含砜基磺化聚酰亚胺的合成及其质子导电率和耐水性

合成了一种新型的含有砜基的磺化二胺单体4,4’-二(4-氨基苯氧基)二苯砜-3,3’-二磺酸(BAPPSDS)以及相应的具有不同离子交换容量(IEC)的磺化聚酰亚胺.所制得的聚合物具有良好的溶解性、成膜性及很高的热稳定性,在高相对湿度下及水中这些磺化聚酰亚胺膜显示出较高的质子导电率(与Nafion 117相当).膜的耐水性与其IEC值及磺化二胺单体的构型有关,降低膜的IEC值和使用线型磺化二胺单体可以极大地提高膜的耐水性.得到了既具有较高的质子导电率又有良好耐水性的磺化聚酰亚胺膜.     

基于拉格朗日模型的CO2气固两相圆管内突扩流动沉积特性分析

CO2在通过安全阀的排放过程中,形成的固体CO2在安全阀下游管道突扩处沉积,导致管路的堵塞和冻结,危害被保护系统的安全.为了寻求减少固体CO2在安全阀下游管道突扩处的沉积量和进一步避免管道堵塞的方法,利用拉格朗日模型对CO2气固两相紊流在突扩管内的流动和沉积特性进行计算,通过比较沉积率计算值与实验值,验证了计算结果的合理性;利用该模型分析了各种流动参数对流动和沉积特性的影响.结果表明,通过安全阀开启排放过程中生成的固体颗粒直径尽可能远离颗粒回流量的峰值区域(即颗粒直径0.04~0.07 mm,St数为3.2~9.8的区域),可以降低固体CO2的沉积量,从而避免管道的堵塞和冻结.具体可以通过设计适当的安全阀开启时最小流通截面面积做到.     

单一压力容器镍氢电池热分析的建模与仿真

根据对单一压力容器镍氢电池充放电过程的分析,建立其传热数学物理模型.采用计算流体动力学的方法对整个电池温度场进行求解,对比模拟结果与实验结果,两者能够很好地吻合,说明该传热模型可以真实有效地反映实际传热过程.根据计算结果分析整体电池的温度场分布规律,找出电池充放电过程中温差最大的位置作为监控点,其结果可以为电池热控制优化提供理论依据.     

改进的遗传局部搜索算法在漏磁逆问题中的应用研究

通过将模拟退火技术加到遗传局部搜索算法(GLSA)的扰动过程中,提出一种改进的遗传局部搜索算法(IGLSA)及基于IGLSA的逆算法,用于从漏磁信号中重构二维缺陷.该算法中,径向基函数神经网络(RBFNN)用作前向模型,IGLSA用于求解逆问题中的优化问题.实验将该逆算法分别与基于规范遗传算法(CGA)的逆算法和基于GLSA的逆算法进行了比较,结果表明基于IGLSA的逆算法更精确,并且对噪声具有鲁棒性.     

一种基于虚拟手术的三维碰撞检测算法

为了解决虚拟手术的快速碰撞检测问题,提出了一种新的基于方向包围盒层次树的快速碰撞检测算法,利用简化的几何模型表示一方向包围盒层次树来实现复杂物体间的实时碰撞检测.算法在继承一般基于方向包围盒的碰撞检测算法优点的同时,突破了它们的局限性,能够在保证效率的前提下处理任意形状多面体之间的碰撞检测问题.同时采用了三角形带压缩技术和方向包围盒技术来加快碰撞检测阶段的绘制速度,从而提高碰撞检测的效率.     

一种在驱动轮打滑情况下爬壁机器人动力学建模方法

分析了轮式爬壁机器人(WWCR)在壁面作业容易发生打滑的原因,在建立其理想纯滚动假设条件下的动力学模型基础上,基于车辆动力学理论,引入单个驱动轮的动力学方程,提出了一种在驱动轮打滑情况下WWCR的动力学建模方法.仿真算例表明,吸盘吸附力和壁面附着系数对WWCR运动轨迹影响非常大;在复杂的壁面环境下,可通过对吸盘吸附力和驱动轮力矩的协调控制,合理调节轮子的打滑程度,获得尽可能大的附着系数,并弥补打滑造成的运动轨迹偏移,从而获得良好的壁面运动性能.该建模方法为WWCR在打滑情况下的运动控制和路径规划提供了理论研究基础.     

静电陀螺支承系统的内模控制

针对静电陀螺支承系统超前-滞后PID控制器参数确定过程的复杂性,引入反馈控制器处理不稳定对象,处理后的对象采用一种改进的内模控制方法,推导了内模控制静电支承控制器的传递函数和系统闭环传递函数.结果表明,控制器可由新的稳定对象的逆、不稳定分量和一个低通滤波环节相乘得到,确定过程简单.给出了MATLAB环境下的仿真实验,仿真结果表明,采用内模控制的静电陀螺支承系统跟踪无静差,控制效果良好.     

双足溜冰机器人动力学

利用轮滑原理,研制出双足从动轮式溜冰机器人(BISR).根据机器人双足不离地滑行的步态特点,提出了机器人的简化动力学模型,并运用非完整约束存在时的Maggi方程,推导出机器人双足不离地滑行时的动力学微分方程.仿真算例和样机实验证明了所提出的动力学建模方法的合理性.     

有限人参与下的排爆机器人半自主抓取

提出了一种新的排爆机器人半自主爆炸物抓取方法.该方法包括机械臂、爆炸物和障碍环境的建模、C空间地图和路径规划.排爆机器人SUPER-PLUS在有限人参与下,利用手腕装载的激光测距传感器,扫描爆炸物周围的障碍环境,规划出一条无碰轨迹,实现爆炸物自主抓取.实验结果表明,该方法极大地提高了排爆操作的安全性和效率.     

运动潜体尾迹及其与随机海面相互作用的数值模拟

研究了水下运动物体产生的自由面尾迹与随机海面相互作用的问题.以三维非定常不可压缩雷诺平均(RANS)方程为控制方程,采用重整化群(RNG)k-ε湍流模型,应用体积分数(VOF)方法处理自由面,对水下运动球体产生的自由面尾迹特征进行了数值模拟与分析.结合海浪谱模型,数值分析了水下运动球体产生的自由面尾迹与随机海面的相互作用机理及其表现特征.