基于SIMULINK/FLUENT的PEMFC系统的协同仿真

提出了基于SIMULINK/FLUENT的质子交换膜燃料电池系统协同仿真方法,结合SIMULINK和FLUENT各自的功能,利用SIMULINK的S-函数及FLUENT的日志文件开发了两者的接口,通过共享数据文件的方式实现了两程序之间数据的同步传递,初步建立了燃料电池模拟系统的三维协同仿真平台。最后,通过数值算例仿真在质量守恒的意义下验证了协同仿真平台的动态数学模型的正确性。

基于CarSim/Simulink的计算机控制系统综合实验设计

针对计算机控制系统课程中控制算法设计与仿真实现,设计了基于CarSim/Simulink的控制综合实验方案。以4轮独立驱动小车为对象,要求学生熟悉其基本工作原理,并在非线性动力学模型基础上,进行局部线性近似,设计反馈控制器,模拟小车控制。使用CarSim仿真软件可直观地模拟调整4轮独立驱动小车的质量、质心位置和转动惯量等,实现个性化选择,搭建车辆模型;与Simulink接口互通,在Simulink中完成控制算法。实验设计旨在使学生夯实计算机控制系统的理论基础,并逐步过渡到控制工程,理论联系实际,培养其解决复杂工程问题的能力。

基于Fluent案例的工程流体力学课程教学研究

工程流体力学是大多数高等学校工程类专业必修的学科基础课程,典型特点是抽象、逻辑性强。为使学生深刻理解工程流体力学关键问题,该文基于Fluent软件在理论教学中同步阐述弯管、缩放型圆管、斜三通管路流体力学问题数值模拟,在课堂教学过程中穿插数值计算结果,并让学生理解流动问题发生本质,从而激发学生学习兴趣,提高教学效果,培养学生分析问题的实践能力。

基于Simulink的2PSK调制与解调系统的仿真分析

分析2PSK调制和解调的原理,采用Matlab环境下的Simulink仿真工具箱实现2PSK调制及解调系统的仿真建模与分析。仿真实验表明,仿真结果和理论分析内容一致,验证了仿真模型的正确性。该方法有助于相关研究者直观地理解相移调制与解调系统的组成及工作原理,对实际工程应用也有一定的借鉴作用。

电动助力转向系统Carsim-Simulink联合仿真控制研究

电动助力转向系统作为电动汽车的主流配置,其性能好坏对整车转向操纵稳定性能有重要影响。以某款自主品牌电动汽车EPS系统为研究对象,进行动力学分析并依次建立Simulink子系统模型。根据实车参数,设计直线型助力特性曲线并输入前述模型,最终建立Carsim/Simulink联合仿真运动学模型并开展国标操纵稳定性仿真试验。结果表明:在方向盘转向角脉冲和角阶跃试验中,较无EPS助力控制车型,有EPS助力控制车型具有良好的车辆瞬态响应度和操纵稳定性;在转向轻便性试验中,验证本款车型助力特性合理,车辆具有较好的助力效果。

“自动控制系统”课程中基于Simulink仿真的教学研究

“自动控制系统”课程是自动化、电气工程等工科专业一门重要的高年级专业课,具有知识面宽、综合性高和实践性强的特点。“自动控制系统”课程以Simulink为仿真工具的教学研究,引入运动控制技术的前沿知识和应用案例,搭建Simulink仿真模型,通过课下分组、课下学习、课上汇报的方式将课堂主动权归还给学生,引导学生自主学习,以此来提高课堂学习效率,弥补传统教育模式存在的不足。通过分析仿真案例将方法具体化、实操化。旨在推进现代信息技术与教育教学的深度融合,以激发学生学习的积极性和主动性,加强学生将理论知识应用到工程实践的能力。

基于Fluent的重载植保无人机雾滴沉积特性的研究

以有效载荷为135kg的FBH-300T纵列式重载油动双旋翼无人机为研究对象,测量了飞机旋翼风场和喷头数据,并使用Fluent建立喷头在外流场中的仿真模型。采用计算流体力学(Computer Fluid Dynamic,CFD)的方法,对FBH-300T无人机飞行速度、侧风和载荷对飞机施药过程中雾滴沉积的影响进行了仿真计算和试验验证。结果表明:植保无人机的飞行速度、侧风和载荷都会影响雾滴的沉积分布,雾滴沉积受侧风的影响最大,其次为飞行速度,受载荷的影响最小;在0~2m/s的侧风和0~5m/s的飞行速度范围内,雾滴的穿透性和漂移变化不大;飞机从满载到空载的施药过程中,雾滴沉积特性基本不发生变化,符合田间试验结果。由此证明:使用Flu-ent开展植保无人机雾滴沉积特性的相关研究是可行的,能够为植保无人机雾滴漂移、运动及沉积研究提供参考。

基于Fluent的ZJ17卷接机组一次风分机理

由于梗丝分离效果受工作区间风速的影响较大,开展对一次风分装置风分机理的研究对提升香烟的品质具有重要意义。文中运用SolidWorks软件对一次风分装置进行建模,基于Fluent软件获得一次风分装置的出风口风速,并进行试验验证;在此基础上,对一次风分装置腔体内的风场、出风口风速和出风口至工作区间的风速进行分析。研究结果表明:一次风分装置内部气流区域回流和部分紊流现象明显;出口气流流速试验得出分布区间为21.87~25.9 m/s,仿真得出分布区间为21.0966~25.924 m/s,仿真结果与试验结果基本一致;出风口到工作区间的流速逐渐降低,流速变化速率也逐渐减小。一次风分装置内部气流区域回流和部分紊流会导致出风口风速分布不均匀;在外部风场的作用下,工作区间的风速分布会产生二次变化。

基于Fluent的球形托卡马克装置磁体的水冷结构设计

应用Fluent软件对SUNIST-2球形托卡马克磁体内部流动与传热进行了数值模拟,对磁体的水冷结构设计进行了优化。依据SUNIST-2特定的工作状态,分别对磁体水冷系统在多种流速及不同进口温度条件下的性能进行了仿真分析,对比了各条件下的冷却效能与压力降。模拟研究表明,基于数值模拟优化的磁体水冷结构方案,显著增强了磁体在实际运行状态下的稳定性与安全性。加工后的磁体水冷结构的压力降测试的实验结果验证了数值模拟的结论。

基于Fluent的非光滑表面减阻仿真实验

该文基于有限元法构建了一套可用于非光滑表面减阻仿真的实验方案。将在ICEM中划分的非光滑表面模型网格导入ANSYS中的Fluent模块进行仿真计算,通过对比分析不同速度、不同展向间距圆锥微结构的减阻率评估减阻效果,并利用可视化功能观测速度、压力和湍动能云图,探究了由圆锥微结构构成的非光滑表面减阻规律,为减阻性能方面研究提供了一种新的思路。

基于PLCSIM Advanced和Simulink的自动化生产线仿真实训平台设计

为解决自动化生产线实训线下课程实验硬件套数不足、实验时长和场地受限等问题,提升教学质量,设计了一种基于PLCSIM Advanced和Simulink的自动化生产线仿真实训平台。该仿真平台以实训设备为依托,使用Simulink搭建被控对象仿真模型,在PLCSIM Advanced仿真控制器中编写控制算法,通过应用程序接口(application programming interface,API)通信实现对象模型与控制器间数据的实时交换和仿真。以纸张张力控制设备为例,介绍了仿真实训平台搭建和实施过程。实践教学表明,该仿真平台提高了自动化生产线实训课程的教学成效,激发了学生实践学习的兴趣,提升了学生发现、解决复杂工程问题的能力,让学生深刻体会到团队合作和有效沟通的重要性。

基于Fluent流体传热仿真的毛细管风道设计优化

针对毛细管冷却风道内分离段毛细管柱轴向散热不均匀问题,设计一种变截面送风道。利用Fluent仿真软件对风道设计过程进行建模和数值模拟,优化改进风道冲击角、出入口形状与风道长度尺寸等参数,并通过对风道出风口风速与风道内柱面温度的实测验证设计的可靠性。结果表明:毛细管冷却风道经优化后,出风口的风速更加均匀,柱面轴向温差减小,温度均匀性得到改善。仿真结果较好地拟合了实验结果,4个出风口的风速在10.38~10.67m·s^(-1),柱面温差缩小至±1℃以内。优化后的毛细管冷却风道设计对提升分离段冷却效率具有指导意义。

基于FLUENT软件的农用拖拉机液压系统布局设计

以农用拖拉机变速箱液压系统为研究对象,对变速箱液压系统工作需求和性能参数进行分析,设计了一种变速箱内部流道润滑系统,并建立液压润滑系统设计原理图,使用FLUENT对润滑系统内部流道进行流场数据仿真分析。分析结果表明:造成拖拉机液压系统内部压力损失的主要原因是存在较多的直角弯道,流道内润滑油低速流动时需要克服较大的粘性阻力,影响液压润滑系统的使用效率。因此,农用拖拉机液压系统在设计布局过程中,应尽量减少直角弯道,避免在系统内部产生涡流区域,以有效减少系统流道内的压力损失,降低液压系统能耗。

基于Fluent的IGBT模块散热器的优化设计

随着新能源电动汽车功率控制器中的IGBT模块向着微型化、集成化方向发展,功率密度增大会导致芯片发热量大幅度增加,降低模块的可靠性。优化英飞凌IGBT模块的散热器结构,以提高散热器的散热性能。设计开口角度为63.256°供冷却液流通的进口和出口,在散热器前、中、后位置设计直径为4~5.5 mm、叉分式排布的扰流柱。利用ANSYS仿真软件,通过计算流体动力学(CFD)的流固耦合传热计算模型进行仿真分析。仿真结果表明,采用新型叉分式结构散热器的IGBT模块的最高温度为85.10℃,最低温度为65.28℃,平均温度为78.81℃,均低于传统均分式结构散热器模块。搭建实验平台对IGBT模块散热器的散热性能进行检测,实验结果表明新型叉分式结构散热器散热效果良好,有助于提升IGBT模块的可靠性。

基于Simulink计算环境监测分析标准曲线回归方程

环境监测分析中常用标准曲线来定量分析结果,使用的软件主要有Origin、Excel和Matlab。鉴于Simulink简便、直观、强大的数值计算功能,尝试用Simulink创建回归方程、相关系数、显著性检验的计算平台。开发一种基于Simulink的全新标准曲线计算方法,以方便快捷地计算标准曲线得到定量结果。详细介绍了标准曲线的回归方程及其相关性和显著性检验的数学模型;深入阐述了模型的Simulink计算实现过程,把数学模型分成分子和分母分别计算,分子和分母再分成小块,利用Simulink模块实现每个小块,最终得到计算结果。结果表明,通过与其他方法对比计算,新方法的便利性和准确性不会弱于前三者,计算误差在±0.05%以内,符合计算要求,而且具有直接得到定量结果的优势,不需要再借助其他软件进行计算。其他三种方法只能给出标准曲线的公式和相关系数,不能直接进行显著性检验,需借助其他工具才能实现。新方法的计算过程更加简洁和直观,不需要进行复杂的数学运算,而是通过直观的图形界面完成计算,可为环境监测提供更准确、全面的技术支持,以期在环境监测分析中得到广泛的应用。

基于Fluent的液压集成块流道结构对压损及流场特性的研究

液压集成块是液压系统中的重要元件,其压力损失等流态特性对液压系统的性能有很大影响。在3D打印增材制造的技术背景下,针对液压集成块流道中的压力损失问题,对流道结构进行了流场分析。以流道的压力损失为评价指标,选取流道的3个关键结构参数,设计了L_(9)(3^(4))正交试验。利用Fluent软件对不同参数组合的流体域模型进行仿真,对正交试验结果进行极差分析,得到了流道结构参数的最佳组合。仿真结果表明:流道的截面形状对压力损失的影响最大,与常见的直角转弯结构相比,优化后的流道结构的压力损失降低了约0.357 MPa,最大温升下降了5 K,流动阻力减小。

电动汽车电控液压制动系统CarSim/Simulink联合仿真研究

针对某款国产电动汽车的电控液压制动系统,文章基于滑移率的比例-积分-微分(PID)控制提出了防抱死制动系统(ABS)模型,以改善车辆制动性能,提高在对开路面上的制动有效性和安全性。首先,使用Simulink软件建立液压电控制动系统的动力学模型;然后,基于滑移率设计PID控制器,并通过1/4车辆模型验证其有效性;最后,利用S函数将ABS控制器的Simulink模型输入CarSim平台中,开展CarSim/Simulink双平台联合控制仿真。结果表明,基于滑移率的PID控制的ABS对比无ABS的车辆,制动性能更加优越,在对开路面上制动稳定性更加明显。

基于Simulink与Unity3D的制导弹药弹道可视化仿真

针对制导弹药的弹道可视化仿真中,观察视角单一,场景搭建简陋,无法模拟战场环境下制导弹药在攻击中的动态过程等问题,提出一种制导弹药弹道可视化模型的搭建方法;以某型激光制导弹药为对象,基于Simulink与Unity3D软件建立了联合仿真模型,采用Matlab/Simulink软件构建六自由度弹道仿真模型,采用Unity3D搭建包括制导弹药、目标和战场环境在内的三维场景,采用UDP通信协议将Simulink中的仿真数据传输到Unity3D中,提出一种数值可视化技术,能同时观察制导弹药的飞行姿态和仿真数值结果,实现制导弹药在战场环境下的弹道可视化仿真;将制导弹药参数加载到仿真模型中,对不同状态的目标进行了模拟攻击实验,实验结果显示,该仿真模型能够多视角、全方位地显示制导弹药的飞行姿态、弹道和过载情况,对于需要修改参数以逼近实战条件下的攻击过程,每次修正都能立刻通过可视化平台查看和验证修改结果;该可视化仿真模型为制导弹药的可视化仿真提供了便利的方法,对制导弹药的设计和作战使用具有一定的参考作用。

基于Fluent的超重力场煤泥浮前脱泥设备结构内部流场仿真模拟

研发一种新型超重力场煤泥水浮选前脱泥设备,通过Fluent软件对影响设备脱泥效果的五单因素即沉降槽板角度、沉降槽板上下比例、沉降槽板槽深、沉降槽板半径及排料挡板角度进行模拟仿真得出最佳的结构尺寸,结果表明:沉降槽板角度为45°,沉降槽板上下比例为1∶3,沉降槽板槽深为3cm,沉降槽板半径为13cm,排料挡板角度为60°时,设备具有较好的脱泥效果。

基于MATLAB/Simulink工业机器人模糊PID阻抗控制仿真研究

针对工业机器人的控制精度与响应速度问题,提出一种基于位置的模糊PID阻抗控制算法,对机器人进行力控仿真研究,根据拉格朗日方程和Simulink仿真平台搭建六自由度工业机械臂控制仿真,对其进行正逆运动学及动力学分析,验证所提算法的有效性和适用性,结果表明该算法具有良好的控制效果,进一步降低控制过程的接触力与位置误差,提高机器人控制精度。