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大型泵与风机液力调速节能关键技术研究EJF-386

大型泵与风机液力调速节能关键技术研究

(1)探讨气液两相流动的特点及目前气液两相流动研究中使用的数值计算方法,给出CFD中的几种多相流模型,并根据液力偶合器的实际情况进行分析以确定本文采用的模型。

(2)基于CFD方法进行液力偶合器两相流动数值模拟,确定流场计算的解决方案;建立基型YOCQZ450调速型液力偶合器的三维模型,同时进行计算网格划分与边界条件设置;根据数值模拟结果详细分析偶合器在不同充液率下的速度场和压力场,并基于三维流场数值解计算其外特性和原始特性。

(3)进行液力偶合器的外特性实验,测试大功率调速型液力偶合器在不同充液率下的外特性参数,并与预测结果进行对比分析,从而验证特性预测方法的正确性及准确性。

(4)基于流场数值计算和特性计算方法,提出液力偶合器的现代设计方法,基于UG和CFD平台开发大功率调速型液力偶合器设计软件并进行参数化设计与优化设计。目前的调速型液力偶合器多以传统的伺服装置构成导管的位置闭环控制,输出转速的动、静态特性受负载影响较大。

结合国家高技术研究发展计划(863计划)专题课题“大型泵与风机液力调速节能关键技术研究”(2007AA05Z256),基于三维多相流动理论和计算流体动力学(CFD),对大功率调速型液力偶合器的非稳态两相流动进行数值模拟;针对计算实例的数值计算结果对其流场的速度与压力分布进行详细分析,揭示其流场的流动规律和特性。基于三维流场数值解进行液力偶合器的特性预测,将理论计算与实验结果进行对比分析,从而验证理论方法和计算的正确性。

随着计算机技术和控制理论的研究发展,新型电液控制系统在调速型液力偶合器转速闭环控制中的研究和应用不仅具有现实的可能,也有着特别实际的意义。液力偶合器的结构原理使其具有非线性、时变及滞后等特点,因而用传统的控制理论实现转速闭环控制较为困难。模糊控制是一种不依赖于被控对象数学模型的仿人思维的控制技术,具有较强的智能性,可以体现领域专家的控制思想。

本论文以模糊控制策略实现了对调速型液力偶合器的转速闭环控制,大幅提高了控制精度,增强了调速节能效果。本论文主要对调速型液力偶合器及其调速装置的结构原理进行了分析,研发了一种新型的基于开关阀的调速型液力偶合器转速闭环控制的电液控制系统,完成了系统方案设计和元器件的选型;按照模糊逻辑控制思想完成模糊控制算法,设计开发了基于C8051F040单片机的模糊控制器,对模糊控制器的软、硬件进行了模块化设计,详细阐述了各个模块的设计思想。

台架实验结果表明,调速型液力偶合器的新型电液模糊控制系统运行稳定可靠,动态响应较好,完全达到预期的控制精度。这表明本论文所采用的控制策略是有效的,可以满足现场实际使用的要求,从而为新型智能化电液控制系统在调速型液力偶合器上的应用研究奠定了基础。

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