超声气蚀检测平台分析及设计

发布时间：2017-09-04 22:50

  本文关键词：超声气蚀检测平台分析及设计

  更多相关文章： 气蚀效应 动态匹配 自适应跟频 模糊PID 表面粗糙度

【摘要】：金属材料的气蚀现象常见于工作于流体介质条件下的器件中,因其破坏范围广,已成为水利、航天等行业亟待解决的关键问题之一。然而,由于气蚀磨损过程较为复杂,涉及多个交叉领域,国内外至今仍尚无较为完善的气蚀研究体系。研制出具体工况下的高性能抗气蚀材料,目前已成为材料学领域的科研热点之一。本文通过超声振动装置模拟流体介质下气蚀现象,最后对几种材料的气蚀磨损进行分析测试,试图为不同材料的气蚀性能提供科研依据。本文提出的气蚀检测平台通过超声振动系统、水温控制系统、液位反馈系统等模块构成。首先,分析目前材料气蚀研究检测现状,设计了一套用于模拟“气蚀效应”超声振动装置,并侧重讨论振动系统的跟频匹配网络设计以及频率搜索与跟踪阶段的算法控制设计;然后,针对气蚀过程中需满足的温度与测试液条件分别进行恒温系统以及液位反馈系统方案的设计,最后,通过运行整个平台进行集中材料气蚀磨损分析,满足课题设计要求。主要方法如下:1.论文在传统静态匹配模型基础上引入动态匹配,利用耦合振荡理论求出跟频的动态耦合频率点。算法方面,采取积分分离PI算法在频率搜索与跟踪阶段进行振动系统自适应跟频。2.温控方面,先对温度传感器进行误差标定,再对采集到的实际温度值与设定值的差值做模糊化PID处理,实现第二恒温场下温度恒定。3.针对气蚀过程中存在的液体挥发情况,配合重力传感模块将液位高度量化后,通过输出信号控制调节阀开合,实现液位自动增补功能。4.采用失重法以及气蚀样品表面粗糙度形貌扫描法对金属材料气蚀磨损进行分析,得出不同金属材料抗气蚀性能在流体介质工况下的优异。
【关键词】：气蚀效应 动态匹配 自适应跟频 模糊PID 表面粗糙度
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG172;TH878.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 超声效应及其研究现状11-14
• 1.1.1 超声效应简介11-12
• 1.1.2 超声空化效应发展及研究现状12-14
• 1.2 气蚀基础研究14-18
• 1.2.1 气蚀概念14
• 1.2.2 气蚀基本原理14-16
• 1.2.3 气蚀过程及其影响因素16-17
• 1.2.4 气蚀检测在国内外研究现状17-18
• 1.3 选题研究背景及意义18-19
• 1.4 论文组织19
• 1.5 本章小结19-20
• 第2章 超声气蚀检测平台总体设计分析20-26
• 2.1 超声气蚀检测平台简述20-22
• 2.1.1 气蚀检测平台效用分析20-21
• 2.1.2 检测平台性能指标及特点21
• 2.1.3 超声气蚀检测标准协议21-22
• 2.2 超声气蚀检测平台架构组成22-25
• 2.2.1 气蚀检测平台设计原则22-23
• 2.2.2 检测平台整体结构23-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第3章 超声振动系统设计与算法实现26-41
• 3.1 超声振动系统硬件组成26-27
• 3.2 超声驱动电源主控电路设计27-33
• 3.2.1 信号发生回路28-29
• 3.2.2 LC匹配网络电路设计29-31
• 3.2.3 反馈回路电路设计31-33
• 3.3 超声振动部件选型33-36
• 3.3.1 压电式换能器及性能分析33-35
• 3.3.2 变幅杆选型35-36
• 3.3.3 工具头选型36
• 3.4 超声驱动电源软件设计及实现36-40
• 3.4.1 振幅控制算法37-38
• 3.4.2 频率搜索与跟踪算法分析设计38-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 循环水温度控制系统分析及其设计41-53
• 4.1 温控系统于检测平台的研究意义41
• 4.2 恒温控制系统模块设计41-47
• 4.2.1 温度采样电路42-44
• 4.2.2 加热模块44-45
• 4.2.3 显示模块45-47
• 4.3 恒温控制算法设计及仿真分析47-52
• 4.3.1 控制对象分析47-49
• 4.3.2 模糊PID控制算法设计49-51
• 4.3.3 仿真分析51-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第5章 液位感应控制系统分析设计53-59
• 5.1 液位感应系统对检测平台的必要性53
• 5.2 液位传感模块选型设计53-56
• 5.2.1 信号数据采集54-55
• 5.2.2 非线性温漂补偿55-56
• 5.3 液位信号反馈输出控制56-58
• 5.3.1 继电器控制模块56-57
• 5.3.2 反馈控制方案57-58
• 5.4 本章小结58-59
• 第6章 超声气蚀检测实测效果分析59-66
• 6.1 超声气蚀检测方案59-61
• 6.1.1 检测试验条件60
• 6.1.2 待测样品选择60-61
• 6.2 样品气蚀磨损度结果分析61-65
• 6.2.1 气蚀磨损度衡量方法61
• 6.2.2 结果分析61-65
• 6.3 本章小结65-66
• 第7章 总结与展望66-68
• 7.1 总结66
• 7.2 展望66-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-73
• 附录73

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 姜莉莉;;离心泵气蚀现象及实例分析[J];化学工程与装备;2010年04期

2 黄全森;关于气蚀破坏几个问题的探讨[J];机械工程材料;1983年06期

3 余高伟,魏统胜,王友启,齐明侠;自相关分析技术诊断离心泵气蚀的试验研究[J];石油矿场机械;2001年04期

4 范海峰;范琪;虞丹萍;周娜;周天财;徐玉朋;;离心泵气蚀问题研究及抗气蚀性能改进[J];化工技术与开发;2011年01期

5 张健;;离心泵的气蚀及防止措施[J];广州化工;2011年06期

6 张硕磊;丁明;;浅析工艺生产中离心泵的气蚀[J];中国石油和化工标准与质量;2013年19期

7 S. YEDIDIAH;赵嘉树;;避免离心泵中的气蚀现象[J];矿山机械;1982年03期

8 汪健生;刘志毅;;管道节流过程中气蚀的数值模拟[J];机械工程学报;2008年12期

9 尚阳锋;任世君;朱玉芹;;离心泵气蚀的危害及防范措施[J];化工设计通讯;2009年03期

10 刘德斌;贾谊;赵丽丽;;离心泵气蚀的发生及预防[J];纯碱工业;2010年04期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 郝劲松;;航空活塞发动机燃油系统气蚀问题研究[A];第十三届中国科协年会第22分会场-中国通用航空发展研讨会论文集[C];2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 李宝星;超声气蚀检测平台分析及设计[D];杭州电子科技大学;2016年

2 王海燕;轴向柱塞泵气蚀机理及仿真研究[D];中北大学;2014年

3 苏江帆;水轮机气蚀监测与诊断系统研究[D];华中科技大学;2012年

，

本文编号：794329