同轴反应流反应速率的唯象表征与影响规律研究

目的 为了提高同轴反应流工艺的控制精度,探索反应速率的宏观唯象表征方法和影响规律,方法 通过紫脲酸铵对Ca2+进行示踪,在线观测海藻酸钙水凝胶中空纤维的交联成形过程,利用洗脱法对交联层边界的灰度阈值进行标定,从宏观唯象的角度定义同轴反应流的平均反应速率,通过在线监测提取的交联层厚数据,计算得到反应速率值,并通过试验研究海藻酸钠和氯化钙溶液的流量(定流率比)、质量分数、共流距离对交联层厚和平均反应速率的影响规律。结果 结果表明:对比在线图像识别和洗脱法实测所得中空纤维尺寸,两者误差仅1.09%,满足工程应用需求;增加反应物质量分数能提高平均反应速率,增加交联层厚,且氯化钙质量分数具有更好的调控性能;定流率比条件下,随着两溶液流速增加,中空纤维交联层厚减小而平均反应速率增大;随着反应流共流距离增加,交联层厚增加而平均反应速率逐渐减小。上述唯象平均反应速率受流体速度场和化学反应物质量分数的影响规律与经典反应速率是一致的,说明该唯象定义是有效的。结论 研究采用的同轴反应流在线监测方法、反应速率的唯象表征方法、材料工艺参数影响规律等有助于实现中空纤维结构尺寸、交联层厚和保留溶胶层厚的精确控制,有助于同轴反应流工艺的推广与应用。

基于三有源桥串并联潮流控制器的双极直流配电网主动限流策略

直流潮流控制器是解决环网式直流配电网的线路潮流不完全可控的有效技术手段。然而,现有方法未能充分发掘其在故障限流中的潜力。该文建立了三有源桥串并联潮流控制器(triple active bridge power flow controller,TAB-PFC)的故障模量分析模型,提出一种基于TAB-PFC的双极直流配电网主动限流策略。首先阐述了TAB-PFC的限流原理,提出基于TAB-PFC的主动限流控制策略。然后对TAB-PFC不同故障阶段进行建模,并计及极间互感构建含TAB-PFC的双极直流配电网故障模量等效模型。在此基础上,分析不同参数对TAB-PFC的限流能力的影响,为其参数选取提供依据。在MATLAB/Simulink搭建了含TAB-PFC的双极直流配电网模型,验证了所提主动限流策略的有效性及故障等效电路模型和参数分析的正确性。

半导体气体流量控制器原位校准装置研究

半导体制造需使用多种气体用于沉积、光刻等工序,气体流量控制的精度直接影响加工质量。而流量控制器需要经常检测和校准以确保其工作性能。半导体设备和工艺的特殊性决定了流量控制器只能进行原位校准。为解决流量控制器的原位校准问题,根据半导体设备的特点提出一种基于动态pVTt方法的流量控制器原位校准装置,基于CFD仿真对固定容器充气后的非稳态流场进行计算,并预测流场稳定后的平均温度,从而实现充气气体流量的快速检测。通过与高精度流量校准装置对比,装置可以实现N2介质50~50000 mm^(3)/s的流量校准,精度优于0.5%。

风力机叶片尾随涡对涡流发生器流动控制影响机理研究

风力机旋转叶片产生的尾随涡影响叶片表面的流动。涡流发生器(VG)安装在叶片表面,其流动控制作用也必然受到尾随涡的影响。为了探究尾随涡的影响,文章以PhaseⅥ风力机为研究对象,建立与其旋转条件下沿展向环量分布相同的模拟叶片进行数值计算研究。研究结果分别与光滑叶片、加VG翼型段进行比较,发现VG的添加使得吸力面气流流速更大、压力系数(C_(p))值更小,提高了吸、压力面压差。

不同近视防控手段对脉络膜影响的研究进展

我国近视人群呈现高发、低龄化的严峻趋势。许多研究发现近视防控手段如角膜塑形镜、低浓度阿托品滴眼液、光照、后巩膜加固术、中医相关方法等均与脉络膜的厚度、血流及相关分子生物变化有着密不可分的关联。角膜塑形镜和低浓度阿托品具有脉络膜增厚效应、脉络膜血流调控作用;配戴多点离焦防控镜具有脉络膜增厚效应;光照和哺光仪的近视防控效果在脉络膜厚度和血流上的作用也有体现;中医方法的近视防控效果体现在脉络膜微结构的改变上,但有关各种防控手段对脉络膜的远期影响仍需大样本量研究探索。文章对脉络膜与近视防控手段的关联进行综述,以说明防控手段在脉络膜层面防控近视的原理,以期对临床发现新的防控手段提供新的思路。

PID控制下前弯式离心泵流量特性试验研究

比例系数、积分系数与微分系数作为控制器调节系统动态响应的参数,在比例积分微分(PID)控制中起到重要作用,为研究PID控制下前弯式离心泵流量控制特性,以恒定流量为控制目标,试验PID参数在不同范围内的具体表现与各环节控制特性。研究结果表明:离心泵流量控制失稳振荡会引起电机的启停;受变频器升限保护限制,比例系数过高不会缩短控制初期流量调节上升时间,反而会增加超调量、降低稳定性,因此应选较低比例系数;积分饱和造成的超调量上限为33.50%,此时继续增大积分系数可缩短稳态时间,直至系数过大影响稳定性而出现振荡;若尽量避免产生超调影响,选用比例系数为0.2,积分系数为0.5时,流量调节经初始上升阶段后在目标值附近波动并快速稳定,超调量微弱,仅为8.82%,稳态时间为7.4s,在测试中具有最佳控制效果;与微分系数相关的流量超前调节在实际控制中作用微弱,且对调节过程中的波动没有明显改善。结合以上结论为变频离心泵流量控制中的PID调参与控制优化提出参考。

汽油机碳罐冲洗控制策略仿真与试验

以某汽油机碳罐冲洗控制策略为研究对象,基于Simulink平台以模块化建模思路搭建了包含目标冲洗率计算、目标冲洗流量计算和电磁阀流量特性标定模块的控制策略仿真模型.使用流量计实测车辆转毂循环工况冲洗流量,验证模型控制精度与空燃比控制效果,进而基于模型优化控制特征参数,探究提升冲洗流量途径.研究表明:模型仿真与实测累积冲洗流量分别为402.69 L、373.62 L,仿真误差为7.78%;常规冲洗率因子、电磁阀开启速度、电磁阀最大开度限制和初始冲洗率因子均对冲洗过程产生重要影响,且相互独立;基于模型综合优化控制策略特征参数,累积冲洗量由373.62 L提升至499.61 L,且空燃比控制效果良好.试验为在保持空燃比控制在当量比的前提下,尽可能提高汽油机碳罐冲洗流量的控制策略设计提供参考.

基于光电对射阵列下谷物收获流量控制系统的设计

在谷物收获过程中,由于谷物的性质不同及收获机械的工作状态不同,谷物的流量往往会出现波动或过大过小的情况,直接影响谷物的收获效率和质量,甚至会导致收获机械的故障。因此,对谷物的流量进行准确的控制和调节是非常重要的。为此,设计了一种基于光电对射阵列的谷物收获流量控制系统,可通过使用光电对射阵列检测收获机的运动状态和收获物料的流量,进而控制收获机的速度和工作状态,以实现谷物的准确收获和控制流量。试验验证表明:系统具有较高的准确性和稳定性,能够有效地控制谷物的流量,提高收获效率和质量,具有广泛的应用前景。

乙烯基类聚合物搅拌装置研究

乙烯基聚合物是一种高分子材料,以卓越的溶解性和通常较低的黏度而著称,其分子结构中富含端基活性官能团和内部空腔,这些特性使其在皮革复鞣剂等应用领域展现出显著的价值。在乙烯基聚合物的生产过程中,搅拌工艺对最终产品的性能起着至关重要的作用。然而,传统的反应设备在面对不同反应阶段物料黏度的变化时,由于搅拌方式和强度的不可调性,往往导致聚合物性能不理想。文章深入探讨了化工领域常用的釜式反应器及其搅拌系统在乙烯基合成树脂聚合过程中的作用,并基于现有的理论和工业实践经验,提出了一种新型的可调式搅拌装置,旨在优化聚合反应釜内的搅拌效果。通过引入可调扰流挡板和可调整搅拌机制,该装置能够根据不同反应阶段的物料特性,灵活调整搅拌参数,从而显著提升聚合物的质量和性能。

煤体注水渗流模型构建及微观主控影响规律

煤层注水技术是目前矿井除尘的主要技术手段之一,起到润湿煤体、源头减尘的作用.但随着开采深度的增加,煤体孔隙率相对较低,极大影响煤层注水的润湿效果.因此,为了提高煤层注水的效果,结合煤体固有属性、孔隙尺度等影响因素,首先,引入连通孔隙率,建立了包含孔喉、等效孔径、有效孔隙率、毛细管束、迂曲度、流动路径在内的渗流模型;其次,采用高精度射线显微镜(μ-CT)对内蒙古煤矿、同富新煤矿、梅花井煤矿、大黄山煤矿以及磁窖沟煤矿5个煤矿的不同变质程度煤进行扫描,三维重建可视化煤体微观有效孔隙结构,运用分形理论,提取煤体有效连通孔隙结构参数进行计算;再次,通过实验对5个煤矿不同变质程度的煤进行渗透率实测;最后,引入“敏感度”来表征每种影响因素对渗流量的影响程度,运用Morris筛选法,将数值分析法与渗流模型相耦合,定量筛选了煤体坚固性系数、迂曲度分形维数、有效孔隙率、体积分形维数、孔喉半径等主控因素,并分析了各主控因素对注水能力的影响规律.本研究建立了一个综合煤体坚固性系数、迂曲度分形维数、有效孔隙率、体积分形维数和孔喉半径的渗流模型.分析表明,影响注水能力的主控因素依次为煤体坚固性系数、迂曲度分形维数、有效孔隙率、体积分形维数和孔喉半径.注水能力与煤体坚固性系数呈正弦函数关系,随着有效孔隙率的增加,迂曲度分形维数和体积分形维数的减小,注水能力增强.研究结果可为进一步完善煤层注水渗流理论、增强煤层注水润湿效果,防治矿井粉尘灾害提供理论依据.

面向“花瓣型”配电网的旋转潮流控制器两阶段转速功率控制策略

随着有源配电网建设的迅猛发展,“花瓣型”配电网已成为主流供电结构,为保障配电系统的安全供电,应当进一步研究适用于有源配电网的功率控制方法。电磁式旋转潮流控制器(RPFC)是有源配电网功率控制的一种可行方案。该文首先构建了基于瞬时无功理论的RPFC稳态功率解耦控制模型,然而由于旋转移相变压器转子位置角的协调控制难点,难以实现功率稳定控制;然后,通过伺服电动机两阶段转速控制和转速协调方案实现两转子角的稳定、无差控制,满足高精度、高可靠性和快速响应的功率调节需求;最后,研制了380 V/40 kV·A的RPFC样机及实验平台,并进行了功率调控和功率均衡实验。结果表明,所提控制方案能够在s级实现调控,且控制精度保持在4%以内,具有良好的动、静态性能,能够满足未来“花瓣型”配电网的柔性合环运行。

新型数字排量泵流量控制技术研究

作为液压系统的核心元件,液压泵的能量利用效率对液压系统的效率起着至关重要的影响。与传统轴向柱塞泵相比,数字排量泵是一种具有显著效率优势的液压泵。数字排量泵以径向柱塞泵为蓝本,在每个柱塞顶端均配备有一个高速开关电磁阀。通过对各个电磁阀的开关情况进行控制,可以实现各个柱塞腔的单独工作。文章在介绍数字排量泵的结构和工作原理的基础上,着重阐述控制数字排量泵输出流量的方法。

陶瓷膜过滤系统盐水流量异常分析及控制措施

分析了采卤装置陶瓷膜精制一次盐水系统中盐水流量异常波动的原因,并制定相应的控制措施,提高了陶瓷膜系统的运行稳定性。

带式输送机顺煤流启动速度的节能控制研究

为保证带式输送机的稳定运行,提出基于顺煤流启动的带式输送机变频调速节能控制优化方法。利用积分原理分析带式输送机皮带煤量检测装置结构,明确不同传感器的安装位置。使用超声波传感器、速度传感器分别采集带式输送机皮带煤流量、各点带速数据。结合目前煤流量、带速状态,设计基于模糊可编程逻辑控制器(PLC)的输送机变频调速节能优化方法。通过变频电动机调节带式输送机以自动化调节带速,完成带式输送机变频调速节能控制优化。试验结果表明:所提方法在执行带式输送机变频调速节能控制优化操作时,未出现电能浪费和皮带磨损问题。该方法可使带式输送机的启动带速、张力波动幅度明显变小,并使运行稳定性变高。该方法有效解决了电能浪费和皮带磨损等问题,保证了带式输送机顺煤流的稳定运行。

飞翼布局飞行器研究现状分析

对飞翼布局飞行器的发展脉络进行了梳理,涵盖了从其早期的进化史到现阶段的研究进展,并对未来的发展方向进行了思考和展望。同时,论述了飞翼布局飞行器的几个主要控制难点,具体包括:宽速域非线性状态下的姿态控制问题、多效应耦合下的高精度自主起降控制问题、气动模型近似及强扰动状态下的鲁棒控制难题,以及因多舵面冗余而引起的控制分配问题。此外,还深入讨论了当前重点研究的飞翼布局飞行器的流动控制问题,并对接下来主动流动控制技术的研究动向进行了阐述。

高温高压Y型截止阀组内流特性及流道结构改进研究

流动性能是高温高压Y型截止阀组的关键性能指标,对截止阀组的运行具有重要意义。流速与流量的降低都会导致整体系统的工作效率下降。针对该问题,对全开工况下的DN15高温高压Y型截止阀组进行了研究。首先,以入口200 MPa、2000℃、出口常温真空为边界条件,对截止阀组内的流场进行了数值模拟,全面分析了截止阀组内部截止阀、球阀、喷管区域的流动特性,重点研究了阀组内流速的变化;然后,识别了流道中流动受限的区域,并提取了相应的特征结构参数,如喷管扩张段过渡角度数等;最后,采用非支配排序遗传算法,根据阀组的出口流速与出口流量这两项流动性能指标,对阀组内的流道局部结构参数进行了优化。研究结果表明:根据最优结构参数所得模拟结果与优化前的数据进行对比,出口流量提升了8.13%,出口速度提升了3.52%。该研究结论揭示了特定结构参数对截止阀组流动特性的影响机制,结合遗传算法与数值模拟方法,实现了特种阀门的流动性能升级目的,可对后续类似阀门的设计与性能优化工作提供一定的参考。

基于结构化多孔表面定常吸气的圆柱绕流场控制

通过风洞试验研究了在雷诺数为10000时圆柱尾流主动流动控制效果,流动控制通过基于结构化多孔表面定常吸气实现,试验工况具有不同的等效吸气系数C_μ。尾流的二维流场测量通过粒子图像测速(PIV)实现,在瞬时流场结果的基础上进行本征正交分解(POD)得到模态特性、瞬时涡量演变、脉动速度功率谱、时间平均流动特性和阻力系数估计等的分析与对比,评估流动控制效果。试验结果表明:施加流动控制后的流场POD模态能量分布发生变化,旋涡的顺流向能量输运过程得到增强,当C_μ足够大时,旋涡脱落模式发生改变。剪切层沿顺流向延长,上下剪切层之间趋于平行,涡量值得到削弱。脉动速度的主频被削弱,湍流的波动和动量交换效应得到抑制;阻力系数估计值可降至无控圆柱的约11%。

综掘工作面混合式风流调控下的粉尘沉降研究

煤矿掘进过程中粉尘聚集严重,目前针对综掘工作面混合式风流调控下粉尘沉降规律及优化的研究还不够深入。基于混合式风流调控系统,依托陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司综掘工作面,分析了压风口距工作面距离、压风口右偏角度、压风口口径、抽风口距工作面距离和压抽比等混合式风流调控参数对粉尘沉降规律的影响:随着压风口距工作面距离增加,司机处和回风侧行人呼吸带截面大颗粒粉尘占比先增后减再增,小颗粒粉尘占比增加;随着压风口右偏角度增加,司机处和回风侧行人呼吸带截面大颗粒粉尘占比变化明显;随着压风口口径增加,司机处截面小颗粒粉尘占比先增后减再增,回风侧行人呼吸带截面大颗粒粉尘占比先增后减;随着抽风口距工作面距离增加,司机处截面大颗粒粉尘占比先增后减,小颗粒粉尘占比先增后减再增,回风侧行人呼吸带截面粉尘粒径分布变化不大;随着压抽比增大,司机处和回风侧行人呼吸带截面小颗粒粉尘占比减小。以上述风流调控各参数为自变量,回风侧行人呼吸带全尘平均浓度和司机处呼尘平均浓度最低为优化目标,建立了粉尘沉降优化回归模型,利用粒子群优化算法求解模型,得到最优风流调控方案:压风口距工作面距离为8.9 m,压风口右偏角度为14.8°,压风口口径为0.9 m,抽风口距工作面距离为4.3 m,压抽比为1.1。搭建了风流调控下粉尘沉降实验平台,实验结果表明:测试值与粉尘沉降优化回归模型的模拟值误差在13%以内,验证了模型的准确性;优化后粒径为71~100μm的粉尘受风流调控参数影响明显,沉降在掘进机前方;优化后回风侧行人呼吸带全尘平均浓度和司机处呼尘平均浓度分别降低了47.4%和42.4%,降尘效果明显。

基于分布式潮流控制器的海上风电系统谐波治理方法和控制策略

由于电力电缆的电容效应,海上风电经电缆汇集系统极易出现谐波谐振放大的现象,造成电能质量的下降。分布式潮流控制器属于基于电压源换流器的装置,在进行潮流调节的同时也能进行谐波治理。文中首先构建了海上风电系统的频域相关模型,基于该模型分析了谐波谐振放大的原因;随后,采用了将分布式潮流控制器串入海上风电系统的谐波治理方式,推导并得到了含分布式潮流控制器的海上风电系统的谐波特性。基于该谐波特性,设计了一种控制策略。该策略通过控制分布式潮流控制器实时跟踪使并网点谐波电压幅值为零的谐波补偿电压,从而降低并网点的谐波电压含量。仿真结果表明,所提出的基于分布式潮流控制器的海上风电系统谐波治理方法和控制策略能够有效地降低并网点的谐波电压,改善电能质量。

岩溶凹陷式露天矿山大流量涌水治理技术

我国岩溶地质分布广泛,岩溶突涌水已成为石灰石矿山安全生产的巨大灾害与挑战。以广西某岩溶凹陷式露天矿山大流量涌水为研究对象,针对该矿山地质条件复杂、集中涌水量大、流速高等特点,利用岩溶发育特征、资料分析与地球物理探查等方法初步圈定矿山径流带区域;进一步通过钻探、跨孔CT和示踪联通试验等精准查找到矿山Y01特大涌水点岩溶管道的具体位置,在此基础上研究并实施了矿山涌水治理技术与工艺。研究表明:(1)针对复杂岩溶凹陷式露天矿山大流量、高流速的涌水特征,提出并实施了“非连续帷幕截流+关键通道探查与封堵+止浆垫控流降速”的岩溶矿山涌水综合治理体系。依据岩溶发育的不均匀性,提出了非连续帷幕封堵裂隙型涌水区域的思想;对大流量岩溶管道型集中涌水设计采用止浆垫控流装置,通过控流能有效降低关键过水通道内水流速度,为注浆材料的有效留存沉积和工程的成功封堵提供了重要条件。(2)关键孔联合注浆工艺是岩溶管道型涌水成功封堵的保证,关键孔是指直接揭露岩溶涌水管道或与涌水管道联通性极强并对注浆堵水起主要作用的钻孔。针对矿山Y01岩溶管道型特大涌水精准查找到2个关键孔,均在矿坑南部:一个是距涌水点直线距离约50 m的近距离钻孔(以下简称“近孔”),另一个是距涌水点直线距离约150 m的远距离钻孔(以下简称“远孔”)。现场采用近孔、远孔2个关键孔联合注浆工艺:近孔以粗骨料和自主研发的可控凝结新型材料进行注浆,远孔仅注水泥浆液;近孔粗骨料和新型材料既能降低管道内的水流速度为远孔浆液起到更好的留存沉积作用,又能作为封堵材料起到增强的功能,远孔因其离涌水点距离长、辐射范围广、浆液扩散充分而能确保封堵长度和效果。近孔、远孔协同配合同步注浆是封堵管道型大流量涌水的有效组合工艺。(3)涌水口止浆垫控流降速装置的合理有效调控,配合关键孔联合注浆工艺的同步实施,进一步确保了注浆浆液的有效快速留存和沉积,是岩溶地区封堵管道型大流量涌水的创新性技术和方法。项目实施后,彻底封堵矿坑内集中涌水量达7.12万m^(3)/d的Y01特大涌水点,实现总减水量8.43万m3/d(含非连续帷幕注浆封堵),保证了矿山的正常安全开采,大幅降低了抽排水费用,同时保护了周边环境和地下水资源,具有显著的经济效益和社会效益。研究成果可为我国矿山涌水灾害治理提供理论价值和经验借鉴。