Параметрическая оптимизация рабочих процессов магнитореологических приводных систем
Ключевые слова:
магнитодинамическое устройство комбинированного типа, динамика магнитореологических приводных системАннотация
В статье рассмотрен вариант оптимизации рабочих процессов магнитореологических приводных систем, применяющих комбинированный способ реализации регулирования. Рассмотрено влияние спиральности потока на расходные характеристики магнитодинамического устройства комбинированного типа, что является хорошей качественной и количественной характеристикой вихревых течений. Принимая во внимание наличие дифференциальных электромагнитных блоков управления, целесообразно использование многофазного алгоритма управления, так как регулирование гидравлического сопротивления в рабочей зоне магнитореологических устройств осуществляется в зависимости от скорости изменения характеристик электромагнитного поля и частоты переключения элементов дифференциальной обмотки блоков электромагнитного управления. Очевидно, что значительного улучшения динамики и увеличения глубины регулирования магнитореологических приводных систем возможно добиться за счет оптимизации параметров управляющего электромагнитного поля. Поэтому направлением параметрической оптимизации рабочего процесса в данной работе выбран частотно-фазовый принцип. Рационализация значений параметров осуществляется на основании описанной численной модели рабочего процесса магнитодинамического устройства комбинированного типа. Результаты численного моделирования иллюстрируют рациональность выбранного подхода оптимизации, доказывают адекватность модели, эффективность и хорошую динамику комбинированного способа регулирования в магнитореологических приводных системах. Также результаты численного моделирования показывают, что скорость изменения спиральности потока является хорошей мерой динамики скоростных параметров вихревого движения потока магнитореологической жидкости в рабочих полостях. Обоснована целесообразность моделирования сигнала управления в виде синусоиды для магнитореологических и магнитодинамических устройств. Продемонстрирован способ достижения стабильности расходных характеристик и общей динамики магнитореологических и магнитодинамических устройств с дифференциальными блоками электромагнитного управления.
Библиографические ссылки
Балагуров, В.А. Проектирование электрических аппаратов авиационного электрооборудовании / В.А. Балагуров, Ф.Ф. Галтеев, А.В. Гордон. – М.: Оборонгиз, 1960. – 515 с.
Пат. РФ № 2145394. Магнитожидкостное устройство для гашения колебаний / В.Н. Бурченков и др. – Опубл. 10.02.2000, Бюл. № 4.
Пат. РФ № 2449188. Регулируемый магнитореологический пневматический амортизатор / А.Б. Корчагин и др. – Опубл. 27.04.2012, Бюл. № 12.
Пат. РФ № 2232316 Магнитореологический амортизатор / Е.П. Гусев и др. – Опубл. 27.10.2003, Бюл. № 30.
Пат. РФ № 2106551. Магнитореологический виброгаситель / Ю.Б. Кудряков и др. – Опубл. 10.03.1998.
Пат. РФ № 2354867. Динамический гаситель / И.А. Яманин и др. – Опубл. 10.05.2009, Бюл. № 13.
Беляев, А.В. Конвекция магнитной жидкости под действием переменного магнитного поля / А.В. Беляев, Б.Л. Смородин // Прикладная механика и техническая физика. – 2009. – Т. 50, № 4. – С. 18–27.
Лебедев, А.В. Динамика магнитной жидкости в переменных полях: автореф. дис. … д-ра техн. наук / А.В. Лебедев. – Пермь: Ин-т механики сплошных сред Урал. отд-ния РАН, 2005.
Steven R.A. A Review of Power Harvesting Using Piezoelectric Materials / R.A. Steven, A.S. Henry // Smart Mater. Struct. – 2007. – Vol. 16, no. 1. – P. 43–50. DOI: 10.1088/0964-1726/16/3/R01
New Composite Elastomers with Giant Magnetic Response / A.V. Chertovich, G.V. Stepanov, E.Y. Kramarenko, A.R. Khokhlov // Macromolecular Materials and Engineering. – 2010. – Vol. 295,
no. 4. – P. 336–341. DOI: 10.1002/mame.200900301
Magnetization reversal of Ferromagnetic Nanoparticles Induced by a Stream of Polarized Electrons / M.A. Kozhushner, A.K. Gatin, M.V. Grishin et al. // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 2016. – Vol. 414. – P. 38–44. DOI: 10.1016/j.jmmm.2016.04.045
Magnetic Properties of Gamma-Fe2O3 Nanoparticles Obtained by Vaporization Condensation in a Solar Furnace / B. Martinez, A. Roig, X. Obradors // J. Appl. Phys. – 1996. – Vol. 79. – P. 2580–2586. DOI: 10.1063/1.361125
Патент № 2634163 РФ, МПК F15B 13/043, F15B 21/06. Магнитореологический привод прямого электромагнитного управления характеристиками потока верхнего контура гидравлической системы золотника / К.В. Найгерт, С.Н. Редников. – № 2015138981, заявл. 18.08.2014; опубл. 24.10.2017, Бюл. № 30.
Naigert, K.V. Hardware Implementation of Automatic Control System for New Generation Magnetorheological Supports / K.V. Naigert, V.A. Tselischev // Proceedings of the 4th International Conference on Industrial Engineering. ICIE 2018. Lecture Notes in Mechanical Engineering. – 2019. – P. 2219–2228.
Naigert, K.V. New Generation Magnetorheological, Magnetodynamic, and Ferrofluid Control Devices with Nonstationary Electromagnetic Fields / K.V. Naigert, V.A. Tselischev // Proceedings of the 4th International Conference on Industrial Engineering. ICIE 2018. Lecture Notes in Mechanical Engineering. – 2019. – P. 1375–1384.
Митрофанова, О.В. Гидродинамика и теплообмен закрученных потоков в каналах ядерно-энергетических установок / О.В. Митрофанова. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2010. – 288 с.
Такетоми, С. Магнитные жидкости / C. Такетоми, С. Тикадзуми. – М.: Мир, 1993. – 272 с.
Воронков, А.В. Математическое моделирование работы МГД-насоса / А.В. Воронков, М.П. Галанин, А.С. Родин // Препринты ИПМ им. М.В. Келдыша. – 2010. – № 51. – 36 с.
Гуревич, А.Г. Ферриты на сверхвысоких частотах / А.Г. Гуревич. – М.: Физматгиз, 1960. – 408 с.
Ландау, Л.Д. Теория поля / Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. – М.: Наука, 1988. – 512 с.
