机载蒸发循环制冷系统仿真研究

在研究机载蒸发循环制冷系统工作原理的基础上,介绍了一种在MATLAB/SIMULINK环境下对蒸发循环制冷系统的优化方法.通过该方法得出了影响蒸发循环制冷系统性能的主要参数,并分析了各参数对制冷系统性能的影响程度,得出了不同影响 因素下的变化规律.仿真结果可对机载蒸发循环制冷系统的理论分析和设计提供参考.     

以H_2O为冷却剂的开式喷雾冷却系统实验研究

为了获得用于机载激光武器冷却的喷雾冷却系统特性,设计并搭建了以H2O为冷却剂的开式喷雾冷却实验平台,研究了单相区喷雾冷却的换热性能。在实测出加热块温度的基础上,计算出表面温度、热流密度及传热系数,并通过上述参数考察了喷嘴类型、喷雾高度、喷射压力等因素对热沉表面换热性能的影响。结果表明:每种型号喷嘴都存在一个最优喷射高度值,使得喷雾冷却的性能达到最优,且最优高度值略小于临界高度值;同时随着系统加热功率的升高,喷射压力对喷雾冷却性能的影响更加明显。上述结论为机载激光武器冷却领域喷雾冷却系统的应用提供了参考依据。     

3MW海上风力发电机机舱热平衡设计

以3MW海上风力发电机为研究对象,在考察其机舱布置结构、主要部件散热情况及环境要求的基础上,对机舱进行了热平衡设计,建立了机舱热平衡方程;提出了舱内部件载荷、机舱内外对流换热系数、舱内正压维持新风量的计算方法;获得了射流冷却方式下的舱内热载荷变化特性;并研究了舱内外空气温度、速度、舱体表面灰度等因素对机舱热平衡的影响。研究工作对于大容量风力发电冷却系统的设计优化具有参考价值。     

高温超导电力应用的低温冷却系统及制冷机

在过去的十多年中,高温超导（HTS）在电力应用的诸多方面,如电力传输电缆、故障限流器、变压器、船舶推进马达、发电机和电感贮能,取得了很大的进展．低温冷却系统是超导电力设备的重要组成部分,对HTS电力应用的成败及产业化发展起重大影响．低温冷却系统的稳定性、成本很大程度上是由制冷机的性能、价格决定的．介绍各种HTS电力应用低温冷却系统的热负荷水平、冷却方式、致冷介质．从制冷量、维护周期、价格、可靠性方面选择了几种适用于HTS电力设备的商用制冷机产品,介绍其工作原理、性能参数、适用场合．未来HTS电力应用对制冷机的要求主要集中在可靠性、效率、价格3方面：可靠性要提高到99．8％,制冷机相对卡诺效率提高30％以上,制冷机在80K温度下制冷成本降低到25美元倒以下．此外,对恒温器、低温管道、流体循环泵也作了简要介绍．     

采用流体网络与气热耦合方法的涡轮叶片复合冷却结构改型设计

将流体网络方法应用于高性能涡轮叶片复合冷却结构的设计中,开发了气热耦合数值计算方法,并对其进行了可靠性验证．对采用复合冷却方式的某型高压动叶内部冷却结构进行基于流体网络分析的快速预测,评估其气动与传热特性．针对网络分析结果,提出3种改进措施,即调整不同冷却通道冷却气体流量、减小通道转弯结构流阻、以及调整局部高温区的内冷几何结构．通过全三维燃气．固体叶片一冷却气流耦合计算验证,指出改型设计降低了叶片表面最高温度,整体温度分布更加均匀,冷气入口参数匹配合理．结果表明,计算方法大大缩短了涡轮叶片复杂冷却结构的设计周期．     

基于超临界二氧化碳动力转换系统的革新型钠冷快堆关键技术研究

钠冷快堆是第四代先进核能系统的首选堆型,它具有可增殖核燃料、嬗变放射性废物以及高热效率发电等优势.超临界二氧化碳布雷顿循环具有热效率高、结构紧凑、消除钠和水化学反应风险等优点,是第四代核能系统推荐的革新型动力转换方式之一.本文对超临界二氧化碳循环在钠冷快堆中的应用进行研究,采用理论分析、试验研究以及开发软件的方法,对超临界二氧化碳循环用于钠冷快堆带来的热工水力、钠-超临界二氧化碳反应、系统设计及分析模拟工具等关键技术问题进行了分析研究,结果表明超临界二氧化碳循环可消除传统钠冷快堆的钠水反应问题,提高钠冷快堆的安全性,同时超临界二氧化碳循环一定程度上还可以提高钠冷快堆的经济性,作为第四代钠冷快堆动力转换方案具有重要优势和良好的工程可行性.     

DCT变速混合动力轿车制动降档过程优化控制

针对装配干式双离合器式自动变速器(dual clutch transmission,DCT)的弱混合动力轿车发动机辅助制动工况,为充分回收制动能量,制定了电液复合制动力矩分配策略,并对该工况瞬态降档过程各阶段离合器传递力矩和ISG电机输出力矩协调控制问题展开了研究.首先,建立了DCT降档过程动力学方程,模糊识别驾驶员制动意图,计算并获得驾驶员需求制动力矩,考虑电机最大制动力矩限制、发动机辅助制动力矩以及整车行驶阻力矩,根据所制定的复合制动力矩分配策略决策了发动机辅助制动过程ISG目标输出力矩;其次,设计降档过程转矩相分离离合器控制律,模型计算得到了离合器传递力矩;再者,考虑ISG电机力矩响应速度及转速同步时刻冲击度等,设计了发动机转速参考轨迹,并综合运用线性二次型最优跟踪及模型参考自适应控制,在外界扰动及模型参数摄动的情况下求取了惯性相结合离合器转速同步过程ISG电机输出力矩;最后,为避免从降档过程切换至在档稳定减速制动时,由于电机力矩突变所造成的车辆较大冲击,设计了电机力矩切换控制策略.仿真结果表明:所设计的制动降档控制策略能够充分利用发动机辅助制动力矩,并回收部分制动能量,ISG电机能够响应降档过程需求制动力矩的变化,实现快速换档.     

定子永磁型混合励磁双凸极电机设计、分析与控制

将"混合励磁"思想引入双凸极永磁电机,提出一种定子永磁型混合励磁双凸极电机,对其进行系统深入的理论分析和实验研究.理论上,建立了电机的数学模型;提出了切实可行的该类电机的一般设计方法,建立了电机的一般功率方程,推导出电机磁场调节能力与最大速度之间关系,为电机的电励磁绕组的安匝数、永磁体用量等关键电磁参数的确定提供理论依据.将2维和3维有限元相结合,提出快速、准确的"一步法"对电机特有的定子外漏磁以及端部漏磁进行研究,并对电机电磁性能进行了分析;提出了该类电机的驱动控制策略和方案,并进行了实验研究.原理样机的实验结果不仅验证了理论分析的正确性,而且表明,该电机在保留双凸极永磁电机优点的同时,能有效拓宽调速范围,在宽调速范围内具有较高的能量效率,在电动汽车等应用领域具有应用前景.     

模拟波在弹性固体无限域中传播的有限元与动力无穷元耦合方法

主要目的是概述用于模拟波在弹性固体无限域中传播的有限元与动力无穷元耦合方法.该方法可同时模拟近域介质材料的复杂性和远域介质的无限延伸性.以描述二维和三维弹性和粘弹性固体介质中的波动方程为基础,推导了动力无穷元的质量矩阵和刚度矩阵.所建立的二维动力无穷元模型可同时模拟P波和SV波在该单元中的传播;而所建立的三维动力无穷元模型则可同时模拟P波,S波和Rayleigh波在该单元中的传播.有关计算结果表明:有限元与动力无穷元耦合方法既可从物理概念上、又可从数值方法上较为精确地模拟波在弹性和粘弹性固体无限域中的传播,为解决在科学研究和工程实践中所涉及到的无限域问题提供了一种先进的科学研究工具.     

超温水体蒸发系数通用公式的研究与应用

在环境参数可控风洞中对影响蒸发的风速、水气温差、水温、相对湿度等物理量进行系统试验。试验结果表明蒸发系数取决于风速的强迫对流和水气温差的自由对流。分析试验数据得到了水面蒸发系数的建议公式和相应的水面散热系数公式以及附加蒸发系数公式。用参数变幅很大的天然水体和受纳废热水体的实测资料和研究成果检验了建议公式的通用性。建议公式已为DL／T5084-98《电力工程水文技术规程》及GB／T50102-2003《工业循环水冷却设计规范》推荐应用于计算水面蒸发、水面散热及附加蒸发。     

非等容多腔微型摆式发动机的带回热混合动力循环特性分析

常规微型摆式发动机效率低下、功率不足,针对这一缺陷,提出一种适于微型摆式发动机的可回热新型混合动力循环,研究表明,其热力特性能够显著改善发动机性能.首先改进摆式发动机为非等容多腔结构,在混合动力循环作用下,发动机与螺旋式回热器实现了理论联合运转,通过回收排气余热和抑制热泄漏两个途径提升整机效率.发动机稳态工作过程仿真结果表明,以不带回热的新型混合动力循环运行的微型摆式发动机,其热力性能较单一循环发动机具有明显优势;考虑泄漏效应后,混合循环由两个独立的四冲循环与两个独立的二冲循环构成,且发生泄漏的两相邻腔室必属不同循环,二者热力特性具有明显差异.应用该回热技术后,微型摆式发动机性能得到了大幅提升,其中四冲腔室热效率相对提升达45.31%,整机效率亦相对提升了14.09%.该数值模拟结果从原理上初步证明了该技术的可行性与先进性,对于促进微型热机的发展具有重大现实意义.     

电液动力微泵的制作及实验研究

提出一种基于MEMS加工技术的新型电液动力微泵,介绍了电液动力微泵的工作机理和分类;从材料的选取,微电极的优化设计及电液动力微泵的封装工艺几方面介绍了电液动力微泵的制作过程;进行了针对不同工作流体和微通道尺寸的电液动力微泵的静压力实验和流动试验.实验结果表明:当施加90V驱动电压时,微泵最高能得到268Pa的静压头,微泵驱动流体的最大流速可以达到106μL/min;本文分析了微泵与热管相结合解决大功率电子芯片的散热问题前景,微泵所驱动的液体在热管的蒸发段完全气化,可实现的最大散热能力可达到87W/cm2.     

低成本辅助凸极式辐向永磁电机的鲁棒性优化设计

将铁氧体应用于具有聚磁能力的辐向永磁电机中可获得与稀土永磁电机相媲美的转矩密度,并兼具低成本的优势.为克服传统辐向永磁电机高转矩脉动的弊端,提出一种新型辅助凸极式转子,增强了转子的可塑性并增加优化参数的数目.采用基于响应面分析与多目标骨干粒子群优化算法相结合的多目标优化方法来提升电机的转矩性能.进一步地,考虑到在电机批量生产过程中不可避免地会受到误差、公差等不确定性因素的影响,将六西格玛设计方法和蒙特卡罗分析方法相结合,对电机进行鲁棒性优化.通过对比分析优化前后的电磁性能可知,所提出的新型电机可以在提高输出转矩的同时有效降低转矩脉动,且极大降低电机批量生产中的失效率.最后,实验结果验证了所提新型电机结构及其鲁棒性优化设计的准确性和可行性.     

Ω型轴向槽道热管传热性能的实验研究

论文针对现有热管实验手段的不足,自行搭建了集加热系统、冷却系统、角度调节系统和温度测量系统于一体的Ω型轴向槽道热管传热性能实验台,考察了加热功率、工作倾角、冷却条件等因素对热管工作特性的影响。结果表明：实验所用热管水平放置时最大传热量较小,若改善冷却条件可提高热管的传热能力;当热管放置为重力辅助作用时,热管传热能力显著改善,反向放置时,热管无法正常工作。研究结果对于热管在飞行器中的应用研究具有参考价值。     

基于STM32的太阳能跟踪系统设计

基于先进Codex—M3内核的微处理器STM32,结合双电机驱动器与高精度光敏传感器,研究并设计了一套高精度太阳能跟踪系统。该系统以实时时间为基准精确追踪太阳位置,以光敏传感器进行误差修正,利用STM32优越的PWM方式控制电机,实现太阳能接受效率的最大化。实验结果表明,系统工作稳定可靠,基本实现了对太阳的实时跟踪。     

一种节能型液冷源系统的设计

综合两类液冷源的特点,设计了一种具有节能效果的风冷型液冷源的冷却系统和冷却液循环系统,实现了对冷却系统温度,流量的控制。该系统具有节能、可靠性高、结构肾凑、维护方便、换热效率高等优点。对工程领域具有一定的实用价值。     

考虑非线性多孔弹性介质热流固耦合动力响应模型

基于Biot波动方程及热弹性动力理论,Darcy定律及修正的Fourier热传导定律,考虑流固两相介质的压缩性,渗流速度对热扩散的影响及温度梯度对渗流速度的影响,建立了饱和多孔弹性介质热流固完全耦合的动力响应模型（THMD）及控制方程,该模型可退化为基于传统Fourier热传导定律的热弹性动力模型（TMD）.最后,利用Laplace变换分析了地表作用有随时间变化热/力源条件下的一维热动力响应问题,讨论了反映土体缩性的Biot模量、热水渗透系数对结果的影响,并与热弹性动力模型结果进行比较,验证了结果的正确性.     

基于PIV技术的温度敏感型磁流体无泵流回路的实验研究

建立了温度敏感型磁流体无泵流冷却回路实验系统，采用粒子示踪测速技术（PIV）对整个回路中的流场进行了测量，实验研究了不同加热、冷却功率下回路的流动传热性能，分析了磁场及温度场的协同作用对回路性能的影响．结果显示：温度敏感型磁流体在外加适当磁场及温差时可以持续流动，将热量从热端传递到冷端并循环工作；系统冷却性能受到磁场及温度场的协同作用影响．     

分离式隧道扩建成小净距隧道群爆破震动控制研究

双洞分离式隧道扩建成四洞小净距隧道群的施工必须保证原隧道衬砌结构和新建隧道与原隧道之间中夹岩的稳定.运用三维有限元动力分析方法,对分离式隧道扩建成小净距隧道群的施工过程中原隧道衬砌结构爆破动力响应特性进行分析.根据原隧道衬砌结构最大平均有效应力特征得到了Ⅳ级、V级围岩隧道在不同施工方式条件下的原隧道衬砌结构的最大爆破震动控制速度和控制药量,为隧道扩建设计和安全施工提供了依据.     

基于DES的叶片前缘气冷却的数值拟

为了评估弯曲冷却孔通道对涡轮叶片前缘冷却效率和流动结构的影响,本文采用分离涡拟（DES,Detached Eddy Simulation）方法,在全局吹风比M=0.7的条件下对AGTB涡轮叶栅进行了数值拟研究.直冷却孔和弯曲冷却孔被分别布置于叶片近前缘的吸力面侧和压力面侧.着重分析讨论了冷却孔附近区域的湍流场结构、顺压梯度对湍流场结构的影响、以及壁面冷却效率分布.数值结果显示,弯曲冷却孔通道对提高气冷却效率具有积极的作用.在吸力面侧,弯曲冷却孔的冷却效率比直孔的冷却效率提高了约82%,压力面侧提高了约77%.