子Smagorinsky模型封闭方程,对高雷诺数下有限长圆柱绕流进行研究.讨论了长径比为45～100时有限长圆柱绕流阻力系数的变化规律,分析了在端面效应影响下阻力特性以及速度场的分布规律,得到了描述端面效应影响范围的综合公式.结果表明,在高Re下圆柱阻力系数Cd随L/D的增加而增大,L/D越大时越早进入阻力系数危机区域;受到端面效应的影响,有限长圆柱绕流在速度场中沿轴向有明显差异产生,高流速区随雷诺数的增加而减小并向后偏移;圆柱上下端附近受到端面效应的影响,阻力系数与平均阻力系数的差值在12.1%至26.3%,以端面效应率Δh表征其影响范围,Δh随着雷诺数增大而减小.     

电子回旋共振放电中电子能量分布特性的研究

建立了电子回旋共振(ECR)放电的粒子模型,编制了准三维电磁模粒子模拟与蒙特卡罗模拟程序。通过对氩气ECR放电电离过程的理论分析与数值模拟,得到了放电稳态形成时不同放电区域的电子能量分布。研究了不同中性气压以及外加磁场位形对这些区域中电子能量分布特性的影响。随着中性气压的升高,远离ECR区域中的低能电子减少,高能电子增加,而ECR区域中电子能量分布变化特征与之相反;相对于收敛磁场位形,磁镜磁场位形更有利于约束放电下游区的电子能量以及电子能量分布的宽度。