面向水下运载平台的氢氧燃料电池建模与仿真分析

以Modelica为基础,面向某型深海运载平台使用的质子交换膜燃料电池构建模型,主要包含氢氧燃料电池电堆模型、供氢系统模型以及供氧系统模型。针对该燃料电池模型分别进行了稳态验证,研究了氢氧气体压力、工作温度以及质子交换膜厚度对电池性能的影响,分析了该模型的动态性能。结果表明:该模型与实际运行数据具有良好的拟合度,能较为真实地反映燃料电池运行的氢氧气体压力、工作温度、质子交换膜厚度等关键参数对电堆性能的影响,较好地反映燃料电池动态输出特性。

基于GT-Power对汽油机不同负荷运行特性的仿真分析

为分析某款汽油机在不同转速下不同负荷运行特性对该汽油机功率、扭矩和燃油消耗率的影响,进一步提高发动机性能,利用GT-Power软件建立了该型号汽油机的仿真模型,并对全负荷状态条件下的发动机进行相应的台架试验,将得到的试验结果与GT-Power建立的发动机仿真模型的仿真结果进行对比,对比结果显示仿真值与试验值比较吻合,验证了所搭建汽油机模型的准确性。为进一步研究所搭建的汽油机模型在不同负荷运行特性的情形,通过调节PID控制器中的比例-积分数值改变节气门开度来进行仿真分析。最后对不同负荷条件下运行特性的仿真结果进行分析,为进一步提升发动机性能提供参考。

圆盘式甘蔗切割装置运动分析与仿真研究

提升圆盘式甘蔗切割装置的收割质量,减少切割过程中的甘蔗损失对于甘蔗机械化收获具有重要意义。在建立刀片刀刃上单点运动方程的基础上,利用Mathcad和Adams软件验证其正确性;从理论上推导出圆盘割刀不漏割条件、刀盘与甘蔗不接触条件及避免多刀砍蔗条件;通过Adams软件进行刀盘运动仿真,验证不漏割条件的准确性,同时分析甘蔗是否被多次切割。研究确定了不漏割条件下的切割速比和刀盘与甘蔗不接触时切割速比的影响因素,并确定了切割速比的合理取值范围。理论分析与仿真研究结果为圆盘式甘蔗切割装置设计与优化提供理论参考,有助于提升圆盘式甘蔗切割装置的实用性。

利用Matlab/Simulink的轮式汽车制动过程仿真分析

以在坡度为α的坡道上制动的汽车为研究对象,结合整车和前、后车轮的旋转运动微分方程,建立轮式汽车制动的力学模型,利用工程仿真软件Matlab中Simulink模块,建立轮式汽车制动的仿真模型,将某车型的参数代入仿真软件进行数值模拟仿真。分析轮式汽车制动时滑移率的影响规律得出:在相同的道路附着系数条件下,车速越高滑移率越大,制动距离越长;设计汽车时适当地增加汽车制动器的制动力,增大速率,可以控制滑移率的增长速度。

水下重力实时测量数据仿真及精度分析

重力辅助惯性导航是实现水下潜器长期、自主、隐蔽、精确导航的重要手段之一。水下重力传感器实时测量数据的获取以及测量数据误差补偿是将重力导航付诸实际工程需重点关注的问题。由于实施水下重力测量试验受诸多条件限制,因而缺乏符合实际物理特性的水下重力实时测量值,导致对其特性及其精度水平的认知偏差,进而影响重力辅助惯性导航的性能。海洋水下重力实时测量数据仿真依据现有海洋重力仪以及惯导元器件的性能特性对水下重力实时观测进行模拟仿真、数据处理以及精度评估,可在实验室环境下再现水下重力数据实时获取的物理过程。试验中分析了不同速度误差、纬度误差、方位角对重力测量在不同纬度处的影响,并仿真了一段24h的水下动态重力测量过程,结果表明在选定的惯性元器件和重力仪参数条件下,自由空间重力异常测量精度为3.5mGal,为进一步开展重力辅助惯性导航关键技术及算法模型的有效验证与优化提升提供了有效支撑。

基于UDF热源函数的热电池激活过程仿真分析

为研究热电池激活过程的内部温度变化及激活时间,考虑到热源点火间隔及放热反应区的移动对激活性能的影响,运用用户自定义函数(user defined function,UDF)编写相应热源函数程序来模拟激活过程中点火头、引燃条和加热片的顺序燃烧和热释放,对激活时间及开路电压进行预测。结果表明:忽略热源点火间隔时,各层电解质温度达到熔点的时间近乎相同;考虑热源点火时间间隔时,随着电解质层数的增加,各层电解质达到熔点的时间逐渐增加,热电池的激活时间由底层电解质达到熔点的时间决定;开路电压达到峰值需要一定的过渡时间;相较于忽略热源点火间隔,考虑热源点火时间间隔更符合实际情况。模型和仿真方法能够体现点火头、引燃条和加热片释放热量与热传导过程。

直柄单钩吊钩的模态仿真分析与试验研究

起重吊钩需要适应各类工作环境,为提高作业安全性,需评估其振动特性。首先,建立了起重吊钩的三维模型,在此基础上,根据实际工况条件,利用有限元软件进行模态仿真分析,获取了起重吊钩的固有频率和振型。第七阶至十二阶频率分别为:28.16、80.89、124.35、163.55、253.21、294.13Hz。然后,通过力锤法进行模态试验,得到了起重吊钩的第七到十二阶的固有频率分别为:30.81、86.93、135.36、172.72、263.91、302.27Hz,最后将仿真分析结果与试验结果进行了对比和分析。结果表明:仿真值和试验值的相对误差不超过10%,试验验证了仿真分析正确性,为起重吊钩的后续研究和安全作业提供了参考和理论依据。

正弦稳态电路的MATLAB/simulink仿真分析

为了清楚直观地了解电路中电压电流的大小和相位关系,采用Matlab编程方法,Powergui分析方法和Fourier模块测量方法分别对一正弦稳态电路实例进行观测和仿真,仿真实验得到的电流波形图、相量图及测量数据三者非常一致且与电路理论相吻合。仿真结果表明:Matlab程序简洁,可读性强,且计算结果准确。同时它具有绘图方便和仿真实时、直观的优点,是分析电路理论值得采用的一款好工具。

基于CFD-DEM的种子联合收获机气流清种仿真分析

针对现有种子联合收获机在收获后籽粒输运搅龙、杂余搅龙和卸粮搅龙处会残留种子的问题,在上述部位添加了清种气流,并分析在这些机构内使用气流清理残留种粒的可行性。从螺旋搅龙转速和清种入口气流速度这两个因素对清种效果的影响进行研究,开展卸粮搅龙机构内气固两相流的数值仿真,并基于计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)进行耦合求解,获得了清种过程中气相与颗粒相的速度分布及运动轨迹。结果表明:螺旋搅龙的运动状态对清种气流的通过性有显著影响;当螺旋搅龙处在高转速状态时,清种气流衰减速度较快,此状态下难以有效地利用气流进行清种;气流速度对清种效果影响显著,余种数量和清种所用时间随气流速度升高而降低,但当气流速度过快时会使种子撞击在螺旋搅龙叶片上产生反流和飞溅现象,从而影响清种效果。仿真表明,最优清种气流速度为50 m/s。

线激光扫描热成像无损检测参数有限元仿真分析

为进一步研究线激光扫描红外热成像无损检测技术,探究检测过程中可调参数及被检材料参数对热成像结果的影响,以获取最佳缺陷检测效果。本文使用COMSOL软件建立线激光扫描碳纤维复合材料的有限元分析模型,选取缺陷中心处及无缺陷处表面最大温差作为衡量检测效果的特征量,分析线激光长度、缺陷大小及缺陷深度对CFRP(Carbon Fibre Reinforced Plastics)热成像结果的影响规律,并分别对3个参数与检测效果的关系进行拟合。研究可为搭建激光扫描热成像检测系统和制定准确可靠的检测标准提供参考。

胫骨内侧应力在跑步运动过程中的计算机仿真分析

背景:内侧胫骨应力综合征是困扰跑步者的一种常见的下肢慢性损伤,其损伤机制可能与“肌肉牵引”假说有关,然而这种假说还没有得到完全的证实。目的:使用肌骨仿真系统和有限元分析等方法,考察比目鱼肌、胫骨后肌、趾长屈肌在跑步过程中的收缩特征是否与跑步时胫骨内侧缘的应力水平存在相关性,从而影响内侧胫骨应力综合征的发生与发展。方法:将6名受试者不同速度跑步时的动作捕捉数据输入Anybody Modeling System骨肌仿真系统,对2.5,3.5,4.5 m/s三种跑步速度情况下的步态支撑期进行逆动力学仿真,将仿真得到的边界条件与有限元模型结合,考察胫骨内侧的应力分布情况。使用偏最小二乘回归方法分析自变量(肌力、弹性势能)与因变量(胫骨应力)之间的相关性。结果与结论:①胫骨应力水平在支撑期(1%-50%)存在速度间的统计学差异(P=0.044,F=3.834,η_(p)^(2)=0.040);②3种速度下,比目鱼肌的肌力与胫骨应力之间的平均相关性最高(r=12.999),其次胫骨后肌肌力与胫骨应力的平均相关性排名第二(r=-10.735),然后依次是趾长屈肌肌力(r=-9.751),胫骨后肌弹性势能(r=8.012),比目鱼肌弹性势能(r=9.076),趾长屈肌弹性势能(r=-4.782);③结果表明,跑步速度的增加,胫骨应力水平随之上升;比目鱼肌的收缩及吸收的弹性势能在跑步过程中的释放对于内侧胫骨应力综合征的发展将产生不可忽略的影响,而胫骨后肌和趾长屈肌的作用被高估了;综合来看,研究支持了“肌肉牵引”假说中比目鱼肌的收缩对内侧胫骨应力综合征发展发挥作用的推论。

基于MATLAB/Simulink伺服系统的设计、分析与仿真

目的为了提高伺服系统设计水平和效率,对系统进行建模与仿真。方法采用MATLAB/Simulink仿真软件包建立了驱动系统和受控对象仿真模型。结果以具体的实例阐明了在Simulink环境下伺服系统控制器的设计、分析与仿真方法。结论研究表明应用该软件对系统进行建模与仿真非常方便,可以提高系统设计的质量与效率。

基于Matlab/Simulink的射钉枪气缸系统工作过程的建模与仿真分析

以射钉枪气缸系统为基本模型,分析其工作原理,然后根据机理建模法建立该系统的数学模型。以所建的数学模型为基础,应用Matlab/Simulink建立框图式动态系统仿真模型,并进行时域仿真;将仿真结果与实验结果相比较,分析射钉枪气缸系统主要参数对其性能的影响,得出射钉枪气缸系统参数的可行性设计范围。

基于仿真分析的复杂机械系统设计优化研究

文章分析了仿真分析应用原理、技术与流程,探讨了基于仿真分析的复杂机械系统设计要点,并结合实际案例分析准直参考网络系统准直板的优化过程,利用ANSYS仿真软件建立模型,对构件静力学进行分析,确定了最优方案,有效提升了构件性能,旨在增强国内机械系统设计水平,促进机械产业的良性发展。

基于Matlab与STK互联的直升机作战场景建模及仿真分析

针对STK软件是实现作战场景3维可视化的一种重要手段,以美军陆海空联合行动营救人质的作战场景为例,运用Matlab编程实现基于STK的军用直升机作战场景的自动化建模。在此基础上应用综合地形模块和可访问性工具对作战任务期间通信信号进行仿真分析,利用雷达模型分析了电子干扰机对敌方通信干扰效果,验证了整个作战场景的合理性。结果表明,该方法提高了场景建模效率。

模糊控制系统的MATLABSIMULINK仿真与分析

针对MATLAB SIMULINK的模糊控制工具箱的使用方法和应用的相关文献尚未见到的情况 ,介绍了基于MAT LAB SIMULINK的模糊控制系统仿真分析的方法与步骤 .在仿真的基础上 ,研究了量化因子、比例因子对模糊控制性能的影响 .

多关节仿生机械手结构设计与仿真分析

介绍了一种仿人手指驱动器组成的三指软体机械手爪。根据手指的结构,设计的仿人手指驱动器由3个弯曲关节及4个软体指节组成,通过关节腔室变形弯曲协助手爪进行抓握,指节处用实体硅胶,每个关节通过单独的腔道分开控制,驱动方式为气压驱动,安全稳定。使用Solidworks设计仿人手指驱动器,将其导入ABAQUS对仿人手指驱动器进行有限元仿真,分析确定驱动器的关节处的结构参数。将仿真结果与传统连续式软体驱动器的仿真结果进行对比,仿人手指驱动器更具优势。

虚拟仿真技术在大型分析测试仪器开放共享中的应用初探

广东工业大学通过构建分析测试大仪智慧学习平台,依托虚拟仿真技术,将大型仪器设备的认知与培训环节进行仿真前置,有效减少了因操作不熟练、技术不扎实、应用不合理等原因导致的仪器损坏、机时占用、测试结果不理想、科研资源严重浪费等问题,促进了学校大型分析测试仪器开放共享的科学、高效、高阶管理。“虚实结合”的管理模式,使得大型仪器设备的机时利用更合理,测试效率更精准,仪器维护更长效。同时,也有助于大型精密仪器的推广学习,提升测试育人实效,让更多的学生认识、走近分析测试仪器,对理工类大学生的创新意识、实验技能起到了激发和引导作用。

地铁曲线地段扣件刚度对钢轨波磨的影响实测与仿真分析

钢轨波磨是地铁典型病害之一。为抑制钢轨波磨的产生,对某地铁线路的钢轨波磨特征、轨道刚度进行测试,并基于摩擦自激振动理论,研究了扣件刚度对钢轨波磨的影响。结合实测与仿真结果,提出了钢轨波磨控制措施,并通过后续测试对治理效果进行评价。研究结果表明:该线路存在40 mm~60 mm典型波长的钢轨波磨,并且内轨钢轨波磨更为严重。轮轨系统的不稳定振动主要发生在内侧轮轨之间,且频率为445.38 Hz。增大扣件垂、横向刚度可以抑制该不稳定振动,降低轨道结构在400 Hz, 800 Hz频率下的动态响应。波磨治理1年后,内外轨的不平顺幅值并未有明显增长,钢轨波磨发展速度得到明显控制。研究结果可为既有线路钢轨波磨治理以及新建线路钢轨波磨预防提供参考。

基于流场仿真分析方法的航空机载生物隔离舱负压控制系统设计

目的针对多名传染病患者航空转运过程易发生病原体扩散风险,为保证转运安全,提高转运效率,提出一种大型航空机载生物隔离舱负压控制系统关键技术研制策略。方法通过采用流场仿真分析方法,对负压控制系统风机条件参数和负压压差参数等设计变量进行了模拟验证,提出负压控制系统设计与自动控制策略。结果获得了舱内空气循环特性、风速参数和压差梯度等参数信息,验证了舱体风道和风机参数的可行性,为排风装置和压差自动控制装置的研制提供了技术支撑。结论最终建立的负压控制系统可实现换气次数≥10次/h和压差-50 Pa的性能要求,形成了良好的压力梯度分布,满足生物安全防护使用需求,降低了试验成本和研制周期;基于压差控制策略所建立的风量自动调节功能,可满足不同飞行工况下的航空环境使用要求。