擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

王巖，郝鳳乾，郭生榮，盧月良，陳金華

(1．北京航空航天大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100191;2．航空機(jī)電系統(tǒng)綜合航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京 211106)

0 前言

航空液壓泵主要以柱塞泵為主，其吸排式周期性的工作方式?jīng)Q定了流量脈動(dòng)的產(chǎn)生是不可避免的。流量脈動(dòng)在沿管道傳輸過程中遇到阻抗就會轉(zhuǎn)化為壓力脈動(dòng)。壓力脈動(dòng)以脈動(dòng)應(yīng)力的形式作用于管壁，從而給液壓系統(tǒng)帶來振動(dòng)和噪聲，嚴(yán)重的可以造成管壁破裂、管路系統(tǒng)失效，給飛機(jī)帶來嚴(yán)重的故障。隨著飛機(jī)液壓系統(tǒng)高壓化［1-4］，壓力脈動(dòng)帶來的問題將更加突出，因而對壓力脈動(dòng)實(shí)施有效的控制是一項(xiàng)至關(guān)重要的研究工作。

降低壓力脈動(dòng)可以從脈動(dòng)源和負(fù)載兩個(gè)方面入手:(1)脈動(dòng)源即柱塞泵本身，產(chǎn)生流量脈動(dòng)是其固有特性，可通過對柱塞泵結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和柱塞數(shù)目的合理選取來降低流量脈動(dòng);(2)負(fù)載:采用壓力脈動(dòng)衰減器來降低脈動(dòng)。由于柱塞泵本身的結(jié)構(gòu)特性及現(xiàn)階段液壓泵技術(shù)已趨于完善，難以通過改進(jìn)泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來降低流量脈動(dòng)。而選擇從負(fù)載方面來降低壓力脈動(dòng)是經(jīng)濟(jì)可靠易實(shí)現(xiàn)。所以選取合適的壓力脈動(dòng)衰減器對壓力脈動(dòng)進(jìn)行有效衰減是一個(gè)主要的研究方向。

本文作者針對近年來國內(nèi)外擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器的類型、研究方法和研究現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)的介紹，在此基礎(chǔ)上探討擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器研究中的熱點(diǎn)，為今后可能的發(fā)展趨勢做出合理的預(yù)測。

1 壓力脈動(dòng)衰減器的類型

壓力脈動(dòng)衰減器是依據(jù)空氣消聲器的原理，用來衰減和吸收液壓系統(tǒng)工作時(shí)產(chǎn)生的脈動(dòng)，也叫液壓消聲器。壓力脈動(dòng)衰減器的種類繁多，功用復(fù)雜，主要可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種［5］。主動(dòng)式壓力脈動(dòng)衰減器的性能參數(shù)可以根據(jù)工況的變化自適應(yīng)地調(diào)節(jié)。即利用控制技術(shù)動(dòng)態(tài)的吸震或提供阻尼，或者利用相反相位的壓力或流量信號來抵消壓力脈動(dòng)。由于設(shè)計(jì)要求高、難度大、制造昂貴、不穩(wěn)定、可靠性差等因素的制約，主動(dòng)式壓力脈動(dòng)衰減器仍處于研發(fā)階段，因此現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的主要是被動(dòng)式壓力脈動(dòng)衰減器。

被動(dòng)式壓力脈動(dòng)衰減器根據(jù)工作原理又可以分為吸收式和反射式兩種。吸收式壓力脈動(dòng)衰減器利用氣體或彈簧的彈性(或柔性壁的壓縮與膨脹)來平衡脈動(dòng)。常見的有蓄能器和軟管。這種衰減器的工作頻率很低，一般作為流量補(bǔ)償元件使用。反射式壓力脈動(dòng)衰減器是利用波的諧振和干涉來降低脈動(dòng)［6］。常見的有Herschel-Quincke管、Quarter-wavelength管、擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器和Helmholtz諧振器［7］。該類型的衰減器對低頻脈動(dòng)衰減不明顯，但對高頻脈動(dòng)有良好的衰減效果，因此廣泛應(yīng)用于各種液壓系統(tǒng)。相較于Helmholtz諧振器、Herschel-Quincke管等存在體積大、移動(dòng)不方便的缺點(diǎn)，擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器很好地避免了這一問題，因此應(yīng)用范圍更加廣泛。

目前，廣泛應(yīng)用在民機(jī)上的擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器可以把飛機(jī)液壓系統(tǒng)的壓力脈動(dòng)降至最低，減少泵的磨損，提高液壓系統(tǒng)的可靠性。例如Eaton公司生產(chǎn)的PV3-300-16型航空泵集成了擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器。波音747-8、747-400、777型號的飛機(jī)都安裝了該型號的航空泵。此外，空客A380上安裝了8臺Eaton公司Vickers品牌的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵，型號為PV3-300-31。該型號泵是11柱塞泵，集成了一個(gè)球形擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器，是目前市場上噪聲最低的航空泵。

2 研究方法

衡量壓力脈動(dòng)衰減器衰減效果通常有5種方法［8］:壓力脈動(dòng)衰減率Ka、脈動(dòng)衰減率δ、插入損失ⅠL、衰減特性Kp、傳遞損失TL。由于現(xiàn)在還沒有一個(gè)統(tǒng)一而有效的評價(jià)方法，因此統(tǒng)一選取學(xué)者們廣泛應(yīng)用的傳遞損失(TL)法來評價(jià)擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器的性能。

傳遞損失(Transmission Loss)，簡稱TL，在聲學(xué)上是指入射聲能與透射聲能之差。對TL的預(yù)測是壓力脈動(dòng)衰減器設(shè)計(jì)過程中至關(guān)重要的一步，因此開發(fā)出一種合理而又準(zhǔn)確的方法對TL進(jìn)行預(yù)測是設(shè)計(jì)者們長期探索的一項(xiàng)工作?，F(xiàn)階段用于計(jì)算TL的研究方法有如下幾種:

2．1 頻域法

頻域法(Frequency Domain Method)是計(jì)算TL最常用的一種方法，主要包含以下幾種具體的方法。

2．1．1 四端參數(shù)法

四端參數(shù)法(Four-pole Method)［9-10］也稱傳遞矩陣法(Transfer matrix approach)，是一種計(jì)算TL常用的方法。如圖1所示，衰減器的進(jìn)出口端的邊界條件可以表示成矩陣形式:

式中:p1、v1分別表示衰減器進(jìn)口流體的壓力和速度;p2、v2分別表示衰減器出口的壓力和速度。四端參數(shù)A、B、C、D可由進(jìn)出口邊界條件表示出。通過計(jì)算求得四端參數(shù)A、B、C、D，從而得到計(jì)算衰減器的TL公式:

其中Si和So分別表示入口和出口圓管的橫截面積。

圖1 四端參數(shù)法

由于出口邊界條件是兩個(gè)不同的參數(shù)，從而導(dǎo)致利用BEM法計(jì)算時(shí)所用的系數(shù)矩陣是不同的。這意味著矩陣求解器在每一個(gè)頻率下計(jì)算時(shí)需要被調(diào)用兩次。這就使得計(jì)算用時(shí)很長，需要的存儲空間很大，并不是一種切實(shí)可行的計(jì)算TL的方法。同時(shí)該方法只與衰減器進(jìn)出口的參數(shù)有關(guān)，因此無法研究衰減器形狀等三維結(jié)構(gòu)因素對衰減性能的影響。

2．1．2 三點(diǎn)法

不同于四端參數(shù)法的是，三點(diǎn)法［9］(Three-point Method)在不同頻率下計(jì)算TL只需應(yīng)用一次BEM。BEM分析計(jì)算時(shí)，衰減器進(jìn)口端仍然給定的條件是壓力和速度，不同的是出口設(shè)置成了一個(gè)只允許透射波通過的終止端(阻抗為ρc)，如圖2所示。

圖2 三點(diǎn)法

在進(jìn)口管的軸線上選取兩點(diǎn)，設(shè)x1和x2分別為對應(yīng)點(diǎn)在軸線上的縱坐標(biāo)。則對應(yīng)點(diǎn)處的壓力可以表示為:

式中:pi代表入射波，pr代表反射波。通過解方程(3)和(4)可得到pi。在圖2中，第三個(gè)點(diǎn)可取在出口管任意位置，其對應(yīng)壓力用p3表示。則計(jì)算衰減器TL的公式為:

由于是單一的BEM進(jìn)行運(yùn)算，所以三點(diǎn)法比四端參數(shù)法計(jì)算更省時(shí)間。然而三點(diǎn)法也有它自身的不足，即無法產(chǎn)生四端傳遞矩陣(Four-pole Transfer Matrix)。而四端矩陣(Four-pole Matrix)體現(xiàn)了衰減器的重要特征，對TL的計(jì)算有很重要的影響。此外，三點(diǎn)法同樣無法研究衰減器形狀等三維結(jié)構(gòu)因素對衰減性能的影響。

2．1．3 解析法

如圖3所示的進(jìn)出口端直徑相同且同軸的擴(kuò)張室壓力衰減器，可以通過分析膨脹處和收縮處的壓力和速度得到一個(gè)用于計(jì)算TL的二維解析式。由聲波傳播的線性波動(dòng)方程(linearized wave equation)

可得出波在A、B兩個(gè)方向上的壓力pA、pB。其中c表示聲波在流體中的傳播速度。由線性動(dòng)量方程(linearized momentum equation)

可得出波沿A、B方向傳播的速度UZA、UZB。

圖3 解析法

結(jié)合膨脹處及收縮處的壓力和速度邊界條件，經(jīng)過計(jì)算和推導(dǎo)最終可得出計(jì)算TL的表達(dá)式:

由于進(jìn)出口偏置的擴(kuò)張室壓力衰減器的特征函數(shù)無法確定，因此，解析法［11-12］(Analytical Approach)只能應(yīng)用于進(jìn)出口同軸的擴(kuò)張室壓力衰減器，且同樣無法研究衰減器形狀等三維結(jié)構(gòu)因素對衰減性能的影響。

2．1 ．4有限元法、邊界元法和有限體積法

由于傳統(tǒng)的分析方法多是建立在平行波理論基礎(chǔ)上的一維分析，這就使得研究的頻率只能在截止頻率以上的范圍。同時(shí)，平行波理論不能應(yīng)用于高階模式，同樣限制了這類方法的應(yīng)用范圍。隨著衰減器的形狀越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)方法已不能滿足分析要求，出現(xiàn)了一類應(yīng)用在三維(3D)條件下的數(shù)值方法。如有限元法(FEM)［13］、邊界元法(BEM)［9，14］和有限體積法(FVM)［15］。

這類方法可以有效地用于分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)的衰減器，并且廣泛地應(yīng)用于很多商業(yè)軟件(如ANSYS)中。但它同時(shí)也存在計(jì)算時(shí)間長、占用內(nèi)存大的缺點(diǎn)，對計(jì)算機(jī)的性能有很高要求。

2．2 時(shí)域法

相較于頻域法計(jì)算時(shí)間長、占用計(jì)算機(jī)內(nèi)存大的缺點(diǎn)，時(shí)域法［16-17］(Time-domain method)更容易實(shí)施。只需用時(shí)域法進(jìn)行一次計(jì)算，就可以得出整個(gè)頻帶的信息，從而能夠大量的節(jié)省計(jì)算時(shí)間和計(jì)算機(jī)存儲空間。目前常用的時(shí)域法主要有一維時(shí)域法和三維時(shí)域法兩種。一維時(shí)域法主要是建立在有限差分法的基礎(chǔ)上，可以解決一維非定常流動(dòng)問題。三維時(shí)域法是在一維時(shí)域法的理論基礎(chǔ)上拓展了維數(shù)。

圖4為一維時(shí)域法計(jì)算TL的示意圖。

圖4 一維時(shí)域法計(jì)算TL示意圖

假定衰減器進(jìn)出口管直徑相同，入口處給定一個(gè)在很短時(shí)間達(dá)到最大值后又在很短時(shí)間恢復(fù)到初值的壓力脈沖。傳遞損失可以通過計(jì)算進(jìn)出口壓力脈沖的振幅比來體現(xiàn)。衰減器進(jìn)口段的壓力關(guān)系為:

式中:p為壓力激勵(lì)，p0為參考壓力，p+、p-為波分量，γ為比熱比(specific heat ratio)。

p+、p-的公式為:

其中a為聲音的瞬時(shí)速度，u為介質(zhì)的瞬時(shí)粒子速度。通過對方程(10)的p+進(jìn)行傅里葉變換，得到透射波的振幅，從而就能夠計(jì)算衰減器的傳遞損失。

2．3 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析法

計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(Computational Fluid Dynamics，CFD)分析法［18-19］即應(yīng)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件(如FLUENT、STAR-CD、PHOENICS、CFX、OpenFOAM等)得到所需的物理量，然后利用任何可用的方法(如脈沖法(impulse method)［2］、分解法(decomposition method)［21］)計(jì)算TL。首先在前處理軟件中建立三維幾何模型并進(jìn)行網(wǎng)格劃分，然后在CFD軟件中完成邊界條件設(shè)定、選擇求解器和計(jì)算模型等步驟，最后進(jìn)行迭代計(jì)算。計(jì)算完成后，可以通過后處理來得到衰減器的衰減情況。

CFD法可以方便地考慮流場和聲場相互之間的非線性耗散，一維、二維下無法開展研究的地方可以在三維下有效地解決，為壓力脈動(dòng)衰減器的研究提供了一個(gè)更好的技術(shù)支持。但該方法也有它本身的局限性，例如:缺乏嚴(yán)格的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、紊流問題未解決以及對復(fù)雜幾何形狀的數(shù)值模擬存在一些困難。

3 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀

對于擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器，國內(nèi)外專家和學(xué)者都進(jìn)行了大量的工作和研究，并且取得了很多突破性的進(jìn)展。研究現(xiàn)狀如下:

(1)研究方法上進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。

即在現(xiàn)有理論的基礎(chǔ)上，采用較先進(jìn)的研究手段和方法得出一些更有價(jià)值的理論成果。例如:MUNJAL［22-23］采用傳遞矩陣法研究了擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器的傳遞損失，但這種方法僅適用于一維系統(tǒng)，且忽略了高階模式對衰減器性能的影響［24-26］。為了解決這一問題，SELAMET等［11，12，27，28］開發(fā)了一種二維或三維的分析方法。這種方法基本準(zhǔn)確，但所涉及的代數(shù)求解卻很麻煩、很困難。

WU等［9］采用了一種改進(jìn)的BEM法對擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器的傳遞損失進(jìn)行了分析，解決了三點(diǎn)法和四端參數(shù)法的不足。MEHDIZADEH等［13］用FEM法分析了擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器的傳遞損失，并且與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有很好的一致性。TORREGROSA等［15］成功的運(yùn)用FVM法對三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器的研究。MAK等［29］基于BEM-FEM耦合模型和改進(jìn)的四端參數(shù)法，利用計(jì)算機(jī)模擬分析了不同形狀擴(kuò)張室的壓力脈動(dòng)衰減器的衰減性能，為衰減器的優(yōu)化提供了新的方法。隨著FEM、BEM、FVM方法在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，為復(fù)雜結(jié)構(gòu)衰減器的研究提供了有效的手段。但這些方法卻存在計(jì)算時(shí)間長，占用計(jì)算機(jī)內(nèi)存大的缺點(diǎn)。

BROATCH等［17］用一維時(shí)域法對擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器的頻率響應(yīng)進(jìn)行了分析，并與不同的數(shù)值方案進(jìn)行了比較，為一維非定常流問題的求解提供了解決方法。宣領(lǐng)寬等［20］采用了一種時(shí)域有限體積法對擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器的傳遞損失和熱效應(yīng)進(jìn)行了研究，且結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)值分析結(jié)果有很好的一致性。相較于頻域法，時(shí)域法計(jì)算用時(shí)少，占計(jì)算機(jī)內(nèi)存少，更容易實(shí)現(xiàn)。

此外，焦宗夏等［30］對液壓系統(tǒng)中擴(kuò)張室的壓力脈動(dòng)衰減特性進(jìn)行了研究，并用等效電路的方法解釋了擴(kuò)張室的衰減機(jī)制。

(2)優(yōu)化結(jié)構(gòu)，改善衰減器性能，研制新型擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化例如:SELAMET等用分析、計(jì)算和實(shí)驗(yàn)的方法研究了擴(kuò)張室長度對衰減性能的影響［12］，并且對單進(jìn)口、雙出口的擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器進(jìn)行了研究［31］。YING等［32-33］針對側(cè)進(jìn)側(cè)出的圓柱形擴(kuò)張室衰減器和進(jìn)出口直通伸入式圓柱形擴(kuò)張室衰減器介紹了一種計(jì)算機(jī)輔助優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法。C J WU等［34］運(yùn)用配置法(collocation approach)對單進(jìn)雙出和雙進(jìn)單出的矩形擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器的傳遞損失進(jìn)行了分析。通過與有限元法分析結(jié)果的對比，驗(yàn)證了該方法的準(zhǔn)確性。之后C J WU等［10］又運(yùn)用模型網(wǎng)格劃分方法對單進(jìn)雙出的擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器的傳遞損失進(jìn)行了分析。VENKATESHAM等［35］運(yùn)用格林函數(shù)(Green's functions)對矩形擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器的傳遞損失進(jìn)行了研究，并比較了進(jìn)出口位置不同的矩形衰減器的衰減性能。MIMANI等［36］采用阻抗矩陣法(impedance matrix approach)對進(jìn)出口偏置的橢圓擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器進(jìn)行了分析。

設(shè)計(jì)新型擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器例如:Z L JI［14］設(shè)計(jì)了一種混合擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器，通過邊界元聲學(xué)分析，表明這種衰減器比傳統(tǒng)的擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器的衰減頻率范圍更寬。姚新等人［37-38］設(shè)計(jì)了一種球腔式壓力脈動(dòng)衰減器，并運(yùn)用液壓電子學(xué)對其衰減特性進(jìn)行了研究分析。官長斌等［7］設(shè)計(jì)了一種反射—吸收型的壓力脈動(dòng)衰減器。該衰減器在擴(kuò)張室內(nèi)裝有一個(gè)彈簧阻尼系統(tǒng)，有效地解決了反射型衰減器不能衰減低頻脈動(dòng)的問題。單長吉［39］結(jié)合工程實(shí)際問題，提出了一種帶阻尼層的二級擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器的設(shè)計(jì)方案。許偉偉等［40］設(shè)計(jì)了一種由彈性壁組成的擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)消聲器，并采用一維模型與三維有限元模型計(jì)算其傳遞損失，結(jié)果吻合較好。

(3)運(yùn)用新型計(jì)算機(jī)軟件對壓力脈動(dòng)衰減器進(jìn)行研究。

例如:MIDDELBERG等［18-19］運(yùn)用CFD軟件對簡單擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器的衰減性能進(jìn)行了分析，結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一致。Sileshi KORE等［41］用Fluent軟件對擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器的性能進(jìn)行了評價(jià)。單長吉［42］對一級和二級擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器進(jìn)行了CFD流體解析，并分別對比了進(jìn)出口是否伸入擴(kuò)張室對衰減性能的影響。結(jié)果表明進(jìn)出口伸入擴(kuò)張室比不伸入衰減效果好，二級擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器比一級擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器衰減頻率范圍寬。之后，單長吉等［43］又對擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)消聲器的流體特征進(jìn)行了CFD解析，并與傳統(tǒng)方法作比較得出CFD解析的方法可以有效模擬擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)消聲器的流體動(dòng)態(tài)特性。李延民等［44］利用FLUENT軟件對某種擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器的流場進(jìn)行仿真，分析了脈動(dòng)頻率、擋板長度、擋板角度、擋板間距與衰減效果的關(guān)系。

4 發(fā)展趨勢

隨著工業(yè)、工程建設(shè)的發(fā)展，壓力脈動(dòng)衰減器的研究和開發(fā)也需要與時(shí)俱進(jìn)。結(jié)合國內(nèi)外擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器的研究成果和液壓系統(tǒng)發(fā)展的趨勢，對未來擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器的發(fā)展趨勢做出以下幾個(gè)方面的預(yù)測:

(1)對現(xiàn)有的擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器進(jìn)行結(jié)構(gòu)和性能方面的改進(jìn)。

結(jié)構(gòu)改進(jìn)包括簡單化、小型化、集成化以及特殊系統(tǒng)針對化。即在保證衰減效果的條件下，進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)。這樣既滿足了系統(tǒng)的要求，又從經(jīng)濟(jì)利益的角度出發(fā)，大大減少了工作量，將繼續(xù)受到工程技術(shù)研究者的青睞。此外，傳統(tǒng)擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器的一個(gè)通病就是衰減頻帶不夠?qū)?，不能滿足高精度液壓系統(tǒng)的要求。因此，對傳統(tǒng)擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器進(jìn)行頻帶拓寬也將是今后的一個(gè)研究重點(diǎn)方向。

(2)對擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器容腔的形狀、進(jìn)出口端的位置、進(jìn)出口端伸入情況進(jìn)行更深入的研究。

現(xiàn)有的文獻(xiàn)單獨(dú)研究了不同形狀(如:圓柱、矩形、球形、橢圓)擴(kuò)張室的衰減性能，并未比較不同形狀擴(kuò)張室衰減器的性能。同時(shí)還研究了衰減器進(jìn)出口端伸入與不伸入擴(kuò)張室對衰減性能的影響以及進(jìn)出口端的一些特殊位置(如:平行偏置、90°偏置)對衰減性能的影響。但并未研究進(jìn)出口端伸入長度和一般偏置角度對衰減性能的影響。

對擴(kuò)張室形狀、進(jìn)出口端伸入擴(kuò)張室長度、進(jìn)出口端偏置角度等方面進(jìn)行深入、細(xì)致的研究，為優(yōu)化改進(jìn)衰減器性能提供了更多思路。因此，這些方面也將是今后研究的一個(gè)重點(diǎn)。

(3)智能化擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器的研究將逐步開展。

隨著液壓系統(tǒng)向高壓、高速、大功率、高精度方向的發(fā)展，單純對傳統(tǒng)擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器進(jìn)行結(jié)構(gòu)等方面的改進(jìn)已經(jīng)不能滿足要求。因此需要研制出一種能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控系統(tǒng)參數(shù)變化、實(shí)時(shí)處理、實(shí)時(shí)發(fā)出指令調(diào)整衰減器各項(xiàng)參數(shù)的壓力脈動(dòng)衰減器，來滿足這些復(fù)雜系統(tǒng)的要求。其中一個(gè)選擇就是在原有擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器的基礎(chǔ)上結(jié)合控制原理、計(jì)算機(jī)等技術(shù)開發(fā)新的智能化擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器。這方面的研究將是以后擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)。

(4)在研究過程中采用新的研究方法和新的技術(shù)手段。

在擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器的研究過程中采用區(qū)別以傳統(tǒng)研究方法的新方法(如:有限體積法、時(shí)域法)，為擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器的研究提供新的思路。此外，隨著CFD等分析軟件在流體研究領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，一維、二維下無法開展研究的地方可以在三維下有效的解決，為壓力脈動(dòng)衰減器的研究提供了一個(gè)更好的技術(shù)支持。

所需要注意的是，用CFD軟件分析時(shí)，常常將介質(zhì)考慮成不可壓縮的流體，從而忽略了流體介質(zhì)的弱可壓縮性、黏溫特性和黏壓特性［45］，影響分析結(jié)果的精確性。此外，湍流模型的合理選擇、網(wǎng)格的劃分等，都將會對分析結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。因此，這些方面都將是今后研究的重點(diǎn)。

(5)總結(jié)并發(fā)展壓力脈動(dòng)衰減器的基本理論。

現(xiàn)有的壓力脈動(dòng)衰減器基本理論過于陳舊，總結(jié)出準(zhǔn)確全面的壓力脈動(dòng)衰減器研究方法、研究手段、計(jì)算公式等基本理論是非常急迫且有必要的。這將為今后壓力脈動(dòng)衰減器的發(fā)展提供重要的理論基礎(chǔ)。與此同時(shí)，不斷發(fā)展現(xiàn)有的理論并加以補(bǔ)充，是保證壓力脈動(dòng)衰減器理論不落伍的關(guān)鍵步驟。因此，這項(xiàng)基礎(chǔ)性的工作也將是今后發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)。

此外，綠色節(jié)能環(huán)保、能量回收利用、流-固耦合等方面的研究都將是今后壓力脈動(dòng)衰減器發(fā)展的趨勢。

5 結(jié)論

擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器具有相對體積小、移動(dòng)方便、衰減性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，已從傳統(tǒng)的工程液壓系統(tǒng)擴(kuò)展應(yīng)用到了民機(jī)液壓系統(tǒng)中。而無論是傳統(tǒng)的工程液壓系統(tǒng)還是飛機(jī)液壓系統(tǒng)，都對擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器的性能要求不斷提高，因而，也為擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器的研究提供了新的動(dòng)力。在總結(jié)壓力脈動(dòng)衰減器的種類、研究方法和國內(nèi)外研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，對比歸納了各種衰減器的優(yōu)缺點(diǎn)和各種研究方法的適用范圍及優(yōu)劣，并探討了擴(kuò)張室壓力脈動(dòng)衰減器在研究方法上創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)、智能化、基本理論總結(jié)發(fā)展等方面的發(fā)展趨勢。

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