多极板电流变阀应用于避震器之研究

　　多极板电流变阀应用于避震器之研究陈义男，吴聪能，郭振华，郭文化％黄照杰，曾敦彦，张宜杰，刘时颖（台湾大学，台北106）式来探讨避震器的特性。设计有1-个流道之并联及1*个流道之串联多极板电流变阀的电流变避震器，并使用自制的电流变液进行为并联多流道极板电流变阀避震器。当活塞压缩行程（compressioncycle）时，流体从压缩室（CC）流经电流变阀到伸张室（RC）；当活塞拉伸行程（reboundedcycle）时，流体从伸张室（RC）流经电流变阀到压缩室（CC），故其阻尼力大小，主要由电流变阀来控制。

　　当电流变液避震器内之流体受活塞挤压之后，流体流经两同心圆之电极间隙至另一个压力室。若电极未施加电场，流体被挤压流经狭窄的电极间隙为he，电极长度为Le，在单道化学物理学报极施加电场时，电流变流体在瞬间由牛顿流体转变为宾汉塑性体，其屈服应力T增加流经极板间隙两端的压降APer，与电流变流体的T的关系式为=T故流经单道极板间隙的总压降APe为：缸筒外接式并联多流道极板电流变阀示意图，如，由单道极板进一步推导，可得到流经并联多流道极板电流变阀总流量Qe与总压降APe，P的关系式如下：串联多流道极板电流变避震器串联多流道极板电流变避震器示意图如，当活塞压缩时（如左半部所示），流体在压缩室（CC）受活塞挤压，流经组同心圆之电极间隙1，经转弯至第二组同心圆之电极间隙2，再转弯至第三组同心圆之电极间隙3，直到后一组同心圆之电极间隙n之后，流到伸张室（RC）。

　　拉伸时（如右半部所示），流体则依原流道流回压缩室。若电极未施加电场，流体被挤压流经每一组同心圆之的电极间隙为he，而每道的电极长度为Le，流经每道两端所产生的压降为APvl、APv2、……、APvn，电极未施加电场的总压降为APvi.，而流经每道之流量为Qel、Qe2、…、Qen，总流量为Qe.在串联的流道中，总流量陈义男等：多极板电流变阀应用于避震器之研究与流经每道之流量相等，因此由串联流道进一步可推导出n层串联总压降为若以上三种型式避震器在压缩室及伸张室之间总压降均为AP，则避震器的阻尼力F =（APF/p+Fa，其中Ap为活塞受压面积；Ffp为摩擦力及黏滞阻九由实验获得；Fa为惯性力。总压降AP是影响阻尼力主要的因素，故由总压降即可了解避震器阻尼力的特性。

　　若避震器的几何尺寸不变，而电极流道数改变，由（1）、（2）、（3）式比较则APen>AP>APenp，即串联多流道极板压降（AP=AP）大于单道极板压降，而单道极板压降又大于并联多流道极板压力降。因为电流变效应所产生的压降中，在并联多极板流道与单道极板是相等的，因此就电流变效应而言，以并联多流道极板设计的避震器是无意义。如欲提高阻尼力，则以串联多流道极板设计为宜。

　　本研究分别设计并联多流道极板和串联多流道极板电流变避震器，利用计算器仿真来探讨其性能。由a结果显示，并联多流道极板数（Layers）设计，在伸张及压缩行程时，其阻尼力（dampingforce）下降，b为串联多流道极板避震器极板数与阻尼力关系图，显示串联多流道极板之避震器确实可提升阻尼力。

　　计算器仿真并联多流道极板避震器极板数与阻尼力之关系实验结果根据以上分析的结果，设计及制作并联五流道电极之电流变液避震器进行实验，为阻尼力（dampingforce）与多流道极板数的关系图，与计算器仿真极为吻合，而串联多流道极板电流变液避震器之实验，将待后续进行。

　　4结论由以上计算器仿真分析与实验的结果，可综合下列结论：1.并联多极板流道的设计对阻尼力与单道并联多流道极板避震器极板数与阻尼力关系之实验结果化学物理学报极板比较，并不会增加，反而减小。因此欲以并联多极板流道设计来提升阻尼力是得不到效果的，反而徒增结构的复杂性，增加制造成本。

　　2.串联多流道极板的设计对阻尼力的增加非常显著，若欲提升避震器的阻尼力，则宜采用串联多流道极板的结构设计。

　　串联多流道极板的极板数目增加，虽可增加阻尼力，但受限于外形尺寸限制，不可能毫无限制地增加，因此可视电流变液的效应大小，选择适当的极板数来设计，以达到经济的效益。