锂离子电池电-热-机耦合特性实验研究及关键参数辨识

针对锂离子电池的电-热-机耦合特性,设计了一套耦合特性综合测试系统,进行了电池不同倍率充放电工况下电-热-机耦合特性的测试与分析,以探究电池电特性、形变、温度的时间演变规律与空间分布特性,可以得到电池荷电状态(state of charge,SOC)-形变曲线具有明显的分段特性,可以辅助磷酸铁锂电池SOC估计的修正。基于该系统测试结果研究了电池充放电过程形变产生的机理,并进行了电池热膨胀系数的参数辨识。实验结果表明:高倍率放电时,在放电初期和中期电池边缘部分膨胀,放电后期收缩,而中心位置在放电初期和中期收缩,后期膨胀;低倍率放电时,电池表现为放电初期和后期整体收缩,中期整体膨胀。研究结果可为电池内部电-热-机耦合特性的理论分析与测试管理提供依据。

锂电池在机械滥用下的耦合仿真模型研究

随着新能源汽车保有量的增加,因锂电池故障而引起的起火、爆炸等问题引起了各界的密切关注。锂电池在机械滥用下的热失控行为复杂、实验成本高、可重复性低,难以为研究提供有效、完备的数据。因此,利用高置信度仿真模型研究和评估锂电池的安全性能是一种可行的途径。基于Ls-Dyna软件建立了锂电池机-电-热耦合仿真模型。结果表明,该模型能够准确预测电池在受到压痕时的机械响应和电响应,且能合理地模拟电池的温度分布,具有较高的置信度。利用该模型对控制因素(压头半径,冲压方式)进行了研究,并综合分析了相关参数对锂电池安全性能的影响。所获得的结果可为车载锂电池包的设计和安全系统构建提供参考。

密封电磁继电器接触系统机电热耦合仿真分析

密封电磁继电器耐受恶劣工作环境能力突出,在航天工程等可靠性要求高的领域广泛应用。其接触系统的稳态温度场分析是产品可靠性设计中的关键环节之一。本文在建立了接触半径计算和热电耦合计算的数学模型的基础上,通过有限元软件应用机-电-热耦合分析的方法对接触系统进行仿真分析,实现了触点接触电阻引起的发热量的精确计算,得到了接触系统的热场分布及电流密度分布的准确计算结果,为接触系统的可靠性优化设计打下了坚实的基础。

热机电耦合智能板结构的一类有限元模型

针对热机电压电薄板结构,提出了一种包含4个位移节点、2个电势节点和8个温度节点的有限元模型,其位移场按平板壳单元描述,而电势场和温度场则按线性插值方法描述,并基于虚功原理导出了热机电有限元方程,通过比较,表明所得有限元方程的正确性。最后以悬臂板为例,对位移响应、温度响应和输出电压进行了数值仿真,凸现了在小挠度变形下,变化幅值较大的温度对输出电压的重大影响。

摄动热电机三参量有限元对DSAW声波力学的研究

压电石英声表面波(PSAW)装置结构的实际扰动压电声表面波(DPSAW)特性受电极几何材料参数的扰动影响,而温度又将进一步影响DPSAW基频和波速。除了电极影响外,该文还考虑高阶温度系数的影响。由于对带热带电极各向异性分层压电材料结构,还没有或很难获得理论解,该文首次利用高效高精度三参量摄动热-机-电有限单元方法,即声元和应力元法,力图为计算热压电/力学奠定理论基础,优化电极厚度。精确计算了在一定温度下各阶温度系数对SAW谐振器波速波频的影响,以利于温度/电极耦合补偿设计。简单模拟计算热表面贴片封装应力(SMS)变形,得到了一系列不同温度下有用的计算值。自由表面SAW理论解和室温试验数据与数值计算结果一致,验证了该热压电有限元理论的可靠性。

继电器触点分断过程瞬态热场仿真方法

针对继电器触点分断过程热场分析方法不足的现状,提出一种基于ANSYS软件的有限元瞬态机–电–热间接耦合仿真方法。将随触点接触力变化的接触面积作为耦合约束条件加载到电–热场仿真中。采用等效比热法解决相变的非线性问题,同时采用耦合不同节点自由度的方法模拟接触面积的变化。分析结果符合?-θ理论和触点收缩区方向上的温度分布规律,为进一步研究触点分断过程中金属液桥过程及电弧烧蚀过程的热场分布奠定了基础。

大型空间可展开天线的研究现状与发展趋势

文中较为系统地介绍了国内外大口径星载可展开天线研究的现状及其未来发展趋势,内容涉及网状、薄膜、微电子机械、固面、充气等不同类型天线。对应用广泛的大型索网天线,阐述了数字化建模、网状找形找态、多态动力优化、多柔体动力学分析与展开过程控制、展开可靠性分析、在轨热分析与控制、形面调整与测试、机-电-热场耦合建模与电性能分析等模型建立、分析与设计方法以及针对星载可展开天线分析与设计的知识型设计软件与综合设计支撑平台等。此外,对正在研制与在轨服役的星载天线也作了简单介绍。

Coupling effect of evaporation and condensation processes of organic Rankine cycle for geothermal power generation improvement

Organic Rankine cycle(ORC)is widely used for the low grade geothermal power generation.However,a large amount of irreversible loss results in poor technical and economic performance due to its poor matching between the heat source/sink and the working medium in the condenser and the evaporator.The condensing temperature,cooling water temperature difference and pinch point temperature difference are often fixed according to engineering experience.In order to optimize the ORC system comprehensively,the coupling effect of evaporation and condensation process was proposed in this paper.Based on the laws of thermodynamics,the energy analysis,exergy analysis and entropy analysis were adopted to investigate the ORC performance including net output power,thermal efficiency,exergy efficiency,thermal conductivity,irreversible loss,etc.,using geothermal water at a temperature of 120℃as the heat source and isobutane as the working fluid.The results show that there exists a pair of optimal evaporating temperature and condensing temperatures to maximize the system performance.The net power output and the system comprehensive performance achieve their highest values at the same evaporating temperature,but the system comprehensive performance corresponds to a lower condensing temperature than the net power output.

考虑结构柔性的多激励机构关联性能强化设计方法（英文）

目的:揭示多场耦合环境下的多自由度系统中柔性结构对机构性能的影响规律,以低压断路器多激励操动机构为例,研究机-电-热-磁耦合的多模态分断性能强化设计方法,提高短路、过载、欠压、缺相和漏电时的瞬时、短延时和长延时分断性能。创新点:1.将多自由度刚柔耦合系统的物理坐标转换为模态坐标,实现模型降阶和关联性能解耦;2.运用类比法获得零部件对关联性能的影响度,通过实验设计将难测属性转化为关联易测量,实现机构的关联性能强化。方法:1.将多自由度的含柔体动力学系统转化为自由度乘模态阶的方阵,通过Craig-Bampton逐层降阶模态矩阵,并由迭代步反馈激活柔体的高阶模态;2.通过类比求解霍尔姆力、洛伦兹力、电动斥力、电磁力和悬臂双金属片激励力,获得多激励系统机构关节的性能关联程度;3.通过低压断路器电气实验和温升实验,验证零件结构柔性对机构的性能影响规律,实现多激励机构多模态分断性能强化设计。结论:1.提出的考虑结构柔性的多激励机构关联性能强化设计方法有助于提高多自由度动力学系统的瞬态性能;2.结构柔性降低分断性能,使高频分断中的峰值段性能退化;3.基于实验设计的电气实验和温升实验,验证了多激励机构关联性能强化方法的有效性。