基于数字孪生的裂纹扩展结构健康管理方法研究

疲劳裂纹是金属结构常见的损伤之一,提出了一种构建数字孪生模型对裂纹扩展结构进行健康管理的方法。在数字孪生模型的建立过程中,首先建立裂纹结构的有限元模型,并结合Paris公式构建裂纹扩展模型;其次基于动态贝叶斯网络表示裂纹状态随时间演化的规律;最后采用粒子滤波算法作为模型的推理算法,从而在数字空间中完成对裂纹扩展行为的描述。通过应变传感器实时在线监测裂纹状态,驱动孪生模型动态更新,实现裂纹扩展状态和剩余使用寿命更准确的预测。通过试验验证了该方法在裂纹扩展结构健康管理上的有效性与实用性。

阵列式静电传感器灵敏场分布特性

粉体的气体输送过程中,颗粒的荷电包含了粉体速度、浓度及颗粒尺寸等大量信息,阵列式静电传感器是获取这些信息的重要手段,但由于静电传感器灵敏场的非均匀性,流型变化会给测量造成较大的误差。该文基于点电荷思想建立了阵列式静电传感器的三维静电场数学模型,并应用有限元法系统地分析了阵列式静电传感器的结构参数(包括电极的长宽尺寸、屏蔽罩的长度和半径,绝缘管道的厚度等)对传感器灵敏场分布特性的影响。最后结合理论分析和实验,证实了模拟结果的准确性,从而为实现阵列式静电传感器的优化设计提供了理论依据。

基于阵列式静电传感器的密相气力输送表观气速测量方法研究

高压密相气力输送是加压气流床煤气化的关键技术之一,对其表观气速的测量是监测其流动状态变化的重要依据,目前主要采用测量温度、压力、流量等参数进行间接计算的方法获取。本文提出一种基于阵列式静电传感器直接测量的新方法,利用阵列式静电传感器局部敏感特性,通过对每个电极获取的静电信号进行EMD分解得到其多尺度能量比,进而提取出其高频高能分量,并进行功率谱分析和等效频率计算,对各电极的等效频率进行加权平均从而获取加权频率,进而建立加权频率与表观气速的关系。通过对3种粒径褐煤煤粉输送的实验验证,结果表明该方法可行,能够建立加权频率与表观气速的线性关系,并且该线性关系的斜率随着输送颗粒粒径的增大而减小,同时也为测量颗粒粒径提供了新的手段。

迭代正则化修正的电荷层析成像算法

提出一种基于蒂洪诺夫(Tikhonov)迭代的的电荷层析(electrostatic tomography,EST)成像算法。通过Tikhonov迭代法得到初始荷电粒子的图像分布,然后采用最大熵的方法设置门槛灰度对重建结果进行滤波提高图像的可分辨性。并针对Tikhonov迭代正则化系数难以选择的问题提出灵敏场奇异值分解的方法解决,选取灵敏场的最大奇异值作为正则化系数。仿真和实验结果表明:该算法具有收敛速度快,重建图像可分辨性高的优点。

基于非等网格灵敏场的静电层析成像技术

静电层析成像技术(EST)是应用于气固两相流动参数检测的一种新兴技术。利用颗粒荷电的特性,静电层析成像技术可以实现对流动颗粒的流型识别以及速度分布的测量。首先针对影响EST的灵敏场进行研究,发现基于现有等网格灵敏场的正则化算法对于中心区域电荷反演效果较差,通过分析灵敏场对EST的影响,进而提出全新的非等网格灵敏场,结果表明该方法可以很好地重建中心区域的电荷分布,但存在的缺点是降低图像的空间分辨率。为此通过对EST图像重建算法中灵敏场作用的分析,从而提出采用BP算法实现中心区域图像重建。实验结果表明非等网格灵敏场和BP算法都取得了良好的效果。

优化Tikhonov迭代法在电容层析成像中的应用

为了提高电容层析成像的速度和质量,将收敛速度较快的Tikhonov迭代法应用于电容层析成像.Tikhonov迭代法的难点在于正则化系数的选取,通过对其正则化作用的分析,提出利用对灵敏场的奇异值分解,选取最大奇异值作为正则化系数,从而保证算法收敛的稳定性;同时为了提高收敛速度,将线性反演算法(LBP)计算所得的灰度作为迭代的初始值.结果表明:该正则化系数具有更高的稳定性和收敛速度;Tikhonov迭代法与Landweber迭代法相比具有收敛速度更快,重建图像质量更高的优点.

智能型高精度防护板法导热仪的设计

介绍了一种基于AT89C51的智能型防护板法导热仪,通过对传统导热仪的结构、电源、加热方式、控制电路进行改进,使仪器在系统稳定性、精确性方面得到了提高。由于采用了恒温与恒功率相结合的加热方法,使得该仪器在测试的速度和精度上都有所提升,同时也为基于稳态法的导热议的设计提供了一种新思路。

高压密相气力输送煤粉流动状态识别方法

高压密相气力输送中煤粉流动状态的识别及其监测对于煤气化的安全稳定运行具有重要意义。提出一种基于阵列式静电传感器实现高压密相气固两相流动状态识别的新方法。采用EMD方法对阵列式静电传感器各电极静电信号分别进行多尺度分解,并对得到的多尺度静电信号进行样本熵和能量比计算,通过分析各电极静电信号的多尺度样本熵和多尺度能量比的分布实现对流场内颗粒流动稳定性及其状态的识别。试验结果表明:阵列式静电传感器多尺度样本熵的一致性能够表征密相气固两相流动状态的稳定性,多尺度能量比的一致性能够表征管内颗粒分布的状态;并且还揭示了静电信号低尺度分量(1,2尺度)包含悬浮流动颗粒信息,高尺度分量(3尺度以上)包含沿管底流动颗粒信息。

金属颗粒的电容式速度测量方法研究

针对金属材料在静电场中呈现出的特殊性,设计了一种用于检测管道中金属颗粒速度的电容式传感器。首先,基于多电极理论建立了电容传感器测量金属物质的数学模型,在此基础上,使用COMSOL Multiphysics有限元分析工具建立了传感器三维仿真模型,并对其空间灵敏度分布特性进行了分析。然后,基于该传感器的空间滤波效应对金属颗粒速度测量原理进行了理论分析,建立了传感器输出信号功率谱截止频率和金属颗粒速度之间的关系式。最后,开发了基于三角电极电容传感器和电容数字转换芯片Pcap01的金属颗粒速度测量系统,并在重力输送装置进行了验证及分析。实验结果表明,该测量方法具有良好的可行性,在2.44~5.34 m/s的速度范围内,测量速度的重复性误差小于4%。

基于C^(4)D技术的非满管液体流速测量方法研究

为满足目前小型化设备中液体流速测量的需求,通过将空间滤波测速与电容耦合非接触电导测量(C^(4)D)技术相结合,提出了一种适用于非满管液体流速测量的新方法。设计了一种轴向两电极结构的C^(4)D传感器,采用COMSOL仿真软件建立了传感器的三维仿真模型,并对其空间灵敏度分布特性进行了分析,然后基于该传感器的空间滤波效应对液体流速测量原理进行了理论推导,并采用等效峰值频率的方法得到了速度测量的数学表达式;在此基础上,设计了一套可适用于空间滤波的C^(4)D液体流速测量系统,并通过该测量系统验证了C^(4)D传感器具有良好的空间滤波效应,且实验结果表明,该测量方法具有良好的可行性,在1.39~2.35 m/s的速度范围内,测量速度的绝对误差均在5%以内。

阵列式静电传感器的频率特性分析

研究了应用于气固两相流流动参数检测的阵列式静电传感器频率特性，建立了阵列式静电传感器的数学模型，定义了动态灵敏度，应用数值模拟结合实验的方法得到了阵列式静电传感器的轴向灵敏区域和频率响应特性。结果表明：传感器近极片的轴向灵敏区域最小，中心轴向处的灵敏区域最大；空间频率分布为距极片越近，频带越宽，峰值频率越大；速度越大频带越宽，峰值频率越大；极片越长，信号的频带越窄；得到了粒子速度、灵敏区域长度和峰值频率3者之间的关系。

温度对污泥热解产物及特性的影响

温度是污泥热解产物及产物分布状况的主要影响因素之一。为了确定最优的热解温度,为不同的热解工艺提供参考,用直径为200mm的外热式固定床反应器,以唐山西郊污水处理厂剩余污泥为实验物料,在终温为250～700℃并在初期通以氮气的情况下,对污泥的热解产物分布及特性进行了研究。实验表明:在物料成分和其它条件不变的情况下,热解反应所需时间随着热解终温的升高而缩短;热解气和热解焦油的质量分数增大;焦炭质量分数减小。热解焦炭的工业分析表明,随热解终温的升高挥发分减少、固定碳和灰分增加。热解焦油的热值在10～43MJ·kg-1之间;焦炭的热值10～24MJ·kg-1之间。

基于COMSOL Multiphysics的PEMFC的数值模拟

由于燃料电池内的环境是高度反应性的,因此,很难在电池运行时进行许多详细的在线测量工作。为了更好地了解电池内复杂的流动结构、化学组分的传递过程、优化水、热管理以及缩短电池的设计和优化周期,这些信息常需要通过建立数学模型和数值模拟工作来寻求。在建立了二维全电池模型的基础上,在COMSOL Multiphysics 3.3a环境下对全电池的内部电流密度、气体流速、气体压力和含水量等进行了数值模拟,并得出在模拟条件下,最大电流密度为9 027 A/m2、最大气体流速为0.7 m/s。

新工科建设引领下的高校测控专业综合实验平台改革

第四次工业革命浪潮的席卷而来,驱使高等教育做出变革和调整,以往单一、僵化的实践教学模式已不适应新工科背景下的高等学校工程技术型人才的培养。为了适应这一重大转变,以测控专业的综合实验系统平台创新变革为例,在分析原有模块式大型综合实验平台结构组成的基础上,提出了一种完全开放式自组织综合实验系统平台方案,改变了以往的僵化结构,可由学生根据需要自主开发完成,为学生的自主创新能力与工程能力的培养创造了良好的硬件条件。

改进电除尘器振打控制系统的方法

通过对某电厂电除尘器的振打控制系统的现状的分析,本文提出提高电除尘器振打控制系统稳定性和自动化水平的方法,并根据现场工人多年的运行经验重新编写了振打程序。

PROFIBUS总线在吹脱法脱氨控制系统中的应用

为了提高控制系统的抗干扰性和节省安装和维修成本,根据工艺要求和PROFI-BUS DP、PROFIBUS PA总线的特征,本文设计了基于PROFIBUS总线的控制系统。并详细阐述了控制系统的硬件设计和软件设计。结果表明,现场总线的应用提高了控制系统的抗干扰性,并保证了污水处理系统稳定、安全运行。

立体网状静电传感器空间灵敏特性研究

提出一种全新的立体网状静电传感器,以克服现有静电传感器对流场内速度分布无法测量的不足。通过建立立体网状静电传感器的三维仿真模型,利用有限元分析法获得了立体网状静电传感器的灵敏度空间分布规律,并对其动态灵敏度进行了分析。结果表明:立体网状静电传感器具有局部敏感特性,对于管内颗粒分布比较敏感。而且由于其极棒间相互交错的特性,可以探测到颗粒的运动方向;传感器的动态灵敏度可以反映带电颗粒在各个极棒间的空间位置及其速度,即带电颗粒距离极棒交织点越近,速度越快,动态灵敏度越大。最后通过重力输送颗粒实验,证明理论分析的结果与实验结果一致,从而为立体网状静电传感器实现颗粒流动参数测量提供了理论依据。

基于四元麦克风阵列时延差值的全方位角声源定位方法研究

针对传统的基于广义互相关的时延估计算法对噪声较为敏感这一问题,本文引入调整参数ρ减小干扰信号在互功率谱中所占比例,并限制互相关函数的峰值搜索区间,提高了在低信噪比环境下的时延估计性能。同时考虑信号间的提前、滞后关系,选取不同麦克风作为参考基准,并改进方位角计算方法,从而实现全方位角声源定位。为验证算法的有效性,基于LabVIEW软件平台搭建了一套声源定位系统,测试结果表明改进后的算法具有更好的抗噪声性能,方位角估计偏差值控制在5°以内,取得了较好的定位效果。

平面阵列电容式固体颗粒速度测量方法研究

颗粒流动速度是反应气固两相流动状况的重要参数,提出一种全新的基于平面阵列式电容传感器的固体颗粒速度测量方法。首先利用三维电磁场仿真软件Ansoft对传感器建模,获取其空间轴向灵敏度的基础上,对其空间滤波特性进行理论分析,并得到了速度测量的数学关系式。在此基础上,设计了一套基于平面阵列式电容传感器测量固体颗粒速度的系统,并在重力输送实验装置上进行了实验验证。实验结果表明,颗粒流动速度1~3 m/s时,颗粒速度与传感器输出信号频谱宽度呈线性关系,测量相对误差低于9%,测试系统重复性误差优于11%。

基于110kV变压器状态量变化的分析

在电力系统不断发展的当下,很多大型变压器被应用其中,在应用变压器期间,为了确保设备充分发挥实际效果,要对变压器状态变化进行全面分析,避免设备出现故障问题,进而对电力系统运行带来不良影响。基于此,文章就110kV 变压器状态量变化进行分析,希望能对当前的变压器检修带来一定帮助。