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磁流阻尼可控理论及应用关键技术研究

冯雪梅  
【摘要】:磁流阻尼可控技术是利用磁流体的磁粘特性,通过外加可控磁场控制磁流阻尼器的阻尼特性,以期适应不同阻尼工况的减振要求。本文通过对液力阻尼的机理分析,较为深入地探讨了引起阻尼的各种参数对阻尼力的影响效应,重点研究了用磁流体作为阻尼液而实现阻尼可控的途径、理论和实现方法。 本文论述了流体阻尼产生的机理,从理论上分析了形成流体阻尼的条件及实现阻尼可控的因素,研究了通过控制流体粘度实现阻尼调节的理论基础。通过分析目前工程中的轿车液力阻尼器工作原理,采用有限元法对阻尼器内部流体的工作状态进行了分析;探讨了油液在工作过程中的压力、流速及其流场分布的动力学特征,为流体阻尼器结构设计及其阻尼特性的数值模拟分析提供了理论依据。 基于粘性流体力学和减振理论,本文提出了一种新的分域离散法,对阻尼器内部油液物理性能与环境参数如温度、压力及其流态进行了耦合处理,解决了阻尼特性模拟中的关键技术问题,建立了阻尼器阻尼特性模拟分析模型。并基于此模型,分析了各阻尼参数对阻尼器示功图及其阻尼特性的影响与效应,为阻尼器的设计及其工程应用建立了新的技术基础。 研制出了可控参数的磁流阻尼器试验机及其数据处理系统,为阻尼可控研究提供了试验手段;通过试验,验证了理论模型与实验结果的一致性,从而确认了模拟模型在理论分析中的可信度及在工程中的可用性。 研究了磁流体的力学性能及磁流体粘度与外加控制磁场间的可控关系,测定了磁流体在特定条件下的磁粘特性,获得了磁流体粘度与磁场强度之间的相关性。 通过有限元分析和数值模拟分析,研究了磁流阻尼磁场控制模式、阻尼生成模式,阻尼器磁路材质匹配以及阻尼器参数与阻尼特性的关系,解决了磁流阻尼器设计中的磁场、介质、材料及阻尼特征相互匹配的关键技术,开发出一种新的磁流阻尼器样品。对该样品的阻尼特性测试表明,此新开发出的磁流阻尼器可实现阻尼特性的可控,为该领域的进一步研究打下了理论和实践基础。


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