基于磁热耦合法的非对称混合磁极永磁电机热分析

针对传统内置永磁电机损耗高、发热量大的问题,提出非对称混合磁极永磁电机拓扑结构.介绍非对称混合磁极永磁电机的拓扑结构,对比分析两者的电磁特性与损耗分布特性.针对非对称混合磁极永磁电机分布式绕组的结构特点,对绕组进行等效处理,确定等效导热系数,建立集中参数热网络模型.建立单向磁热耦合模型,计算电机各部件的温度分布,验证了热网络模型的正确性.考虑到温度对永磁材料的影响,建立双向磁热耦合模型,对比分析不同电流密度对电机温升的影响规律.试制一台样机并搭建温升试验平台进行温升试验,验证了新型拓扑结构的有效性与合理性以及磁热双向耦合法计算结果的准确性.

光学舱推进剂补加过程的热分析仿真与试验研究

推进剂补加是确保光学舱在轨长寿命工作的重要功能,补加过程面临的热环境条件比以往任务恶劣,全过程热控制十分必要。针对光学舱推进剂补加过程的复杂传热新问题,建立包含压气机、液冷模块和环路热管等部件的光学舱平台集成热数学模型,进行热分析仿真研究,并开展系统级热试验。对比高温和低温2种补加条件的瞬态热分析和热试验结果,研究传热关系和温度变化规律;针对热试验中垂直热管因重力因素从不运行至运行的瞬态过程,提出一种变热导率仿真方法;提出高温补加优化设计方案并进行在轨预示。结果表明:瞬态仿真结果与试验结果吻合良好,验证了热分析方法和仿真模型的准确性和有效性;在轨补加采用压气机本体预热并启动2套环路热管,压气机的最高温度≤34.1℃,预热总功耗50 Wh,满足指标要求。研究结果对于光学舱停靠空间站期间的推进剂补加流程设计具有一定参考价值。

CFETR 胀板式杜瓦冷屏的初步设计与热分析

为进一步减少托卡马克装置中超导磁体的热负荷,将胀板结构应用于杜瓦冷屏(CTS)中,代替传统管板式冷屏结构。胀板结构是一种在屏蔽板间形成冷却介质流动的夹层空间结构。选择304LN不锈钢作为CTS材料,选择模压-焊接作为CTS成型方式,选择氦气作为冷却剂。确定了最佳焊点参数及屏蔽板参数。首先根据辐射热原理计算杜瓦冷屏表面热流密度,然后应用流体仿真软件CFX对杜瓦冷屏进行热分析,得到了杜瓦冷屏面板温度及进出口压差。分析表明,胀板式杜瓦冷屏面板的温度分布均匀,相比管板式杜瓦冷屏有显著降低,理论上证明了胀板式杜瓦冷屏结构的优越性。

高校热分析仪器管理的探索与实践

热分析仪器是现代科学中测试材料物理及化学性质的重要仪器,在材料类科学研究中起到了至关重要的作用。科学有效地管好、用好热分析仪器设备,充分发挥出其应有的功能和作用,为科学研究和学生培养提供优质高效的服务,是高校热分析仪器管理人员的重要责任。从高校基层仪器管理人员的角度,总结了近年来在热分析仪器平台管理、开放共享、技术服务能力提升及实验教学等方面的探索与实践经验,旨在为探索科学、高效的大型仪器管理方法提供借鉴。

热分析技术在弹性体材料中的应用

热分析技术是评价弹性体材料热行为的主要手段之一。通过热分析技术全面深入地研究弹性体的物化特性,对改善和提高弹性体的应用性能具有重要的现实意义和价值。本文介绍了常见的热分析方法,包括:差示扫描量热法(DSC)、热机械分析法(TMA)、动态热机械分析(DMA)、热重分析(TGA)技术及热分析联用技术在弹性体材料中的应用研究进展。综述了热分析技术表征弹性体材料的特点及优势,同时展望了热分析技术的应用前景。

1.3 GHz 9-cell高性能超导腔高阶模耦合器电磁及热分析研究

中国科学院高能物理研究所于2023年6月完成了高品质因数1.3 GHz超导加速模组研发,在国际上率先实现了中温退火高品质因数超导腔模组技术路线。模组中集成了八只经过中温退火工艺处理的1.3 GHz9-cell超导腔,在模组的测试过程中超导腔的高阶模耦合器温升异常,导致超导腔无法在高梯度下稳定工作。通过HFSS软件和CST软件中的微波仿真模块对高阶模耦合器进行电磁分析,再通过理论和Ansys Workbench软件对高阶模耦合器进行热仿真分析,并结合模组的高功率实验,找到了超导腔性能异常的原因,并对超导腔高阶模耦合器的冷却方式进行了进一步的优化,解决了模组中超导腔高梯度下的不稳定性。

热分析质谱技术在微塑料检测领域的应用

微塑料作为一种日益受到关注的新型污染物,已被证实广泛存在于全球各地,并随食物链在生态系统中不断富集,对生物安全和人体健康产生风险。热分析质谱技术基于对塑料热解产物的准确测定可以实现复杂基质中微塑料高效的定性定量分析,所提供的质量浓度数据在一致性和可比性上有着显著优势。热分析质谱技术近年来已逐渐成为微塑料检测中应用最普遍的方法之一。对当前几种常见的热分析质谱方法,如热裂解-气相色谱质谱(Pyr-GC-MS)、热重-质谱(TGA-MS)、热吸附-解吸气相色谱质谱(TED-GC-MS)进行了综述,对其基本原理,应用场景进行总结讨论。通过梳理,提出目前热分析质谱技术仍存在的主要技术挑战,并对热分析质谱技术检测微塑料这一领域的未来研究方向进行了展望。

同步热分析-傅里叶变换红外光谱-气相色谱/质谱联用法分析艾叶

应用同步热分析-傅里叶变换红外光谱-气相色谱/质谱联用法对艾叶样品的热分解过程和热解产物进行了研究。分别在氮气、氧气气氛下监测艾叶样品在程序升温下的热失重和红外变化,并将274和312℃时的热解产物切入到气相色谱/质谱仪进行同步检测和分析,两种气氛下共检测到了41个主要化合物,不同气氛下下检测到的化合物的种类是有差别的,在氮气气氛下检测到29个主要化合物,其中γ-松油烯、α-松油醇、马鞭草烯醇、对伞花烃、萜品油烯等含量较高。在氧气气氛下,共检测到27个主要化合物,其中对聚伞花素、γ-松油烯等含量较高。本方法操作比较简单,不需要对样品进行前处理,并可以对热解产物进行实时检测,为艾叶的研究提供了一种新的方法。

电动汽车BMS从控板热分析及散热优化

针对电动汽车电池管理系统从控板服役过程中因温度过高和不均影响整车动力性、安全性问题,本文基于CFD理论,采用Icepak软件建立并验证了某商用BMS从控板热分析模型。首次在车载服役条件下,基于热分析模型开展了温度场分析和热均匀性优化研究。BMS从控板热仿真分析表明,均衡模块及供电模块因局部积热温度均超过BMS的设计温度限值60℃,整个BMS从控板最大温差为21.0℃。为此,进一步开展了BMS从控板散热路径分析,并通过改变均衡电阻间距、布局、PCB基材以及增设导热硅胶垫进行散热优化设计。提高了BMS从控板的散热能力,使BMS从控板的最高温度控制在设计规定值60℃以下,同时整个电路板的温差降为6.9℃,提高了BMS从控板在实际车载服役条件下的安全性和可靠性,可望为BMS从控板热设计与优化提供理论方法。

基于热分析技术的球墨铸铁球化率和收缩特性预测

针对球铁生产中存在的缩孔、缩松和球化不良等铸造缺陷导致废品率较高的问题,开展基于热分析技术的球铁球化率和收缩特性的预测研究。使用特定的热分析样杯进行铁液取样分析,在浇注目标成分铁液后,多路温度采集系统记录试样凝固温度曲线,计算了液相线温度TL、共晶最低温度TEU、共晶最高温度TER特征温度,并以这些特征值为变量,通过多元线性回归方法建立了预测收缩率和球化率的数学模型。经现场试验测试,采用模型预测收缩率和球化率的平均误差分别不超过1%和2%。

DC-DC变换器热分析及热力耦合仿真分析

随着大功率模块型DC-DC变换器使用环境日趋恶劣,其高度集成的功率元件和IC芯片的热流密度增加,变换器元器件可靠性要求提高。其中DC-DC变换器电路可靠性的重要影响因素之一是温度。高、低温及其循环会对元器件的失效产生严重的影响,从而造成变换器的失效。通过热分析优化变换器的空间布局,开发导热胶灌封工艺,可以提高其散热能力。首先,以传热学理论为基础,利用有限元热仿真软件分析其三维温度场,并建立热力耦合仿真模型,进行热力耦合仿真分析;其次,根据模拟仿真结果,给模块产品设计提供了可靠的热分析、热设计数据;最后,研制试验样件并进行测试,验证所进行的设计的合理性。

燃气舵机结构热仿真与热分析技术研究

燃气舵机承受发动机喷出的高温燃气带来的高温,直接影响其可靠性。本文将热仿真与热分析技术应用到舵机结构设计中,采用Abaqus有限元软件,分析燃气舵在喷火烧蚀6s时,舵机主要传动装置的换热、变形及应力情况,并提出合理的隔热环设计方案,同时给出传动结构间隙范围,防止出现卡死、强度失效等现象。

热重和差示扫描量热分析技术在药物分析中的应用进展

目的 探讨热重分析(TGA)和差示扫描量热分析(DSC)在药物分析中的应用,为药品质量控制奠定基础。方法 通过文献综述着重报道了这2种技术方法在水分含量分析、热稳定性研究、熔点测量、纯度分析、晶型分析等药物研究中的多方面应用研究情况。结果与结论 热重和差示扫描量热分析技术在药物的水分、熔点、纯度、晶型以及稳定性等相关分析中发挥重要作用,满足药品检验检测工作的更高分析需求。

E型分块定子永磁同步电机热分析及优化

分块定子永磁同步电机作为一种新型电机拓扑结构,具有高容错性、高转矩密度等特点,同时存在电机损耗大的问题,威胁到电机性能的稳固性。以E型分块定子永磁同步电机为研究对象,分析电机损耗机制,研究不同运行工况下电机损耗变化规律;采用磁热双向耦合法对电机进行热分析,并基于热分析结果采用响应面优化方法对电机进行多目标优化设计。优化后,电机平均输出转矩提升了14.15%,涡流损耗降低了55.99%,平均温升降低了12.62%。最后通过实验验证了双向磁热耦合法的准确性及优化设计的有效性。

大口径低温真空绝热管道漏热分析

真空多层管道漏热由辐射传热、对流传热以及导热组成,导热主要考虑热桥及支撑件。本文对航天领域使用较多的低温真空管道进行漏热分析,以DN400大口径真空多层绝热管道为例进行说明,分别对内管和外管的管道强度以及三种传热方式进行计算,求出总漏热量。并利用ANSYS软件对漏热量进行分析校核计算。经计算及ANSYS模拟分析漏热量均满足低温管道漏热指标。

热分析方法在《高分子物理》教学过程中的实际应用

积极探索“互联网+”背景下高分子材料与工程专业课程教学模式改革,是新时期高分子材料与工程专业课程教学改革的一个重要方向。本文系统介绍了《高分子物理》教学过程中几种热分析方法,全面分析了每种热分析方法在测试高分子材料热学性能中的具体应用,包括示差扫描量热法(DSC)、热机械法(TMA)、热重分析法(TGA)等,并给出了具体分析实例;通过让学生借助计算机和文献调研自主分析几种方法的测试结果。

基于热分析图谱的卷烟配方原料分类分档模型构建与应用

【目的】提高卷烟配方原料分类分档的工作效率,帮助配方人员客观掌握配方原料的年度间波动。【方法】提出一种热分析图谱结合支持向量机算法(SVM)对卷烟配方原料进行分类分档的新技术。采用python3中sklearn中的SVM模块,通过核函数和one-against-all方法并选择合适的惩罚参数,对2016—2018年度的129个样品进行训练学习,并对33个样品进行测试。当模型预测准确率达到应用需求后,对2019年度46个卷烟配方原料进行分类预测。【结果】129个训练集样品的分类准确率为93.02%,33个样品测试集样品的分类准确率为84.85%,46个卷烟配方原料的分类准确率为84.78%。

纵振水声换能器瞬态热分析

本文基于换能器传热理论,建立纵振换能器的瞬态热分析有限元模型,仿真换能器不同激励工况下的内部温度场分布。仿真结果表明,当换能器与外界环境温度达到热平衡时,连续波激励时换能器辐射面温度过高,导致换能器工作失效。采用适当占空比的脉冲波降低了换能器的整体温度,有利于换能器长时间稳定工作。本文对换能器的设计和试验具有一定的指导意义。

基于过渡态测试数据的高压涡轮盘瞬态热分析模型优化方法

为了提高发动机高压涡轮盘瞬态温度场的分析精度,提出利用试车过程中旋转部件过渡态壁温测试数据的高压涡轮盘瞬态热分析模型优化方法。引入自适应模拟退火(ASA)优化算法,将典型位置处温度计算值与测试数据之间的均方根误差最小为优化目标,建立了过渡态热分析计算模型优化方法,实现了高压涡轮盘瞬态热分析模型的自动优化。以高压涡轮盘实际历程下壁温测点数据为基准,开展瞬态热分析模型优化及验证。结果表明:优化后热分析模型的节点温度计算值随时间的变化曲线与实测温度变化趋势吻合良好,且在全时间域内高压涡轮盘典型位置处瞬态计算壁温与测试值的平均偏差为11 K,最大偏差为15 K,满足工程计算的精度要求。算例表明高压涡轮盘瞬态热分析模型优化方法在提升温度场修正计算效率的同时具备较高的计算精度。

温拌阻燃沥青阻燃机理的红外和热重差热分析

采用Sasobit温拌剂、氢氧化铝(ATH)、有机蒙脱土(OMMT)和基质沥青制备复合温拌阻燃沥青,通过傅里叶红外光谱(FTIR)扫描、热重分析法(TG)和差热分析法(DSC)等微观测试方法,研究了温拌剂和阻燃剂的协调增效作用和阻燃机理.结果表明:温拌剂和阻燃剂对基质沥青的改性作用以物理改性为主;阻燃剂的加入使得沥青热稳定性和阻燃、抑烟能力增强,且阻燃和抑烟效果会随着复合阻燃剂掺量的增加而提升;阻燃剂在沥青表面形成隔离层,具有裹附效果,有效地降低沥青燃烧的热流率,表现出良好的阻燃效果和燃烧控制效应;ATH和OMMT两种阻燃剂复配后具有协同阻燃作用,其阻燃机理主要为中断热交换阻燃机理和凝聚相阻燃机理两个方面;当复合阻燃剂掺量为8%时,沥青具有良好的阻燃和抑烟性能以及经济性.