[1]黄凯波,杨礼康.一种磁流变阀的磁-流场耦合建模方法研究[J].浙江科技大学学报,2024,(06):500-514.[doi:10.3969/j.issn.2097-5236.2024.06.005 ]
　HUANG Kaibo,YANG Likang.Study on a modeling method of magneto-flow field coupling for magnetorheological valve[J].,2024,(06):500-514.[doi:10.3969/j.issn.2097-5236.2024.06.005 ]
点击复制

一种磁流变阀的磁-流场耦合建模方法研究(/HTML)
分享到：

《浙江科技大学学报》[ISSN:2097-5236/CN:33-1431/Z]

卷:
期数:
2024年06期
页码:
500-514
栏目:
出版日期:
2024-12-28

文章信息/Info

Title:
Study on a modeling method of magneto-flow field coupling for magnetorheological valve
文章编号:
2097-5236(2024)06-0500-15
作者:
黄凯波; 杨礼康
(浙江科技大学 机械与能源工程学院,杭州 310023)
Author(s):
HUANG Kaibo;  YANG Likang
(School of Mechanical and Energy Engineering, Zhejiang University of Science and Technology, Hangzhou 310023, Zhejiang, China)
关键词:
磁流变阀;  磁-流场耦合;  仿真;  动力学性能
分类号:
TB535.1
DOI:
10.3969/j.issn.2097-5236.2024.06.005
文献标志码:
A
摘要:
【目的】目前磁流变阀设计中仅依赖单一的磁场来评估性能可能会导致设计的不精确性,故提出一种磁流变阀的磁-流场耦合仿真方法。【方法】首先,由于磁流变阀性能受内部结构、磁场作用和流体动力学之间相互作用的影响,故分别建立该阀的力学、磁场与流场仿真模型; 其次,将磁流变流体视为非牛顿流体,用Bingham-Papanastasiou(B-P)黏度模型来确定其表观黏度,并将流体的动力黏度与感应磁场强度相联系,使用Comsol仿真软件进行磁-流场耦合仿真,深入研究磁流变阀内部的磁场分布及磁流变液(magnetorheological fluid,MRF)的流动特性; 最后,通过制作样机对其进行动力学性能测试。【结果】仿真结果与试验结果误差在2%～6%; 当电流从0.5 A增加到2.0 A时,峰值阻尼增幅达到了194.5%; 减小铁芯内侧倒角尺寸,增大中孔半径和增大阻尼间隙会减小MRF的流动速度。【结论】本研究结果可为未来在多样化应用场景下对阻尼器进行深入研究和性能优化提供一定的理论支撑。

参考文献/References:

[1] SPAGGIARI A, CASTAGNETTI D, GOLINELLI N, et al. Smart materials:properties, design and mechatronic applications[J]. Journal of Materials:Design and Applications, 2019, 233(4):734.
[2] JACOB R. Magnetic fluid torque and force transmitting device:US 2575360[P]. 1951-11-20.
[3] GOLDASZ J, SAPINSKI B. 磁流变减振器设计理论及控制技术[M]. 赵丹,刘少刚,柴丽琴,等译.北京:国防工业出版社,2020.
[4] CASE D, TAHERI B, RICHER E, et al. Dynamical modeling and experimental study of a small-scale magnetorheological damper[J]. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 2014, 19(3):1015.
[5] 刘旭辉,胡慧娜,方紫韵,等.磁流变阻尼假肢膝关节的参数设计与特性研究[J]. 机械设计与制造,2024,22(5):161.
[6] 宋元锦,庄重,程帜军,等.新型非牛顿流体减振器对滚筒洗衣机减振降噪效果的研究[J]. 振动与冲击,2024,43(15):311.
[7] 马涌泉,邱洪兴.新型磁流变脂阻尼器对铁路连续梁桥地震响应模糊神经网络控制[J]. 振动与冲击,2015,34(2):12.
[8] WU B X. CFD simulation of gas and non-Newtonian fluid two-phase flow in anaerobic digesters[J]. Water Research, 2010, 44(13):3861.
[9] 梁仕民,杨国来,王义金,等.强冲击载荷下电磁阻尼器磁阻尼力影响分析[J]. 振动与冲击,2024,43(18):21.
[10] HU H S, JIANG X Z, WANG J, et al. Design, modeling, and controlling of a large-scale magnetorheological shock absorber under high impact load[J]. Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 2012, 23(6):635.
[11] 谭忠.新型飞机起落架阻尼器的数学建模与理论[J]. 数学建模及其应用,2023,12(1):1.
[12] GURUBASAVARAJU T M, KUMAR H, MAHALINGAM A. Performance analysis of a semi-active suspension system using coupled CFD-FEA based non-parametric modeling of low capacity shear mode monotube MR damper[J]. Journal of Automobile Engineering, 2018, 233(5):1214.
[13] GHAFFARI A, HASHEMABADI S H, ASHTIANI M. A review on the simulation and modeling of magnetorheological fluids[J]. Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 2015, 26(8):881.
[14] TAIBI H, MESSELMI F. Effect of yield stress on the behavior of rigid zones during the laminar flow of Herschel-Bulkley fluid[J]. Alexandria Engineering Journal, 2017, 57(2):1109.
[15] GOLDASZ J, SAPINSKI B. Application of CFD to modeling of squeeze mode magnetorheological dampers[J]. Acta Mechanica et Automatica, 2015, 9(3):1.
[16] 于振环,刘顺安,张娜,等.磁流变减振器多场耦合仿真分析[J]. 农业机械学报,2014,45(1):1.
[17] PARLAK Z, ENGIN T, CALLI I. Optimal design of MR damper via finite element analyses of fluid dynamic and magnetic field[J]. Mechatronics, 2012, 22(6):890.

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期:2024-08-12
基金项目:国家自然科学基金项目(51175474)
通信作者:杨礼康(1971— ),男,山西省闻喜人,教授,博士,主要从事振动控制技术研究。E-mail:104019@zust.edu.cn。
更新日期/Last Update: 2024-12-28