基于最小耗功的发动机冷却系统设计研究

应用商用仿真软件GT-Cool对某客车柴油机建立冷却系统一维仿真计算模型。基于最小耗功原则,在设定发动机进出口温差和发动机出口温度的情况下,获得最合适的冷却液流量和冷却空气流量特性需求,为水泵和风扇的传动系统以及节温器的匹配提供了优化的边界条件。

旋转气缸压缩机缸体摩擦耗功的计算

通过对缸体运动机理的分析，用准稳态分析方法计算了旋转气缸压缩机缸体的摩擦耗功，分析了缸体的结构参数及机器的运行参数对缸体摩擦耗功的影响，并对计算结果进行了实验验证。

直接空冷机组空冷岛风机耗功特性的研究及测试

通过对空冷机组空冷岛风机传动装置各个环节的效率分析,证明在50%转速及以上时,电动机效率、变频装置及减速装置的效率下降均不太明显,最终计算出各台空冷岛风机所耗用电功率与转速变化仍近似呈3次方变化规律。现场实测结果与计算结果的比较表明,采用理论计算模型计算结果与实测结果偏差绝对值并不大,对于分析空冷岛风机的优化计算影响很小。

异形孔腔结构对液体孔型密封泄漏特性及转子耗功的影响

为降低透平机械中动静间隙泄漏量,提高机组运行效率与转子系统稳定性,以孔型密封为基本模型,提出了一种球凹孔腔、两种周向倾斜孔腔(倾斜角为±30°)和两种轴向倾斜孔腔(倾斜角为±20°)的密封结构。采用基于三维定常RANS方程的数值计算方法,研究了异形孔腔对液体孔型密封泄漏特性和转子耗功的影响,计算分析了不同转速(0~6000 r/min)下,典型孔型密封和5种异形孔密封结构的泄漏量、孔腔流场、湍动能耗散率分布和转子面拖拽力矩。结果表明:球凹孔腔在转速0~4000 r/min的范围内能显著降低密封泄漏量;周向倾斜孔腔能显著降低间隙内周向旋流,倾斜角为30°的周向斜孔密封具有更低的泄漏量;轴向倾斜孔腔能略微降低转子耗功,倾斜角为20°的轴向倾斜孔腔能降低泄漏量,而倾斜角为-20°的轴向倾斜孔腔导致泄漏量增加。

在ZDD──5A功放盘上增加低功耗功能

在ＺＤＤ──５Ａ功放盘上增加低功耗功能张家口供电公司调度所姚学科，张成富在边远电站当站用电停供时，为了使电力载波机节省直流电源消耗，延长蓄电池供电时间，也为了延长电力载波机功放盘的使用寿命，增加可靠性，我们在原功放盘的基础上加装控制电路，使电力载波机...

孔型参数对流体孔型密封泄漏特性和转子耗功的影响

为评估孔型密封在液体透平机械动静间隙的封严效果,明确液体工质下孔型密封设计中关键几何参数孔深、孔径选取准则,采用基于动网格技术的网格自动生成方法和基于三维定常雷诺时均Navier-Stokes(RANS)方程的孔型密封泄漏流动数值计算方法,研究了液体工质下孔型几何参数孔深、孔径对孔型密封泄漏特性和转子耗功的影响规律。计算分析了2种转速(2000,6000 r/min)、5种孔径(3,6,9,12,16 mm)下孔深在0.5~15 mm范围连续变化时,液体孔型密封的泄漏量、转子耗功以及孔腔流场结构,并与实验结果进行了对比。结果表明:所采用的数值方法能够准确预测液体孔型密封泄漏量;液体孔型密封泄漏量随转速增大而线性减小;深径比(孔深与孔径之比)对孔腔内涡系结构具有显著影响,是影响液体孔型密封泄漏量的关键参数;随孔深径比增加,液体孔型密封泄漏量先减小后增大;存在最佳孔深径比范围0.5~0.6,此时液体孔型密封泄漏量最小;不同孔径下,液体孔型密封转子耗功随孔深径比的增加而急剧减小。

带预分离装置的旋转煤粉分离器主要结构尺寸的确定及转子驱动气粉流耗功的理论计算

本文采用理论与实验相结合的方法，探讨了组合式旋转分离器的设计方法。确定了分离器中各主要的结构尺寸。从理论上导出了转子旋转功耗及气粉流产生的阻力矩计算公式，并进行了实例计算。本文的设计方法对于改善我国配ＭＰＳ磨煤机的组合式旋转分离器的设计具有重要的实际和理论价值。

物联网中的2.4GHz低功耗功率放大器设计

阐述基于Global Foundries 22FDX(22nm SOI)PDK技术,结合IoT应用的背景,设计了工作于2.4GHz的Class-E低压低功耗功率放大器。采用差分输入、单端输出的两级放大结构,该放大器在低于8mW总功耗下的输出功率范围为-16.5~4.9dBm,达到最大输出功率时PAE为41.5%。整体最大功耗7.9mW,输出匹配S22<-10dB,稳定性Kf>1,B1f>0,谐波功率<-46dBm,工作温度范围-40~125℃。

基于贪婪算法的树形WSN低功耗路由算法

PEGASIS算法是无线传感器网络中的经典分簇算法,因其易于实现而被广泛应用,然而该算法通过单链进行数据传输的方式可能使单链上相邻节点距离过远,导致网络中部分节点能量消耗过快,进而缩短网络的生命周期。针对PEGASIS算法存在的问题,提出基于贪婪算法的树形WSN低功耗路由算法。通过贪婪算法使节点形成树,并在形成树时避开剩余能量过低的节点,形成树之后再将剩余能量过低的节点加入树;然后将树中距离树外节点最近的节点作为树的根,并将树根延伸到距离最近的节点,从而实现树的融合,直到所有树的根都延伸到基站,使整个网络形成从叶节点到基站的数据传输路径。仿真结果表明,该算法下网络的生命周期相较于PEGASIS算法延长了27.1%,该算法在网络生命周期和网络能耗均衡方面表现更好。

一种低延时低功耗PWM比较器电路设计

设计了一种基于HHGrace 0.35μm BCD工艺的低延时低功耗电压型静态脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)比较器,主要应用于高频低功耗的开关电源系统。设计中包含动态尾电流源和改进型正反馈放大器,以改进传统跨导放大器(Operational Transconductance Amplifier,OTA)型比较器高延迟和高功耗等问题。仿真结果表明:在1.2~5.0 V供电电压范围内稳定工作,最大上升沿延时35 ns,最大下降沿延时41 ns,支持6 MHz开关频率的系统,比较精度8 mV,失调电压439μV,静态功耗仅为2.5μA(1.2 V供电)和4.4μA(5.0 V供电)。

一种旁路机制下的低功耗片上网络功率门控设计

随着技术尺寸的缩小,静态功耗在片上网络(NoC)的功耗开销中占据主导地位。功率门控作为一种通用的功耗节约技术,将NoC中空闲模块关闭以降低静态功耗。然而,传统的功率门控技术带来了诸如数据包唤醒延迟,盈亏平衡时间等问题。为了解决上述问题,该文提出代替功率门控路由器进行数据包传输的分区旁路传输机制(PBTI),并基于该旁路机制设计了低延迟低功耗的功率门控方案。PBTI使用相互独立的旁路分别处理东西方向传输的数据包,并在旁路内部使用公共的缓冲区以提高缓冲区利用率。PBTI可以在路由器断电时实现数据包的注入、传输和弹出。即使网络中所有的路由器均处于功率门控状态,数据包也可以从源节点传输到目的节点。当流量增大超过PBTI的传输能力时,路由器以列为单位进行统一的唤醒。实验结果表明,与不使用功率门控的NoC相比,所提方案降低了83.4%的静态功耗和17.2%的数据包延迟,同时只额外增加了6.2%的面积开销。相较于常规的功率门控方案该文功率门控设计实现了更低的功耗和延迟,具有显著的优势。

基于嵌入式设备的低功耗工业读码器系统设计

针对目前国内读码器产品种类稀少、成本过高,功耗和热量过高、识别率低等问题,提出了一种结构紧凑、性价比高、功耗低、稳定性强的智能读码器系统设计方案。该系统方案主要基于ARM平台和Linux系统开发,硬件方面采用NXP MX8Mini作为主控芯片,搭载XILINX的XC7A50T FPGA器件,配置2G容量的LDDR4内存用来做图像预处理工作,采用AR0144CS芯片作为图像传感器,并支持多种通讯协议和扩展。软件方面,主要介绍了系统FPGA图像预处理及高斯滤波具体实现、ARM与FPGA的通讯、上位机功能设计。经过测试,该读码器系统运行稳定、体积小、功耗低,一维码8mil Code128识别率达到99.99%,为当前国产读码器市场提供了一种新的解决方案。

基于双掩码技术的抗功耗攻击CMOS电路设计

为增强现有差分传输管预充电逻辑(differential pass-transistor pre-charge logic,DP^(2)L)电路结构的抗功耗攻击性能,设计并开发了一种改进型DP^(2)L电路。与改进前电路相比,改进型DP^(2)L电路在不同输入信号下晶体管的导通数目保持相同,从而表现出更好的功耗恒定性能。在此基础上,进一步设计了双轨双掩码差分传输管预充电逻辑(double masked differential pass-transistor pre-charge logic,DMDP^(2)L)电路。该电路不仅改善了原有电路的功耗恒定特性,而且引入的双掩码具有随机性,加大了攻击者获取电路运算结果的难度。模拟结果表明,设计的双轨DMDP^(2)L电路较其他3种同类型逻辑电路的标准化能量偏差(normalized energy deviation,NED)分别减小了11.33%,5.19%和3.06%,表明其具有更好的功耗恒定特性和抗功耗攻击能力。

声共振混合器高黏度流体混合的功耗特性研究

声共振混合利用机械共振产生高加速度振动,从而促进流体流动,其功耗特性对于其设计及应用具有重要作用。为研究声共振混合器的功耗特性,基于CFD建立了声共振混合过程仿真模型,分析了高黏度流体声共振混合过程壁面对物料的作用力和做功功率,探究了黏度和振动参数改变对混合器功耗特性的影响,并建立了声共振混合器混合功率的预测函数。研究结果表明,在混合过程中,壁面对液相做功的瞬时功率呈现先减少后稳定波动的趋势,而有效功率呈现先增加后稳定波动的趋势,这种不同的变化趋势是由于两者的相位差发生变化所导致的。增加振幅、频率或等加速度下低频大振幅都能够增加瞬时功率和有效功率,并减少液相进入稳定流动阶段所需吸收的外界能量。

基于条件预充电技术的低功耗真单相时钟触发器

基于条件预充电技术,设计了一种高速低功耗真单相时钟触发器。在存在冗余开关活动的关键路径中,通过增加场效应管和控制条件,控制内部节点的冗余预充电活动;通过消除冗余结构,消除冗余的场效应管,从而改善电路结构,降低功耗和总功耗延时积。通用电路分析程序(simulation program with integrated circuit emphasis,HSPICE)仿真结果表明,在100 MHz的工作频率与低阈值电压下,触发器功耗低至158.6127 nW、总功耗延时积低至0.048735 fJ,电路具有正确的逻辑功能,且在功耗、延迟方面均优于近几年提出的电路。

面向AOSFET增益单元的存储系统功耗分析研究

近年来,数据密集型应用对存储器的存储密度和功耗等性能提出了更高的要求。传统的嵌入式缓存采用6T-SRAM和1T1C-eDRAM技术难以提升存储密度,且存在较高的背景功率。其中,6T-SRAM的背景功率主要来自晶体管的高泄漏电流,1T1C-eDRAM则主要来自刷新功耗。非晶氧化物半导体(AOSFET)因其极低的泄漏电流和三维集成潜力备受关注。(AOSFET)2T0C-eDRAM是下一代嵌入式缓存技术的有力竞争者。针对当前缺乏功耗分析方法的现状,本文建立了2T0C-eDRAM的读写功耗、刷新功率和泄漏功率模型,并将其集成到定制化NVSim模块中,实现了对AOSFET 2T0C-eDRAM存储系统的功耗分析。仿真结果表明,在大容量存储阵列中,AOSFET 2T0C-eDRAM的读写功耗会略低于6T-SRAM、1T1C-eDRAM和硅基 2T0C-eDRAM,其背景功率(刷新功率和泄漏功率)仅为6T-SRAM的1/6,1T1C-eDRAM的1/10,硅基 2T0C-eDRAM的1/10。

低功耗硅基OLED微显示器的区域梯度调光策略

针对近眼显示设备存在显示功耗较大的问题,通过研究人眼视觉的特性提出一种人眼凝视点自适应的区域梯度调光算法。首先进行中心凹-亮度掩蔽实验以获取人眼的恰可觉差(Just Noticeable Difference,JND),并在此基础上改进了传统人眼凝视点的几何光路模型,得到更符合人眼自适应特性的几何光路模型,引入最大视角判别法有效提高了视角计算效率。随后,对图像进行预处理时采用改进的对比度增强算法,以在保持图像平均显示亮度基本不变的情况下增强显示效果。根据实验得到的JND阈值和凝视点信息,对图像实施了区域和全局功耗限制,从而在降低功耗的同时保持了视觉主观感受。在FPGA硬件平台上完成了算法的验证。实验结果表明,该算法在柯达标准测试集下使硅基有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode,OLED)微显示器的显示功耗降低23.05%,基本满足硅基OLED微显示器的低功耗显示的要求,可为其性能提升提供指导。

一种用于宽电源电压域的高速低功耗动态比较器

针对工业生产和车机系统中电压摆幅过大影响传统动态比较器精度和稳定性的问题,基于SMIC 90 nm CMOS工艺,设计了一种面向浮栅型的一次性可编程非易失性存储器的动态电流比较器。并设计了一种随电源电压变化的偏置电路,为比较器提供基准电压和电流。在动态电流比较器的第一级中,利用电流缓冲器结构隔离后续电路对输入信号的影响,通过比较存储单元电流与基准电流,生成比较结果,同时通过基准电流限制高压时的电流。比较结果经共源极放大器放大后与基准电压进行二次比较,以提升读取的准确性和速度。流片验证结果表明,与采用传统动态比较器的存储器相比,本设计读取速度提高了73.2%,低压工作条件下的读取准确性提高了95.2%,同时功耗降低了35.7%,外围电路面积减小了79.1%。

基于STM32的低功耗高精度智能体温无线检测系统

文章设计了以STM32L051C8T6单片机为核心的低功耗高精度智能体温无线检测系统,实现了高精度的体温监测、人性化智能语音播报、稳定的无线传输、低功耗电源管理等功能。该系统传输稳定,抗干扰能力强,续航持久,低辐射,为父母照顾生病发烧的婴幼儿提供了便利。本系统落实科技改变生活,顺应时代发展,解决千万父母的疑难问题。

碎磨功耗理论的发展与展望

矿山碎磨作业电力消耗占据全球总电力消耗的近2%,同时也是矿山生产中能耗最高的作业单元。碎磨流程能耗预测是碳排放和能源管理、矿山生产管理和数字矿山建设必不可少的重要环节。对基克、雷廷格和邦德等关于碎磨功耗的三大经典理论进行了回顾,着重介绍了邦德理论的发展历程并讨论了其在现代碎磨流程生产实践中应用的局限性。对上世纪70年代以来陆续提出的多种新的碎磨功耗理论进行了介绍,并讨论对比了邦德理论模型和新的理论模型对碎磨流程单位能耗的预测精度。总结了碎磨功耗理论模型在碎磨工艺流程设计与设备选型、碎磨流程运行效率评估与优化、金属矿山生产能力预测与管理以及金属矿山碎磨能耗碳评估模型等4个方面的应用价值。尽管该领域自主知识产权上的不足对我国数据安全和矿山生产造成了障碍,但随着国内矿山数字化智能化建设的飞速发展,我国碎磨功耗理论模型必将在较短时间内迎来显著的突破。