不同工况下空间太阳电池翼的在轨热分析

以空间飞行器太阳电池翼在轨运行期间的温度变化规律为对象,采用有限元软件I DEAS TMG建立电池翼的热性能分析模型,针对电池翼满负荷（100%发电）和半负荷（50%发电）2种工况进行在轨热流和温度场计算.计算中,将电池翼基板处理为正交各向异性材料,采用等效热阻法推导基板在不同方向的等效导热系数.结果表明,当飞行器在轨绕地球飞行第5个周期后,太阳电池翼温度场呈现出周期性变化特征;与满负荷工况相比,半负荷工况下电池翼表面温度的变化范围较大;电池翼从阳光区进入阴影区时,其厚度方向的瞬态温差及其随时间的变化率达到最大值,且在半负荷工况下,电池翼沿厚度方向的最大瞬态温差及其随时间的变化率均大于满负荷工况.     

键合参数和芯片/基板厚度对非导电膜互连封装玻璃覆晶模块芯片翘曲的影响

采用热/结构耦合场对非导电膜互连封装玻璃覆晶（COG）模块芯片（IC）的翘曲进行数值模拟,并分析不同热压键合参数和芯片/基板厚度对液晶显示屏（LCD）翘曲的影响.结果表明：在热压键合过程中,键合头温度对COG模块IC翘曲的影响最为显著,键合压力次之,玻璃基板温度最小; IC厚度对IC翘曲的影响不明显,而增加COG模块中玻璃基板的厚度,可有效降低IC翘曲程度.其原因在于较厚的玻璃基板的耐变形能力较高,从而抑制了翘曲.     

住宅辐射制冷-独立新风空调系统 负荷比的多目标优化

为实现辐射制冷-独立新风空调系统负荷比的多目标优化,引入了BES-CFD耦合仿真方法,以长沙市某应用辐射制冷-独立新风空调系统的住宅房间为研究案例,同时研究了不同的送风温差和不同负荷比下的系统能耗及室内热环境,从节能、热舒适和运行安全性的角度,分析了最佳负荷比范围. 结果表明：考虑系统节能性时,不同送风温差的最佳负荷比范围分别为：46%~85%（4 ℃）、16%~85%（6 ℃）、3%~85%（8 ℃）,且送风温差较大时更节能. 从热舒适角度分析,最佳负荷比范围分别为：20%~72%（4 ℃）、16%~59%（6 ℃）、3%~50%（8 ℃）,较小的送风温差具有更大的负荷比调节区间. 各工况下顶板与地板壁面温度均高于近壁面空气露点温度,无结露风险. 综合考虑节能性、舒适性及安全性的最优负荷比宜取：46%~72%（4 ℃）、16%~59%（6 ℃）、3%~50%（8 ℃）.     

单点加载翼缘纵向变厚度工型截面简支梁变形解析解法

目的研究采用纵向变厚度(LP)钢板作翼缘的翼缘纵向变厚度工型截面简支梁的变形,推导单点加载时其变形计算公式,解决该类梁的弹性变形问题.方法运用基于变形体虚功原理的单位荷载法和直接积分方法推导不同跨度、截面尺寸和翼缘厚度变化率下跨中挠度计算公式,并讨论剪切变形的影响;运用通用有限元软件ANSYS的BEAM188和SHELL181两种单元进行对比验证.结果考虑剪切变形的理论计算结果与BEAM188单元计算结果相差不超过0.5%,与SHELL181单元计算结果相差最大为3%,计算结果十分接近,验证了理论解的正确性.结论与传统等厚度工型截面梁相比,采用此种翼缘变厚度工型截面梁,使构件截面设计更加合理,在承载力相同的情况下,可大大减少钢材用量;且可降低剪切变形影响;建议采用此种翼缘纵向变厚度工型截面梁行结构优化设计.     

非对称热阻对温差发电器性能的影响

为了优化温差发电器的热阻,并提升其性能,研究了温差发电器两端热阻不同时的输出性能变化.利用不同导热系数和厚度的外陶瓷基板,模拟了温差发电器两端热阻,分析了两端热阻相同与不同两种情况下,温差、开路电压、输出功率随热源温度和负载电阻的变化规律.研究结果表明：温差发电器两端热阻相同时,其温差和开路电压随热源温度的增加而增加;两端热阻不同时,其开路电压和最大输出功率随热源温度的增加而增加;随着负载电阻的增加,有效温差也逐渐增加,功率则呈先增加、后减少的趋势;以两端热阻相同时温差发电器的性能数据为基准值,热端采用较小热阻的陶瓷基板更有利于提升温差发电器性能,且在最大输出功率附近性能提升效果更为明显,开路电压、最大输出功率和有效温差最大值分别增加了0.64 V、0.87 W和24.5℃.     

过充电条件下锂离子电池热失控数值模拟

采用数值模拟方法研究了过充电流（1C、2C、3C和4C）对三元锂离子电池热失控行为的影响.基于多物理场耦合方法建立了过充电条件下锂离子电池三维电-热耦合模型,对电池发生热失控的临界时间,临界温度以及热分布进行了模拟计算.模拟结果与试验测量结果符合较好,各个测试点处的温度和热失控临界点的误差小于8%.过充电流对锂离子电池热失控的临界温度、临界时间以及电池内外部温差有较大影响:过充电流越大,电池发生热失控的时间越短,临界温度越高,区域温差越大,内外部温差越大.      

液黏离合器摩擦副热屈曲特性仿真分析

为了研究液黏离合器摩擦副软启动过程中的热屈曲变形,建立了对偶钢片轴对称热传导模型和热屈曲模型,获得了温度场的分布规律,通过有限元法求解了对偶钢片的屈曲变形模态及临界屈曲温度,并分析了约束条件对热屈曲特性的影响。结果表明:软启动结束时对偶钢片温度及径向温差均达到最大值,温度沿径向方向先上升后下降,厚度方向不存在温度梯度;第一阶屈曲模态具有最低的临界屈曲温度,为锥形变形,轴向位移沿半径方向呈线性分布;约束条件能够改变钢片的屈曲模态以及降低临界屈曲温度,为避免液黏离合器摩擦副发生热变形和热失效提供一定的理论依据。     

低成本选择性发射区太阳电池的制备和特性

运用Matlab软件，在电池能量损耗最小前提下，对选择性发射极（Slective Emitter，SE）电池的栅线间距和宽度进行了模拟计算.在理论计算指导下，在国产化设备的太阳电池生产线上，采用印刷技术实现选择性磷源涂覆和扩散，并制成电池，通过电化学测试、伏安曲线、量子效率（Quantum Efficiency，QE）等检测分析，初步发现，印刷涂覆的SE太阳电池输出特性优于常规工艺制备的电池，转化效率提高约1%.     

卫星太阳电池阵模态参数计算的半解析方法

基于传递函数方法的基本理论 ,针对某型号卫星太阳电池阵的特殊结构形式 ,通过将太阳电池阵基板划分为条形单元 ,将基板间连接铰链副简化为均匀梁单元 ,并利用条形单元与梁单元公共结点间位移连续与力平衡条件 ,建立了卫星太阳电池阵动力学特性分析的半解析计算模型。计算得到了某型号卫星太阳电池阵单块基板和多块组合基板的模态参数值 ,并将其结果与有限元结果进行了比较     

非晶硅太阳电池的性能与结构参数的关系

在Ｒｉｃｈａｒｄ Ｓ．Ｃｒａｎｄａｌｌ和Ｐｏｒｐｏｎｔｈ Ｓｉｃｈａｎｕｇｒｉｓｔ等人工作的基础上,用平均场区域近似（ＵＦＲＡ）方法,对ｐ－ｉ－ｎａ－Ｓｉ：Ｈ薄膜太阳电池进行了解析分析,得出了电池性能参数随本征层厚度变化的关系。短路电流密度先随厚度的增加而增加,在１μｍ左右达到最大值,而后将减小,但但小得不多,开路电压基本上下随本征层厚度变化。填充因子随本征层厚度一直减小,从厚度０．１μｍ时的０．     

波动载荷对直齿轮微观热弹流润滑的影响

根据实测表面形貌数值拟合了一表面形貌函数,计入了波动载荷效应,考虑了表面粗糙度、时变效应和热效应,对直齿轮进行了微观热弹流润滑研究,分析了载荷波动频率和载荷波动幅值对油膜压力、膜厚和温度的影响。结果表明:低频波动载荷对压力、膜厚和最大温度影响较大,波动载荷频率较高时中心油膜压力、中心膜厚、最小膜厚和最大温度基本不受波动频率影响;较低波动频率下双齿啮合变单齿啮合瞬时的接触区中心位置的瞬态温升较大,载荷波动频率的增大引起节点接触区入口处温升减小,随着波动频率的增大节点处接触中心位置的瞬态温升增大明显;载荷波动幅值较大时,接触区中心油膜压力、中心膜厚、最小膜厚和最大温度波动幅度较大。     

快充条件下18650锂离子电池热-力耦合分析

为研究锂离子电池温升所产生的热应力和形变分布,建立了快充条件下18650锂离子电池的热模型,仿真得到不同环境温度下电池的温度场分布,并在此基础上建立顺序热-力耦合模型,进一步分析电池的热应力和形变分布.结果表明:随着环境温度增加,电池最高温度增大,温差减小,充电末期电池温度稍有下降且降幅随环境温度增加而减小;最大应力值出现在电池柱面外边中间部分,最小应力分布在轴向两端;最大形变分布在电池轴向两端,最小形变出现在电池中心区域;电池的应力和形变随环境温度增加分别呈减小和增大趋势.     

基于不同减薄量的镍钛合金管热旋压成形分析

为探索镍钛形状记忆合金管热旋压成形规律,采用有限元法进行了镍钛形状记忆合金管滚珠热旋压成形模拟,获得了镍钛合金管坯在不同壁厚减薄量下的温度场、应力场和应变场,并进行了旋压载荷的预测.模拟结果表明,热旋压成形时管坯及芯模和滚珠与管坯接触部位的温度都有不同程度的上升,并且随着壁厚减薄量的增加,管坯、芯模和滚珠的最高温度均呈上升趋势.管坯应力沿管坯周向差别较大,而应变则在管坯壁厚方向上变化较大,外层金属较内层金属更易发生塑性变形.随着减薄量的增加,各方向的旋压载荷均明显增大,轴向载荷远远小于径向和切向载荷.     

柴油机缸内壁面热边界层的形成及分析

在用贯穿式光纤传感器测量柴油机缸内壁面法向不同位置火焰温度的基础上,研究了缸内燃烧火焰对壁面热边界层的影响,同时研究了运转和结构参数对壁面热边界层的影响.结果表明缸内壁面有热边界层形成,并在压缩行程至排气门开启这段时间形成稳定的热边界层,热边界层厚度大约为2.0～3.0mm;在有燃烧火焰时,热边界层中的气体扰动增加,壁面热边界层减薄,这种情况主要存在于压缩上止点附近到上止点后40°范围内;当负荷、转速、压缩比增大时,壁面热边界层减薄;冷却水温度对壁面热边界层基本没有影响.     

热电热泵在非设计工况条件下的性能分析

 采用直流电源模拟太阳能电池板输出不稳定电压驱动热电热泵工作,通过实验测试研究了在连续长时间工作、电压跳跃变化和极限电压工况下,热电热泵冷端温度T_c、热端温度T_h、冷热端温差T_d的变化对其制冷/制热的性能系数（COP）的影响。结果表明,在适宜的电压范围内,热电热泵的制冷速度快、工作性能稳定且能够长时间连续工作,而制热效果明显优于制冷效果,制热效率（E_h）平均高于制冷效率（E_c）约0.8;热电热泵的最佳工作电压区间为2~4 V,此时的冷端温度低、制冷量大、COP 值在理想范围(E_c=0.87~1.89,E_h=1.75~2.75);随着工作电压增高,热电热泵的冷热端温差增大,COP 值减小,当电压大于8V 后,冷热端温差大于45℃,COP 值降至最小,工作性能较差。     

热冲击载荷下铝蜂窝夹芯结构的温度场及变形

建立了强激光辐照下铝蜂窝夹芯结构的有限元模型,运用热/力序贯耦合方法对其温度场和力学行为进行了分析;研究了在激光功率一定的情况下,防热层的厚度、导热系数和比热容对夹芯结构温升的影响;分析了具有防热层夹芯结构的热变形及上面板和芯层的等效应力的变化规律.结果表明:防热层的导热系数对夹芯结构的温度场影响最大;在一定范围内,防...     

齿轮稳态温度场及热变形研究

根据摩擦学、传热学以及齿轮啮合原理等知识,确定了轮齿各表面的对流换热系数的计算方法,及啮合面摩擦热流密度的计算方法.利用APDL语言建立了单齿热力耦合分析的有限元参数化模型.引进了混合介质特性参数的比例因子及修正系数,使得有限元模型更加接近实际工况.得到了齿轮单齿稳态温度场及热变形的有限元分析结果.并通过数据处理得到了啮合面热变形量沿啮合线法线方向的变形曲面.研究结果表明:齿轮的稳态温度场存在明显的温度梯度,啮合面温度最高,最高温度出现在啮出端双齿啮合区中部.齿轮的热变形存在明显的变形梯度,齿顶变形量最大,齿根最小.热变形沿啮合线法线方向的变形量,在齿顶中部最大,在齿宽方向成上凸分布,且在齿顶位置上凸最明显;在量级上与齿廓修形的修形量处于同一量级,因此将对齿廓修形的效果产生很大影响.本文的研究可为考虑热变形的齿廓修形设计等提供理论依据.     

薄壁箱形混凝土桥塔温度应力场分析

针对混凝土结构对温度作用敏感的特点,以某悬索桥混凝土桥塔日照温度场测试数据为基础,分析了塔壁厚度方向最不利温差作用下桥塔的空间应力分布.分析表明,正、负温差作用下塔壁内、外表面出现较大的拉应力,最大拉应力出现在每个塔壁内、外表面沿高度方向的中线上.正温差作用下,向阳一侧的东侧塔壁内表面的拉应力比其他塔壁的拉应力大;负温...