一种热网络方程计算方法的改进

通过热网络离散节点群控制方程的敏感性分析,提出了一种新的热网络方程求解改进方法———分离变量参数系数方法,用于分析航天器表面材料性质对温度场分布的影响.同时,采用蒙特卡罗射线踪迹法求解太阳直接入射面积和太阳辐射传递系数,考虑了航天器几何遮挡关系对热网络系数的影响.计算结果表明:航天器虚拟模型主体部位的最大温度值要高于太阳电池板的温度.在开始阶段,冷却速度迅速增加至最大值,然后再慢慢降低并有17K温度的偏差.为了分析材料表面的太阳吸收系数对温度分布的影响,以a=0.35为算例原值,对于与原值的吻合程度,太阳吸收系数增大的影响优于其减小的影响.     

考虑热-变形耦合的主轴-轴承系统瞬态热特性分析

为了更准确地预测主轴-轴承系统的温度场并实时监测关键零部件的温升情况,建立了考虑热-变形耦合的轴系瞬态热网络模型。根据热弹性力学理论,推导出主轴-轴承系统在装配应力、离心应力和热应力综合作用下的径向复合变形方程,基于热网络法优选试验轴系关键部件作为温度节点,综合考虑润滑剂黏温效应及轴系径向复合应力与变形,实时修正轴系热源、热边界条件等特性参数,实现了温度场与变形的耦合分析。通过编程求解获得了不同条件下轴承的瞬态温升曲线及轴系关键热参数的瞬态特性,结果表明,主轴转速越高,轴系热平衡温度越高,平衡时间越短;迭代步长的选取只影响温升曲线的收敛时间,不影响稳态温度值。与试验数据的对比结果表明,使用该瞬态热网络模型预测轴系温度场可显著降低计算误差。     

进给系统成对安装的角接触球轴承热分析

考虑轴承的离心力、陀螺力矩等因素建立滚珠的动载荷平衡模型,利用牛顿-拉弗逊法求解.然后对轴承、丝杠轴、轴承座取温度节点,考虑轴承热节点之间的接触热阻并利用轴承内部温度变化结合润滑剂的黏温效应实时修正轴系热源发热量、热边界条件等特性参数,建立机床进给轴承系统成对安装角接触球轴承的瞬态热网络模型.利用差分矩阵结合Matlab软件数值求解预测出不同进给速度下轴承座表面等重要节点的瞬态温升曲线,分析不同转速下轴系温度场的变化.并对不同进给速度下的轴系安排实际工况下的试验验证,证明了预测模型的有效性.     

基于灰色综合关联度的数控机床温度测点分组优化

提出了基于灰色系统理论中的灰色关联分析方法对数控机床热误差元素进行优化建模的方法.该方法先根据温度测点之间灰色综合相关度矩阵,对依据工程经验布置在机床上的温度测点进行分组;再通过计算各温度测点数据与热误差数据间的相关程度,从各组中选择代表测点,并对其进行排列组合;通过计算各温度测点组合所建立模型的理论输出与实际热误差间灰色综合相关度,确定关键温度测点.将该方法应用于一台数控车削中心的热误差建模,温度测点数量由16个减至4个,据此表明建立的模型能够避免温度测点之间相互耦合的影响,准确性和鲁棒性均得到较大提高.     

基于最优分割和逐步回归方法的机床热误差建模方法研究

根据机械结构的基本热变形模式,分析加工过程中的机床热误差模态,对温度测点进行初步选择.通过最优分割法优化温度测点和逐步回归法建模,将温度测点个数从初始的16个减少到3个热关键点.机床热误差模型拟合结果与实际热误差测量结果进行比较,检验结果说明该热误差模型精确度优良.     

核电用奥氏体不锈钢的动态再结晶行为

利用 Gleeble-1500D 热模拟试验机对316LN 奥氏体不锈钢进行单道次热压缩试验,分别设置变形温度为900~1200℃、应变速率为0. 001~10 s-1、真应变为0. 1~0. 9及试样的初始晶粒度为122~297μm之间,以研究热变形条件及初始晶粒度对316LN钢动态再结晶行为的影响. 对试验数据进行处理,得到临界应变与峰值应变以及临界应力与峰值应力的比值分别为0. 38和0. 89,建立了动态再结晶动力学方程和晶粒尺寸演变方程. 对建立的动态再结晶模型进行修正,将修正后的模型嵌入DEFORM-3D有限元模拟软件中进行计算,发现修正模型的模拟值和试验值符合较好,证明修正模型的准确性.     

基于AVQ聚类和OIF-Elman神经网络的机床热误差建模

针对数控机床热误差补偿技术中温度布点选取的问题,提出了基于前馈神经网络的自适应矢量量化(AVQ)网络聚类的方法,将AVQ网络聚类法应用于一台加工中心并将18个测点减少到3个,基于输出-输入反馈Elman(OIF-Elman)神经网络模型建立了机床热误差与关键测点温度之间的关系.结果表明,采用基于AVQ网络聚类法和OIF-Elman神经网络预测模型,能够降低机床温度测点之间耦合作用的影响,提高热误差建模的准确性与鲁棒性.     

数控机床进给系统热误差自适应解析模型

提出了基于丝杠热源表面检测温度的滚珠丝杠热误差预测解析模型.首先,基于变量分离法推导出丝杠轴一维热传导方程的解析解.然后,将两个轴承视为固定热源,将螺母简化为连续分布的多个可移动热源,给出了各热源激励起丝杠温度分布的解析表达式,进而依据叠加原理得出了多热源作用下丝杠轴温度的预测方程.依据各热源表面测点和中心温度的有限元计算结果,确定了其温度差随进给速度和时间变化函数曲线的拟合参数,进而提出了丝杠热误差预测的解析模型.最后通过试验验证了预测模型的有效性.     

机床温度测点优化方法研究及试验验证

针对机床热误差补偿技术中的关键温度测点选取问题,提出了一种温度测点优化新方法.首先采用简单相关分析,剔除掉与热误差明显不相关的测点.然后对初步筛选出的测点进行模糊聚类分析,以消除温度变量间的复共线性问题,同时进行灰色综合关联度分析,判断各测点与热误差间的紧密程度.根据分析结果,建立多个不同测点的热误差模型,对模型进行基于统计学理论的分析,确定出关键温度变量,将温度测点由20个减少至4个.根据优化结果,重新建立多元线性回归模型.误差预测结果表明,主轴Z向最大热误差从17.903μm减小到1.850μm.     

数控机床温度测点优化及热误差预测方法研究

热误差补偿技术是提高机床加工精度经济有效的方法,确定最佳关键温度测点布置位置和数目将极大提高机床热误差模型的精度和鲁棒性。针对一台立式加工中心,进行了机床热误差测量试验,根据其温度场,提出了模糊聚类与信息论相结合的方法,寻找最佳温度测点布置位置。该方法根据温度变量间的相似性,对温度变量聚类分组,然后利用互信息法对组内变量单独寻优,实现温度测点优化布置,最后利用多元线性回归分析建立机床热误差预测模型。在VMC1165立式加工中心进行了试验验证,温度测点减少为4个,热误差模型的拟合最大残差降低到5μm以内,相对于其他方法进一步提高机床热误差预测精度。     

航天器热控和环境控制生命保障系统热网的优化

为了对航天器热控、环境控制生命保障系统进行减轻质量化研究 ,建立其热网络优化模拟的实验系统 ,研究不同布局下热网络工作特性 ,以寻求热网络中热组件布局对系统质量的影响规律。实验结果表明 :热组件布局方式对系统换热有明显影响 ;热组件的优化布局能使系统质量下降 ,其幅度与平均换热温差有关。实验结果同理论分析及数值模拟结果相吻合。     

热网络法预测车内温度的理论和实验研究

为对车内温度水平进行预测,采用热网络法对车辆停车和行驶状态下的车内温度进行计算。太阳辐射是影响车内温度水平的主要因素,而热网络法通过建立和求解节点热平衡方程,获得各节点的温度,尤其适用于以辐射为主的换热问题。车内外的对流换热采用实验关联式进行计算。由热网络法建立的节点热平衡方程组为非线性方程组,采用牛顿迭代法进行了求解。计算结果与实测温度值的比较显示,两者吻合较好,表明热网络法用于车内温度预测的有效性。另外,计算结果也显示车窗玻璃的透射率对车内温度有明显影响,在考虑安全的前提下,选取合适透射率的车窗玻璃材料可起到减少车辆能耗的作用。     

汽车变速箱热分布的宏微观结合分析

首先从宏观上建立了汽车变速箱的实用稳态热网络模型,综合考虑了可能影响变速箱温升的各种工况后,对变速箱的稳态温升作了较为精确的预测;然后构造了轴和齿轮的有限元计算模型,利用网络法分析的结果确定边界条件,从微观上得出了重要部件的温度场分布情况。     

基于热网络模型和参数估计的感应电机定子绕组温升测试方法

对感应电机定子绕组进行直流温升测试,可以在避免转子温度干扰的条件下,有效分析和验证定子的散热能力。然而,定子绕组温升实验存在耗时长和难以获得绕组最高运行温度的问题,而利用热模型计算所得的绕组温升精度又较难保障。为此,提出一种基于热网络模型和参数估计的感应电机定子绕组温升测试方法。该方法通过热网络模型描述定子绕组温度的变化,再利用定子绕组温升实验的若干样本数据,结合参数估计原理,准确获得热网络模型参数,从而对定子绕组的整个温升过程进行有效估计。结果表明:在完成参数估计后,定子绕组热网络模型可准确获得不同电流条件下的定子绕组温升过程。因此,所提温升测试方法不仅可节约温升测试的实验时间,还可获得实验中无法测量得到的定子绕组最高运行温度,为电机定子绕组后续设计与改进提供一定依据。     

绝热方法评价热安定性的改进模型与应用

研究绝热理论及其在热安定性方面的应用，通过理论分析，提出了利用绝热方法评价含能材料热安全性的改进绝热温升速率方程，绝热初始放热温度及到最大温升速率所需时间的理论计算模型，分析了放热反应系统的热惰性因子对测试结果的影响，利用绝热加速流量热方法研究黑索金绝热安定性的结果表明，测试数据的校正值与改进模型的理论计算结果具有较好的一致性。     

载人航天器并联热网络系统的优化分析

为减小载人航天器热控、环控生保系统中并联热网络系统的质量 ,在一定的简化和假设的基础上 ,建立热网络流动与换热的物理和数学模型。以系统总换热面积最小为优化目标函数 ,用极值有理法求解 ,得到最佳冷媒流量分配率随各热组件效能的变化关系。热组件效能大 ,其冷媒流量分配率就大 ,效能小 ,则其流量分配率就小 ,且热组件的效能总小于其流量分配率。研究结果为航天器工程中并联热网络的轻量化设计提供了一些理论依据     

夏热冬暖地区居住建筑室内热舒适性研究

针对亚热带气候条件下广州气候特征导致的几个城市环境问题,根据室内热舒适性评价的计算公式,在相关简化条件下,计算出不同温度和湿度环境条件下的PMV-PPD指标;同时根据热环境评价理论进行了夏热冬暖地区热湿环境的主观评价调查问卷,根据问卷调查结果,分析了夏热冬暖典型城市———广州居民对居住环境的主观感受;最后通过实验测定广州地区室内外干湿球温度、围护结构表面温度、平均辐射温度等参数,根据实验所测参数对室内热舒适状况进行了定量对比分析。为改善和提高室内居住热舒适性提供实验依据。     

变温场中正交异性叠层闭口厚柱壳的解析解

基于三维热弹性力学的基本方程,引入状态空间理论,建立了正交异性叠层闭口柱壳在非均匀变温荷载作用下的状态方程,并给出了热应力问题的精确解。本数值结果与ＳＡＰ５有限元解吻合较好。     

基于小波变换和多元回归的航天器热循环试验系统温度均匀性分析

为了解决航天器热循环试验系统的温度均匀性问题,提出了一种基于试验研究、小波变换和多元回归分析相结合的预测模型.利用小波变换对试验所测湍流压力信号进行滤波处理,并用多元回归统计方法分析了系统中各变量之间的关系,同时,通过试验数据验证了预测模型的准确性.结果表明:所提出的模型可用于预测系统在不同试验条件下的温度均匀性;通过小波变换能够提高预测精度.