液壓集成塊性能評估系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、液壓集成塊是集成式液壓系統(tǒng)的核心零部件，其內(nèi)部流動特性直接影響液壓系統(tǒng)的能耗和工作性能。從工程實用的角度，液壓集成塊不僅應(yīng)具有良好的結(jié)構(gòu)形態(tài)，還要具有與其所屬液壓系統(tǒng)的既定設(shè)計要求相匹配的通流品質(zhì)。本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項目，以在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)上實現(xiàn)性能尋優(yōu)為目標(biāo)，系統(tǒng)地研究了集成塊內(nèi)流系統(tǒng)的微觀流動特性和耗能機(jī)理，建立起提高液壓集成塊通流性能的性能設(shè)計準(zhǔn)則，依次實現(xiàn)對集成塊設(shè)計方案的性能評價和方案優(yōu)選；同時定量校驗所得集成塊設(shè)計

2、結(jié)果的性能品質(zhì)，取得了預(yù)期的成果。
　　 通過對國內(nèi)外同類研究現(xiàn)狀和成果的總結(jié)，本文提出針對液壓集成塊結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計所得結(jié)果群體實施性能優(yōu)選和校驗，從而實現(xiàn)對液壓集成塊性能優(yōu)化的的設(shè)計策略。這是一種復(fù)雜的帶多性能約束的工程設(shè)計問題。其中，性能約束來源于對液壓管流特性的深入研究，隸屬于流體力學(xué)的研究范疇。
　　 根據(jù)液壓集成塊性能評估系統(tǒng)的功能需求，采用功能驅(qū)動的系統(tǒng)規(guī)劃原理，對液壓集成塊的設(shè)計方案考核、性能評價優(yōu)選、性能校

3、驗以及三者的集成方式進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)劃，建立起液壓集成塊性能評估系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系和總體工作流程。在此基礎(chǔ)上，針對液壓集成塊管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點及液壓管流的理化特性，提出用于液壓集成塊管流特性研究的計算流體力學(xué)(CFD)關(guān)鍵性建模技術(shù)，并實驗驗證了方法的可行性及結(jié)果的可靠性。為全文的研究奠定了基礎(chǔ)。
　　 針對液壓管流雷諾數(shù)相對較低的特點，運用等效流場分布和分布參數(shù)方法建立了局部阻力系數(shù)的計算模型，由此得出局部液阻的低雷諾數(shù)局部阻力系數(shù)，實現(xiàn)

4、了對局部液阻阻力特性的量化評價，而且對其規(guī)律進(jìn)行了合理的闡述。該方法涵蓋了局部液阻引起的全部損失，消除了管壁對流體固有摩擦的影響，提高了局部阻力系數(shù)結(jié)果的準(zhǔn)確性和計算效率。在此基礎(chǔ)上，深入研究典型局部液阻的液壓管流特性及能耗機(jī)理，建立起以獲得優(yōu)良通流品質(zhì)為目標(biāo)的局部液阻結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)則。
　　 為了全面性、多角度地評價集成塊復(fù)雜管網(wǎng)的通流品質(zhì)，將無因次壓降系數(shù)和耗散率分別作為評價復(fù)雜管網(wǎng)的阻力特性和能耗特性的性能指標(biāo)。通過對典型復(fù)雜

5、管網(wǎng)的CFD研究，揭示了其內(nèi)部管流的復(fù)雜機(jī)理，分析了局部液阻之間的相互影響關(guān)系，闡述了管網(wǎng)組合方式、工藝孔屬性和進(jìn)出油孔道屬性等對管網(wǎng)性能品質(zhì)產(chǎn)生的影響，并量化評價了三類組合管網(wǎng)的性能品質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，確定了面向集成塊性能優(yōu)化的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)則。另外，建立了面向多工藝孔復(fù)雜管網(wǎng)的虛擬分塊原則，為其流動特性的快速分析提供依據(jù)。
　　 為實現(xiàn)集成塊結(jié)果群體中的方案尋優(yōu)，提出基于多目標(biāo)決策方法的集成塊性能優(yōu)選設(shè)計策略。將性能約束規(guī)則轉(zhuǎn)

6、化成性能子目標(biāo)，采用線性加權(quán)和法建立起集成塊性能品質(zhì)的多目標(biāo)決策模型；根據(jù)實施性能優(yōu)化必備的原始設(shè)計信息，設(shè)計科學(xué)合理的信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從性能優(yōu)選設(shè)計的需求出發(fā)，科學(xué)地建立面向性能優(yōu)選的開放式工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；通過數(shù)據(jù)庫技術(shù)自動識別結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果的孔道結(jié)構(gòu)特征，實現(xiàn)對集成塊設(shè)計方案的性能考核；依據(jù)性能考核結(jié)果實施集成塊性能品質(zhì)的量化評價；根據(jù)結(jié)果樣本的性能評價函數(shù)值，實現(xiàn)集成塊設(shè)計方案的性能優(yōu)選。
　　 為了快速、準(zhǔn)確地校驗液壓集成塊

7、的管網(wǎng)性能，運用CFD和最小二乘支持向量機(jī)( LS-SVM)相結(jié)合的方法實現(xiàn)了管網(wǎng)壓降的建模和預(yù)測?；贑FD的基礎(chǔ)研究，確定出壓降預(yù)測模型的參數(shù)驅(qū)動變量，并借鑒正交實驗的方法提取模型的訓(xùn)練數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)，從而建立基于LS-SVM的壓降預(yù)測模型。經(jīng)對比研究確立適合用于管網(wǎng)壓降參數(shù)化預(yù)測的核函數(shù)，并與基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測模型在預(yù)測精度、必要的訓(xùn)練樣本數(shù)及訓(xùn)練時間等方面進(jìn)行了對比。開發(fā)了面向工程應(yīng)用的液壓集成塊管網(wǎng)壓降校驗的實用性工具軟件