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基于记忆合金的天体样本轨道转移密封方法
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作者 刘峥励 罗熠晨 +4 位作者 刘洲 于茂华 周学 洪昊岑 张斌 《中国空间科学技术(中英文)》 北大核心 2025年第3期77-88,共12页
对行星探测任务中的星壤采样密封问题进行了研究,旨在设计一种基于记忆合金温变原理的径向挤压密封装置,以确保样本的原位性,同时减少高轴向推进力的需求,优化采样密封操作过程。提出了基于Roth定律的微观泄露模型,以分析结构和外部参... 对行星探测任务中的星壤采样密封问题进行了研究,旨在设计一种基于记忆合金温变原理的径向挤压密封装置,以确保样本的原位性,同时减少高轴向推进力的需求,优化采样密封操作过程。提出了基于Roth定律的微观泄露模型,以分析结构和外部参数对密封漏率的影响。建立了两种不同构型的记忆合金片恢复变形模型,通过应力仿真确定了尖角构型在密封可靠性上的优势,并对几何尺寸进行了优化。装置采用了质量轻、效率高的聚酰亚胺加热膜进行电阻加热,通过单程记忆合金的径向挤压薄壁罐体内壁实现密封。利用理论泄露模型对漏率进行了预估,并通过热场仿真评估了加热能耗。研究结果表明,当记忆合金片与装置内壁的直径偏差小于0.20 mm时,装置的漏率达到了10-6Pa·m3/s。试验测试显示,装置的平均挤压应力为160 MPa,理论预估的漏率与实际测量结果一致,总能耗为2137.7 J。设计的基于记忆合金的挤压密封装置能够在无须高轴向推进力的情况下实现有效密封,特别是尖角构型在密封性能上展现出明显优势。装置的高密封性与低能耗特性为行星探测任务中的样品轨道转移密封提供了可靠且节能的解决方案,具有广泛的应用前景。 展开更多
关键词 星壤采样 密封装置 记忆合金 漏率模型 密封漏率
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重载柱塞泵球面配流副承载特性研究 被引量:5
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作者 任中永 崔依婷 +1 位作者 洪昊岑 许顺海 《机电工程》 CAS 北大核心 2022年第12期1694-1700,共7页
高压(>35 MPa)、大排量(>500 mL/r)的轴向柱塞泵是大断面隧道掘进装备刀盘驱动系统的核心动力源,在高压、大排量的工况下,轴向柱塞泵的配流副油膜是最易损的摩擦副结构,直接影响柱塞泵的可靠性。为此,针对大排量轴向柱塞泵中球面... 高压(>35 MPa)、大排量(>500 mL/r)的轴向柱塞泵是大断面隧道掘进装备刀盘驱动系统的核心动力源,在高压、大排量的工况下,轴向柱塞泵的配流副油膜是最易损的摩擦副结构,直接影响柱塞泵的可靠性。为此,针对大排量轴向柱塞泵中球面配流副结构的设计问题,对不同结构配流副的承载特性及压力流量特性进行了研究。首先,采用计算流体力学(CFD)方法,构建了轴向柱塞泵整泵的流场模型,对油膜内关键节点的受力及压力流量特性进行了求解,并通过与台架实验的压力出口数据,对比验证了仿真模型边界设置的准确性;然后,对比分析了不同配流副结构的出口压力流量特性,分别对平面配流副、锥面配流副和球面配流副的泄漏特性及其承载特性进行了计算;最后,分析了不同曲率半径的球面配流副在出口压力流量特性、泄漏特性及承载特性方面的差异,提出了球面配流副结构的优化方案。研究结果表明:在泄漏和承载能力方面,球面配流副均优于传统的平面配流副,并且球面曲率半径会直接影响配流副的泄漏和承载特性;针对排量为750 mL/r的大排量轴向柱塞泵,其最优的球面曲率半径为455 mm,此时的脉动率为13.6%,油膜的承载力达76 kN,此时的球面配流副具有最优的承载特性。 展开更多
关键词 容积泵 大排量轴向柱塞泵 出口压力流量特性 油膜承载特性 油膜泄漏特性 配流副结构优化
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基于多目标遗传算法的斜盘式轴向柱塞泵低脉动结构优化设计 被引量:5
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作者 谢海波 洪昊岑 +2 位作者 王柏村 姜伟 杨华勇 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期160-167,共8页
由于轴向柱塞泵的非对称结构特性,其输出压力和输出流量存在脉动特性,对液压系统的输出稳定性和可靠性造成影响,因此提出了一种基于多目标遗传算法的斜盘式轴向柱塞泵低脉动结构优化设计方法。首先,通过CFD(computational fluid dynami... 由于轴向柱塞泵的非对称结构特性,其输出压力和输出流量存在脉动特性,对液压系统的输出稳定性和可靠性造成影响,因此提出了一种基于多目标遗传算法的斜盘式轴向柱塞泵低脉动结构优化设计方法。首先,通过CFD(computational fluid dynamics,计算流体动力学)仿真分析方法,对轴向柱塞泵上/下死点位的压力-流量脉动的产生机理进行了分析;其次,对阻尼槽结构参数对轴向柱塞泵输出压力-流量脉动的影响规律进行了分析,构建了阻尼槽结构的多目标优化模型;最后,求解了低脉动阻尼槽结构。优化后的结构参数:阻尼槽半径为2.21 mm,阻尼槽长度为10.32 mm,阻尼槽错配角为16.54°。优化后压力脉动率为0.59%,相比于优化前的0.75%降低了0.16%,脉动幅值为0.25 MPa;优化后流量脉动率为12.02%,相比于优化前的5.61%降低了43.59%。研究结果为轴向柱塞泵低脉动结构的优化设计提供了有效的理论支持和实践指导。 展开更多
关键词 轴向柱塞泵 配流盘 阻尼槽 多目标优化 低脉动
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基于3D空间点云模型的轴向柱塞泵配流盘过流面积计算方法 被引量:2
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作者 郭志敏 戴海曙 +3 位作者 翟江 吴东伟 徐楠 谢海波 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第5期886-893,共8页
在轴向柱塞泵的工作过程中,通过配流盘进行高低压的循环切换,而配流盘的过流面积是影响柱塞泵内部压力平稳过渡的重要参数。为了完成对配流结构过流面积的求解计算,提出了一种基于多维流场点云的过流面积计算方法。首先,对配流盘流场的... 在轴向柱塞泵的工作过程中,通过配流盘进行高低压的循环切换,而配流盘的过流面积是影响柱塞泵内部压力平稳过渡的重要参数。为了完成对配流结构过流面积的求解计算,提出了一种基于多维流场点云的过流面积计算方法。首先,对配流盘流场的点云化过程进行了理论分析,得到了点云化处理的实施方法;然后,对配流盘三维流域模型进行了系列修正,提出了缓冲槽连通阶段模型的修正方法,提高了过流面积计算的准确性;最后,对不同配流阶段的过流面积进行了计算,并与理论测量所得结果以及采用计算流体力学(CFD)数值模拟方法所得的结果,分别进行了对比。计算结果表明:基于多维流场点云的过流面积识别算法求得的过流面积峰值大小为174.5 mm 2,而理论测量值的大小为177.5 mm 2;二者的相对误差率大约为1.7%;而与基于CFD方法所得结果的整体相对误差率,大约在5%以内。研究结果表明:采用该方法,能够直接且较精准地完成对配流盘过流面积的求解与计算,有效地简化了过流面积变换趋势的求解过程。 展开更多
关键词 轴向柱塞泵 配流盘 点云模型 过流面积计算 计算流体力学 缓冲槽
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基于CEEMDAN与t-SNE的轴向柱塞泵典型故障诊断方法 被引量:7
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作者 呼瑞红 许顺海 +3 位作者 张斌 任中永 王安迪 洪昊岑 《液压与气动》 北大核心 2024年第5期1-8,共8页
掘进机在非均匀土壤工况下运行会使得其液压驱动系统受到较强的冲击负载,易导致其核心动力源液压泵发生故障。针对轴向柱塞泵内的典型磨损故障的特征分离提取与辨识分类,提出了一种基于CEEMDAN方法的故障振动信号时频域特征提取方法,对... 掘进机在非均匀土壤工况下运行会使得其液压驱动系统受到较强的冲击负载,易导致其核心动力源液压泵发生故障。针对轴向柱塞泵内的典型磨损故障的特征分离提取与辨识分类,提出了一种基于CEEMDAN方法的故障振动信号时频域特征提取方法,对泵壳体采集的振动信号进行时频域分解,并构建70维度特征空间对状态特征进行表征描述;通过特征降维融合的策略,采用t-SNE对高维特征进行解析融合,将70维的特征空间降维至2维空间,并显著提升了分类器的训练效率和分类准确性;采用SVM方法训练3类典型磨损故障的分类器模型,并通过测试集验证,模型的辨识准确性达到96.7%,显著优于不进行降维处理的高维分类器辨识模型。 展开更多
关键词 CEEMDAN 轴向柱塞泵 故障诊断 特征提取
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轴向柱塞泵流致噪声传递机理分析 被引量:3
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作者 崔凯 郭志敏 +2 位作者 翟江 徐楠 洪昊岑 《液压与气动》 北大核心 2024年第6期133-141,共9页
在高压工况下,轴向柱塞泵易产生较大的噪声,其主要成分为流体噪声。提出使用计算声学的方法,对轴向柱塞泵的流致噪声进行仿真模拟。首先,归纳了柱塞泵流体噪声的产生机理与传递路径。然后,构建了柱塞泵的声学仿真模型,对其进行数值模拟... 在高压工况下,轴向柱塞泵易产生较大的噪声,其主要成分为流体噪声。提出使用计算声学的方法,对轴向柱塞泵的流致噪声进行仿真模拟。首先,归纳了柱塞泵流体噪声的产生机理与传递路径。然后,构建了柱塞泵的声学仿真模型,对其进行数值模拟。最后,分析了柱塞泵的噪声、振动仿真结果,并通过试验加以验证。结果表明:轴向柱塞泵的流体噪声从内向外逐步传递,并作为激励源,引发内部零件与泵体的振动,进而产生辐射噪声;仿真结果与试验结果误差小于6%,仿真的准确度较高。 展开更多
关键词 轴向柱塞泵 流体噪声 计算声学 仿真
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基于数字底座的涂装车身缓存区智能设计与调度优化 被引量:4
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作者 王柏村 朱凯凌 +3 位作者 鲍劲松 王峰 谢海波 杨华勇 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2023年第4期399-408,共10页
在汽车生产环节进行数字建模、系统仿真与优化对提升汽车的生产质量和效率具有重要意义。为了解决目前汽车制造企业普遍存在的因数据链断裂而导致的资源配置效率低下等难题,以汽车涂装车身缓存区(painted body storage,PBS)为研究对象,... 在汽车生产环节进行数字建模、系统仿真与优化对提升汽车的生产质量和效率具有重要意义。为了解决目前汽车制造企业普遍存在的因数据链断裂而导致的资源配置效率低下等难题,以汽车涂装车身缓存区(painted body storage,PBS)为研究对象,提出了一种新型的数字底座平台,来实现数据链整合和多源异构数据融合。同时,设计了一种针对PBS的车身调序策略,考虑了总装工艺对车序优化的约束,采用遗传算法获得了PBS出车序列,然后以逆序数对为参考指标,进行PBS车道排布。将基于数字底座的PBS系统应用于某汽车制造企业,应用效果验证了所提出方法和策略的有效性。研究结果为企业构建内部集成制造平台和设计具体车间单元提供了参考。 展开更多
关键词 涂装车身缓存区 数字底座 系统设计 建模仿真 调序优化
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串联式轴向柱塞泵转位角对合流流量脉动的影响 被引量:5
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作者 徐楠 谢海波 +1 位作者 洪昊岑 王承震 《液压与气动》 北大核心 2023年第8期8-16,共9页
串联式轴向柱塞泵作为工程机械液压作动系统的核心动力源,其输出性能的好坏直接决定整机的操控性能。提出了通过转位角错配的方法来抑制双泵在合流时产生的流量脉动与压力冲击。首先,通过对双泵柱塞孔的几何分布构型分析,划分了7组大小... 串联式轴向柱塞泵作为工程机械液压作动系统的核心动力源,其输出性能的好坏直接决定整机的操控性能。提出了通过转位角错配的方法来抑制双泵在合流时产生的流量脉动与压力冲击。首先,通过对双泵柱塞孔的几何分布构型分析,划分了7组大小不同的转位角;然后,利用CFD技术,对不同转位角构型的双泵模型进行流场仿真,对比流量-压力特性,得出当串联泵两套转子系统的结构、类型均一致,且柱塞数目为9个时的最佳转位角为20°;最后,对比了带有最佳转位角构型与原始的零错配构型在不同工况下的输出特性,验证优化效果。研究结果表明:串联式柱塞泵在设置最佳转位角构型后,通过运用双泵输出流量之间存在的固定相位差,实现了合流流量的“错峰”叠加效应,并能够满足任何工况条件下的合流脉动性能均优于无转位角构型,抑制脉动冲击效果显著。 展开更多
关键词 串联式柱塞泵 转位角 CFD数值模拟 脉动
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我国中小企业数字化转型的模式与对策 被引量:20
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作者 王柏村 朱凯凌 +4 位作者 薛塬 白洁 臧冀原 谢海波 杨华勇 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第14期1756-1763,共8页
推动中小企业数字化转型对我国制造业的全面提质增效具有重大意义。中小企业在数字化转型中存在成本过高、路径模糊、人才短缺等问题,且缺少数字化转型的分析框架与参考范式,因此构建了中小企业数字化转型的分析框架,明确了实现数字化... 推动中小企业数字化转型对我国制造业的全面提质增效具有重大意义。中小企业在数字化转型中存在成本过高、路径模糊、人才短缺等问题,且缺少数字化转型的分析框架与参考范式,因此构建了中小企业数字化转型的分析框架,明确了实现数字化转型关键因素,通过案例研究归纳提出了中小企业数字化转型的四类基本路径模式。基于上述研究,为我国中小企业的数字化转型提出针对性对策建议,以期推动中小企业数字化、智能化发展。 展开更多
关键词 中小企业 数字化转型 智能制造 发展模式
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基于FMI的轴向柱塞泵分布式联合仿真与动态优化 被引量:5
10
作者 郭志敏 戴海曙 +4 位作者 翟江 洪昊岑 王柏村 谢海波 杨华勇 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2023年第4期495-502,共8页
运用联合仿真的方法能够实时分析柱塞泵的运动学、动力学性能以及液压系统特性,其可广泛应用于柱塞泵产品的设计与优化。针对传统优化过程中分析与优化的离散化、效率低等不足,提出了一种基于功能模型接口(functional mock-up interface... 运用联合仿真的方法能够实时分析柱塞泵的运动学、动力学性能以及液压系统特性,其可广泛应用于柱塞泵产品的设计与优化。针对传统优化过程中分析与优化的离散化、效率低等不足,提出了一种基于功能模型接口(functional mock-up interface,FMI)的轴向柱塞泵分布式联合仿真方法,通过开发自动优化组件,实现对阻尼槽结构参数的迭代优化。首先,进行柱塞泵轴系运动学、动力学分析,建立其运动模型和受力模型,来确定轴系组件的约束关系;其次,搭建了柱塞泵联合仿真模型,研究了柱塞的运动、受力和变形特性;然后,基于云端服务器搭建了柱塞泵分布式联合仿真模型,通过FMI技术实现了各个仿真软件的同步调用;最后,基于云平台架构,开发了柱塞泵阻尼槽优化设计模板,实现了对阻尼槽最优结构参数的求解及其模型自动创建。仿真结果表明,阻尼槽结构优化后,柱塞泵出口流量脉动率降低了35.78%。所提出的方法能有效提高仿真与优化的效率,减轻研发人员的工作负担。 展开更多
关键词 轴向柱塞泵 分布式建模 混合建模 动态优化
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基于NSGA-Ⅱ的柱塞泵阻尼槽多目标参数优化 被引量:5
11
作者 戴海曙 郭志敏 +2 位作者 翟江 徐楠 洪昊岑 《液压与气动》 北大核心 2023年第8期26-33,共8页
配流盘的阻尼槽结构,对于柱塞泵脉动抑制与减振降噪优化起着至关重要的作用。提出了基于快速非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic AlgorithmⅡ,NSGA-Ⅱ)的阻尼槽多目标参数优化方法,对柱塞泵的阻尼槽参数进行优化计算。首... 配流盘的阻尼槽结构,对于柱塞泵脉动抑制与减振降噪优化起着至关重要的作用。提出了基于快速非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic AlgorithmⅡ,NSGA-Ⅱ)的阻尼槽多目标参数优化方法,对柱塞泵的阻尼槽参数进行优化计算。首先,通过搭建柱塞泵联合仿真模型,求解得到不同阻尼槽结构下的流量特性与变化规律;然后,构建了基于NSGA-Ⅱ的多目标参数优化模型,以柱塞泵的输出流量脉动与斜盘受力冲击均取最小值作为优化目标,进行阻尼槽关键参数寻优。最后,得出优化后柱塞泵的出口流量脉动率相比优化前可降低约35.78%,斜盘合力脉动率降低约9.85%,优化效果较好。通过对仿真结果分析,确定阻尼槽的结构参数对柱塞泵脉动冲击特性影响显著,采用NSGA-Ⅱ算法的多目标参数优化方法,能够有效的求解最优阻尼槽参数,极大提升了阻尼槽结构优化效率。 展开更多
关键词 阻尼槽优化 NSGA-Ⅱ 轴向柱塞泵 多目标优化
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基于数字底座技术的分布式轴向柱塞泵联合仿真 被引量:1
12
作者 谭顺辉 洪昊岑 +2 位作者 许顺海 沈文杰 张斌 《机电工程》 CAS 北大核心 2023年第12期1965-1972,共8页
针对现阶段联合仿真技术离散化程度高、优化迭代过程需要大量重复工作的问题,提出了一种基于数字底座技术的分布式轴向柱塞泵联合仿真方法,基于数字底座技术,能够实现对联合仿真模型进行模板化管理目标,实现设计的零成化管理目标,提升... 针对现阶段联合仿真技术离散化程度高、优化迭代过程需要大量重复工作的问题,提出了一种基于数字底座技术的分布式轴向柱塞泵联合仿真方法,基于数字底座技术,能够实现对联合仿真模型进行模板化管理目标,实现设计的零成化管理目标,提升设计效率。首先,对某型大排量轴向柱塞泵的转子轴系的运动学、动力学进行了机理分析,明确了运动组件间的约束关系定义方法;然后,构建了轴向柱塞泵的液压系统动力学联合仿真模型,完成了对泵内组件的运动学、动力学特性的仿真计算;再次,分析了联合仿真的计算结果,对泵内组件在转动周期内的受力、运动特性进行了分析,采用柱塞模型柔性化的方法对柱塞球头结构的薄弱点进行了讨论;最后,采用数字底座平台技术,搭建了柱塞泵的配流盘自动优化设计模板,通过配置功能模型接口,完成了对联合仿真模型的数据调度和多软件的设计-仿真验证-优化的一体化,并构建了多目标遗传算法的阻尼槽结构优化策略模型,实现了阻尼槽最优构型的在线寻优和模型自更新目的。研究结果表明:相比于传统的离散优化设计方法,通过搭建一体化设计优化平台能够极大地提升设计效率,避免了传统优化设计环节中需要对配流盘结构进行多次重复建模的问题,并支持采用Pareto前沿面判断组件求解最优结构参数,可实现优化结果的自动建模目的。 展开更多
关键词 数字底座技术 轴向柱塞泵 联合仿真 设计平台 动力学分析 配流盘结构
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基于多目标遗传算法的柱塞泵阻尼槽多参数优化 被引量:2
13
作者 郭志敏 翟江 +1 位作者 吴东伟 洪昊岑 《机电工程》 CAS 北大核心 2023年第5期773-780,共8页
斜盘式柱塞泵通过配流盘进行进出口的高低压油液切换,其过渡区域的阻尼槽结构优化设计对于提升泵出口的压力-流量特性至关重要。为了有效地提高阻尼槽结构优化设计的效率,提出了一种基于多目标遗传算法的圆柱形阻尼槽多参数优化方法。首... 斜盘式柱塞泵通过配流盘进行进出口的高低压油液切换,其过渡区域的阻尼槽结构优化设计对于提升泵出口的压力-流量特性至关重要。为了有效地提高阻尼槽结构优化设计的效率,提出了一种基于多目标遗传算法的圆柱形阻尼槽多参数优化方法。首先,对配流盘阻尼槽的构型与柱塞泵的输出压力流量特性的关系进行了理论分析;采用计算流体力学(CFD)方法,对配流盘阻尼槽原始结构的流场压力-流量特性进行了计算,对其出口流量脉动特性与阻尼槽结构的关系进行了分析;然后,对不同阻尼槽结构的流场特性进行了计算,分析了阻尼槽半径、阻尼槽长度以及阻尼槽偏转角对输出压力-流量特性的影响规律;最后,采用了多目标遗传算法,以降低出口流量脉动和压力冲击为优化目标,求解得到了圆柱形阻尼槽的最优结构,并将其与原始结构的仿真结果进行了对比,以验证优化效果。仿真结果表明:最优结构参数为阻尼槽半径2.21 mm、阻尼槽长度10.32 mm、阻尼槽偏转角16.54°,相较于原始结构的仿真结果,压力脉动率降低了0.16%,流量脉动率降低了43.59%,优化效果显著。研究结果表明:通过对仿真结果的分析,阀芯阻尼槽的结构参数对柱塞泵的压力-流量特性影响显著,通过遗传算法对流场模型的计算结果进行优化分析,有效地减少了通过枚举法进行参数优化的建模环节,极大地提升了阻尼槽结构的优化效率。 展开更多
关键词 柱塞泵配流盘 圆柱形阻尼槽 压力-流量特性 遗传算法 参数优化 计算流体力学
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