基于Thermolib的低氢压PEMFC建模及仿真分析

重点研究了低氢压条件下质子交换膜燃料电池动态性能的数学仿真模型。不同于传统的搭建电堆各个模块的方式,此模型是基于MATLAB/Simulink环境下的Thermolib全参数化燃料电池仿真模型库建立的PEMFC电堆模型。讨论了氢氧供气压力、流量、电池操作温度等参数变化对电堆输出性能的影响。仿真结果表明,该模型可以很好地模拟出低氢压条件下电池的输出特性和动态响应,并且与实验数据有较好的吻合,反映出所建立模型具备很高的正确性、可操作性和有效性,为后续建立燃料电池系统模型和了解其动态行为奠定了良好的基础。

基于最速降线理论的负压抽屑装置优化设计

为提高深孔加工精度,解决深孔中难排屑问题,在分析负压抽屑装置原理的基础上,求解出负压装置的最速降线方程,设计一种带有膛线的最速降线负压装置来提高排屑效率,利用方程驱动曲线建立其三维模型进行流体仿真,并通过正交试验找出膛线的最优参数。Fluent仿真结果表明,最速降线负压装置的负压效果比普通的锥面负压装置提高了4.2倍,切削液流速提高了3.6倍,湍流动能提高了2.5倍;当膛线数量为8根,膛线深度为0.15 mm,螺旋角度为9°时能最大幅度地提高排屑动力。该结构有效提高了深孔加工排屑动力,证明了最速降线能有效促进流体流动。

电弧增材制造焊丝熔化及熔滴过渡过程建模与仿真研究

基于动网格和多物理场耦合技术,建立了焊丝熔化和熔滴过渡的热流耦合数学模型。研究了焊丝熔化形成熔滴、熔滴与基板的接触和铺展、熔融金属桥形成和拉断过程。分析了熔滴在送丝过程中的温度变化、熔滴和熔池的速度变化、熔滴传质过程中的体积变化。结果表明,熔滴尺寸、形状与实验结果可较好吻合,最终转移至基板表面熔融铝的体积约占熔滴总体积的80%。

REO-LM-S复配再生沥青组成设计与再生机理分子动力学模拟

针对再生沥青混合料中RAP的利用率较低,废弃机油(REO)对老化沥青弹性恢复效果欠佳及抗车辙性能较差的情况,选用高分子聚合物改性剂(LM-S)对REO再生沥青进行改性。利用响应面设计法确定两种再生剂最佳掺量,并借助傅里叶红外变换光谱(FTIR)分析再生沥青化学官能团和分子动力模拟分析揭示复配再生剂再生机理。最后,通过沥青胶浆拉拔试验验证REO-LM-S复配再生沥青性能。结果表明:再生沥青中再生剂最佳掺量为9.53%,再生剂中LM-S最佳掺量为30%,再生沥青25℃针入度、延度、软化点均满足规范要求。REO-LM-S复配再生剂通过提高再生沥青中轻质组分的含量改善老化沥青的性能,相较于REO再生剂,REO-LM-S复配再生剂对于老化沥青各组分扩散融合效果更好。REO-LM-S复配再生剂共混界面的最大平均拉应力较未添加再生剂共混界面提高29%,较REO再生剂界面提高7.8%。

某铜矿浅孔留矿嗣后充填法采场结构参数优化

某铜矿经过多年开采,采场结构参数未及时改进,导致矿山生过程中存在安全性差、开采效率低等问题。为了保证矿山采空区安全稳定,合理提升生产效益,通过拓展Mathews稳定图法及数值模拟对采场结构参数进行优化。结果表明:利用拓展Mathews稳定图法确定采场顶板稳定性水力半径为4.4 m,采场边帮稳定性水力半径为10.0 m。结合位移、塑性区云图,在间柱宽度为10 m时,内部塑性区存在连通现象,不利于采场长期稳定,间柱宽度应在12 m以上。采场长度为40 m、边帮高度为40 m时,建议采场宽度为10 m,间柱宽度为12 m。

新型电力系统电磁暂态并行仿真关键技术及展望

在“碳达峰、碳中和”战略目标驱动下,电力系统逐渐发展成为高比例新能源并网和高比例电力电子设备接入的新型电力系统,其电源结构、电网形态和运行特征发生了显著变化。电磁暂态仿真由于能够全面、精确刻画电力系统的高频动态特性,已成为掌握新型电力系统运行特性的关键手段。然而,传统串行计算模式下的电磁暂态仿真技术在仿真效率上无法应对新能源大规模并网、交直流复杂耦合的仿真场景,亟需从高效并行算法和硬件加速角度出发,开展并行计算模式下的电磁暂态仿真相关研究。为此,首先概括了新型电力系统对电磁暂态仿真的新需求;其次,介绍了电磁暂态仿真的分网并行算法;再次,介绍了能够进一步提升电磁暂态仿真效率的多速率仿真方法;接着,介绍了基于并行计算设备的并行仿真实现方案;最后,梳理了国内外电磁暂态仿真平台的并行策略,总结指出算法硬件深度融合的仿真平台是未来的发展方向,并对其中的关键技术进行分析和展望。

准噶尔盆地三叠系百口泉组砂砾岩细观变形破坏数值模拟

我国西部准噶尔盆地三叠系百口泉组砂砾岩致密油资源丰富。因砂砾岩储层中含有众多成分及强度大小不一的砾石,导致砂砾岩力学特征受砾石的形状、尺寸及物性影响较大,进而影响砂砾岩油藏的压裂裂缝复杂程度和压裂改造效果。鉴于此,针对准噶尔盆地百口泉组砂砾岩储层特征,建立了随机不规则多边形砾石的生成方法,并基于颗粒离散元法建立了砂砾岩力学数值模型,研究了典型砾石含量和分布对砂砾岩细观力学特征的影响机理。砂砾岩变形破坏数值模拟结果表明:低强度砾石对裂缝延伸的屏蔽作用较弱,裂缝大多呈“穿砾”模式,而高强度砾石对裂缝的屏蔽作用较强,裂缝更多呈“绕砾”模式;围压增加,岩石抗压强度明显增加,峰值应变能及滑移能也呈线性增加,且应变能增长显著;含不同砾石组合的砂砾岩储层中,剪切微裂缝数量随围压的增加而增加,且具有线性特征关系,高围压下含高强度砾石的砂砾岩具有更显著的塑性及延性特征,且存在明显的二次破坏现象;随低强度砾石的减少或高强度砾石的增加,砂砾岩的弹性模量增大,且抵抗变形能力增强,而不同砾石组合情况下,围压对砂砾岩弹性模量的影响较小;砂砾岩宏观破坏带的形成发育过程很大程度受控于内部细观结构,且受围压、砾石类型(力学强度)等的影响较大。

基于BP神经网络及烟尘沉积特征的单隔间内起火点预测

为帮助火灾调查人员更准确、高效地判定起火点,提出了一种基于BP神经网络的起火点预测模型。通过对单隔间火灾烟尘沉积进行数值模拟,构建了59种不同起火点场景下壁面烟尘沉积数据库,并分析了典型起火点场景下的壁面烟尘沉积特征,发现起火点位置与壁面沉积总量及最大浓度平均值之间具有强关联性。选取上述两个参数作为输入,起火点位置作为输出进行神经网络训练,并利用新数据进行预测。结果表明起火点位置预测值的最大绝对误差为0.65 m,最小绝对误差为0.03 m,平均绝对误差为0.37 m,说明本文提出的模型能以较高精度预测起火点位置,是一种较好的火灾调查替代方法。

引导性反馈在基层医院医护急救综合技能模拟训练中的应用研究

目的比较引导性反馈在基层医院急诊岗位的医护人员急救综合技能模拟训练中的应用效果。方法选择在杭州市富阳区第一人民医院急诊轮转的医护人员为研究对象,将其随机分成对照组(50名)和实验组(50名),在急救综合技能训练后分别采用传统反馈和引导性反馈。反馈结束后,比较两组医护人员的急救理论、技能成绩,以及问卷调查两组对各自反馈的满意度评分和急诊科带教老师对两组医护人员临床工作能力的测评。结果实验组医护人员的急救理论和技能成绩均高于对照组,差异均有统计学意义(t分别=5.27、6.39,P均<0.05)。实验组对提高思维能力、增加学习自信心、帮助正确认识行为、愿意积极改变行为的满意度评分均高于对照组,差异均有统计学意义(t分别=14.33、12.11、16.49、15.22,P均<0.05)。带教老师对实验组医护人员临床思维能力、临床决策能力、团队协作能力、急救安全意识等临床能力评分均高于对照组,差异均有统计学意义(t分别=14.43、11.16、15.26、15.28,P均<0.05)。结论引导性反馈更有利于提高基层医院医护人员急救综合能力,使其更能胜任临床岗位工作。

不同安装仰角对齿辊破碎机破碎齿磨损程度研究

为了提高破碎齿的耐磨性能,针对某双齿辊破碎机的特点,在对其性能参数分析研究的基础上,采用离散元软件,进行了不同安装仰角对破碎齿磨损程度影响的对比仿真分析。仿真结果表明:当矿石硬度较软时,安装仰角对破碎齿的耐磨性能影响较低;当矿石硬度较硬时,安装仰角对破碎齿的耐磨性能影响很大;当破碎齿的安装仰角为60°时,齿辊破碎所需的最大破碎总功为546.04 W,平均值为249.53 W,双齿辊式破碎机最适配的安装仰角为60°;通过合理的离散元分析模拟结果,可为双齿辊破碎机后续的优化升级及现场工艺布置提供参考。

基于SIMULINK的智能剥锌机剥离过程液压控制系统建模与仿真分析

智能剥离单元是智能剥锌系统中的核心装备,用于对阴极铝板上的电沉积金属锌片进行剥离。本文以某公司研发的全新一代BKAS-32型智能剥锌机的智能剥离单元为研究对象,针对其非对称液压缸控制系统的特点,建立了电液比例阀控液压系统的数学模型,设计了基于单神经元控制算法的剥离过程液压控制系统模型并进行了仿真分析,通过与传统PID控制系统的仿真结果进行对比,论证了基于单神经元控制算法的剥离过程液压控制系统性能的优越性。经过现场应用表明,应用单神经元控制算法的智能剥离单元的剥离刀具组件双向运行速度曲线平滑,对称性高,两侧剥离刀具组件的速度差小于1%,极大地增加了智能剥离单元剥离作业的稳定性。

烟草采摘机移动控制系统设计

为了适应烟叶采收的需要,设计了一种高效可靠的烟叶采收机运动控制系统。系统利用先进的传感器技术、自动控制算法、人机对话接口,实现了对烟叶的准确定位、采摘机自主导航及智能采收。为验证系统的作业性能,对系统进行了仿真分析。结果表明,系统具有较好的作业效能。现场试验表明,采用本系统可有效地降低人工劳动强度,有效地提高烟叶采收的效率与品质。

不同截面抗滑桩的土拱效应对比研究

土拱效应是桩土作用理论研究的重要依据,但由于对不同截面形式抗滑桩的土拱效应作用机理研究较少,在抗滑桩设计中大多采用传统截面形式,考虑到传统矩形抗滑桩在形成土拱效应方面的不足,提出梯形截面优化抗滑桩截面形式。基于材料力学理论,利用轴向受压杆件的斜截面应力计算模型推导出梯形桩桩侧土拱拱脚受压区应力状态,并结合摩尔—库伦强度准则得出梯形桩桩侧极限承载力,通过算例对比分析梯形与矩形桩桩侧土拱极限承载力,结合数值模拟分析验证理论与计算结果。研究结果表明:梯形截面桩桩侧极限承载力相较于矩形截面有较为明显的提升,最大约为矩形桩的2.5倍;相同条件下梯形截面桩桩间土位移与剪应变增量更小,应力集中现象更明显,梯形截面桩对土拱效应的形成与发展更有利。

电子回旋共振离子推力器研究与应用综述

电子回旋共振离子推力器(ECRIT)以电子的无碰撞加热机制产生等离子体,具有推力范围宽、下限低、可精确控制的特点。本文从原理和工作过程出发,分析了ECRIT对当今空间飞行任务的适用性。围绕这些适用范围,综述了当前原理可行的10cm低推力、2cm微推力ECRIT在不同工质驱动下的研究和应用现状,总结了这些推力器性能的重要特征,分析了制约推力器进一步发展的关键问题。结果表明,ECRIT因为独特的原理和物理过程以及成功的飞行实例,被证明适用于当今深空与近地小行星及引力波探测、微小卫星控制以及地球极低轨道飞行器的阻力补偿。

致密储层复杂缝网流固耦合渗流规律及产能模拟

致密储层在进行压裂改造后,其内分布有众多产状不一、纵横交错的天然裂缝,且与人工裂缝共同构成复杂裂缝网络,导致油气在储层内渗流规律极为复杂,严重制约致密储层油气资源高效开发。鉴于此,基于流固耦合作用的双重介质缝网渗流理论,建立了致密储层复杂缝网渗流体系的理论模型及数值模型,通过COMSOL及MATLAB软件联合仿真技术分析了天然裂缝长度、倾角以及与人工裂缝连通性对储层压力及产能的影响。结果表明:随着天然裂缝长度的增加,储层压力降低范围以压裂水平井为中心逐渐向外扩散,且压力传播范围逐渐增大,累计产油量与裂缝长度呈正相关;裂缝倾角在(0°,75°]时,累计产油量增加幅度较小,但裂缝倾角在(75°,90°]时,累计产油量明显增加,裂缝倾角存在最优值范围;随着缝网之间连通性的增加,储层压力降低程度及范围逐渐增大,且中后期累计产油量大幅增加。研究成果对合理制定致密储层的开发方案及提高产能等具有一定的指导意义。

航空发动机运用与维修课程建设与教学研究

高质量发展已经成为民航发展进入新阶段的时代主题,民航通航领域对高质量飞行与机务人才的培养提出了更高的要求。其中,航空发动机运用与维修专业知识是该领域人才必须掌握的核心知识。为此,基于移动互联网和虚拟仿真等新技术,针对航空发动机运用与维修领域新要求,更新了课程内容,革新了教学模式,以完善相关知识体系。该文着重探讨了航空发动机运用与维修课程的内涵,提出了对应的课程目标,设计了课程内容,并探究了相关新技术在课程教学模式改革中的应用,为课程的高质量建设打下基础。

主动容错多副本民航存储系统状态转换模型

主动容错机制解决了被动容错冗余问题,实现了硬盘潜在故障的提前预测和主动处理,显著提高了存储系统的可靠性.然而,民航存储系统采用被动容错机制无法全面保障系统可靠性.本文利用主动容错机制的优势,基于硬盘故障预测模型构建了多副本民航存储系统状态转换模型.该模型全面考虑硬盘,节点和机架故障3个因素,采用韦布分布模拟民航存储系统事件的发生.根据系统状态转换模型,本文使用了改进的基于事件驱动的蒙特卡洛仿真方法,对民航存储系统进行了全面的可靠性分析.实验结果表明,本文模型显著提高了民航存储系统的可靠性.另外,敏感性分析得出主动和被动的结合机制有效延缓了系统可靠性下降的趋势,节约了网络带宽资源.

基于电机悬置优化技术的轻型火箭炮发射底盘减隔振技术研究

针对某轻型火箭炮发射底盘的低频异常振动问题,采用理论推导、仿真分析和试验验证相结合的方法,进行了轻型火箭炮发射底盘异常振动测试,构建了包括电机悬置参数在内的火箭炮发射底盘振动理论模型和有限元仿真模型,分析了火箭炮发射底盘电机悬置的隔振效果,结合试验结果和理论计算结果,完成了电机悬置的优化设计,并通过电机悬置优化前后的轻型火箭炮发射底盘在炮弹装载过程中的振动试验对比,验证了电机悬置优化的减振效果。试验结果表明:采用电机悬置优化方案后,载运装置的振动情况得到明显改善,装载导轨处的振动功率谱密度峰值由原来的0.67 m/s^(2)下降到0.33 m/s^(2),比优化前降低了50.7%,有效地改善了轻型火箭炮发射底盘的低频异常振动现象。

带坞舱船舶尾舱消浪装置消浪性能研究

目的 带坞舱船舶尾部具有与外界连通的自由液面,由于船舶运动会在坞舱内产生波浪,形成有害的波浪砰击,影响舱内装备的正常作业。针对这一问题,系统地对带坞舱船舶尾舱内的消浪方案进行模拟与优化,提出一套具有良好消浪性能的消浪装置方案。方法 以荷兰皇家海军两栖运输船为目标进行三维建模,使用CFD方法对其进行不同波浪下船舶响应模拟和分析,监测船舶的运动响应和舱内多个监测点的波高情况,使用多孔挡板为基础,给出一套消浪装置,并进行带有消浪装置方案的船舶响应模拟,评估该消浪装置方案的消浪性能。结果 对舱内首端和侧壁布置多孔板消浪装置,消浪效果可达40%~50%,验证了该消浪装置的可行性。结论 采用多孔介质区域模型对带有多孔介质消浪装置的整船进行数值模拟,在计算效率远高于对实际物理模型建模的同时,可以得到较好的消浪效果。

寒地村镇住宅侧窗的多目标优化设计研究

随着人们对保护生态环境的认识和可持续发展意识的提高,绿色节能在建筑设计阶段受到极大关注。在中国东北严寒地区建筑的初始设计阶段,采暖季能耗、采光和室内热舒适性是绿色节能设计的必要参考条件与优化目标。基于以上三个目标将全年单位面积能耗(EUI)、有用日光照度(UDI)、最冷周预测平均投票(PMV)作为研究对象。使用Rhino软件建模,通过Grasshopper插件搭建性能模拟平台,并使用Octopus插件对三个目标值进行多目标优化。将优化设计值与初始方案进行比较,最终使建筑全年单位能耗降低6.01%~10.00%,UDI增加1.82%~14.55%,PMV提高0.03%~1.29%。结果表明寒地村镇住宅侧窗的多目标优化设计,能够有效降低建筑能耗、采光和室内热舒适性。研究采用与过去静态采光模拟不同的动态采光模拟,使用DA、UDI两种更新的评价指标,从参数化角度对中国东北寒地村镇住宅室内环境优化设计提供理论依据。