新型磁流变减振器磁-流耦合有限元分析

为 了描 述 减 振 器 材 料 的非 线 性 磁 化 特 性 ，可 以 在 Ｃ ＭＯ Ｏ Ｓ Ｌ中创建 函数来 实现 。在线圈的求解域输入 电 流密度 ，对于磁 流变 液则选 用式 （ ）作 为的本构 方 ３
程 ，Ｍ 与 日 之间满足关系式 ： Ｍ ＝ ￣ｃ ｎ （ ） ｃ ｒｔ ａ ａ 通过上式可 以拟合得到 Ｏ和 的具体参数 。 ／ （） ６
ｎ ｔ 和 Ｉｃ ｍ ｒｓｉｌ ｅｉ ｃ ｎ ｏ ｐｅｓ ｅ ｂ
Ｍ
警 警 ：） 警＋ ）
（ １ １ ）
（ ２ １）
Ｎ ｖ ｒ ｔ ｅ 模块建 立 ａｉ ． ｏ ｓ ｅＳ ｋ
磁场 和流场耦合 的 ２ Ｄ
轴 对 称 有 限 元 模 型
将式 （ ）代入式 （ ０ 、（ １ 中 ，得 到 ： ７ １ ） １）
如图 ４所示 。
×（ × 一 Ａ一 ＝ ＾） ０
（） ５
采用续贯耦合法对磁场和 流场进行求解 ］ ，结果 －
式 中：Ａ＝（ ，Ａ ，０ ，其 中 ｒ 方 向的分 量为 零 。 ０ ） 、ｚ
从 图 中磁感应强度及流线 的分布可见 ，多环形活 塞 的各个 齿之间 的磁通密度分布不均 ，从两端 向中部
曰的ｒ 、
一
分量为 、Ｂ Ｂ ，其中
＝ห้องสมุดไป่ตู้
０Ｂ ＝ ，ｚ
）
ｄ
（
（） ７
（） ８
Ｍｒ ｍｔ （ ： ａ 一 ｎ
Ｍ ￣ ａａ ｃ ａ ＝ ｒ ｔｎ
１ 一缸 体 ２ 间隙 卜 矩 形槽 一 ４ 矩 形 齿 ５ 活塞 一 一
￣ ａ
ｏ ＋ ｒ
￣
争 ） 】
（ ９ ）
图 ２ 减振器 的阻尼通道尺寸示 意图
磁流 变液 体所 受 的磁彻 体 力 Ｆ＝Ｘ ・ 日，在 ＩＭ 。
轴对称 ２ Ｄ情况下可 以表示为 ：
Ｍ
２ 磁流 变 减振 器磁 场和 流场 耦 合有 限元 建模
首 先 选 取 Ｃ Ｍ－ Ｏ
Ｓ Ｌ中 的 Ｓａ ｃ、Ｍ ｇ Ｏ ｔｉ ｔ ｓ ａ－
哈 密 顿算
『 ｐ 詈
符 Ｖｘ＋ ｅ ，同 ， ＝击 ｅ ｚ 下 。 ｅ ｙ 啬 ＋
磁感应强度矢量 曰（ 满足高斯磁通定律 ，即： ）
・
Ｉ Ｈｏ ．：
Ｖ Ｖ （ ｕ
Ｖ＝ ｐＦ
（ ４ １）
式 中：卵为动力黏度 Ｐ Ｓ 为 。 向的速度 （ ／ ） ａ・ ， 方 ｍ ｓ， ｐ为磁流变液 的密度（ ｇｍ ） ｋ／ ，Ｆ为磁彻体力（ ／ 。 Ｎ ｍ ） 在求解 域 内输入 磁 流变 液 密 度 Ｐ 的值 以及 、
Ｆ
Ｂ ＝０
（ ２）
曰 与 日 之 间满足下 面的关 系式 ： （ｉ＋ ） ｔ （） ３ 式 中 ：磁导率 为 真空 磁导 率 。（ ／ Ｈ ｍ）与 相对 磁
＝
， 、
的关 系式 。流场 边界 设定 ，入 口输 入 固定 不 变的速度 ，出口的压力为零 。
导率 之乘 积 ， 是磁化强度矢量 。 磁矢势为 ：
Ｂ＝ Ｖ Ａ， ｘ
下：
３ 磁流 变减 振 器磁 场和 流场 耦合 有 限元分 析 文中设 计 要 求 满 足 缝 隙 磁 通 势 占总 磁 通 势 的
（） ４
・ ０ Ａ＝
由于没有垂 直方 向 电流 ，将 模型 简化 为 ２ Ｄ情况
８ ％ 以上 ，磁流变液 的工作区 间在 ０ ３～ ． ０ ． ０ ６Ｂ之间 ， 工作电流不超过 １Ａ，线 圈的理论 匝数 为 ２ １ 。 ５ 匝
图 ３ 减振器 活塞及 阻尼
流场 的相关方程 ：
通道轴对称模 型
磁流变 液 体 流 动 满 足 Ｎｖｒ ｔ ｅ ａｉ － ｏ ｓ方 程 ，在 ｅＳ ｋ Ｃ ＭＯ Ｏ Ｓ Ｌ中描述为 ：
路定理 ，即 ：
ＶｘＨ ：Ｊ
式 中 ：． 电 流 密 度 矢 量 （ ／ ２ ， ，是 Ａ ｍ ）
第 ｌ ９期
祝世兴 等 ：新型磁流 变减 振器磁 一流耦合有 限元分析
・ ７・ ８
的效 果 。对减 振 器输 入 外部 激励 ，磁 流变 液 在 活塞
前后 腔产生压差的作用下流过 阻尼通道 ，由于通 道的 截面积发生变化 ，磁流变液在矩形槽 内产生漩 涡 ，加 快 了其在通道 内能量 消耗和增加了流动 的阻尼力 。
＝
［鲁 ） （ ＋争 （ ＋ 古） 】
Ｍ （ ） 、Ａ ） ， ＋ ｃ 。 】 杀 Ｍ９ ０＋ ［， １
（ ３ １）
（ ３ ，磁 场 分 析 为 图 ） 静磁 问题 ，不 考 虑 空 气 中漏磁 。
磁场的相关方程 ： 磁 场 强度 矢 量 日 （／ Ａ ｍ） 满 足 安 培 环