基于稳态斜角切削的立铣加工热力建模动态求解

为研究螺旋齿立铣加工的切削力和温度分布规律,基于稳态斜角切削理论,提出了立铣加工切削力和切削温度的动态求解方法,研究了AISI1045钢在特定工况下的切削力和温度变化情况。结果表明:切削力Fx、Fy及Fz的最大值分别为198、40和90N,与试验数据的误差分别为2%、20%和10%;刀屑区最大温度Tmax的变化呈现出3个典型的非线性变化阶段,其中前两个阶段的温度变化比较显著,最大温度值为150℃,与试验数据的误差为10%,结果基本吻合。研究表明所提出的方法可以较为准确地研究铣削加工中的切削力和温度分布情况。

轴向柱塞泵热特性及热力学建模实验研究

针对轴向柱塞泵在高压和高速工况下发热过快的问题,对柱塞泵热特性和热力学建模进行了仿真分析与实验研究。首先,在摩擦副发热理论基础上,考虑了泵内油液搅动摩擦与轴承摩擦发热源,研究了柱塞泵内发热机理和传热分析的热特性理论;然后,根据柱塞泵部件复杂和固流态域区分度高的特点,阐述了所采用的控制体积法原理,将泵划分为5个控制体积后,建立了以各个控制体温度变化为导向的热力学模型;最后,采用光纤光栅温度传感器和蓝牙无线温度传感器,针对不同的控制体节点设计了传感器封装结构和布置方法,共同组成了轴向柱塞泵在线热监测系统,并进行了在不同压力条件下的对照实验,对理论模型进行了有效性验证与分析。研究结果表明:对比实验和仿真结果,模型温度变化与实际误差值在5%左右,验证了该模型能准确地反映和预测泵热力学变化过程。该结果为柱塞泵热力学状态监测提供了故障诊断基础,并为液压系统热管理系统设计提供了理论基础和设计依据。

微型绝热压缩空气储能系统热力学建模与性能分析

微型绝热压缩空气储能(A-CAES)系统布置灵活,适用于典型分布式能源系统。通过对基于气动马达的微型A-CAES系统典型设备精确建模,构建了能够反映其系统性能的热力学模型。搭建了A-CAES系统的实验台,仿真模型与实验的平均误差在5.38%左右,验证了模型的可靠性。该系统的往返效率与综合效率分别为4.81%、27.23%,验证了热能存储装置在A-CAES系统存在的必要性。利用该模型研究分析了压缩级数、压缩比对系统性能的影响,结果表明:随压缩级数的增加,系统的往返效率和综合效率均随之增加,系统最优效率可分别达到6.10%和35.81%;以2、3和5的压缩比组合为例,其压缩比的合理分布可使得系统往返效率和综合效率分别提高1.27%和4.38%。

具有回油冷却结构的航空伺服作动器热力学建模与分析

航空矢量喷管作动器受发动机热辐射的影响严重,常采用回油冷却方式进行作动器及其部件的温度控制.考虑发动机与伺服阀控作动器的对流、辐射以及作动器各部件之间的传热过程,建立真实工况下基于集总参数法的矢量喷管作动器热力学模型,取得了活塞在中位附近以及往复运动时作动器各部件的温度分布规律及其影响因素.分析结果表明:活塞在中位附近时,油液流过冷却流道通过热传导作用带走热量,冷却效果显著.活塞往复运动时,油液不断进出有杆腔和无杆腔,各节点温度达到稳定波动状态,较中位附近时的热平衡温度均有所降低.作动器各节点温度随机闸辐射温度、环境温度和油液温度升高均升高,其中发动机机闸的辐射温度影响最为明显.缸筒直接受机闸热辐射作用,某机闸温度从300℃升至400℃时,左、右两侧缸筒温度升高约40℃.通过对流换热作用,随环境温度、油液温度的升高作动器各节点的温度线性升高.

非保形平流层飞艇升空过程热力耦合建模与压差控制分析

针对非保形平流层飞艇升空过程中气囊膨胀导致压强变化的问题,将飞艇升空阶段分为自由膨胀上升阶段和成形上升阶段,建立非保形平流层飞艇升空热力耦合模型,该模型很好地反映了飞艇内部的气体体积变化和压强变化,为研究平流层飞艇压差控制提供模型基础;考虑飞艇内部状态不能实时获取,提出基于模糊观测器的平流层飞艇压差控制方法,为保证在线学习能力,采用在线顺序模糊极限学习机(OS-Fuzzy-ELM)去训练模糊系统参数。对非保形平流层飞艇升空过程进行运动仿真分析,阐述了控制飞艇压差的必要性;对不同目标压强差下的压差控制进行仿真分析。结果表明,所设计的压差控制器具有良好的输入跟踪能力,对飞艇压差控制器的设计具有重要参考价值。

面向适航的航空发动机非线性气动热力建模方法综述

对适航规章关注的喘振和吸雨、吸雹等特殊运行环境安全问题中,航空发动机非线性气动热力模型建立方法开展需求分析及其进展综述。在分析发动机动态特性和过渡态仿真方法基础上,提炼了民用大型航空发动机喘振、吸雨和吸雹仿真的气动热力建模要素。分析认为:相对于容积动力学和传热动力学,转子动力学是发动机最重要的动态特性;流量法仿真精度更高,容积法更适宜于描述发动机高频特性;符合性验证仿真建模可在基于部件匹配的气动热力模型基础上,纳入喘振、吸雨、吸雹的模型要素。分析结果可支持基于试验数据和服役数据进行仿真工具的开发。

基于网络热力学建模的潜油电机温度辨识研究

鉴于对潜油电机温度监测的迫切需求及油井长线信号传输对经典电机温度监测方法的限制,将网络热力学建模理论应用于潜油电机的温度辨识,通过建立潜油电机的网络热力学模型,给出描述潜油电机温度变化过程的热力学方程组。基于在地面获取的电机定子采样电流进行机械化数学解析分析及稳态数值迭代求解,推导出潜油电机定、转子的辨识温度。对12 kW潜油电机进行温度辨识的实验结果表明,转子辨识温度与实测结果最大误差为5.59℃,验证了所提方法的正确性与可行性。

电动静液作动器热力学建模方法及油液温升规律

电动静液作动器(EHA)是多电飞机关键子系统之一,其高度集成设计在减小体积和质量的同时,大幅降低换热能力,导致EHA油液温度过高、功能丧失。针对目前EHA一维热力学建模不足问题,以油冷电机驱动的EHA为研究对象,提出EHA的"三维+一维+三维"的热力学建模方法。首先,分析EHA能量转换及传递规律,探究EHA热能产生和扩散途径,在考虑参数时变基础上提出EHA的"三维+一维+三维"热力学建模方法;其次,基于ANSYS平台建立EHA电机生热和壳体对流换热的三维热力学模型;然后,建立柱塞泵、液压缸、阀和增压油箱等一维热力学模型;最后,在AMESim平台上搭建EHA的"三维+一维+三维"的热力学模型。仿真和实验验证了EHA的"三维+一维+三维"热力学建模方法的正确性,揭示了EHA油液温升规律,为EHA的热设计提供了理论依据。

有限热源吸收式制冷机的热力学建模与分析

考虑了有限热容、有限速率传热以及工质内部耗散的影响,建立了吸收式制冷机的热力学模型。在该模型中,吸收式制冷机被等价为一个不可逆卡诺热机驱动不可逆卡诺制冷机的联合循环系统。为描述循环的内不可逆性,引入了两个内不可逆性参数I_(he)和I_r。其中,I_(he)用于描述热机循环的内不可逆性,I_r用于描述制冷循环的内不可逆性。通过对给定供热率下热机热效率和给定制冷率下两热源制冷机性能系数解析表达式的推导,并根据等价系统的定义,获得了吸收式制冷机给定制冷率下性能系数的解析表达式,利用该表达式详细地分析了各参数对性能系数的影响。所得公式和分析结论对实际系统的理解、设计以及分析具有一定的理论指导作用。

长短时记忆网络在热力站建模中的应用

针对热力站为多变量、非线性、强耦合、大时滞的复杂时序控制系统,难以建立精确模型的问题,提出基于循环神经网络的长短时记忆算法对热力站控制系统建模,该算法既考虑到时间上的影响因素,又解决了长序列信息丢失的问题。以包头某热力站大量实时工况数据通过tensorflow框架搭建神经网络模型,仿真对比结果表明,长短时记忆网络建模能有效地减小建模误差,进一步提高神经网络在热力站系统建模中的精度。

喷雾干燥过程的热力学建模及仿真

喷雾干燥技术的机理及工艺优化常常只能采用实验的方法来分析和研究 ,缺乏理论研究 ,影响了喷雾干燥的技术经济指标。本文中的理论推导了逆流喷雾干燥过程的一维双向静态热力学数学模型 ,并用 MATL AB对其进行仿真 ,仿真结果说明 。

数控机床主轴轴承部件温度及热力学建模

机床设备误差中,热误差占很大比重,现以数控机床主轴轴承油膜润滑过程为研究对象,对轴承部件中的动压润滑轴承进行考虑温度对黏度影响的热力学建模,利用有限差分和超松弛迭代等数学方法及MATLAB和VB等工具软件,完成轴承油膜润滑分析软件的开发。该软件可以计算出各油膜润滑特征参数,并输出压强分布图,计算结果有助于分析主轴部件对热误差的影响,建立机床的热误差模型。

基于数据驱动的聚合空调特性建模及控制策略

随着越来越多的可控负荷接入电网,空调负荷(air conditioning loads,ACLs)由于其响应速度快、调节潜力大、具有蓄冷储热等特征可作为柔性负荷参与平抑可再生能源引起的波动。在实际对ACLs进行聚合的过程中,室外温度、ACLs的温度和ACLs的数量等外部条件的变化会对聚合模型造成一定的影响。但现有大多数对ACLs的控制方法未考虑聚合ACLs外部特性模型(aggregate ACLs′external model,AAEM)的时变特征。文中提出一种基于数据驱动的AAEM及相应的负荷跟踪控制策略,考虑到基于ACLs热力学特性的ACLs的成本函数,采用神经网络对时变聚合ACLs的AAEM进行快速计算,降低AAEM的计算复杂程度。基于数据驱动的AAEM负荷跟踪控制策略有效减少了ACLs的开关状态切换次数及其调用总成本。基于实际用户的仿真结果验证了该方法的有效性。

化学链CO_(2)部分脱氧热力学建模及载氧体性能评价

CO_(2)资源化利用方法可将CO_(2)转化为碳基燃料,对促进中国实现“碳中和”具有重要意义,其中化学链技术是最具前景的技术之一。针对化学链CO_(2)部分脱氧生成CO以及载氧体再生建立了热力学模型,根据吉布斯自由能变和最小化原理筛选出合适的金属氧化物载氧体,并分析了反应原料配比(物质的量之比)、反应温度与反应压力对CO_(2)转化率和CO产率的影响。结果表明,廉价、性能优良的FeO是适合该过程的载氧体;还原反应器中,FeO与CO_(2)最佳配比为3:1,适宜温度为750~1000℃,CO_(2)转化率可达32.9%,CO产率可达0.327 mol/mol;再生反应器中,Fe_(3)O_(4)与C最佳配比为1:1,适宜温度为750~1000℃,载氧体再生程度可达47.3%,单质碳气化程度可达53.9%,还原与再生过程的最佳压力均为100 kPa。

飞机电动静液作动器热力学建模与分析

针对电动静液作动器(EHA)存在的发热和散热问题,以EHA电机和柱塞泵为主要研究对象,进行热力学建模与分析。根据EHA电机和柱塞泵的参数,使用CATIA软件建立EHA传动机构的三维模型,将其模型导入ANSYS Workbench中,仿真得出该模型的温度场热分布图,以反映EHA中主要热源的热特性。结果表明,EHA中温度最高的区域是电机定子,温度达到159.4℃;温度最低区域是柱塞泵的部分外壳,最低温度为47.6℃。

面向需求响应应用的空调负荷建模及控制

空调负荷是一种优良的需求响应资源,对空调的合理调控能够有效缓解供需不平衡,提高电力系统综合运营效率,实现资源优化配置,但这需要建立在对空调负荷运行特性基础理论的深刻理解基础上。文中从空调系统热力学建模、聚合模型、控制模式、调控策略四个角度,讨论了空调负荷在需求响应中的研究现状,并针对目前国内外空调负荷研究的实际情况,对空调负荷进一步的研究方向进行了展望。

基于变质量热力学的油舱气相区动态模型

根据变质量系统热力学原理,基于浓度边界层理论作出油舱气相区中舱气均一性的系列假设,应用控制容积质量守恒方程、能量守恒方程和连续性方程及气体状态方程,针对液货作业建立油舱气相区数学模型。该模型普适于表征各种液货作业过程油舱中舱气组分、压力和温度等参数的变化。研究表明,气相状态受到液货作业行为及环境因素的扰动,具体行为取决于液货装卸、惰气充注、透气速率、环境温度和货物物性参数等。该研究为气相状态安全控制和液货作业优化提供了理论依据。

热力学模拟LiNO_3-NaNO_3-KNO_3和KCl-LiCl-CaCl_2体系的三元共晶点（英文）

热力学建模可以作为有力的工具预测熔盐混合体系的共晶点,进而获得低熔点的熔盐混合物.本文作者分别采用Kohler模型和Toop模型预测了三元体系LiNO3-NaNO3-KNO3和KCl-LiCl-CaCl2的三元共晶点,预测值与实验文献报道值吻合,这证明了模型与模型参数预测相图的可靠性.基于预测的LiNO3-NaNO3-KNO3和KCl-LiCl-CaCl2体系的完整相图,找到了空位的三元共晶点.

我国集中供热系统建模方法发展概述

本文回顾了我国供热系统水力、热力工况数学模型和求解方法的发展历程,供从事热网仿真模拟的工作人员参考。

基于热力学参数摄动分析的潜油电机温度辨识

为有效提高无传感器温度辨识方法的计算精度,将热力学参数摄动分析理论应用于潜油电机的温度辨识。基于潜油电机的网络热力学建模,给出潜油电机热参数,尤其是定、转子间耦合电阻参数摄动对电机温度变化的规律性。通过对所推导热力学方程进行频域根轨迹分析,可验证所取热力学参数的稳定性与合理性。仿真与实验结果表明,依据本文所提方法给出的潜油电机定、转子间耦合电阻等热力学参数得到的电机辨识温度可与实测结果相印证。