面向工程的气动管路压力响应时间的计算方法研究

作     者：华健 

作者单位：武汉理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：辜志强

授予年度：2018年

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：气动管路 压力响应时间 CIP 响应面法 量纲法 

摘      要：气压制动系统是客车、载货汽车常用的制动方式之一,其优良的性能保障了车辆的行车安全和制动稳定,其中,制动系统的压力响应时间是车辆行驶安全的重要指标。管路作为气压制动系统的重要组成部分,是气压制动系统压力响应时间的重要影响因素,因此精确分析和计算管路的压力响应时间具有重要意义。本文采用理论解析、仿真分析和实验验证的方法对气动管路的压力响应时间进行系统深入地研究。论文的主要研究工作如下:(1)针对气动管路,引入立方插值拟质点法(Cubic Interpolated Profile,CIP)求解气动管路理论模型,考虑交错网格,得到气动管路压力响应的离散方程;参考气动管路的应用背景,设置单管路充放气、分流管路速度分配的边界条件;采用MATLAB仿真计算,得到气动管路的压力响应曲线。(2)结合理论解析,采用模糊灰色关联度的分析方法,分析管长、管径、入口音速流导、初始压力和供气压力对管路压力响应时间的影响规律;应用实验设计方法中的响应面法,设计气动管路压力响应的实验方案;采用多参数分析方法,分析实验参数对管路压力响应时间的影响规律,为计算公式的推导提供实验支撑。(3)基于实验数据,应用响应面法拟合得到多项式形式的压力响应时间计算公式,并基于参数影响规律优化计算公式;采用量纲法推导计算公式形式,应用实验数据确定公式中的待定系数,并通过改变待定系数优化计算公式。(4)参考国家标准,设置储气罐、制动气室充气的边界条件,得到带有容器的气动管路压力响应时间的计算方法,采用某型商用车气压制动回路的测试平台验证该方法的有效性。本文以压力响应时间的计算公式为最终目标,对影响气动管路压力响应时间的参数进行计算分析,并面向工程推导气动管路压力响应时间的计算公式,为气动管路的选型提供理论依据,为气压制动系统的设计提供理论参考。