航空发动机叶片MPAW修复传热建模及冷却方法

热源参数和冷却速度是影响钛合金叶片焊接修复质量的关键因素.基于脉冲热源叠加原理和高斯分布特性,建立了焊接热源的数学模型,根据夹具实体结构建立了焊接修复有限元模型,通过COMSOL进行传热过程建模,并通过试验对热源模型进行了验证.根据传热仿真结果分析了夹具的传热特性,设计了夹具的冷却结构和流体参数.通过建立典型位置的参数化表面,对比分析了采用冷却方法之后最高温度变化情况并进行了焊接试验.结果表明,热源模型与实际吻合度较好,采用的换热方法可有效提升焊接修复效果.

基于CTD的热觉传感器和热传导模型

人体皮肤含有丰富的感知受体,通过触摸可以识别不同物质,柔性热觉传感器能够模拟人体皮肤的结构和功能,实现智能机器人、智能传感应用。设计了一种基于恒定温差法(CTD)的柔性热觉传感器,由金属电极与柔性聚合物薄膜结构组成,结合机器手指触摸识别应用,建立了“加热-接触”传热模型,考虑了传感器、物体、机器手指的几何特征,采用数值拉氏逆变换算法进行求解。通过有限元仿真和热觉感知实验进行了验证,设计了CTD工作模式的调理电路,通过PID算法实现闭环温差控制,引入卡尔曼滤波抑制扰动,温控相对误差在3.0%以内,实现了11种具有不同热属性的材料的识别。该柔性系统在机器人感知、可穿戴电子、虚拟现实等领域具有应用潜力。

防冻太阳能热水系统的设计与传热优化分析

太阳能作为一种无污染可持续使用的能源引起了广泛的关注和研究,并得到了广泛的应用。在热水器领域,太阳能热水器作为一种可有效利用免费能源的设备占据了大量的市场,为人们生活提供了很大的便利。与此同时,它也存在一些明显的不足,本文首先系统地分析了目前太阳能设备的不足之处,针对其中的问题设计了一种新型的防冻太阳能热水系统并详细地介绍了此系统的结构设计特点,对其传热过程进行分析,给出了温控设备的优化过程。

航空压气机叶片增材修复最优热输入分析

建立了压气机叶片MPAW增材修复传热模型,首先通过分析合金的热物性,计算出叶片MPAW增材修复的热输入范围,得到了不同热输入下熔池的温度分布.之后创建了增材高度与送丝速度的数学模型,求解出不同送丝速度下的增材高度,并通过对焊缝截面温度分布的数值分析,进一步缩小热输入范围,得到试验参数.最后通过数值分析及试验对比,揭示了合金修复区组织形貌与热输入率的演化规律,得到了最优的热输入和匹配的焊接参数.结果表明,试验结果与理论模型吻合度较好,验证了理论方法的有效性.对于1 mm厚度的超薄压气机叶片的增材修复,采用研究得到的焊接参数,可达到最优热输入率,实现较好的增材形貌和增材修复效果.

涡轮叶片前缘气膜冷却机理及流场分析

为探究航空发动机涡轮叶片前缘气膜冷却机理及气膜孔射流对叶片表面气体流场的影响,为涡轮叶片气膜冷却设计和维修提供参考。以普惠PW4084一级HPT叶片为参照构造叶身及内部流道结构、并为叶片设置合适的主流流道;建立叶片前缘气膜冷却模型,在不同吹风比下的气膜冷却进行了数值模拟。结果表明:叶片表面气膜冷却效率具有较强三维性,吸力面前缘处在小吹风比时,射流不能延伸到下一排孔边界无法对孔排间区域进行充分冷却保护,压力面前缘射流贴附壁面后,受到凹曲率表面的导向和约束作用向下游更好地延伸;叶片展向平均气膜冷却效率随吹风比增大而增加,增加速率随吹风比增大而降低;射流使压力面前缘孔排间气流流向沿叶片径向朝叶顶方向偏转、使吸力面叶顶凸曲率处发生气流分离而引起回流,叶顶易产生涡流消耗气体动能。

基于智能电表数据的饮水机热水使用行为识别方法研究

蓄热式饮水机是民用建筑中的常见电器,其在无人取用热水时为了维持水温,需要持续加热。人员使用饮水机热水的行为包括取用热水量和取热水时刻。如果能根据人员的饮水机使用行为,确定无人饮水时刻,关闭饮水机,则可以减少饮水机待机加热过程的耗电,实现设备节能。然而,饮水机使用行为难以被直接地、持续地识别。因此,本研究开发了1种基于智能电表功率监测的使用饮水机热水行为识别算法。该算法以测量的饮水机电功率数据为基础,通过饮水机传热模型识别饮水机使用行为。饮水机传热模型是识别算法的关键,本研究构建饮水机传热模型并采用贝叶斯校准法校准并检验。本研究测试了3个实际案例,分别对3个案例构建了3个饮水机传热模型,基于饮水机传热模型识别饮水机使用行为。3个案例中,日均取热水量的识别误差为0.1~0.6 L,日均取水次数的识别误差为0.2~4次。本研究提出的使用饮水机热水行为的识别算法可为热水器等其他蓄热式设备的使用行为识别提供参考,并可利用识别的使用行为,指导小型柔性调节设备的智能控制。