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基于壅塞流的恒负载气动系统的动态仿真

液压与气动 2014年第9期38卷 123-127页

作者：朱飞成章军王芳江南大学机械工程学院江苏无锡214122 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏无锡214122

利用小孔节流阀在一定压力条件下出现的流量壅塞现象,使气缸内输入的气体质量流量恒定。分别对小孔节流阀和气缸进行建模,并利用MATLAB/Simulink进行仿真,分析在壅塞状态下,负载、气源压力的变化对气缸动态特性的影响,并得到相应的气缸... 详细信息

利用小孔节流阀在一定压力条件下出现的流量壅塞现象,使气缸内输入的气体质量流量恒定。分别对小孔节流阀和气缸进行建模,并利用MATLAB/Simulink进行仿真,分析在壅塞状态下,负载、气源压力的变化对气缸动态特性的影响,并得到相应的气缸位移-时间曲线、速度-时间曲线以及压力-时间曲线。

关键词：壅塞流气动系统动态仿真

基于壅塞流的动力电池防爆阀泄压特性的动态仿真

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储能科学与技术 2023年第3期12卷 960-967页

作者：厉运杰张光雨祝维文闵远远饶成飞孙言飞徐庆庆合肥国轩高科动力能源有限公司安徽合肥230012

防爆阀作为缓解电池系统热失控的被动安全措施,在电芯设计中扮演着非常重要的角色,防爆阀的开启压力、阀体面积及阀体位置对电芯热失控后的泄压过程有着重要影响。本工作主要介绍了动力电池热失控后产热产气导致防爆阀开启的泄压过程,... 详细信息

防爆阀作为缓解电池系统热失控的被动安全措施,在电芯设计中扮演着非常重要的角色,防爆阀的开启压力、阀体面积及阀体位置对电芯热失控后的泄压过程有着重要影响。本工作主要介绍了动力电池热失控后产热产气导致防爆阀开启的泄压过程,通过理论计算、实验测试及仿真分析相结合的方式,对防爆阀的泄压特性进行了系统阐述与分析。首先,基于流体力学基本原理和方程从理论上对防爆阀的泄压过程进行了分析,阐述了电芯热失控过程中防爆阀开启后的泄压壅塞流基本状态;其次,通过开展无阀电芯的加热热失控和过充热失控两类实验,实验中实时监测了电芯热失控过程中卷芯的温度和电芯的内压,从而得到电芯热失控过程中防爆阀开启前电芯的产热产气速率;最后,对电芯的产热产气及泄压过程进行仿真,基于COMSOL软件,建立了动力电池防爆阀泄压过程的系统模型。且对防爆阀的开启压力、阀体面积及阀体位置等影响因素进行了归类仿真分析,并与实验数据进行了对比验证,得到了较为优化的防爆阀结构设计,为动力电池优化设计提供了一定的参考。

关键词：动力电池防爆阀壅塞流动态仿真泄压特性

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壅塞流动下绝热毛细管长度的近似解析解

机械工程学报 2002年第4期38卷 22-25页

作者：张春路丁国良上海交通大学动力与能源工程学院上海200030

为适应毛细管的工程设计要求，在绝热毛细管积分近似模型的基础上，提出壅塞流动下绝热毛细管长度的近似解析解。对流动壅塞的情况，为解决积分近似模型中长度计算需要迭代的问题，通过长度与压力的变化关系，提出了一种直接判别与计算... 详细信息

为适应毛细管的工程设计要求，在绝热毛细管积分近似模型的基础上，提出壅塞流动下绝热毛细管长度的近似解析解。对流动壅塞的情况，为解决积分近似模型中长度计算需要迭代的问题，通过长度与压力的变化关系，提出了一种直接判别与计算流动壅塞的方法。实例计算表明近似解满足工程精度要求。基于近似解，对绝热毛细管壅塞流动特性进行了理论分析。

关键词：毛细管壅塞流近似解析解长度制冷空调装置绝热

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亚音速真空管道列车气动壅塞及激波现象

机械工程学报 2021年第4期57卷 182-190页

作者：张晓涵李田张继业张卫华西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

真空管道列车运行环境变化复杂,研究管道内部气动现象对真空管道列车设计及优化等具有重要意义。利用收敛-扩张进气道理论阐明亚音速真空管道列车壅塞机制。建立考虑悬浮高度的二维亚音速真空管道列车数值模型,利用重叠网格技术研究了... 详细信息

真空管道列车运行环境变化复杂,研究管道内部气动现象对真空管道列车设计及优化等具有重要意义。利用收敛-扩张进气道理论阐明亚音速真空管道列车壅塞机制。建立考虑悬浮高度的二维亚音速真空管道列车数值模型,利用重叠网格技术研究了真空管道列车运行前方的气动壅塞现象与尾部的激波现象。结果表明:重叠网格技术适用于数值模拟真空管道列车气动特性。管道内列车前方的壅塞高压区域长度随着运行速度的增加而降低,随着运行时间的增加而增大,且壅塞高压区长度与列车运行速度和时间均呈线性关系。列车尾部区域存在膨胀波和激波,尾部激波长度随着运行速度的增加而增加。由于悬浮间隙的存在,列车尾部激波呈现上下不对称现象。通过理论和仿真计算相结合方法揭示真空管道列车运行前方气动壅塞现象产生机制,得到了列车后方的非对称尾部激波现象。

关键词：真空管道列车壅塞流激波亚音速列车重叠网格技术

电子膨胀阀制冷剂流动壅塞特性的理论与试验分析

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上海交通大学学报 2007年第3期41卷 411-418页

作者：张川陈芝久陈江平上海交通大学制冷与低温工程研究所

通过对膨胀阀内节流工作段几何结构的分析,将其简化为短喷嘴结构.基于短喷嘴相关流动特性的可视化研究成果,分析了制冷剂在膨胀阀节流膨胀过程中的主要物理现象.通过亚稳态液体闪蒸形成的蒸发波以及气体动力学非连续理论,建立了电子膨... 详细信息

通过对膨胀阀内节流工作段几何结构的分析,将其简化为短喷嘴结构.基于短喷嘴相关流动特性的可视化研究成果,分析了制冷剂在膨胀阀节流膨胀过程中的主要物理现象.通过亚稳态液体闪蒸形成的蒸发波以及气体动力学非连续理论,建立了电子膨胀阀壅塞机理模型.将该模型计算结果与试验数据相结合进行膨胀阀制冷剂流动壅塞特性的分析,解释了在电子膨胀阀小开度壅塞特性改变的原因,为膨胀阀生产单位提出了指导性意见.

关键词：电子膨胀阀壅塞流蒸发波

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真空背压下多截面细径管内气体流动特性分析

真空科学与技术学报 2015年第2期35卷 161-165页

作者：任旭东廖彬王小刚曾祥兵臧立青张方晓中国工程物理研究院总体工程研究所绵阳621900

采用数值模拟方法研究了真空背压下多截面细径管的气体流动问题,并结合理论和实验结果对管内气体流动特性进行了分析。研究结果表明:在初始时间段,容器压力下降较快,细径管内气体处于流动壅塞状态,壅塞状态稳定后,流速下降缓慢,使得壅... 详细信息

采用数值模拟方法研究了真空背压下多截面细径管的气体流动问题,并结合理论和实验结果对管内气体流动特性进行了分析。研究结果表明:在初始时间段,容器压力下降较快,细径管内气体处于流动壅塞状态,壅塞状态稳定后,流速下降缓慢,使得壅塞流动状态可以持续很长时间;壅塞状态下,容器压力随时间呈对数衰减关系,容器压力越小,壅塞状态持续时间越短。同时,壅塞状态下截面突变区域出现了膨胀波和超声速环。随着容器压力的进一步下降,导管入口的流速降低以及导管长度小于临界管长,不足以使气流加速到音速,产生壅塞条件不足,导管Ⅱ内的壅塞状态率先结束,导管Ⅲ和导管Ⅰ内的壅塞现象依次消失。细径管内气体转为层流状态,容器压力下降较慢。数值模拟结果与实验结果吻合较好,为多截面细径管内气体流动特性分析提供依据。

关键词：气体流动多截面细径管壅塞流层流背压

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考虑亚稳态的绝热毛细管流动性能的理论研究

低温与超导 2009年第10期37卷 40-45,48页

作者：陈轶光杨昭任勇天津大学热能研究所天津300072

采用均相模型建立绝热毛细管数学模型,同时考虑了"闪点延迟"、"壅塞流"现象和毛细管呈螺旋形所产生的局部阻力,利用matlab语言编写计算机程序,对绝热毛细管内的流体流动特性进行模拟计算,并分析研究了毛细管的流动性能。将计算结果与其... 详细信息

采用均相模型建立绝热毛细管数学模型,同时考虑了"闪点延迟"、"壅塞流"现象和毛细管呈螺旋形所产生的局部阻力,利用matlab语言编写计算机程序,对绝热毛细管内的流体流动特性进行模拟计算,并分析研究了毛细管的流动性能。将计算结果与其他学者提供的实验结果进行比较,全部的计算点误差都在±10%以内,达到工程运用的要求,其运用对于制冷系统毛细管的匹配具有一定的参考价值。

关键词：绝热毛细管亚稳态壅塞流数学模型

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真空容器充气时间计算公式的讨论

真空 2008年第5期45卷 20-22页

作者：王成生赵国胜付长亮孙海涛赵楠伊马爱德华北京制药系统有限公司北京100102

真空容器充气时间的计算,徐树深、夏正勋均推导出了真空容器充气时间的计算通式。本文从壅塞流的角度,认为徐树深等的公式仅适用于亚音速充气。本文给出了判别音速充气与亚音速充气的临界压力,并推导出了音速充气与亚音速充气时间的计... 详细信息

真空容器充气时间的计算,徐树深、夏正勋均推导出了真空容器充气时间的计算通式。本文从壅塞流的角度,认为徐树深等的公式仅适用于亚音速充气。本文给出了判别音速充气与亚音速充气的临界压力,并推导出了音速充气与亚音速充气时间的计算公式、简易计算式。

关键词：真空充气时间壅塞流

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基于壅塞特性的开关阀控气动系统研究

基于壅塞特性的开关阀控气动系统研究

作者：朱飞成江南大学

学位级别：硕士

凭借高性能、低成本、无污染等显著优点,气动技术被广泛应用于制药、包装、半导体等自动化生产程度较高的领域。但由于受气体的压缩性大、系统刚度低以及摩擦力复杂等因素的影响,气动系统很难达到理想的控制精度和响应时间。针对气体控... 详细信息

凭借高性能、低成本、无污染等显著优点,气动技术被广泛应用于制药、包装、半导体等自动化生产程度较高的领域。但由于受气体的压缩性大、系统刚度低以及摩擦力复杂等因素的影响,气动系统很难达到理想的控制精度和响应时间。针对气体控制体积较小的气动系统,为了能够简化系统模型降低应用成本,同时提高系统运动稳定性以及对负载变化的适应性,本文对气动元件流量特性中的壅塞现象加以研究并将其应用在开关阀控气动系统中,具体研究内容如下:首先对壅塞原理进行了阐述,并根据气体能量方程、连续性方程以及状态方程等推导出壅塞流动的相关特性。通过气动元件流量特性测定的国家标准GB/T14513对一种小孔节流阀进行流量特性试验,根据试验获得小孔节流阀的等效截面积和临界压力比,并分析高速开关阀与小孔节流阀串联后的流量特性情况。然后研究在传统开关阀控气动系统中加入小孔节流阀,使其达到减小输出流量以适应小型控制体积的目的,并通过设置一定的系统参数条件使其产生壅塞气流来驱动气缸运动。对基于壅塞特性的开关阀控气动系统(文中简称壅塞气动系统)进行结构与原理介绍,并别对系统中的高速开关阀与气缸建立相关的数学模型。利用壅塞状态气体质量流量不变的特性,对壅塞气动系统进行驱动特性研究。计算不同参数及负载条件下气缸位移、速度以及压力变化情况,分析这些条件的变化对气缸动态特性的影响。由于输入气缸并驱动气缸运动的气体具有质量流量稳定性,因此可以对系统模型中的气体质量流量方程进行简化,获得气缸速度、系统压力以及进气等效截面积的数学关系表达式。根据气缸行程与时间的要求,可以直接推导出壅塞气动系统所对应的系统压力以及进气等效截面积这两个主要参数。此外针对两种不同类型负载的气缸,根据不同的行程时间要求设计了壅塞气动系统所对应的参数,通过将参数代入系统进行仿真获得了预期的驱动效果。除了驱动特性的研究,还对壅塞气动系统进行位置控制研究。对系统中的高速开关阀采用PWM控制并进行位置控制仿真,分析气源压力、进气等效截面积、定位位置、控制精度等因素的变化对气缸运动稳定性以及定位精度的影响。选取两种不同类型的负载对壅塞气动系统以及常规气动系统进行仿真对比,结果显示两种系统在动态特性以及定位精度上所对应的影响是不同的。对于惯性负载,壅塞气动系统在运动稳定性和定位精度方面所受的影响均比常规气动系统小,但对于恒定外力负载,壅塞气动系统的定位精度低于常规气动系统。本课题以一个独特的方向研究了开关阀控气动系统,获得了一些基础性的研究成果,但还需要在今后的研究与应用中不断的深入和完善。

关键词：壅塞流气动系统动态特性仿真