比例式变推力固体姿控发动机非稳态特性研究

为了研究比例式变推力固体姿控发动机的内流场非稳态特性,建立了比例针栓推力器的二维轴对称计算模型,基于动网格技术模拟入口压强随喉部面积变化而变化的推力器工作模式,得到了内流场各性能参数的变化规律。结果表明:在非稳态工作过程中,内流场会出现典型的亚音速回流区、斜激波和流动分离等特征,入口压强、针栓壁面及喷管壁面压强均随针栓靠近喉部而增大,推力器推力逐渐上升,实现了推力连续调节。开关频率会加剧针栓前进过程中头部压强波动。针栓头部收敛角越大,其头部回流区越小。当喉部面积一定时,燃速压强指数越高,发动机压强与推力变化范围越大,为实现预设的推力调节范围,需要选择合适的燃速压强指数。

百千瓦级天然气制氢质子交换膜燃料电池热电联产系统稳态特性模拟分析

依托Aspen Plus平台建立了百千瓦级质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)热电联产系统模型,该模型由燃料处理单元、热回收单元与PEMFC单元构成。燃料处理单元关键设备模型依据反应动力学参数搭建,PEMFC电堆采用Aspen Custom Modeler自定义模型。验证了关键设备模型的准确性,并分析了稳态条件下设备运行参数对系统性能的影响,结果表明:在以电定热运行模式下,可适当减少燃烧天然气进料或者降低重整原料水碳比,以提高系统的电效率与㶲效率。此外,可调节变压吸附(pressure swing adsorption,PSA)至PEMFC管路阀门,增大电堆阳极进气压力以提高发电量,但不建议增大电堆阴极进气压力,这会导致系统辅助设备耗电量上升、净电效率下降。以热定电时,可采取相反的调节方式,降低燃烧烟气与PEMFC尾气的排放温度,提高系统热效率。研究结果可为调整PEMFC热电联产系统工作参数以实现热电输出合理配比提供参考。

基于多稳态特性与灰度差异熵的图像背景Python扩充方法

图像应用范围逐渐扩大,相关技术发展迅速,其发展的主要支撑是大规模的图像数据集合。现有公开资源以图像目标数据集合为主,而背景数据集合较少,并且内部数据体量较小,制约了图像相关技术的发展与应用,故提出基于多稳态特性与灰度差异熵的图像背景数据Python扩充方法。基于图像背景与目标的灰度熵差异,选取灰度熵阈值分割原始图像,获取图像背景区域,采用k近邻(k-Nearest Neighbor,KNN)算法深度挖掘背景数据,应用多稳定特性构造混沌序列,加密处理图像背景数据,通过Python制定图像背景数据并行扩充程序,执行制定程序即可实现图像背景数据的扩充。实验数据显示:提出方法获得的图像背景区域分割效果更好,图像背景数据扩充量最大值为1800MB,充分证实了提出方法应用性能更好。

定子连体双轴永磁电机稳态特性分析

为了探究定子连体双轴永磁电机在运行时所呈现的特性,从电磁力和稳态电压矢量关系两方面对连体电机进行分析。介绍定子连体双轴永磁电机的主要结构及工作原理,在此基础上采用等效磁荷法对连体电机两侧磁极的相互作用力进行计算,揭示连体电机两单体磁极相互作用的特性。根据电机等效电路绘制的电压矢量图对连体电机的稳态特性进行分析,提出连体电机的稳定控制区域。为了通过整体的定子电压和电流来控制连体电机,建立连体电机的统一模型并给出了连体电机的统一电压方程。以一台0.5 kW的定子连体双轴永磁电机样机为对象进行验证,仿真与实验结果证明了分析结果的正确性。

槽型参数对气膜浮动密封稳态特性的数值研究

气膜浮动密封已广泛应用于透平压缩机械中,但对于其轴套的槽型参数缺少系统的研究。针对气膜浮动密封运行原理与螺旋微槽的结构特点,在气膜润滑理论的基础上,建立了相应的数学模型。采用中心差分法对压力控制方程和气膜厚度方程进行了耦合求解,并验证了编制程序的正确性。计算获得了气膜浮动密封气膜的稳态特性参数,并分析讨论了工况参数改变时槽型结构参数对浮动密封稳态性能的影响。研究表明:当气膜浮动密封在所讨论的工况参数范围内,槽型参数在下列范围取值时能获得较优的综合密封性能:螺旋角α=28.5°,槽长L=12mm,槽数N=18。此研究结果为气膜浮动密封槽型的设计提供了理论依据。

V型槽开口角度对端面干气密封稳态特性的数值分析

端面干气密封已广泛应用于化工旋转机械中,但对于其密封副的双向旋转槽型缺少系统的研究。针对V型槽端面干气密封运行原理和结构特点,在气膜润滑理论的基础上,建立了相应的数学模型。采用中心差分法对压力和气膜厚度控制方程进行了耦合求解,并验证了编制程序的正确性。随后利用验证后的代码对端面干气密封的稳态特性参数展开了计算,并分析讨论了工况参数改变时V型槽不同的开口角度对端面干气密封稳态特性参数的影响。研究表明:本研究所数学模型具有一定的普适性,而且V型槽开口角度为α=15°的密封性能最好,四种开口角度所产生的密封效果优劣排序为α=15°>α=60°>α=30°>α=45°。V型槽端面干气密封在所讨论的工况参数范围内,气膜开启力和气膜摩擦力随转速和压力的增大而提高;泄漏量随转速的增大略微下降,随压力的增大而呈线性增大。此研究结果为端面干气密封的双向旋转槽型的设计与研究提供了参考依据。

车用涡轮增压器涡轮非稳态特性试验研究

分析并完善了车用涡轮增压器涡轮非稳态特性测量及计算的方法,在此方法的基础上,搭建了涡轮非稳态特性试验台,为涡轮的非稳态特性研究提供了一种试验研究手段。对某型号的涡轮与发动机在典型工况下匹配时的非稳态特性进行了试验研究,试验观察到了"涡轮非稳态特性圈"的现象,即涡轮的非稳态特性围绕着稳态特性形成了一个特性圈,对涡轮的非稳态特性进行了分析。

模块化多电平变换器模型及稳态特性研究

模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter,MMC)以其高度模块化、高效率、低失真和高可靠性的特点在中高压大容量应用领域有着广阔的前景。本文以上下桥臂总体电容电压之和、上下桥臂总体电容电压之差、桥臂环流以及输出电流为状态变量建立了MMC的四阶大信号模型,并在大信号模型的基础上研究了MMC的稳态特性,得到了环流、桥臂电流以及上下桥臂平均电容电压的精确解析表达式。研究表明,环流主要含有直流分量和二次谐波分量,上桥臂电容电压与下桥臂电容电压的偶次谐波同相,奇次谐波反相,电容电压直流分量与稳态额定值略有差异。最后搭建了三相48模块的MMC仿真平台及实验样机,仿真波形和实验波形均与理论解析表达式高度吻合,验证了所提四阶模型及稳态解析表达式的准确性。

VSC-HVDC稳态特性与潮流算法的研究

该文分析了 VSC-HVDC 的稳态功率特性及控制方式;在 VSC-HVDC 稳态模型的基础上,导出了其适用于牛顿法潮流计算的数学模型,并根据 VSC-HVDC 中电压源换流器(VSC)的控制对象大多为交流侧物理量的特点,提出了一种交直流混合系统潮流的交替求解算法:算法中计及了直流变量的约束条件,当混合系统潮流求解过程中无换流器调制度越界,算法可快速收敛,否则将由于交直流系统间相互影响,致使交替求解次数的增加。算例结果验证了 VSC-HVDC 潮流模型的正确性以及交替求解算法的有效性。该算法为进一步研究含有 VSC-HVDC 的交直流电力系统的潮流控制特性奠定了基础。

闭合回路单相自然循环稳态特性研究

针对闭合回路单相自然循环的特点，对回路流动的基本方程进行简化，得出稳态自然循环流量Ｇｓｔ与加热功率Ｑ的１／（ｍ＋１）次方成正比，热源流体进出口温差ΔＴｓｔ与加热功率Ｑ之间的ｍ／（ｍ＋１）次方成正比。某闭合回路单相自然循环实验装置得到的实验结果表明，当Ｑ２２０ｋＷ、ｍ＝１及Ｑ＞２２０ｋＷ，ｍ＝２时，实验值与理论解符合得很好。

基于双曲函数的双忆阻器混沌电路多稳态特性分析

基于经典蔡氏混沌振荡电路,引入一种双曲余弦函数的新型磁控忆阻器模型,设计含有两个双曲余弦忆阻器的混沌电路系统,讨论了系统平衡点集面的稳定区间.选择不同的忆阻初始值进行数值仿真,通过分岔图与Lyapunov指数谱研究双曲忆阻混沌系统的多稳态特性.结果表明,含双曲函数的双忆阻混沌电路具有复杂的动力学行为,运动轨迹不仅依赖于电路参数,还受电路的初始状态影响,由此产生了不同拓扑结构的混沌吸引子与不同周期运动的多稳态隐藏吸引子共存现象.

基于CFD的端面空化对液膜密封稳态特性影响研究

基于满足质量守恒的空化模型,利用CFD FLUNET软件建立螺旋槽液膜密封端面三维模型,探讨螺旋槽结构参数对密封端面空化产生的影响规律,分析端面空化对密封端面间流体膜的开启力、液膜刚度、泵送率等的影响。结果表明:以液膜中气相体积分数变化为判据,空化效应随槽深和槽数的增加而增强,随槽径宽径比的增加呈现先增强后减弱的趋势,但随螺旋角的增加而减弱;考虑空化效应后,液膜开启力和泵送量的数值与未考虑时有所降低,但变化趋势基本一致,而液膜刚度在一定的螺旋槽结构参数范围内波动较大,影响液膜的稳定性。因此,端面空化易导致密封失效。

双包层Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光纤激光器稳态特性的分析

对 98 0nm泵浦光泵浦双包层Er3 + /Yb3 + 共掺光纤激光器进行了数值模拟 ,分析了泵浦光与激光在双包层Er3 + /Yb3 + 共掺光纤中的分布情况、输出功率与泵浦功率的关系、光纤长度与腔镜反射率对输出激光功率的影响 ,计算的最大斜效率为 5 6 .3%,接近于理论计算值的极限。

开关磁阻电机稳态特性的等效磁网络模型分析方法──Ⅰ . 数学模型

本文利用开关磁阻电机的等效磁网络模型，推导出了电机绕组满足的以绕组磁链为状态变量的微分方程，建立了电机稳态运行分析的数学模型。本文成功地将非线性磁参数法的思想从单相电流系统推广到了多相电流系统，对开关磁阻电机的理论研究具有重要的意义。

端柱面组合密封气膜稳态特性数值仿真分析

针对航空发动机等高速流体机械中流体动密封部位的工况特点,提出一种新型的端柱面组合气膜密封形式.根据气膜密封的结构特点,建立了端柱面螺旋槽组合式密封气膜的数学分析模型.采用CFD分析软件Fluent对气膜三维流场模型以湍流流动形式进行数值模拟计算.研究了密封气膜几何结构参数变化对密封稳态特性(端面承载力Fd、柱面承载力Fc、泄漏量Q、摩擦转矩M)的影响.几何结构参数包括端面平均膜厚、端面槽深比、柱面平均膜厚、柱面偏心率、柱面槽深比、柱面槽宽比.

柱面螺旋槽气膜密封微尺度流动场稳态特性分析

针对燃气轮机转子振动较大的特点,提出一种新型柱面螺旋槽气膜密封。利用考虑滑移边界条件下的微尺度效应稳态柱面雷诺方程,求解柱面气膜的压力的近似解析解,获得柱面螺旋槽气膜量纲1浮升力、泄漏量以及摩擦转矩,并讨论了工况参数和螺旋槽结构参数对稳态性能的影响。综合考虑参数对稳态特性的影响,提出优化结构参数。结果表明:密封压差对稳态特性的影响要远大于偏心率。在不同的偏心率下,螺旋槽槽数对浮升力的影响不明显,随着槽数的增加,摩擦转矩升高,泄漏量降低并在槽数n=12左右趋于稳定;随着槽深的增大,浮升力呈下降趋势,摩擦转矩和泄漏量相应增大;随着密封宽度增大,浮升力呈上升趋势,但偏心率不同,上升幅度不同;泄漏量在密封宽度L=0.035 m处基本稳定。螺旋角的增大导致了浮升力的下降,摩擦转矩和泄漏量呈上升趋势。在密封压差的作用下,摩擦转矩随着4种结构参数的增大而上升。槽数增大导致浮升力下降,与槽深的影响刚好相反。随着密封宽度的增加浮升力先降低后升高,与螺旋角的影响刚好相反。槽数和密封宽度的增加导致泄漏量快速下降至稳定值。提出优化的结构参数如下:槽数n=12~18,密封宽度L=0.03~0.045 m,螺旋角α=40°~50°。

±50 Mvar链式STATCOM稳态特性研究

根据±50 Mvar链式静止无功补偿器(STATCOM)的实际设计,建立其仿真模型,分析其运行原理和稳态特性,通过PSCAD仿真软件计算得到其各项稳态性能指标满足要求。在传统的STATCOM数学模型基础上,建立了考虑各种损耗的链式STATCOM详细的暂态、稳态数学模型,解释了链式STATCOM稳态运行时的若干非线性现象,利用PSCAD仿真软件对±50 MvarSTATCOM进行稳态仿真研究,验证了上述分析结果的正确性。

旋转潮流控制器稳态特性研究

旋转潮流控制器(rotary power flow controller,RPFC)应用到电力系统潮流控制中,具有控制方法简单、输出无谐波、可靠性高、成本低的优点,但目前对其模型和控制特性的研究还并不充分。为此,分析并建立了RPFC的稳态数学模型,对RPFC的稳态特性进行了研究,推出了RPFC注入线路电压与转子角之间的关系,分析了RPFC的潮流控制特性。RPFC注入线路的电压受转子角度的控制,当接入RPFC后,线路电压的大小和相位对转子角度的灵敏范围不同,因此对线路有功和无功调节有不同的灵敏区域,RPFC可以在一定的圆形区域内实现对线路潮流的控制,其控制范围由RPFC能注入线路电压的最大变比决定。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果,验证了对RPFC稳态模型和稳态特性分析的正确性以及RPFC对线路潮流控制的有效性和灵活性。

先导式溢流阀稳态特性研究

从间接检测式溢流阀、直接检测式溢流阀和 π桥溢流阀的主阀和先导阀工作机理出发 ,分析了间接检测式溢流阀稳态调压偏差大、直接检测式溢流阀稳态调压偏差小的原因。研究了两种 π桥溢流阀在理论上稳态调压偏差可以为零的内在原因 ,给出了两种 π桥溢流阀的实测流量压力特性。指出 π桥溢流阀稳态调压偏差几乎为零 ,通流量大 ,有很好的发展前景。

高压直流输电系统主回路参数稳态特性计算方法

首先阐述了进行高压直流输电系统主回路参数计算时所必需的系统基本状况和系统数据,然后分析讨论了换流变压器的短路阻抗和有载调压抽头调节范围的选取思路。根据目前实际高压直流输电工程中所采用的不同控制策略,分别论述了相应的主回路参数计算方法,并开发了自主知识产权的主回路参数计算软件;最后,以3个实际的高压直流输电工程为例,相对于Siemens公司和ABB公司相关软件的计算结果,进行了自主开发软件计算功能正确性的测试。测试结果表明,所开发的软件计算功能正确,可以用于今后高压直流输电工程的成套设计中。