空冷型质子交换膜燃料电池堆最优性能输出控制

空冷型质子交换膜燃料电池具有结构简单、自身能耗低等特点,在便携式电源研究领域有着良好的应用前景。本文通过实验研究环温和负载变化对电堆工作温度的影响关系,揭示温度和湿度特性对电堆输出性能的影响规律。通过建立基于遗传算法优化的温度特性模型,应用模糊-PID融合算法,设计电堆温度控制器,以及根据各电流输出段的湿度特性,采用不同方式控制尾气排放周期,最终保证电堆输出性能最优。

基于磁性液体的磁浮式振动俘能器系统建模与输出性能分析

针对现有振动俘能器输出功率低、工作频带范围小等问题,提出了一种基于磁性液体的非线性磁浮式振动俘能器新型结构。提出新型俘能器的结构形式,分析其工作原理,建立磁偶极子非线性力学模型,对比仿真结果与试验数据,验证其准确性;分析磁性液体的二阶浮力和黏性阻尼,建立其数学模型,运用多尺度变换方法求解俘能器动力学方程的近似解,进而获得输出性能响应模型;分析三类系统结构参数和激励加速度变化对俘能器输出性能的影响,对比了有无磁性液体时俘能器的输出性能。结果表明:磁铁间距、悬浮磁铁与磁性液体的总质量和激励加速度能有效地改变俘能器的工作频率范围和输出功率幅值,而阻尼比主要影响输出功率幅值。新型俘能器输出电压峰峰值和输出功率峰值分别达到426.88 mV和0.56 mW,增加磁性液体后输出电压和功率分别提升了22.67%和75%,对比其它低频振动俘能器,具有较优的输出功率特性。新型磁浮式俘能器的结构形式与建立的动力学模型能为拓宽此类俘能器工作频带范围和增强输出功率性能提供新的解决思路,具有良好的参考价值。

基于静电纺PVDF/GO复合纳米纤维的摩擦纳米发电机的制备和输出性能

为提高基于聚偏氟乙烯(PVDF)的摩擦纳米发电机(TENG)的输出性能,采用静电纺丝法制备PVDF/GO(氧化石墨烯)复合纳米纤维,并组装成垂直接触-分离式TENG,探究GO质量分数对由PVDF/GO复合纳米纤维组成的TENG的输出性能的影响。通过COMSOL软件对TENG的输出性能进行模拟仿真,分析TENG在不同极板距离下的电势和电能密度的变化规律,为TENG的工作原理提供理论支撑。通过扫描电子显微镜对PVDF/GO复合纳米纤维的形貌结构进行表征,并采用数字示波器对基于PVDF/GO复合纳米纤维的TENG的输出性能进行表征。结果表明:当GO质量分数为0.06%时,基于PVDF/GO复合纳米纤维的TENG具有良好的输出效率,其输出电压约为350 V,短路电流约为28μA,在阻抗匹配条件下,最大峰值功率约为9.66 mW,其功率密度约为3.86 W/m2。基于PVDF/GO复合纳米纤维制备的TENG具有良好的输出性能,能为120个发光二极管(LED)供电,因此在能量收集领域具有潜在的应用前景。

多模式遮挡效应对多晶硅光伏组件输出性能的影响研究

光伏组件在实际工程应用中因各种异物遮挡会形成不同阴影遮挡,导致组件输出性能减弱。本文以多晶硅光伏组件为研究对象,采用实验手段探究多模式遮挡效应对实际组件输出电性能的影响。结果表明:单片电池不同遮挡比例对组件输出电压、电流、功率均有明显影响,遮挡面积越大组件功率下降百分比越大;电池遮挡片数对组件输出电压、电流、功率影响更为显著,当遮挡片数为3片时,三个时间段组件功率下降百分比均已达80%以上;不同遮挡方式对组件输出电流和功率影响较电压大,当采用双列横向遮挡方式时,功率下降百分比达95%以上;不同遮挡位置主要通过影响组件输出电流以影响输出功率,采用对角遮挡时组件功率下降百分比达到80%以上,中午时段尤为明显,接近90%。本文研究结果为多晶硅光伏组件系统应用提供数据支持。

进气湿度对质子交换膜燃料电池输出性能的影响

为探明进气湿度对质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)输出性能的影响,基于COMSOL Multiphysics和Matlab平台搭建PEMFC分析模型,得到PEMFC的极化曲线,并对其输出性能进行分析。研究结果表明:增加进气湿度有助于改善质子交换膜的水含量和电导率,降低欧姆阻抗,提高电池的输出电压和功率,有助于理解进气湿度对燃料电池输出性能的影响规律,对PEMFC的实际应用有指导意义。

全金属螺杆马达线型及输出性能分析

随着油气资源开采深度的增加,常规螺杆马达无法解决其组成部件的橡胶衬套高温失效问题,设计全金属螺杆马达具有重要的意义。本文选用7LZ178全金属螺杆马达,从其定子、转子端面线型设计与定子、转子间隙配比2个方面分析其对于马达的性能输出的影响。从螺杆马达端面线型入手,对比分析了4种线型形成原理以及优缺点。选用普通内摆型定、转子线型建立了三维模型,进行流体仿真,简要分析了螺杆马达随定子、转子间隙改变压力、扭矩等输出参数变化情况。探究全金属螺杆马达在不同间隙值下的压降变化趋势,为确定对应设计参数下螺杆马达间隙配合的最佳范围提供了参考意义。

弹性聚氨酯基摩擦电材料输出性能影响的研究

弹性材料在柔弹性摩擦纳米发电机领域的发展至关重要,由于弹性摩擦电材料发生形变时会导致电输出性能降低。因此本研究以浇注型弹性体聚氨酯为原料,制备具有高输出性能的弹性摩擦纳米发电机,研究了不同作用力、不同温度、不同湿度对浇注型弹性体聚氨酯摩擦电材料的影响规律。实验结果表明:随着作用力的增加,弹性摩擦纳米发电机的输出性能呈现出相同的增加趋势,最大输出性能为8.07nC,23.95V,170.97nA;随着温度的增加,弹性摩擦纳米发电机表现出较稳定的输出性能;随着湿度的增加,在相对湿度为60%时,仍然具有稳定的输出性能。

陆地用60 W级^(241)AmO_(2)放射性同位素温差发电器的输出电性能计算及安全性分析

放射性同位素温差发电器(radioisotope thermoelectric generator,RTG)具有寿命长、环境适应性强等优点,可广泛应用于海、陆、空中的复杂场景。其中,为陆地设备供电是RTG的一个重要工程应用领域。^(241)AmO_(2)由于具有半衰期长,获取渠道广泛,剂量率低等优点,可作为陆地用RTG能源供给的来源之一。本研究设计一款60 W级^(241)AmO_(2)驱动放射性同位素温差发电器,并基于ANSYS有限元分析软件,计算其在陆地中不同环境温度下应用时的电性能和安全性。计算结果显示,环境温度影响^(241)AmO_(2)-RTG的最大输出功率和温度分布,当环境温度为-60~50℃时,其最大输出功率最低为66.0 W,最高可达75.7 W,源芯最高温度为789℃,热电模块热端最高温度为717℃。输出电性能和源芯温度满足设计指标及安全需求。

一天中户外光伏组件输出性能影响规律的研究

研究一天中光伏组件温度T、I-V等变化,分析得出一天中组件输出性能规律。首先发现一天中组件温度变化是一个耦合因素影响结果,而不仅仅由光强决定。组件输出功率主要是电流,而不是电压决定。其次发现一天中组件串并联电阻基本是先下降,然后上升。原因是中午温度高、光强大,组件漏电流增加导致的。相对于串联电阻,一天中组件并联电阻受环境影响更大。最后,发现相对于低温,高温下组件串并联电阻都比较稳定,原因是低温下影响组件性能的湿度等非线性耦合因素变化更复杂。以上结果得到理论与实验串联电阻的对比证明。

甲烷为燃料SrMo_(0.94)Fe_(0.06)O_(3-δ)-GDC复合阳极的SOFC输出性能研究

将化学相容性良好的SrMo_(0.94)Fe_(0.06)O_(3-δ)(SMF)与Gd_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)(GDC)进行复合,制备成SOFC阳极材料,研究以甲烷为燃料的情况下单电池功率输出性能,借助电化学工作站测试了电池的电化学阻抗,分析了单电池的运行稳定性和阳极侧的积碳情况。结果表明,随着GDC含量逐渐增多,阳极的极化电阻先增加后减小,含50 wt%GDC复合阳极的单电池获得了最大功率密度值112.4 mW·cm^(-2);能谱显示阳极内存在部分积碳现象,使得单电池输出性能偏弱,而GDC的添加能够减弱阳极的积炭行为。研究成果可为甲烷燃料气下的阳极研究提供参考和借鉴。

柔性导爆索输出性能测试及传爆规律

为了进一步简化弹药结构,提高武器系统安全性和可靠性,对影响柔性导爆索多点同步起爆网络输出性能的主要参数——爆速和爆压进行了研究。利用探针法,采用时间间隔测试仪对柔性导爆索爆速进行测试,探讨了靶距对爆速测试结果的影响,结果发现,影响柔性导爆索爆速的主要因素是装药密度、约束强度和装药直径,在同样条件下,银导爆索比铅导爆索的爆速明显提高。研究了微型H型锰铜压力计测试导爆索爆压的方法,结果表明,只有极小尺寸下爆压变化与约束材料有关,利用这些结果,能更精确地设计柔性爆炸网络。

单振子双腔体压电泵的输出性能实验

以单振子双腔体压电泵的输出压力和输出流量为测试参数,通过实验不仅对单振子双腔体与单振子单腔体压电泵的输出性能进行了对比分析,而且对压电泵结构及参数对输出性能的影响也进行了分析．实验结果表明:在提高驱动电压的前提下,双腔体压电泵的输出流量为单腔体压电泵输出流量的1.82倍,并且输出压力随驱动电压的增高而增高,缓冲腔、进水口以及止回阀等结构对压电泵的输出性能具有不同程度的影响,此结果为优化压电泵的结构设计提供了依据．

PN结型器件在氚钛片辐照下电输出性能

用多片具有不同金属钛膜厚度和充氚量的氚钛片对两种单晶硅基PN结型器件进行了辐照,在线测量了它们的电输出性能并进行了定性分析。结果表明,在本文所采用的钛膜厚度和氚量级下,器件输出短路电流等随充氚量增加而小幅增大,但不成正比关系;器件的掺杂浓度、结深等结构参数对器件电输出性能影响较大。

氚钛片辐照硅基半导体器件电学输出性能

制备了多个不同厚度金属钛膜吸附不同量3H的氚钛片,利用这些源片辐照硅基半导体器件,测试并分析了它们的电学输出性能。结果表明,这些氚钛片辐照硅基半导体器件可以输出电流,但由于金属钛对氚源β射线的阻挡,器件输出电流和最大输出功率与钛膜中贮氚量不呈正比增长关系,小的钛膜厚度有利于提高β射线能量利用率。

GaN器件辐伏同位素电池的电输出性能研究

利用63 Ni和3 H源分别辐照两种可作为辐伏电池换能单元的GaN基PiN结型器件,其输出短路电流(Isc)和开路电压(Voc)分别为:对于63 Ni源,Isc=5.4nA,Voc=771mV;对于3 H源,Isc=10.8nA,Voc=839mV。其开路电压显著优于单晶硅基器件辐伏电池的输出结果,但与理论值有一定的差距。可能是GaN材料生长过程中产生的缺陷、电极欧姆接触不良以及器件结构等原因,导致短路电流和开路电压未能达到期望值。这些是提升GaN换能单元辐伏电池的电输出性能应解决的重要技术问题。

自由活塞直线发电机输出性能试验研究

为了有效地回收车用内燃机排气余热,将自主研发的自由活塞膨胀机与直线电机耦合形成一种新型自由活塞直线发电机(FPLG),用于小规模的有机朗肯循环(ORC)余热回收系统。FPLG以压缩空气为工质,针对不同工况开展了大量试验研究,分析了进气压力、运行频率及外部负载电阻对FPLG输出功率和能量转换效率的影响。研究结果表明,适当提高进气压力,能够明显提高FPLG峰值输出功率和能量转化效率。然而,峰值输出功率随着运行频率的增大而迅速下降。当运行频率为2.0Hz、进气压力为0.26 MPa、外部负载电阻为20Ω时,FPLG的转换效率最大,可达到45.82%。随着外部负载电阻的增大,FPLG的峰值输出功率呈现出先增大后减小的趋势。当运行频率为2.5Hz、进气压力为0.26 MPa、外部负载电阻为20Ω时,峰值输出功率最大,为47.5 W。

低温应力加载方式对某型底火输出性能影响研究

为了获得某型电底火在持续、断续两种保温方式下输出性能的变化规律,通过持续低温、断续2d保低温、断续4d保低温3种方式对该型底火施加温度应力,并测试其点火最大压力、发火时间、作用时间的变化。结果表明:在持续和断续低温应力加载条件下,底火输出性能仍满足设计指标,但成组数据散布有所变化;相对最小保温时间下的作用时间和最大点火压力,断续保低温后更易于发生显著性变化。

圆柱形三自由度超声电机输出性能的仿真设计(英文)

研制了一种基于两个二阶弯振模态和一个一阶纵振模态的圆柱形三自由度超声电机。其定子的长度、直径和质量分别为20mm,56mm和130g;转子直径为25mm;转子绕x、y和z-轴的空载转速分别为33、35和66r.min-1,堵转矩分别为24.8、36.6和30.2mN.m。根据圆柱形三自由度超声电机的结构和工作原理,建立了它的输出性能仿真数学模型。用有限元方法对定子进行结构动力学分析,得到定子上各驱动点的工作频率和工作振幅,计算驱动点的位移和速度;假设定子和转子是弹性接触的,即定、转子之间的接触点由一系列弹簧相连接,根据定、转子的相对运动和胡克定理,计算出每个接触弹簧的变形和弹性力;计算定、转子之间的摩擦力;进而计算出电机的输出力矩、功率损失和驱动效率。根据所建立的数学模型,用MATLAB软件编制了仿真设计程序,计算出电机的输出性能,并与实验结果进行了比较和分析。实验显示,当输出转矩较小时,仿真结果与实验结果符合良好;随着输出转矩的增加,二者之间的误差逐渐增大,而且实验值小于仿真值。结果表明,实际输出性能的下降是由定、转子之间的打滑造成的。电机输出性能仿真的实现,将为电机的性能预估和优化设计打下理论基础。

基于Matlab的Boost变换器输出本安性能评价系统

为便于评价Boost变换器的输出本安性能,以其非爆炸性输出本安判据及最小点燃电压曲线的数值化查询为依据,建立了基于Matlab的Boost变换器输出本安性能评价系统。采用Matlab的Simulink模块搭建待评价的Boost变换器电路,通过回调函数提取变换器的关键运行参数,求取最大输出短路火花放电能量,利用能量等效原理得到等效简单电容电路的等效电容,并与临界电容进行比较,从而评估Boost变换器的输出本安性能,还可在GUI界面中显示所提取参数及本安评价结果。采用评价系统及爆炸性试验对两组典型参数对应的Boost变换器的本安性能进行判定,结果验证了所建立评价系统的可行性。

面向输出性能的微加速度计建模与拓扑优化

以MEMS(micro-electro-mechanical systems)技术制备的电容式微加速度计为研究对象,建立了其最终输出性能——检测电容的检测特性与其微结构之间的动力学模型,提出了微加速度计最终输出性能的计算方法,实现了面向微加速度计最终输出性能的动力学特性与检测特性分析.为提高微加速度计的输出性能,进行了微加速度计的结构拓扑优化.在考虑提高电容输出性能和模态约束的条件下,建立了微加速度计结构的拓扑优化流程与数学模型,并以优化算例说明方法的有效性.拓扑优化结果表明,优化后微加速度计的输出性能和灵敏度提高了4.92%,同时抑制了振动模态耦合,保持品质因子不变.