基于环形流动模式的汽车磁流变减振器建模与分析

古毅



基于环形流动模式的汽车磁流变减振器建模与分析

古毅

（重庆五一高级技工学校（重庆五一技师学院），重庆 400000）

基于磁流变技术的汽车减振器是汽车悬架技术提升为半主动控制的关键结构，其模型的建立与分析对于预测减振器特性具有重要作用。文章通过环形流动模式的减振器理论分析模型，建立了基于Herschel-Bulkley模型的磁流变液流变学特性分析模型。理论分析表明：该模型能较好的预测减振器的缓冲特性。

磁流变减震器；环形流动；理论建模

前言

轿车的舒适性是衡量轿车好坏的关键技术之一，而基于磁流变悬架技术的汽车半主动控制减振是实现这种舒适性的重要方法。因此，对磁流变液在减振器中的流变学特性的研究就极其重要，也为预测减振器的动态特性提供理论依据。

1 环形流动模式原理

图1 环形流动模式结构

环形流动模式磁流变减振器结构如图1所示，其工作原理是：外力作用促使活塞沿缸筒轴线方向往复运动，而填充在缸筒中的磁流变液在活塞的推动下沿活塞运动的相反方向流动，通过环形工作区域流入到缸筒的另一端。通过对活塞头上励磁线圈施加不同电流大小来改变工作间隙中的磁感应强度的大小，从而使得磁流变液的剪切屈服应力发生改变导致产生流动压差，进而实现减振器的缓冲作用。

2 磁流变液流动特性建模及分析

为简化分析，做如下假设：1）磁流变液在工作流道中为稳定层流；2）活塞头运动为稳定的速度曲线；3）磁流变液在环形流道中为准稳态流动。建立基于平板模型的磁流变液环形流动分析模型如图2所示。

利用流体力学相关方程有：

式中，u为磁流变液流动速度，τ为磁流变液剪切应力，ρ为磁流变液密度，z为工作间隙高度，即环形流道宽度。

基于上述假设条件，同时在不考虑流体的惯性力，等式（1）可化简为：

对上式（2）进行积分得到

当未对线圈施加电流时，磁流变液在工作流道中可视为牛顿流体，可得：

将上式对进行积分，并带入边界条件可得：

工作间隙内磁流变液的通流体积流量可得：

上式中为工作间隙的平均半径，=2π为工作间隙的平均宽度。

当对线圈施加电流时，磁流变液在工作流道中为非牛顿流体，利用于Herschel-Bulkley模型可得：

工作间隙内流速仿真三维分布如图3所示。

图3 工作间隙流速仿真三维分布图

3 结论

理论分析表明：工作间隙内磁流变液流分布为二次函数形式，在工作间隙中间部分流速越高，并且随着工作间隙形成的压力差的增大而增大。该模型能较好的预测减振器的缓冲特性。

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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-），重庆五一高级技工学校（重庆五一技师学院）高级讲师，从事汽车维修领域教学。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.03.013