激光雷达视窗表面灰尘污染模拟物研究

本研究深入探讨了视窗表面不同灰尘污染模拟对激光雷达性能的影响,以混合固态激光雷达为对象,通过多维度点云评价指标全面评估激光雷达在不同污染条件下的感知表现。预实验结果表明,污染于激光雷达激光发射器处影响最大,正式实验中研究了不同灰尘污染模拟物对激光雷达点云质量的影响,实验结果表明:污染对激光雷达测距性能无显著影响且不同颜色亚克力片和不同厚度橡胶片可以模拟灰尘污染。其中不透明亚克力片和橡胶片可以模拟重度灰尘污染,不同颜色的半透明亚克力片可以模拟轻度灰尘污染,通过改变亚克力片的颜色和透明度可以模拟不同程度的灰尘污染。该研究结果为进一步研究激光雷达视窗灰尘污染以及相关算法开发提供了基础。

利用聚多巴胺硅烷双重改性氮化硼提高环氧树脂复合材料热物性

添加高导热无机填料可以有效改善环氧树脂(EP)的低导热性,但高填料含量往往会降低复合材料的力学性能。本研究针对少导热填料含量(小于15%(质量分数,下同))下改性氮化硼/环氧树脂复合材料的综合物性进行研究;利用多巴胺、硅烷偶联剂修饰氮化硼,将得到的改性氮化硼添加到环氧树脂中,分析了不同含量的改性填料复合材料的导热性、热稳定性和力学性能。结果表明,表面改性提高了氮化硼在树脂基质中的分散性和与树脂的相容性;与氮化硼/环氧树脂复合材料相比,改性氮化硼/环氧树脂复合材料导热系数、玻璃化转变温度、热稳定性得到了有效提高。当改性氮化硼含量为15%时,改性氮化硼/环氧树脂复合材料的导热系数为0.63 W/(m·K),为纯环氧树脂导热系数的324%,玻璃化转变温度和热分解温度(T10%)分别提高到132.34℃和379.68℃,相较于纯环氧树脂分别提高了10.44℃和10.2℃。当氮化硼填充物的质量分数为3%时,复合材料的拉伸和弯曲强度分别增加为纯环氧树脂的108%和106%。

改进YOLOv5的变电站反无人机目标检测算法

针对目前变电站容易遭遇无人机入侵所面临的实际问题提出了一种改进YOLOv5的反无人机目标检测方法。首先,通过改进YOLOv5原模型结构提出四尺度特征融合结构,增强小尺度物体的检测能力;其次,将原有模型内C3模块引入Transformer编码器,提升小目标特征信息学习能力;最后,将卷积通道注意力模块集成到网络中,专注于目标区域的学习以提升模型对于特征的表征能力。测试结果表明,改进后模型整体识别率达到90.2%,平均精度可达89.5%,前向推理速度可达160帧/s。此外,综合对比现有其他前沿算法,该方法整体性能更优,更能满足变电站反无人机的实时检测需求。

生物柴油混合燃料对橡胶溶胀性和机械性能的影响

研究了乙烯丙烯酸酯橡胶(AEM)和氟橡胶(FKM)在两种生物柴油(废弃油脂制生物柴油、麻疯树油制生物柴油)及其与0#石化柴油按不同体积比混合的燃料中的溶胀和机械性能变化,浸泡周期为672h,温度为(23±2)℃。结果表明:AEM的最小质量和体积变化率超过20%,且随生物柴油体积混合比升高呈线性急剧升高的趋势,而FKM在不同生物柴油和不同混合比下的质量和体积变化率基本在±0.2%以内;在不同混合比下,AEM的硬度下降维持在30%～40%,而当混合比超过5%时,AEM的拉伸强度和拉断伸长率迅速降低;FKM的硬度变化基本不超过±3%,拉伸强度和拉断伸长率因生物柴油不同呈现不同的变化规律,在废弃油脂制生物柴油中先增加后降低,在麻疯树油制生物柴油中却先降低后增加。与AEM相比,FKM在生物柴油混合燃料中的机械性能变化较小。当生物柴油的体积混合比为0%～5%时,AEM和FKM的质量、体积、硬度、拉伸强度和拉断伸长率几乎不变,两者均可在该比例下作为耐油部件材料。当橡胶与燃料之间的极性差异较大时,需要综合分析机械性能和溶胀变化来研究橡胶与燃料的兼容能力。

灌浆期小麦倒伏后光谱变化特征

[目的]研究灌浆期小麦倒伏后的光谱变化特征。[方法]通过人工模拟小麦灌浆期的倒伏现象,采用光谱仪测量倒伏小麦的光谱反射率,分析了冠层光谱变化的原因及特征。[结果]小麦倒伏越严重,植株光谱变化特征越明显。小麦倒伏后,其冠层光谱反射率整体增大。其中,灌浆前、中期5级倒伏小麦在近红外波段的反射率最高。随着时间的推移,正常生长和倒伏的小麦冠层光谱反射率发生了同样的变化。[结论]该研究为使用遥感影像监测目标区域、获得倒伏面积及受灾程度提供了理论基础。

燃料油膜蒸发特性与混合气形成边界条件的研究

采用热重分析法对几种典型燃料油膜的蒸发特性进行研究,结果表明:燃料物性和油膜厚度对其蒸发特性影响很大;壁面油膜厚度与壁面温度是控制油膜蒸发形成均质混合气的关键;以油膜蒸发方式制备柴油均质混合气时,对应(200～600)μm的油膜厚度,如蒸发率要达到30%～50%,壁面温度应为(150～180)℃,而汽油只需(40～60)℃;若蒸发率达到95%,则柴油所需壁面温度为(200～250)℃,汽油所需为(50～100)℃;从燃料改性设计制备均质混合气的角度出发,需提高柴油100℃以下的蒸发特性.

油束热碰壁制备柴油预混合气的HCCI研究

在缸盖与进气管之间设置了紧凑的油束热碰壁系统,热壁面可在4 min左右（供电功率为600 W,无空气流动）被加热至250 ℃,并顺利起动发动机.该方法将得到准均质预混合气,若其中散布的油滴未能在着火前充分蒸发,将发生油滴扩散燃烧现象,生成NOx和颗粒物排放.但试验发现,NOx排放基本都低于10×10^-6,限制均质压燃（HCCI）燃烧运行范围的主要因素是PM排放.若不采取其它措施,热壁面温度为370 ℃时,在发动机转速为700～1000 r/min,过量空气系数为4～5时,排气不透光度低于5%.引入冷却废气再循环可将系统HCCI燃烧的大负荷边界拓宽至过量空气系数为2.6（900 r/min）.采用进气加热能使HCCI燃烧的小负荷边界达到过量空气系数为6.1（700 r/min）.

基于二氧化碳红外热成像的火焰起升高度分析

基于CO_2红外热成像方法拍摄了可控活化热氛围下的正庚烷液滴群预混射流火焰,测量了火焰起升高度,研究了热氛围协流温度、液滴群预混当量比、液滴群射流速度3个因素对起升高度的影响规律.结果表明:射流火焰起升高度主要受到化学着火延迟期控制,起升高度随着协流温度的升高而降低,但当协流温度足够高时,起升高度几乎不再变化;当量比增大会使物理着火延迟期缩短,从而使火焰起升高度降低;在相同的当量比下,如果协流温度较低,射流出口速度增加会提高火焰起升高度,而当协流温度高于某临界温度后,加大射流出口速度却会降低火焰起升高度.

油束热碰壁制备柴油均质预混合气的优化

设计了5种进气道热碰壁制备柴油均质预混合气的油嘴方案,根据燃油吸入比例、NOx排放和排气不透光度,对喷孔数量、油束着壁入射角度α(油束轴线与壁面法线的夹角)进行了优化研究。结果表明,当α=15°时,喷孔数量增加会使高壁面温度时排气不透光度降低,但不能有效提高燃油吸入比例,而当α=45°时,喷孔数量增加对排气不透光度影响很小,却有利于提高燃油吸入比例。对不同的α,喷孔数量增加都会减少NOx排放。随α减小,燃油吸入比例逐渐升高,但从NOx排放和排气不透光度分析,存在最佳α值。综合分析认为,对本文试验组,喷孔数量选择6个,α选择30°为最佳方案。

直喷汽油机恒转速增转矩工况燃烧与排放

在一台直喷汽油机(GDI)上,利用发动机瞬态控制和测试系统,研究恒转速增转矩工况下节气门切换幅度和切换耗时对发动机燃烧与排放动态响应的影响,并通过基于比例积分(PI)调节的过量空气系数(λ)闭环控制和节气门超调策略优化瞬态工况的燃烧和排放.试验结果表明:在恒转速增转矩工况,发动机工作参数相对于节气门的变化有一定的滞后,切换时间越长各参数与节气门变化的跟随性越好;切换幅度较大时,各参数稳定性较差;进气的响应特性是影响发动机瞬态工况下燃烧与排放的主要因素.在所研究的工况下,过量空气系数闭环控制的最优PI(比例值、积分值)组合为P=0.08/I=0.5;进气门超调策略可以更有效地减小进气响应的滞后时间,使燃烧更充分,降低颗粒物数量浓度和碳氢(HC)排放.

工频击穿放电下(CF_(3))_(2)CFCN/CO_(2)混合气体分解特性分析

针对击穿放电下(CF_(3))_(2)CFCN/CO_(2)混合气体分解产物的定量分析和形成机理尚不完善这一问题,利用气相色谱质谱联用仪对工频击穿放电后(CF_(3))_(2)CFCN/CO_(2)混合气体的分解产物进行定量检测,横向比较分析产物含量的差异性。此外,基于密度泛函理论从微观层面对C4F7N的稳定性以及(CF_(3))_(2)CFCN/CO_(2)混合气体分解及产物形成路径展开分析,并计算不同温度下各反应的焓变及反应速率常速。研究表明,(CF_(3))_(2)CFCN/CO_(2)混合气体的分解产物主要为CO、CF_(4)、C_(2)F_(6)、C_(3)F_(8)、CF_(3)CF_(2)CF_(2)CF_(3)、C_(2)F_(4)、C_(3)F_(6)、CF_(3)C≡CCF_(3)、CF_(2)=CFCF_(2)CF_(3)、CF_(3)CN、C_(2)F5CN、C_(2)N2和HF,且分解产物主要是小分子化合物,其中饱和氟碳化合物和不饱和氟碳化合物的体积分数都随着碳原子数的增加呈现出下降趋势,并且饱和氟碳化合物的体积分数总量相对较大;温度升高(CF_(3))_(2)CFCN分解产生CF_(3)自由基变得更加容易,且温度升高也会加速(CF_(3))_(2)CFCN的分解。相关结果揭示了工频击穿放电下(CF_(3))_(2)CFCN/CO_(2)混合气体的分解特性,为混合气体的应用和维护提供参考。

湖泊沉积物粒度分析前处理过程中絮凝现象的消除方法研究

采用激光粒度仪对湖泊沉积物进行粒度分析时需要进行必要的前处理.在有效去除有机质与碳酸盐颗粒的同时,需要消除细粒泥沙质样品中絮凝现象对粒度分析结果造成的误差或错误.本文以武汉三角湖表层沉积物样品为例,采用X射线粉晶衍射(XRD)对其矿物组成和粘土矿物种属进行鉴定,并采用全自动激光粒度仪对样品进行粒度分析.X射线粉晶衍射结果表明样品中非粘土矿物主要为石英与长石,粘土矿物以伊利石、高岭石、绿泥石为主;粒度分析结果显示样品中小于30μm组分占94.5%.这些特征表明该样品易于在前处理过程中形成絮凝.本次研究采用单因素寻优法探讨了超声震荡、分散剂、洗酸对于以伊利石、高岭石、绿泥石为主、平均粒径较小的样品消除絮凝现象的最佳条件.研究结果表明,针对此类样品消除絮凝现象的最佳条件为:超声震荡时间应选择6～8 min,分散剂浓度为20 g/L左右,同时在粒度分析之前需要对样品进行洗酸.

生物柴油对柴油机燃油系统橡胶、金属和塑料件的性能影响研究

研究了多种橡胶、金属和塑料在3种生物柴油中浸泡28天后的质量、尺寸及外观变化,并与0号柴油的结果进行对比。试验结果表明:生物柴油对氟橡胶的溶胀性影响与0号柴油相近,但对丁腈橡胶的影响略大于0号柴油;生物柴油对铝、45号钢及3种塑料几乎没有影响;大豆油和泔水油对紫铜和黄铜有明显的腐蚀作用,而麻疯树油对铜片的腐蚀与0号柴油相近。

插电式串联混合动力轿车的选型匹配与仿真

以某插电式串联混合动力轿车为例,在整车性能指标和系统结构确定的基础上,对电驱动系统、储能系统和辅助动力单元进行选型和优化匹配,确定了发动机的最优工作点。对所建的整车仿真模型,分别采用国家标准规定的UDC和NEDC循环工况、轻型车循环工况和等速行驶工况,进行整车动力性、经济性的仿真验证。结果表明,在3种工况下,所确定的动力系统方案都能很好地满足整车动力性和经济性的要求。

静电喷雾液滴破碎的理论边界条件研究

静电喷雾技术是通过将燃油荷电来改善燃油雾化质量的喷雾技术。该技术有望在较低压力下获得与高压喷射相当甚至更优的雾化质量,从而降低内燃机燃油喷射系统的成本,或与高压喷射相结合从而获得更好的雾化质量。对静电喷雾液滴的二次雾化破裂机理进行了建模分析,以韦伯数We为依据对影响液滴破裂雾化的几种因素作了计算分析,得到了荷电液滴雾化破裂的理论边界条件,即临界荷质比与液滴粒径的关系,以及相关影响因素与临界荷质比的量化关系。

插电式串联混合动力汽车发动机起停控制策略的优化

利用AVL-CRUISE软件对某插电式串联混合动力汽车进行整车建模与仿真,并在不同的行驶循环工况和车辆行驶里程下优化发动机的起停控制策略。结果表明:根据不同的行驶循环工况和行驶里程来修正发动机起停时刻的SOC值,可以有效缩短发动机的运行时间,从而降低油耗和能量损失。该方法也可为增程型电动汽车发动机的起动控制提供参考。

非对称多孔喷油器撞壁喷雾特性的试验与模拟

采用高速阴影摄像技术对直喷汽油机非对称多孔喷油器进行了撞壁喷雾特性研究.分析了撞壁距离和撞壁角度对撞壁喷雾贯穿距和半径的影响.利用计算流体力学CFD(Computational Fluid Dynamics)技术研究了撞壁距离与撞壁角度对撞壁喷雾粒径SMD(Sauter Mean Diameter)、壁面油膜厚度以及壁面油膜面积的影响.结果表明,撞壁距离与撞壁角度对撞壁喷雾有着重要影响,在试验条件下较佳的撞壁距离大约为26.1,mm,即压缩/进气上止点前后60°CA左右,较合适的撞壁角度应该是75°左右.此外,喷雾离开喷嘴3,ms后,撞壁距离为26.1,mm时,撞壁喷雾粒径SMD平均较撞壁距离18.1,mm时大了约1,μm,而比撞壁距离47.1,mm时小了约14,μm;撞壁角度为75°时,撞壁喷雾粒径SMD平均较撞壁角度60°时小了约5,μm,而比撞壁角度90°时大了约1.6,μm.

基于同步辐射高能X射线的喷油器喷嘴内部几何结构及尺寸的测量

由于目前很难精确地对柴油喷油器喷嘴内部结构和尺寸进行直接测量,利用上海光源高能高通量同步辐射X射线,对喷油器进行X线层析扫描,获得了高精度的喷油器内部三维结构模型,并基于该模型实现了柴油机喷油器的喷孔孔径、喷孔间夹角、喷孔锥角以及喷孔上下倒角半径的测量。测量结果表明,用本文方法能够实现喷油器内部结构及尺寸的测量,且测量得到的各种尺寸参数具有较高的精度。

EGR对柴油机的燃烧、关键反应组分和排放的影响

采用CFD技术建立了某柴油发动机及其燃烧的模型。利用该模型算得的缸内压力曲线与参考文献的试验结果较为吻合,验证了模型的正确性;接着对该模型进行模拟,分析了EGR对发动机燃烧过程、关键中间反应组分(H、N、OH与O)的变化以及NO和Soot生成的影响。