空间太阳电池帆板贴装涂胶过程时序分析与建模

基于机器人技术和粘性流体力学理论,提出了一种适用于空间太阳电池帆板自动加工的理论方法,对机器人贴装涂胶过程进行了时序分析和涂胶流动特性建模.确定了机器人单片涂胶周期和串联涂胶周期,得到了机器人涂胶运动的宏观时序模型和微观时序模型,及任意时刻机器人对应的涂胶位置坐标,建立了涂胶速度场模型以及胶体流量模型.实验结果表明,机器人能够有效完成预定时序规划下的轨迹涂胶,胶层厚度可控,涂胶区域规则,模型效果理想.     

磁流变液在圆管内的压力驱动流动

用Herschel-Bulkley模型描述了磁流变液随外加磁场变化的流变行为;基于动量方程,分析了磁流变液在圆管内的压力驱动流动, 得到了流速和流量表达式,为圆管磁流变器件的设计提供了理论依据。研究结果表明：磁流变液具有粘性和粘塑性流体特性;磁流变液在圆管内的流动呈粘塑性流动;流速沿磁场方向分段呈现抛物线和等速直线分布;流量可由外加磁场连续调节。     

核主泵环形压水室的内部流动稳态特性

基于相对坐标系下的雷诺时均N-S方程和RNG k-ε湍流模型,采用SIMPLE算法,以清水为介质,对AP1000核主泵模型进行数值模拟,研究了不同流量下环形压水室内部流动稳态特性.结果表明,环形压水室水力损失随流量变化而变化,环形压水室内水力损失与流量成非线性关系.环形压水室环形流域内流量沿主流方向逐渐增加,但在出口扩散管随工况不同其流量变化规律不同.在设计流量和1.2倍设计流量工况下,环形压水室环形流域各截面的流体几乎全部流入出口扩散管.在0.6、0.8、1.4倍设计流量工况下,环形流域内的流体一部分流入出口扩散管,剩余流体仍在环形流域内流动.随着流量的增大,环形压水室内动能整体上呈现出先减小后增大的变化规律.不同工况下,右侧隔舌附近漩涡形态、数量等的变化导致环形压水室内部流场发生变化,进而影响了环形压水室内流量的变化规律.     

基于有限元方法的聚合物共挤出界面形成过程数值研究

用有限元方法对两种不相容聚合物熔体在共挤出流道内的流动进行了三维数值模拟,计算了共挤出流动过程的速度场、压力场和应力场．根据数值计算的结果得到了沿流动方向和宽度方向的共挤出界面变化,并分析了入口体积流量和聚合物材料参数对共挤出界面偏移的影响．结果表明：宽度方向共挤出界面的形状和位置沿聚合物流动的方向不断变化;界面偏移量的大小随着流量差异的增加而增大;聚合物入口流量的变化是导致共挤出界面位置变化的决定性因素,流量比的变化对出口处界面形状的影响不大;两种聚合物粘度的不同会导致界面偏向粘度较低的熔体一侧．     

水平井筒两相流压力计算模型

对水平井筒变质量分层流动进行了微元段流动分析，根据气相和液相的连续性方程及动量方程，忽略加速度的影响，得到了气，液两相的混合动量方程，并由此建立了水平井筒变质量气，液两相流动的压力梯度模型，该模型中考虑了流体从油藏井筒流动的影响，利用已有的处理水平管分层流动的方法，计算了考虑流体沿水平井筒有径向流入时水平井筒的压力分布，因为水平 不同点的生产指数不同，所以，本模型更接近于实际，对沿井筒的压力降和流     

水平井筒两相流压力计算模型

对水平井筒变质量分层流动进行了微元段流动分析,根椐气相和液相的连续性方程及动量方程,忽略加速度的影响,得到了气、液两相的混合动量方程,并由此建立了水平井筒变质量气、液两相流动的压力梯度模型,该模型中考虑了流体从油藏到井筒流动的影响。利用已有的处理水平管分层流动的方法,计算了考虑流体沿水平井筒有径向流入时水平井筒的压力分布。因为水平井筒上不同点的生产指数不同,所以,本模型更接近于实际。对沿井筒的压力降和流入剖面进行了实例计算。结果表明,随着水平井半径的减小,压力降逐渐增大,从而产生了不均匀的流入剖面     

纳微米级孔隙气体流动数学模型及应用

对纳微米级孔隙多孔介质内的气体流动进行了研究.利用克努森数划分流态,绘制了流态图版,阐明了不同区域的流动特征.基于Beskok--Karniadakis模型,对渗透率校正系数进行了改进,引入多项式修正系数,将Beskok--Karniadakis模型简化为二项式方程,并利用最小二乘法分段拟合得出多项式修正系数的取值.模型对比显示,简化后的模型具有较高的精确度.应用此模型推导出了纳微米级孔隙气体流量的计算公式.进行了室内微观渗流模拟实验,得到气体平面单向渗流规律,与由纳微米级孔隙气体流量公式计算所得渗流特征进行对比,结果显示本模型与实验数据拟合较好.采用本模型进行编程计算,对其影响因素进行分析,发现气体流量随压力平方差增加而增大,且增加趋势越来越快,并随多孔介质渗透率和克努森扩散系数的增加而增大.     

方锥管布浆器内流动特性的数值模拟

为了研究方锥管布浆器内的流动特性,采用计算流体动力学方法,对方锥形布浆总管内速度分布、压力分布及支管束的质量流量分布进行了分析,并对Baines简化型、分段近似型和改进型3种不同结构的总管进行了对比研究.结果表明:常用的简化型总管,其内部流动存在显著的不均匀性,沿总管方向有明显的压力梯度,导致支管束的质量流量沿总管方向分布不均匀.分段逼近型和改进型总管内也存在明显的压力梯度和浆料分布的不均匀性.3种结构总管支管束的质量流量分布与期望值均有较大偏差,按简化型、分段近似型、改进型顺序依次增大.基于Baines方法设计的方锥形总管后壁形状与期望形状差别较大.     

叶轮型式对超低比转速高速离心泵性能的影响

为了分析不同叶轮型式对超低比转速高速离心泵性能的影响,对采用普通叶轮与复合叶轮离心泵内部流动进行数值模拟.计算基于连续方程和雷诺时均N-S方程,采用标准的k-ε湍流模型和SIMPLEC算法.模拟采用不同长短叶片的复合叶轮的超低比转速高速离心泵在设计工况下的全三维流场,得到短叶片径向和周向偏置位置的最佳组合.着重分析比较采用普通叶轮和复合叶轮两种离心泵模型方案在不同流量下叶轮内部的速度场和压力场,得到其内部流动的主要特征.研究结果表明,在其他过流部件相同的条件下,采用长短叶片的复合式叶轮离心泵其性能比普通常规叶轮更佳.     

玻璃锡槽中保护性气体温度场和流场分析

在实验研究的基础上，对玻璃锡槽中保护性气体流场和温度场做数值模拟，进行定量分析和研究．应用K-ε方程模型对锡槽上部空间气体的速度场和温度场进行湍流模拟计算．通过计算得到，速度场呈现三维流动特征，在z和y方向存在环形流动，同时以沿x方向的流动为主；随着x的增加，不断有新的气体流入，在锡槽后部．气体沿x方向流动；锡槽内气体的温度随x的增加而降低．在z方向随z增大气体温度增加；水包对附近气体有冷却作用，但对于整个锡槽的冷却作用并不明显．     

Development of the Automated Bonding Robot for Space Solar Cells

The bonding process of space solar cells is a very complicated task undertaken by manual labor before. An automatic approach based on robot technology is presented to deal with the difficult problem. The architecture of the bonding robot for space solar cells is described. The two processes carried out by the robot, adhesive dispensing and cover-glass bonding, are studied. Based on the mechanical model, the flow velocity field of the adhesive in needles is obtained and the cover-glass bonding theory is interpreted. According to the studies, the thickness of the adhesive can be controlled accurately by robot and bubbles can be avoided coming about inside the adhesive.     

风-光复合发电系统的优化设计

文章介绍风 -光复合发电系统优化设计的一般数学模型 ,即以系统投资最小为目标 ,系统性能指标为约束 ,寻找风力发电机、光伏阵列、蓄电池、柴油机、逆变器和负载之间的最佳匹配功率及系统电能的最优管理及控制策略 ,运用该模型对实例进行计算 ,结果表明 ,风 -光复合发电系统的设计绝不是独立光伏发电系统和独立风力发电系统的简单拼凑 ,风 -光复合发电系统与独立光伏系统的优化设计规律存在较大的差异 ,其设计规律值得进一步深入研究。     

基于平板微热管阵列的新型太阳能空气集热器集热特性的研究

建立了平板微热管阵列式太阳能空气集热器的三维稳态模型,运用Gambit 及Fluent软件对单个集热单元的物理模型进行了网格划分和数值计算,对单管的换热及流动情况进行了模拟研究,并通过实验进行了验证。结果表明,模拟结果与实验结果吻合较好,偏差在12%以内,说明了模型建立的合理性。该研究为今后平板微热管阵列太阳能空气集热器的进一步设计和优化提供了理论依据。     

空间太阳电池自动涂胶过程的扩散原理

空间太阳电池封装操作包括:注射器涂胶过程、盖片胶平面扩散以及玻璃盖片封装操作三个阶段.分析了盖片胶从注射器中流出落在电池片上后,逐渐扩散融合的过程.基于非牛顿流体理论,建立了盖片胶的平面扩散模型,使用有限元软件Adina,基于流体体积法进行运动界面追踪,对模型进行了模拟仿真,并与实验结果进行了对比验证.获得了盖片前胶层的形状,确定了胶层的边缘位置.为封装过程的分析建模提供了胶层厚度和边界等几何参数.对类似的平面扩散问题,也提供了一种新的解决方法.     

晶体硅太阳电池的氮化硅表面钝化研究

为了提高晶体硅太阳电池的光电转换效率，研究了用等离子增强化学气相沉积（PECVD）的SiNx：H作为晶体硅太阳电池的表面钝化及减反射膜对电池性能的影响，并采用不同的工艺路线制备了不同类型的电池。实验发现：同SiNx：H比较，SiNx:H/SiO2双层光学减反射结构对晶体硅太阳电池能起到更加有效的表面钝化作用，提高了太阳电池的光电转换效率。基于界面物理，提出了一种新的能带模型，解释了用不同实验方法制作的晶体硅太阳池性能的差异。     

基于RBD与FTA的航天器太阳翼可靠性分析

太阳翼对航天器的在轨运行品质有重要影响。该文基于东方红3号卫星平台,对系统部件的可靠性属性进行了分类,利用可靠性框图(RBD)给出了在确定载荷与随机载荷情况下的可靠度计算公式。应用故障树分析法(FTA)研究了太阳翼系统的可靠性问题。分析结果表明:铰链是影响太阳翼可靠性的最主要部件;空间温度、材料在空间中的特性是影响太阳翼可靠性的最主要因素。添置冗余、采用新型材料与优化受载结构等方法可以提高太阳翼的可靠度。     

TiO2 nanotube arrays and TiO2-nanotube-array based dye-sensitized solar cell

To substitute the non-regular nano-crystalline semiconductor for a novel kind of ordered microstructure is a very important aspect in the domain of dye-sensitized solar cell. One of the researching hot- spots is the highly-ordered TiO2 nanotube architecture. As a new type of titania nano-material, titania nanotube arrays have drawn extraordinary attention due to its distinctive morphology, notable photo-electrical and hydro-sensitive performance. At 100% sun the new kind of TiO2 nanotube arrays solar cell exhibits an overall conversion efficiency of 5.44%. This paper introduces the preparation methods of titania nanotube arrays, the existing problems and recent progress in titania nanotube arrays solar cell.     

图案化氧化锌在能源器件中的应用

ZnO作为一种典型的直接带隙宽禁带半导体材料极具开发潜力和应用价值.随着图案化技术的不断发展优化,ZnO纳米棒阵列的精确可控制备逐步得到实现.本文综述了利用激光限域技术制备图案化ZnO纳米棒阵列的方法,并详述了其在太阳能电池和光电化学电池中的应用.激光干涉法制备的ZnO纳米阵列比表面积大且具有直线传输的优势,运用于光伏器件和电化学电池中增加了光吸收同时利于载流子传输,器件性能显著提高.图案化ZnO纳米棒阵列具有可控的三维空间结构,广泛应用关于各类能源器件中,具有极大的研究和应用价值.     

无线网络节点的太阳能最优利用效率

为了提高在无线传感器网络中太阳能电池供电节点的能量利用效率,研究了太阳能电池与无线传感器网络节点能量之间的供求关系.采用传感器网络节点能量的自适应供求算法,构建了在标准光强下太阳能电池输出功率与传感器网络节点所耗功率的自适应平衡模型.实验结果表明:该模型体现了太阳能电池与网络节点能量的自适应供求关系,确保了传感器节点长期稳定地工作,尽可能地延长了传感器网络的生存周期,为无线传感器网络节点能量的设计提供了理论依据.