电活化聚合物的应用研究

为了缓解经济发展与能源及环境之间的矛盾,本文对电活化聚合物这种清洁,高效的新型能源材料进行了调查研究及实验分析,介绍了斌材料的性能及发电原理,同时对国内外的应用现状进行了分析,揭示了电活化聚合物广阔的应用前景和发展趋势.     

电活性聚合物能量转换机理及实验研究

基于介电高弹聚合物理论构建电活性聚合物发电过程的数学模型,以揭示硅树脂电活性聚合物在电致大变形过程中的机电耦合规律及能量转换机理;根据能量收集的循环过程建立了恒电压、恒电荷、恒电场和恒电流条件下的能量收集模型及混合能量收集模型;针对机电能量的转换效率对比分析各种模型的性能;同时,搭建风能发电机实验装置并进行恒电荷条件下发电过程的能量收集实验.结果表明,恒电荷条件下的能量收集模型的能量转换效率最高.     

基于电活化聚合物的发电机设计与原理实验研究

为了缓解经济发展与能源及环境之间的矛盾,本文对电活化聚合物这种清洁、高效的新型能源材料进行了发电研究,仿真设计了基于电活化聚合物的发电装置,并通过实验验证了发电的可行性。     

介电弹性体发电实验研究

介电弹性体功能材料是具有优异性能的新型电场活化聚合物,特别适于针对低频、大变形的能量源而发电的场合。本文依据介电弹性体薄膜材料的结构特征,讨论了介电弹性体材料发电的基本机理,通过实验,分析了发电过程中弹性体材料面积大小对发电效率的影响,为介电弹性体材料在发电中的应用提供了依据。     

圣维南原理与双层平板复合材料的层间弹性耦合

研究了铁磁(电)/弹性介质双层复合材料中的层间弹性耦合,分析了圣维南原理(或局部作用原理)对理想弹性耦合条件下弹性介质内应力分布的影响.从弹性力学基本方程出发得到了切应力和张应力在弹性体内分布的解析模型.建议了一种用于研究局部作用原理的实验方法,该实验方法以应力双折射效应为基础,结合磁(电)致伸缩,构成乘积效应材料,并辅以应力计检测.分析发现,实验与理论结果基本一致.     

液压蓄能式波浪能装置发电系统的特性

分析了液压蓄能式波浪能转换器(WEC)的工作原理和优势;根据液压马达和永磁同步发电机的数学方程推导出了发电系统的4个基本特性,分析了蓄能器压力和发电机负载对转速、电压和功率的影响;针对液压蓄能式WEC发电系统的两种工作模式——恒电阻模式和恒转速模式,建立了液压蓄能式WEC发电系统的Matlab/Simulink仿真模型,并进行了仿真实验,结果验证了关于液压蓄能式WEC发电系统特性推理的正确性.     

电活性聚合物在外电场作用下的面积测量方法研究

分析了现有电活性聚合物在外电场作用下变形面积测量方法的缺点,利用数码相机采集电活性聚合物变形后的图像,从而获得数字图像。将数字图像加载到程序中,进行图像预处理、阈值分割、滤波处理等一系列连续操作获取感兴趣区域。最后提取感兴趣区域轮廓,利用格林公式对感兴趣区域的进行边界积分,获得了以像素点描述的电活性聚合物面积值。与其他测量方法相比该方法能方便、快捷、准确地获取电活性聚合物的面积,经过实验分析在测量精度上也获得了较好的效果。     

高储能密度电容器复合介质材料的研究

对高储能密度电容器复合介质材料作了研究．在采用介电陶瓷／有机聚合物作复合介质材料的实验中，研究了复合材料的介电系数与组成成分的关系，研究发现，ε随陶瓷成分的增加而增大，并且存在一个临界组分，在此组分时，ε有突变．研究表明，用介电陶瓷与有机聚合物复合可制出储能密度较高的电容器介质材料．     

梯度压力分布活性材料准静态压缩特性

采用准静态压缩试验方法研究了梯度压力分布对活性材料力学特性的影响.实验结果表明，梯度压力分布活性材料失效强度较均一活性材料有提高，同时逆梯度压力分布活性材料具有最显著的功能梯度特性.梯度压力从失效行为角度分析，充分压缩的逆梯度压力分布活性材料呈蘑菇状渐变失效，出现多个失效应力峰值.从材料密度分布出发，揭示了活性材料多应力峰值压缩失效梯度压力机理.      

MWNTs/PTH电致变色器件的制备及特性研究

利用滚筒印刷法,开展了MWNTs/PTH复合材料电致变色器件(ECD)的制备及特性研究实验.结果表明,少量多壁碳纳米管(MWNTs)的添加,可在聚噻吩(PTH)导电聚合物膜层结构中形成一系列一维的MWNTs导电通道,提高了MWNTs/PTH复合材料电致变色器件变色层的电导率,增强了PTH电致变色过程中氧化还原反应的电子转移强度.对比发现,在改变相同颜色及对比度条件下,MWNTs/PTH复合膜层ECD器件所需外加电压数值比未添加MWNTs的聚合物ECD器件有所减小,器件的变色响应时间也大大缩短.说明将高导电性的MWNTs材料与PTH导电聚合物进行复合可提高ECD器件的电致变色特性.     

压电微悬臂梁振动能量采集器谐振频率和功率的研究

压电振动能量采集器可将自然界中广泛存在的机械振动能转换为电能,并且一直向微型化电源的目标迈进．为此,以矩形压电微悬臂梁结构作为换能单元,通过时压电层等效电流源和单相桥式整流电路的理论及相关公式的推导,得出微能量功率的计算公式．通过分析看出,在实际设计压电振动能量采集装置时,可采用适当增加质量块质量和减小梁长度的方式来满足整体结构在自然环境中实现低频谐振、获得较大的功率输出的设计要求．     

电动汽车轮边减速驱动系统转矩检测方法

提出了基于齿轮传动特征和力传感原理的电动汽车轮边减速驱动系统转矩检测新方法,旨在为分布式驱动电动汽车轮边电机的控制提供实时、精确的输出转矩反馈信息.阐明了布置于轮边齿轮减速器轴承端部的偏心套式转矩检测机构的工作原理,根据齿轮机构传力分析,导出轮边电机转矩检测公式;通过仿真分析、样机试制和试验测试,验证所述转矩检测方法的可行性和检测精度的准确性.该转矩检测方法有利于电动汽车驱动电机的高效控制,改善电动汽车的能源利用率和行驶性能.     

LOM中激光功率与扫描速度的匹配模型

经分析与实验,认为扫描速度与激光功率是影响原型成形质量的两个关键因素,从能量守恒原理出发,结合LOM原型制造工艺的具体要求,建立扫描速度与激光功率之间的正比模型,采用跟踪耦合式控制系统可以实现两者的良好匹配,并能保证LOM原型的成形质量,同时讨论跟踪耦合控制系统的适应性,它不仅适用于LOM原型制造工艺,还适用于FDM,SLS,SLA等多种快速原型制造工艺。     

预混式气力喷雾系统研究

针对目前气力雾化技术中存在的气液比高、能耗大等缺陷,提出了预混式气力喷雾系统的整套设计方案,并进行试验研究．在理论研究中,应用第二欧拉方程及动能原理,建立气力喷头的能量利用模型．在试验研究中,通过试验和计算机回归运算,得出了预混式气力喷雾系统气液比与雾滴体积中径的关系曲线,并将该曲线与其他资料的关系曲线进行对比,得出预混式气力喷头大大节省雾化能量的结论。     

压电能量俘获系统建模及仿真

针对压电悬臂梁结构能量俘获系统进行建模,利用电路系统和机械系统的相似关系,将压电俘能结构模型等效为电路系统模型;为建立压电能量俘获系统完整模型,基于LTC3588-1为核心的能量转换电路等效为降压及整流电路,并利用LTspice软件仿真验证该等效电路的正确性.在Matlab/Simulink系统中搭建压电能量俘获系统整体模型并进行仿真,根据仿真结果对模型参数进行优化.通过对实验数据对比、分析,验证系统模型的合理性,结果表明系统可以稳定输出3.3 V直流电压,最佳阻抗匹配条件下,输出功率为2.6 mW.      

太阳能热气流发电系统流道优化研究

基于相对压力概念,构建了太阳能热气流发电系统新数学模型,并对西班牙太阳能热气流电站模型进行数值模拟,分析了其流场和温度场,并据此对原始模型进行优化.计算结果表明:通过对发电系统集热棚出口和烟囱进口的局部流道进行优化,使烟囱进口处局部流速增大约14%,温度场更加均匀,相对压力减小约50%,提高了系统做功能力和能量转换效率,同时减上蒂统能量损失.数值模拟结果为太阳能热气流发电系统的设计和应用提供理论依据.     

基于ADAMS的多级齿轮传动系统动力学仿真

为了建立多级齿轮传动系统的虚拟样机，在对传统的齿轮副扭转振动模型进行动力学等价变换的基础上，提出一种基于ADAMS的动力学仿真方法．利用该方法建立的模型能综合考虑时变啮合刚度、啮合阻尼、轮齿啮合综合误差、原动机和负载的动态输入、齿对啮合相位以及传动轴扭转柔性，仿真多级齿轮传动系统的动态特性，通过实例仿真研究了各因素对系统动态响应的影响规律，结果表明该方法是可行的。     

双自由度磁悬浮式桥梁振动能量采集器数值仿真和优化

提出了一种能利用桥梁振动能量为传感器持续供电的双自由度磁悬浮振动能量采集器(TMEH),该系统的能量采集效率远高于传统单自由度磁悬浮振动能量采集器(SMEH).推导了TMEH系统的运动控制方程和机电耦合方程;建立了TMEH的多目标优化模型,提出了基于NSGA2算法的能量采集器参数优化设计方法;最后将TMEH和SMEH在简谐振动激励和桥梁随机振动激励作用下的响应特性和能量采集效率进行了对比.研究结果表明:1)通过NSGA2算法优化设计,TMEH能获得更宽的采能带宽和更高的输出功率;2)TMEH比SMEH的采能效率有明显提高.在简谐振动激励和桥梁随机振动激励作用下,TMEH的输出功率比SMEH增加了约2倍.     

纯电动旅游客车驱动系统加速过程动态仿真

分析了纯电动旅游客车永磁加增磁直流电机驱动系统结构与工作原理.针对加速工况,分别对IGBT1导通和截止状态建立了电机驱动系统瞬态数学模型.基于控制逻辑利用Matlab/Stateflow建立了控制器模型.结合以上两者得到以加速踏板信号为输入的整车瞬态数学模型.基于该模型进行了加速工况动态仿真并获得加速工况下电机驱动系统的控制特性.该分析有助于进一步改进电机驱动系统控制.     

混合动力汽车多能源动力总成的智能体控制技术

为提高混合动力汽车的智能化控制水平,进一步改善整车燃油经济性和动力性,提出一种多能源动力总成的多智能体协调控制方法.以并联式混合动力汽车为原型,建立动力总成部件子系统智能体模型,构建多智能体系统协调控制框架,根据不同工况模式对总成动力进行预分配,利用单智能体的智能行为和多智能体的协作能力解决车辆对复杂路况的自适应问题.在Cruise软件环境下对智能体控制系统和协调控制策略进行了仿真验证,结果表明,动力总成的多智能体协调控制策略正确可行,使混合动力汽车能根据不同工况自适应控制模式,进而对动力进行自适应匹配,能够改善整车燃油经济性和动力性.