磁控形状记忆合金驱动型射流伺服阀前置级的多场耦合机理与动态特性

基本信息
批准号:51605145
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:22.00
负责人:李跃松
学科分类:
依托单位:河南科技大学
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李阁强,吴孜越,顾永升,牛彦杰,丁银婷,张龙飞
关键词:
超磁致伸缩材料磁控形状记忆合金动态特性射流伺服阀多物理场
结项摘要

As one of the next actuators’ key materials, magnetic shape memory (MSM) alloy can rapidly produce a much larger magnetic-field-induced strain than giant magnetostrictive material. In order to meet the aeronautical and astronautical control systems’ need for the jet-type servovalve with high dynamic performance, the fundamental research on jet-type servovalve presage driven by magnetic shape memory (MSMJS) alloy is proposed. .Firstly, based on the theory of multidisciplinary, under coupling effects of current, temperature, stress and flow, the nonlinear electromagnetic and heat transfer mechanism in MSMJS presage will be studied, the relationships of multi-physical structure parameters will be revealed. Secondly, the flow field visualization in jet-typehydraulic amplifier will be done, the flow pattern, flow regime and development of pressure will be given. From the point of view of the kinetic energy and momentum, the multi-objected optimization model and characteristic equations will be deduced, which can reflect the process of hydraulic energy. Finally, the nonlinear dynamical models of MSM actuator and MSMJS presage with dynamic electromagnetic energy loss will be derived, the dynamical performance will be analyzed. .The project will lay a foundation for the servovalve with high dynamic performance and improve MSM alloy’s application.

磁控形状记忆(MSM)合金兼具超磁致伸缩材料响应快和温控形状记忆合金形变大的优点,是新一代执行器的基础材料之一。针对航空航天领域对高频响射流伺服阀的迫切需求,本项目提出MSM合金驱动射流伺服阀(MSMJS)前置级的构思,并研究其中需要解决的关键科学问题。首先,通过多学科多物理场协同建模方法,研究电流、温度、应力、流量等多物理参量耦合作用下MSMJS前置级的电磁驱动和传热机理,确定其多物理场参数匹配关系;然后,对射流液压放大器内部流场流动规律进行可视化研究,揭示流场压力和流量的演化过程。并从动能和动量角度,建立反映液压能传递过程的多参数优化和输出特性模型;最后,构建出MSM电-机转换器和MSMJS前置级的计涡流和附加损耗的非线性动力学模型,并研究其动态响应特性。本项目的开展不但为新型高频伺服阀的研制奠定理论基础,而且将促进MSM合金在流体控制领域的应用。

项目摘要

磁控形状记忆(MSM)合金兼具超磁致伸缩材料响应快和温控形状记忆合金形变大的优点,是新一代执行器的基础材料之一。.针对航空航天领域对高频响射流伺服阀的迫切需求,本项目以MSM驱动型射流伺服阀前置级为研究对象,通过机理建模、数值模拟及实验研究,对其研制中的关键科学问题进行了研究。. 取得的研究成果为:(1)揭示温度场、电磁场、流场、应力场等多物理场耦合作用下MSM射流伺服阀前置级的电磁驱动和传热机理,解决其多物理场结构参数的匹配问题;(2)通过分析射流液压放大器内部流场流动规律及液压能传递机理,建立了其特性方程和参数匹配模型;(3)构建出计动态电磁损耗的MSM电-机转换器和MSM射流伺服阀前置级非线性动力学模型,给出了其动态响应特性(额定值下,阶跃响应为2.8ms)。. 这些成果展不但为新型高频伺服阀的研制奠定理论基础,而且将促进MSM合金在流体控制领域的应用,具有一定的科学意义和应用前景。..

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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