基于環(huán)形流動模式的汽車磁流變減振器建模與分析

古毅

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基于環(huán)形流動模式的汽車磁流變減振器建模與分析

古毅

（重慶五一高級技工學校（重慶五一技師學院），重慶 400000）

基于磁流變技術的汽車減振器是汽車懸架技術提升為半主動控制的關鍵結構，其模型的建立與分析對于預測減振器特性具有重要作用。文章通過環(huán)形流動模式的減振器理論分析模型，建立了基于Herschel-Bulkley模型的磁流變液流變學特性分析模型。理論分析表明：該模型能較好的預測減振器的緩沖特性。

磁流變減震器；環(huán)形流動；理論建模

前言

轎車的舒適性是衡量轎車好壞的關鍵技術之一，而基于磁流變懸架技術的汽車半主動控制減振是實現(xiàn)這種舒適性的重要方法。因此，對磁流變液在減振器中的流變學特性的研究就極其重要，也為預測減振器的動態(tài)特性提供理論依據(jù)。

1 環(huán)形流動模式原理

圖1 環(huán)形流動模式結構

環(huán)形流動模式磁流變減振器結構如圖1所示，其工作原理是：外力作用促使活塞沿缸筒軸線方向往復運動，而填充在缸筒中的磁流變液在活塞的推動下沿活塞運動的相反方向流動，通過環(huán)形工作區(qū)域流入到缸筒的另一端。通過對活塞頭上勵磁線圈施加不同電流大小來改變工作間隙中的磁感應強度的大小，從而使得磁流變液的剪切屈服應力發(fā)生改變導致產(chǎn)生流動壓差，進而實現(xiàn)減振器的緩沖作用。

2 磁流變液流動特性建模及分析

為簡化分析，做如下假設：1）磁流變液在工作流道中為穩(wěn)定層流；2）活塞頭運動為穩(wěn)定的速度曲線；3）磁流變液在環(huán)形流道中為準穩(wěn)態(tài)流動。建立基于平板模型的磁流變液環(huán)形流動分析模型如圖2所示。

利用流體力學相關方程有：

式中，u為磁流變液流動速度，τ為磁流變液剪切應力，ρ為磁流變液密度，z為工作間隙高度，即環(huán)形流道寬度。

基于上述假設條件，同時在不考慮流體的慣性力，等式（1）可化簡為：

對上式（2）進行積分得到

當未對線圈施加電流時，磁流變液在工作流道中可視為牛頓流體，可得：

將上式對進行積分，并帶入邊界條件可得：

工作間隙內磁流變液的通流體積流量可得：

上式中為工作間隙的平均半徑，=2π為工作間隙的平均寬度。

當對線圈施加電流時，磁流變液在工作流道中為非牛頓流體，利用于Herschel-Bulkley模型可得：

工作間隙內流速仿真三維分布如圖3所示。

圖3 工作間隙流速仿真三維分布圖

3 結論

理論分析表明：工作間隙內磁流變液流分布為二次函數(shù)形式，在工作間隙中間部分流速越高，并且隨著工作間隙形成的壓力差的增大而增大。該模型能較好的預測減振器的緩沖特性。

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Modeling and Analysis of Automotive Magnetorheological Damper Based on Annular Flow Model

Gu Yi

( Chongqing Wuyi Senior Technical School (Chongqing Wuyi Technician College), Chongqing 400000 )

Magnetorheological (MR) technology-based automotive shock absorber is the key structure for semi-active control of automotive suspension. The establishment and analysis of MR model plays an important role in predicting the characteristics of shock absorber. In this paper, based on the theoretical analysis model of shock absorber for annular flow mode, a MRF rheological characteristic analysis model based on Herschel-Bulkley model is established. The theoretical analysis shows that the model can better reflect the cushioning characteristics of the shock absorber.

magnetorheological damper; annular flow; theoretical modeling

A

1671-7988(2019)03-49-02

U463

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1671-7988(2019)03-49-02

U463

古毅，男，（1984.8-），重慶五一高級技工學校（重慶五一技師學院）高級講師，從事汽車維修領域教學。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.03.013