油茶果脱壳的果壳力学-损伤与仿真研究

油茶果脱壳由手工转向机械化脱壳是现代化加工的必然趋势,油茶果脱壳加工不同参数下果壳力学与组织结构变化,是脱壳装备结构与作业参数优化的基础。本文搭建了原位观测实验平台,分析了不同压缩速率、果壳区域、温度、含水率等作用因素下油茶果壳的力学特性,深入分析了不同工况下的果壳组织结构变化。通过建立果壳压缩力学模型,对果壳压缩过程中的损伤进行分析。结果表明:在压缩过程中,果壳损伤阶段可分为:外果皮塑性、中果皮塑性形变;随着压缩速率的增大,压缩峰值力先增后减;在压缩速率1.0 mm/s时,压缩峰值力达到最大值,腹部(14.7 N)>底部(13.3 N)>顶部(12.8 N);果壳样品含水率降低,使得外果皮硬度增加,外果皮峰值力上升,压缩峰值力下降;当温度升高时,果壳结构变化明显,失水硬化,压缩峰值力呈类抛物线上升;有限元仿真深入揭示了压缩过程应力分布及裂纹状态。

低流速燃料电池重力辅助排水

实验研究了反应气体低流速下质子交换膜燃料电池内液滴自身重力对电池性能的影响。结果显示,自身重力有利于液滴脱离气体扩散层,使液态水有效排出电池堆。电池水平放置阴极向下时,液滴重力与其脱离气体扩散层方向一致,电池性能最佳;电池竖直放置时,液滴重力与气体将其吹扫出电池方向一致,其向外排水能力最强。反应气体流速较低时,电池在不同放置方式下,提高其温度,电池性能上升;电池竖直放置时,气体加湿对电池性能影响不大。电池测试时,应该避免电池阴极水平向上。

风冷质子交换膜燃料电池的运行特性

风冷电堆简化了常规电池电堆的冷却和供气系统,使其便携性能得到了极大的提高。通过组装19片风冷燃料电池堆,研究了不同的风量、运行温度以及阳极尾气排放方式等对电池性能影响。结果表明:风冷电堆运行风量过大或温度过高会导致膜失水而降低电池的性能,同时阳极尾气采用脉冲排放时能提高电池性能并降低燃料的消耗量。

质子交换膜燃料电池集流板的欧姆热效应研究

通过分析研究质子交换膜燃料电池集流板的欧姆热效应,得出了集流板欧姆热方程,并用此方程分析了不同材料、厚度、高度以及引线方式的集流板对其发热量的影响。研究发现集流板的发热量过大,会使得与其相邻的单电池由于温度过高而导致该单电池性能下降。通过对比集流板与电池的发热量,发现在一定条件下集流板的发热量已不能忽略,因而,在实际应用中必须考虑集流板的冷却设计。

闭口氢-氧PEM燃料电池非稳态运行研究

建立了闭口氢-氧质子交换膜燃料电池的三维非稳态数学模型,研究了不同操作压力条件下,电池的运行特性及内部各参数的变化情况。结果表明:闭口电池的性能随着运行时间的增加逐渐下降,且阴极侧氧气不足是导致电池衰减的主要原因;在较高的操作压力下,电池可以维持工作更长的时间。

风冷电堆材料特性对电池性能的影响

风冷电堆简化了常规电池电堆的冷却和供气系统,使其便携性能得到了极大地提高。MEA是质子交换膜燃料电池的核心部件,它由质子交换膜,催化剂,微孔层和气体扩散层等通过一定的工艺制作而成。通过对不同厚度、不同疏水度扩散层(GDL)的研究,得出风冷电堆的GDL最佳厚度的值为0.6 mm,GDL疏水程度为40%时,电池的性能发挥至最大值。

PEMFC流道中重力辅助排水的机理研究

以质子交换膜燃料电池流道中的液滴为研究对象,考虑了吹力、重力以及粘滞力的影响,从力平衡的角度出发建立了液滴从扩散层表面脱离的临界风速及半径的关系,得出了不同的重力倾角和工作压力对临界风速的影响。研究表明:在水平流道中,临界风速受温度的影响不大,而随工作压力的增大而减小;增大重力倾角有利于提高电堆的排水能力;小液滴脱离的临界风速受工作压力的影响较大,而处于自发脱离半径区的液滴,工作压力的影响已不再明显。

闭口质子交换膜燃料电池温度分布特性研究

热管理对质子交换膜燃料电池性能、寿命和稳定运行起着重要作用。通过设置热电偶,对闭口质子交换膜燃料电池的温度分布特性进行了实验研究。结果显示,闭口质子交换膜燃料电池内温度最高点位于阴极流道出口段。同时,对闭口电池发生水淹现象时的温度分布进行了研究,结果显示,电池温度低于50℃时,发生水淹时电池内热点位于阴极出口段;当电池运行温度超过50℃时,随着电池运行温度的升高,热点的位置由阴极出口处向进口处移动。

质子交换膜燃料电池低温启动研究现状

质子交换膜燃料电池(PEMFC)低温启动问题是制约其商业化发展的一个重要因素。影响PEMFC低温启动的因素可归纳为电池材料、电池系统结构设计、工作参数和其他因素。本文主要介绍了PEMFC的低温特性以及冷启动过程衰减的机理,并从控制策略方面综述了改进冷启动过程的方法,分析了其所在的问题,并指明了冷启动过程的方向。

基于LSP与GLCM方法的碎米识别特性研究

随着农业机械化的不断推进,稻米加工过程中的碎米率逐步上升,碎米的快速准确识别对于大米加工与分级等具有重要意义,高效碎米识别方法的建立与应用是提高碎米的利用价值的有效途径。以米粒为研究对象,采用计算机视觉技术提取米粒特征,实现碎米自动分类识别。首先对米粒图像预处理,提取4维形状特征,利用局部相似模式(LSP)和灰度共生矩阵(GLCM)提取米粒4维纹理特征,建立支持向量机(SVM)、线性判别分类器(LDA)、K近邻(KNN),随机森林(RF),4种机器学习方法训练碎米识别分类器进行分类识别,利用验证集数据分析各类分类器的性能特征。结果表明,基于纹理特征及形状特征的支持向量机分类器的碎米识别精度最高,正确率达到97.56%。

风冷燃料电池结构优化及装配压力设计

风冷质子交换膜燃料电池简化了传统燃料电池的结构,极大地增强了其便携性而备受关注。风冷燃料电池的装配压力以及密封件的设计对于电池的性能具有重要影响。通过建立三维模型,运用有限元方法对风冷石墨流场板及密封件进行结构力学仿真分析。结果表明当直流道石墨流场板中密封圈的厚度为0.50 mm,双极板长度为225 mm,装配压力为2.5 MPa时,风冷燃料电池双极板应力分布均匀性最好,电池性能最优。

基于工程教育专业认证的毕业设计(论文)教学改革研究——以机械设计制造及其自动化专业为例

针对当前本专业毕业设计(论文)存在的主要问题,结合工程教育专业认证标准中对毕业设计(论文)的要求,制定毕业设计(论文)的详细工作实施方案。通过对毕业设计(论文)选题的严格把控,鼓励企业参与毕业设计(论文)全过程,对毕业设计(论文)进行全过程管理,强化学生专业知识、工程能力与职业素养的培养。答辩完成后对毕业设计(论文)进行及时总结,使毕业设计(论文)形成持续改进和良性循环,不断提高本专业人才培养质量。

造孔剂（NH4）2CO3和尿素含量对TiAl多孔材料性能的影响

以 Ti、Al 元素粉末为原料,分别添加(NH4)2CO3和尿素,利用偏扩散反应,制备高孔隙度,孔特征可控的 TiAl 金属间化合物多孔材料。通过 XRD、SEM、金相显微技术等表征手段,研究造孔剂含量对 TiAl 金属间化合物多孔材料的物相结构、孔径、总孔隙率、透气度、膨胀率及力学性能的影响。结果表明:造孔剂对多孔材料物相组成没有影响;分别添加 7%碳酸铵和尿素后,平均孔径分别对应为 30.6 μm 和 28.8 μm,体积膨胀率增大到45.6%和 44.4%,总孔隙率为 49.9%和 48.3%,透气度为 307.3 m3/(m2 kPa1 h1)和 302.1 m3/(m2 kPa1 h1),极限抗拉强度分别为 27.85 MPa 和 32.49 MPa。

质子交换膜燃料电池排水技术现状研究

质子交换膜燃料电池具有能量转化效率高、环境友好等优点,但由于种种制约,燃料电池距离大规模应用还有一段距离。良好的水管理是燃料电池稳定运行的前提,对燃料电池排水技术进行了介绍,包括利用过余气体排水、脉冲排水、重力排水、静态排水、流场排水优化设计及材料的改性促进排水等方法。有效可行的排水方法可避免电池内“水淹”现象的发生,保证质子交换膜燃料电池稳定高效长寿命的运行,为燃料电池的商业化提供保证。

稻谷粮堆内高温区域溯源及温度分布分析

针对粮堆内部因测温传感器离散布局而难以精准确定发热源位置问题,提出一种基于有限粮温数据反求高温发热点位的方法。通过对粮堆内热传导分析,确定在温度扩散至测温传感器的短时间内,发热源沿x、y、z方向以衰减率为ρ_(x)、ρ_(y)、ρ_(z)线性衰减。分析等温线分布及测温传感器之间的坐标关系,推导出发热源点位坐标、温度、衰减率的计算方法。以稻谷为研究对象开展温度计算与检测试验,结果表明:发热源位置的计算温度与实际温度误差在2%以内,发热源点位坐标与试验布置的热源位置相吻合;粮堆空间内存在球形等温面,在热源相等领域半径内,热源上方温度明显高于下方(最大温差2℃),在上方易形成次热源区域。

卧式铁辊喷风碾米机的气固耦合仿真

为了深入研究卧式铁棍喷风碾米机的喷风速度对碾白压力的影响,对喷风碾米过程进行气固耦合仿真。首先分别建立了碾米过程的离散元模型和流体域模型,然后对不同的喷风速度下的碾白过程进行耦合仿真,对碾白室内糙米受力均匀性情况进行分析,确定了最佳的喷风速度。结果表明:喷风速度为15m/s时,糙米所受碾白压力最均匀,10m/s时次之。上述方法可以应用在碾米机的工艺参数确定中,并对类似颗粒物加工过程的气固耦合仿真应用有一定的参考意义。

静压对梨子力学-结构损伤特性的影响

梨子等水果50%的损伤都来源于机械损伤,每年因损伤会造成大量损失。为了降低损伤,减少经济损失,结合原位观测手段来探究静压对梨子的力学-结构损伤特性的影响。选取雪梨、酥梨两个品种的梨子作为研究对象,分析了压距、压速、温度的影响。对梨子的静态压缩损伤机理进行研究,建立有限元模型分析了两种梨子的应力分布与损伤特性。结果表明:压距对损伤有显著影响,在压距小于1.6 mm时梨子试样处于弹性阶段,无结构损伤;梨子能承受的压缩能为11 N·mm,损伤面积与压缩能呈正相关,有限元应力分布结果验证了试验时的损伤面积;压速对两种梨子的影响不同。试验揭示了梨子的力学结构损伤机理,可为梨子运输降损、储存参数的设定等提供明确的指导。

专业认证背景下的“机电传动与控制”课程教学改革

武汉轻工大学机械设计制造及其自动化专业已经开始进行工程教育专业认证的准备,在该背景下,该专业的各门课程都需要进行相应的教学改革,以期满足专业认证的要求。本文以“机电传动控制”作为范例,探讨教学过程中普遍存在的问题,并提出相应的教学改革思路和方法,在后续实践过程中将进行验证和持续完善。

精密铸造制壳机械手的优化设计

为了解决在生产过程中人工制壳效率低、工作环境恶劣、工人劳动强度大等问题,设计一款机械手来代替人工制壳并对其夹爪机构进行了优化。利用SolidWorks软件建立了制壳机械手的三维模型,使用AnsysWorkbench软件对机械手的夹爪机构进行了静力学分析,得到了总变形云图和应力云图,对结构的刚度和强度进行了验证和分析;综合拓扑优化和尺寸优化的方法得到了机械手结构优化的最优解,发现在制壳机械手的刚度和强度均满足实际工作要求的同时,改进的机械手夹爪机构较改进前质量减少了40%。对执行机构夹爪进行了模态分析,对比优化前后夹爪的前6阶固有频率和振型特征,结果表明优化后夹爪的低阶固有频率高于电机所产生的激励频率,避免了发生共振的危险。整个过程确定了结构优化的可行性,为机械手的研发提供了参考。

质子交换膜燃料电池堆尾气冷凝回收的自加湿运行

分析了质子交换膜燃料电池堆进口的加湿水含量和出口气体的水含量,得出了电堆冷凝回收自加湿运行时冷凝器出口处温度的判别式。结果表明:自冷凝回收的温度仅与进气的过量系数有关。该方法简易可行,可用于实际车载工况和固定电站的高性能、长时间的自加湿运行。