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折叠翼无人机冷气发射装置动态特性分析及优化

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北京航空航天大学学报 2022年第10期48卷 1951-1959页

作者：张钊彭一明周福亮魏小辉聂宏杨刚南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室南京210016 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016

针对冷气投放装置工作过程中存在的机械系统和气压系统耦合非线性动力学问题,提出了一种满足折叠翼无人机(UAV)结构形式和空中发射技术要求的冷气发射动态特性分析方法及优化设计方法。以某型折叠翼无人机为研究对象,基于联合仿真建立... 详细信息

针对冷气投放装置工作过程中存在的机械系统和气压系统耦合非线性动力学问题,提出了一种满足折叠翼无人机(UAV)结构形式和空中发射技术要求的冷气发射动态特性分析方法及优化设计方法。以某型折叠翼无人机为研究对象,基于联合仿真建立了无人机气动发射系统动力学模型,搭建了冷气发射系统试验样机,并完成压缩气体空中发射试验,验证了仿真模型的准确性。在此基础上,分析了无人机与冷气发射装置主要系统参数对无人机发射动态性能的影响,针对该系统进行了参数优化设计。结果表明:储气瓶体积和充气压力是影响无人机冷气发射动态特性的关键参数,随着储气瓶体积和充气压力增大,最大发射速度和加速度明显增大,储气瓶体积从15 L增加至30 L,最大发射速度增加了52.7%,最大发射加速度增长了60.9%呈正相关影响;充气压力从0.4 MPa增加至0.7 MPa,最大发射速度增长了50.5%,最大发射加速度增长了69.9%;发射角度对无人机发射性能影响较小,可忽略不计。

关键词：无人机(UAV) 冷气发射动力学联合仿真优化设计

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燃料电池增程式动力系统能量管理策略研究

北京理工大学学报 2024年第1期44卷 51-59页

作者：张付军胡博睿张虹北京理工大学机械与车辆学院北京100081

以某款纯电动客车为研究对象,以增加车辆续驶里程为目的,提出燃料电池增程式混合动力系统结构,根据性能指标对动力系统各部件进行匹配计算和选型.提出了开关/功率跟随式能量管理策略,基于Cruise和Simulink分别搭建了整车动力系统模型和... 详细信息

以某款纯电动客车为研究对象,以增加车辆续驶里程为目的,提出燃料电池增程式混合动力系统结构,根据性能指标对动力系统各部件进行匹配计算和选型.提出了开关/功率跟随式能量管理策略,基于Cruise和Simulink分别搭建了整车动力系统模型和燃料电池及能量管理策略模型并进行联合仿真.结果表明,采用文中提出的能量管理策略车辆经济性相对于开关式和能量跟随式两种控制策略分别提高62%和31%,续驶里程相对于该两种控制策略分别提高41%和18%.

关键词：燃料电池增程器动力系统匹配模型搭建联合仿真能量管理充电状态(SOC)

基于减速度包络线修正的新型防滑效率计算方法

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交通运输工程学报 2024年第2期24卷 193-206页

作者：翟耕慰田春马天和陈超王国壮同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804 常州大学机械与轨道交通学院江苏常州213164

为解决现有防滑效率计算方法准确性低、评价效果差等问题,在深入分析列车制动防滑过程中轮轨黏着系数变化规律及特点的基础上,修正了列车制动防滑过程减速度峰值包络线,使其接近理想减速度曲线,进而提出一种新型防滑效率计算方法;结合... 详细信息

为解决现有防滑效率计算方法准确性低、评价效果差等问题,在深入分析列车制动防滑过程中轮轨黏着系数变化规律及特点的基础上,修正了列车制动防滑过程减速度峰值包络线,使其接近理想减速度曲线,进而提出一种新型防滑效率计算方法;结合列车制动防滑系统实际工作原理,搭建了列车制动防滑效率仿真验证平台,在仿真层面验证了减速度包络线修正的正确性和新型防滑效率计算方法的准确性;在不同仿真工况下对比分析了6种防滑效率计算方法的合理性和防滑性能评价效果,并基于实车防滑试验验证了新方法的实用性。研究结果表明:搭建的列车制动防滑效率仿真验证平台所得列车制动时间、制动距离等计算结果与相同工况下实车防滑试验结果的相对误差不超过5%,可用来验证和分析防滑效率计算方法与防滑性能评价效果;修正后的减速度峰值包络线与理想减速度曲线的相对误差不超过4.5%;当防滑控制策略不变时,新型防滑效率计算方法对列车在不同制动级位和黏着水平下的仿真结果相差不超过1.1%,试验结果相差不超过3.5%,且防滑效率均小于100%,稳定性良好;采用不同防滑控制策略时,新型防滑效率计算方法的仿真结果存在明显差异,且不同控制策略对应的防滑效率与其防滑性能正相关,能体现出不同防滑系统间的性能差异;新型防滑效率计算方法能通过实车防滑试验计算防滑效率,为实车提供了一种新的防滑性能评价手段。

关键词：铁道车辆制动系统防滑效率减速度包络线联合仿真实车防滑试验

航空发动机机匣多边并联加载装置设计及精度分析

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机械工程学报 2023年第23期59卷 23-32页

作者：郭建英梁晋刘建泽滕光蓉石炜刘良宝西安交通大学机械工程学院西安710049 中国航发四川燃气涡轮研究院绵阳621000 北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 北京航空航天大学航空发动机研究院北京102206

针对航空发动机机匣强度试验对多边并联加载装置的需求,基于六自由度并联机构提出了一种适用于机匣多边多维力加载的试验系统,在实现系统稳定加载控制的同时有效抑制了机匣柔性变形对多维力加载精度的影响。利用旋量理论推导得到了典型... 详细信息

针对航空发动机机匣强度试验对多边并联加载装置的需求,基于六自由度并联机构提出了一种适用于机匣多边多维力加载的试验系统,在实现系统稳定加载控制的同时有效抑制了机匣柔性变形对多维力加载精度的影响。利用旋量理论推导得到了典型双边多维力加载装置的一阶静力影响系数矩阵,运用ADAMS和Simulink建立了机匣加载系统联合仿真模型,实现了支链力与多维力之间的映射和柔性变形补偿解算。考虑多维力加载装置的Ⅰ类和Ⅱ类误差影响因素,推导了机匣双边多维力加载装置的误差分析模型。在此基础上研制了机匣双边多维力加载装置样机,搭建了机匣多维力静态测量与加载试验系统,并进行了试验验证。根据试验结果分析得到了该系统的加载精度,从而为机匣多边多维力并联加载装置的开发与应用提供了参考。

关键词：机匣并联机构联合仿真变形补偿多维力加载

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动态气门运行特性及二冲程制动性能耦合研究

内燃机学报 2024年第1期42卷 70-77页

作者：崔靖晨魏磊郝彩红董鹏博大连理工大学能源与动力学院辽宁大连116024 潍柴动力股份有限公司未来技术研究院山东潍坊261061

基于自主研发的变模式气门驱动装置,进行发动机和该气门驱动装置联合仿真,研究了二者的强耦合运行特性,为该装置的装机应用提供理论依据.研究结果表明:缸内压力和气门运行之间的强耦合关系在上止点附近排气门运行阶段尤为明显,尤其是在2... 详细信息

基于自主研发的变模式气门驱动装置,进行发动机和该气门驱动装置联合仿真,研究了二者的强耦合运行特性,为该装置的装机应用提供理论依据.研究结果表明:缸内压力和气门运行之间的强耦合关系在上止点附近排气门运行阶段尤为明显,尤其是在2300 r/min以下,发动机转速越高,气门动态升程损失程度越大,最大缸内压力越高;高于该转速后,二者变化程度逐渐减小;排气制动凸轮在上止点后设置过渡升程可消除排气门反跳的问题,并且可进一步改善制动功率和最大缸内压力之间的矛盾关系;与理想四冲程制动相比,二冲程制动的制动功率明显增加,最大缸内压力明显降低,发动机转速分别为1600、1900和2400 r/min时,实际二冲程制动功率分别提高了35.94%、45.61%和27.54%,最大缸内压力分别降低了45.42%、27.20%和7.35%.

关键词：发动机二冲程制动变模式气门驱动装置联合仿真

直流牵引供电回流系统与杂散电流扩散的联合仿真模型

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电工技术学报 2023年第16期38卷 4421-4432页

作者：刘炜周林杰唐宇宁潘哲尹乙臣西南交通大学电气工程学院成都610031 国家电网遂宁供电公司遂宁629000

直流牵引供电系统杂散电流产生的直流干扰问题日趋严重。为研究杂散电流的干扰程度,将直流牵引供电回流系统与杂散电流扩散模型进行联合仿真。考虑段场与正线之间的互相影响,建立段场集中点电流源泄漏与正线沿线钢轨分布式泄漏共同作用... 详细信息

直流牵引供电系统杂散电流产生的直流干扰问题日趋严重。为研究杂散电流的干扰程度,将直流牵引供电回流系统与杂散电流扩散模型进行联合仿真。考虑段场与正线之间的互相影响,建立段场集中点电流源泄漏与正线沿线钢轨分布式泄漏共同作用下的动态杂散电流在分层介质中的扩散模型。提出分层模型的精细积分主元加权迭代方法,从而避免一般方法求解失败的问题,实现高精度、高效率求解分层格林函数。以中国实际地铁工程为例,采用该文模型对段场的杂散电流和附近土壤地表电位梯度的现场测试进行过程还原,实测与仿真结果误差在8.46%以内。直流牵引供电系统正线与段场之间采用阻断式连接方案,可使得附近土壤的地表电位梯度降低46.53%。

关键词：直流牵引供电系统钢轨电位杂散电流扩散模型联合仿真

超导EDS磁浮列车多级悬挂方案优化与动力学性能

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交通运输工程学报 2023年第6期23卷 168-179页

作者：马卫华李腾飞胡俊雄张赛罗世辉西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室四川成都610031 中车长春轨道客车股份有限公司吉林长春130062

研究了超导电动悬浮(EDS)磁浮列车悬浮架的悬挂方案,分析了超导EDS磁浮列车的工作原理和既有悬浮架的悬挂系统技术特征,提出了一种多级悬挂系统优化方案,从理论上推导了多级悬挂车辆的动力学微分方程;基于多体动力学软件SIMPACK与数学工... 详细信息

研究了超导电动悬浮(EDS)磁浮列车悬浮架的悬挂方案,分析了超导EDS磁浮列车的工作原理和既有悬浮架的悬挂系统技术特征,提出了一种多级悬挂系统优化方案,从理论上推导了多级悬挂车辆的动力学微分方程;基于多体动力学软件SIMPACK与数学工具MATLAB/Simulink搭建了超导EDS磁浮列车动力学联合仿真框架,分析了超导EDS系统的磁力特性;将计算得到的电磁力组建成一个查找表,利用SIMPACK分别构建了既有悬挂方案和多级悬挂方案下3车体和4悬浮架的三编组超导EDS磁浮列车机械模型,借助MATLAB/Simulink建立了电磁力查找模型,通过SIMAT模块将查找表与机械动力学模型耦合,并通过联合仿真对比了在轨道随机不平顺条件下不同悬挂方案的超导EDS磁浮列车动力学响应。研究结果表明:与既有方案相比,采用多级悬挂方案时列车悬浮架和车体的振动响应明显减小,二者振动加速度峰值降幅均达到50%以上,车体振动加速度均小于1 m·s^(-2),车体各向平稳性指标基本保持在2.5以下的优秀水平,证明采用多级悬挂方案可以改善列车运行时的动力响应,提高车辆整体的乘坐舒适性。研究工作可为超导EDS磁浮列车的悬浮架方案优化设计和动力学研究提供理论依据和参考。

关键词：车辆工程超导EDS磁浮列车悬浮架多级悬挂联合仿真动力学

计入柱塞套弹性变形的柱塞副摩擦与密封特性分析

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中国机械工程 2023年第1期34卷 17-26页

作者：杭旸闫康昊黄丹河海大学力学与材料学院南京211100

综合考虑径向柱塞泵柱塞副粗糙表面接触和弹性变形,建立混合润滑状态下柱塞副弹流润滑理论分析模型,并结合有限差分法与有限单元法,基于MATLAB和ANSYS开展联合仿真,分析不同入口压力及凸轮转速下柱塞副弹性变形及表面形貌对摩擦与密封... 详细信息

综合考虑径向柱塞泵柱塞副粗糙表面接触和弹性变形,建立混合润滑状态下柱塞副弹流润滑理论分析模型,并结合有限差分法与有限单元法,基于MATLAB和ANSYS开展联合仿真,分析不同入口压力及凸轮转速下柱塞副弹性变形及表面形貌对摩擦与密封特性的影响。结果表明:柱塞套弹性变形对柱塞副微凸体接触影响显著,且影响程度与入口压力及凸轮转速有直接关系;弹性变形及表面形貌均在一定程度上影响摩擦功耗及泄漏量且弹性变形的影响更大;柱塞副摩擦与密封特性对工作条件较为敏感,随着入口压力或凸轮转速的增大,摩擦功耗、压差流量与剪切流量均有不同程度的增加。

关键词：径向柱塞泵表面形貌弹性变形联合仿真参数分析

超导电动磁悬浮列车次级悬挂混合阻尼半主动减振控制研究

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机械工程学报 2023年第10期59卷 236-249页

作者：马光同曾靖淞冯丕极闫兆盈张伟海西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

超导电动磁悬浮列车是下一代高速轨道交通的主要发展方向之一,而动力学问题是影响其应用性能的一个重要方面。为了提高超导电动磁悬浮列车的运行安全性和乘坐舒适性,提出基于天棚-地棚混合阻尼的超导电动磁悬浮列车半主动减振控制方法... 详细信息

超导电动磁悬浮列车是下一代高速轨道交通的主要发展方向之一,而动力学问题是影响其应用性能的一个重要方面。为了提高超导电动磁悬浮列车的运行安全性和乘坐舒适性,提出基于天棚-地棚混合阻尼的超导电动磁悬浮列车半主动减振控制方法。基于动态电路理论计算了磁轨间的电磁力,利用SIMPACK和Simulink平台进行电磁力计算、动力学和控制方法的联合仿真,确定控制方法的最优最大阻尼系数和比例系数,对比分析被动悬挂与混合阻尼半主动悬挂的车体和悬浮架的振动控制效果。研究结果表明,被动悬挂下,超导电动磁悬浮列车的横向动力学性能劣于垂向;垂向混合阻尼比例系数为1时,铰接式悬浮架和非铰接悬浮架的横向混合阻尼比例系数分别为1和0.4时减振效果最佳。相比于被动悬挂,混合阻尼半主动悬挂下头车垂向和横向Sperling平稳性指标分别降低了20.9%和8.8%,横向平稳性等级由良好升为优级;中间车垂向和横向平稳性指标分别降低了7.4%和17.3%。铰接式悬浮架和非铰接悬浮架的横向加速度方均根值分别降低了12.5%和15.9%。从频域上看,车体和悬浮架小于5 Hz的低频振动得到有效抑制。以上研究结果验证了混合阻尼半主动控制能有效提高超导电动磁悬浮列车的运行安全性和乘坐舒适性。

关键词：超导电动磁悬浮动力学建模半主动控制动态电路联合仿真