基于SYSWELD的等高齿弧锥齿轮铣刀盘多层焊接数值模拟

本文借助Visual-Environment焊接模拟仿真软件,以SYSWELD为求解器对等高齿弧锥齿轮铣刀盘V形坡口多层焊接的焊接温度场进行数值模拟,得到了焊接温度场分布云图,分析并对比了每层焊缝中心、焊趾及距焊缝中心5mm处的温度循环曲线,推导出三层焊接温度场公式用于计算验证。结果表明,熔池中心温度最高,距离焊缝中心越近,温度梯度变化越大。

平行磁场对含V型缺陷的管线钢的腐蚀行为影响

目的 研究平行磁场对含V型腐蚀缺陷的X70管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中的腐蚀行为影响。方法 利用失重法来计算含V型腐蚀缺陷的X70管线钢在不同平行磁场强度下的腐蚀速率。采用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱(XPS)对V型槽槽内外腐蚀样貌及腐蚀产物进行分析,并分析出各腐蚀产物相对含量。结果 发现平行磁场的加入,加速了V型槽槽外的腐蚀,减缓了V型槽槽内的腐蚀。随着磁场强度的增加,平行磁场对V型槽槽外和槽内的促进及抑制作用加强,无磁场时V型槽槽外腐蚀产物为Fe_(2)O_(3),然而随着磁场强度的增加,V型槽槽外腐蚀产物Fe_(2)O_(3)的相对含量增多,单质Fe的相对含量减少。而V型槽槽内的腐蚀产物Fe_(2)O_(3)随着磁场强度的增加逐渐减少,并且在40 mT时腐蚀产物变化为Fe_(3)O_(4),70 mT时腐蚀产物变化为FeO。结论 平行磁场的存在加速了V型槽槽外腐蚀,抑制了V型槽槽内腐蚀,并随着磁场强度的增加,磁场对管线钢腐蚀的促进及抑制作用均增强。本文的研究结果对理解管线钢在磁场作用下的腐蚀失效行为有一定的参考价值。

热屏结构对300 mm半导体级单晶硅生长过程温度分布影响的数值模拟

半导体级单晶硅是芯片的基础核心材料,不仅要求控制杂质浓度,还对晶体的缺陷有很高的要求。原生点缺陷浓度作为衡量晶体品质的重要指标之一,需要通过热场的优化、晶体生长温度场的调整、晶体生长过程中晶棒温度分布的控制,以及V/G值(拉速与晶棒内轴向温度梯度比值)的优化来调控。本文采用ANSYS软件中流体计算模块Fluent的有限体积分析法,研究了不同热屏结构对300 mm半导体级直拉单晶硅温度分布的影响。针对二段式热屏,模拟了不同热屏角度下拉晶初期(400 mm)、中期(800和1400 mm)和末期(2000 mm)三个等径阶段的温度分布、固液界面轴向温度梯度和V/G值。通过分析各阶段V/G值的变化,在相对较大的温度梯度下,寻找到了一种V/G值更接近临界值ζ且径向均一性更优的热屏结构,为控制缺陷的浓度提供更好的条件。通过对晶棒热历史的讨论,优化热屏结构以缩短降温周期,为控制缺陷的尺寸提供更好的条件。模拟计算结果表明,热屏夹角为110°、热屏下段厚度为70 mm、热屏内壁与晶棒间距为30 mm时,其结构设计能够提供低缺陷单晶硅生产的温度分布条件。

滑坡面瑞雷波波场模拟及H/V谱比探测

滑坡是一种分布广泛、数量众多、危害巨大的地质灾害,准确确定滑坡滑动面对滑坡防治具有重大意义。传统的勘探手段,如钻探和地球物理方法在起伏较大的滑坡地形中具有诸多限制。本文以四川省屏山县东池庄滑坡为参考,建立了起伏地形软弱性土质滑坡模型,进行了瑞雷波波场模拟并经过模式分离后计算求得水平/垂直(H/V)谱比曲线。对比分析了波场传播及H/V谱比曲线的特征,发现在110道检波器排列中,中心部位检波器的峰值频率可作为计算土石分界面的卓越频率。设计了土层厚度分别为25、31、35 m的滑坡模型,发现土层厚度与峰值频率呈负相关关系。给出了地层为黏性土与泥岩时的频率-深度经验公式,得到了连续滑动面信息,经验公式计算结果与实际模型吻合较好。

基于RISC-V架构的行人定位SoC系统设计

行人定位方法中,捷联式惯导定位系统需要处理惯性测量单元(IMU)传感器的数据,通过算法处理后得到行人的位置,因此对于芯片实时性以及低功耗有很高的要求。由于行人定位算法大多基于浮点传感器数据开发,一般要求终端设备能够处理浮点数据。第五代精简指令集(RISC-V)架构作为一种开源架构,能节约架构授权费,在物联网领域有着广泛应用,并且其浮点(F)和向量(V)等高性能扩展指令能够很好地满足行人定位算法对实时性的要求。针对行人定位系统的特定性能要求,提出了一种基于浮点内核向量处理器优化RISC-V架构的行人定位片上系统(SoC),并在实际系统中进行验证。与多个准32位架构RISC-V处理器以及高层次综合组件(HLS)生成的算法专用IP(locate_IP)的标准处理器方案的性能对比分析表明,该设计实现了34倍的性能提升以及5.6倍的能效提升,满足了微终端的要求。

自动包布V带硫化装置的设计与节能研究

针对现有包布V带硫化装置的不足,开发一种新型包布V带硫化装置,将硫化的不同工序均布设置在可旋转的圆盘底座上,可实现套模、硫化、冷却与脱模自动循环且同步完成。通过对比分析本硫化装置与传统硫化罐蒸汽消耗量,得出本硫化装置硫化一罐包布V带可节省75%的能量。通过红外测温仪测量硫化罐体的温度分布,自动硫化的连续性降低了硫化罐温度的下降幅度,硫化开始20 s后即可达到未开盖时的温度场,进一步验证了本装置的节能效果。

转子温度空间分布差异诱发永磁电机局部失磁特性研究

永磁材料磁特性受工作温度影响较大,高工作温度下存在的不可逆失磁现象是永磁电机高可靠性设计的主要瓶颈。针对内置式磁路结构的高功率密度永磁电机用钕铁硼永磁材料的不可逆失磁问题,基于电机全域空间损耗、温度分布的差异,该文提出一种永磁体局部失磁分析模型与特性计算方法。通过磁体虚拟分块法建立基于温度、退磁率等变量的永磁材料磁特性分析模型,利用电磁场和温度场双向耦合的三维多物理场计算方法,得到电机转子永磁体损耗、温度和局部失磁的空间分布特性。最后,通过对一台115 kW、8极永磁电机样机转子永磁体温度和转子表面磁场的实验测试,验证了分析模型与计算方法的准确性,为永磁电机局部失磁问题研究及精细化防失磁设计提供依据。

基于TM03模式的V波段同轴渡越时间振荡器设计

随着高功率微波源频率的提升,腔体尺寸会随着电磁波波长的缩短而减小,从而导致器件功率容量不足,增大了射频击穿、脉冲缩短的风险。为了提升高频器件的功率容量,提出了一种基于TM03模式的低表面场强V波段同轴渡越时间振荡器,通过引入TM03模式的方式在极高频下拓宽腔体的横向尺寸,从而降低表面场强,提升功率容量。为了激励TM03模式并使之成为器件主要工作模式,计算了束波互作用结构的色散曲线及耦合阻抗,通过腔体设计使TM03模式的相速度与电子速度同步并发生换能,从而获得较低的群速度以及较高的耦合阻抗,最终成功在慢波结构中建立起了TM03模式电磁场。随后的粒子模拟仿真表明,在二极管电压400 kV、电流5 kA的条件下,输出微波功率达440 MW,频率为62.25 GHz,转换效率为22%,最大表面场强为1.6 MV/cm。

地下枢纽车站V型柱结构体系转换模拟分析和监测

V型柱地下枢纽车站首次被应用于地下空间结构,该结构需经过体系转换,由临时支撑受力转换为V型柱受力。文中通过Midas模拟该结构简化模型模拟体系转换过程,对比两种方案下体系转换过程结构受力状态变化情况,研究体系转换对结构力学行为的影响。结果表明,两种方案下,结构最终受力状态区别很小,分组同步顶升卸载结构受力状态变化更平缓;卸载后,荷载主要传入V型柱,V型柱底部轴力增幅达80%~120%,永久钢管柱轴力增幅仅2%;卸载后,结构跨度变大,V柱与连接V柱的梁弯矩和应力均大幅增加,受卸载影响最大处的负一层梁最大竖向位移和应力增幅分别达到2倍和6.2倍,负一层板竖向位移和应力增幅分别达到3.4倍和4.2倍。对结构体系转换过程进行现场监测,对比结构构件的实测数据与模拟数据,结果显示,关键构件的内力变化规律相似均呈阶梯性增加,同时,监测数据与模拟数据相差较小,验证了数值模拟的正确性。

基于响应面法的固定翼无人机V形尾翼轻量化设计

V形尾翼由于其出色的气动性能和相对较轻的质量,在大展弦比、长航时的察打一体式无人机上有广泛的应用。轻量化设计是提升无人机续航时间的主要途径,基于响应面法,对设计得到的V形尾翼的翼展长度、翼肋数量以及蒙皮厚度进行了优化,得到了一种新型V形尾翼构型,通过强度校核、模态分析及外流场仿真分析对比,结果表明新得到的V形尾翼在满足强度和结构动态特性要求的同时,能够保持气动性能的相对稳定,结构质量相比优化前降低22.88%。最后采用熔融沉积建模(fused deposion modeling,FDM)增材制造技术对得到的轻量化V形尾翼进行试制,对比优化前后V形尾翼的质量,变化幅度与仿真基本一致,证明该设计方法可行。

牵引用永磁同步电机温度场集总参数热网络法分析

永磁同步牵引电机具有效率高、体积小、功率密度高等优点,在城际铁路运输领域应用越来越多,具有广阔的发展前景。但随着永磁同步牵引电机的单机容量日益增大,其内部损耗也随之不断增加,损耗的增加使得电机的温升不断增加。在高温环境下,永磁体有可能产生退磁等一系列问题,影响牵引电机的稳定安全运行。本文以一台永磁同步牵引电机为例,对电机转子内置转子等较复杂部件进行合理等效,其次使用集总参数热网络法,建立能够反映电机整体热量传递的热网络结构,该结构可快速计算电机不同工况下的温度分布情况,对电机的热设计有一定的帮助。

旋转磁场对Al-Cu-Mn-Zr-V合金组织和性能的影响

以Al-Cu-Mn-Zr-V合金为研究对象,在合金凝固过程中进行旋转磁场处理,研究不同强度的磁场电流对Al-Cu-Mn-Zr-V合金凝固组织和力学性能的影响。试验结果表明:随着磁场电流的增加,合金的凝固组织呈现先细化后粗化的趋势,力学性能呈现先增大后减小的趋势,但均优于未处理的合金。旋转磁场处理后的合金晶界处的第二相分布更加密集,综合性能显著提升。当磁场电流为160 A时,Al-Cu-Mn-Zr-V合金凝固组织和力学性能的改善效果最为显著,其平均晶粒尺寸为90.5μm,抗拉强度和伸长率达到峰值,分别为243.16 MPa和11%。

基于FPGA的核电厂保护系统V&V方法研究

核电厂保护系统的设计是功能验证和应用软件开发需求的源头,而基于现场可编程门阵列(FPGA)技术开发的保护系统应用则是对保护功能的分解实施和最终实现。针对验证和确认(V&V)全生命周期过程进行了研究,结合保护系统功能设计和基于FPGA技术的功能应用实施,建立了一套完整的V&V方法,明确了每个活动环节的主要任务,提出了面向核电厂保护系统FPGA应用的V&V方法和框架方案。结合目前工程承包项目实施模式,对V&V工作的实施策略给出了优化方向和改进建议。

送粉/送丝激光增材修复Inconel 718高温合金V形槽

激光熔覆技术已广泛应用于关键部件的增材修复,其熔覆材料的输送主要采用送粉式或送丝式.为研究送粉式与送丝式激光修复对Inconel718高温合金修复质量的影响,结合数值模拟与试验研究对比分析了送粉与送丝方式对激光修复过程中V形槽温度场、熔池轮廓、修复区宏观形貌与微观组织的影响.结果表明,送粉与送丝激光修复V形槽熔池的激光能量吸收与传递关系不同;相比于送丝式,送粉式激光修复过程中的V形槽底部能量集中,导致修复区熔深增大45.5%;送粉式修复过程中粉末以固态及半固态形式冲击进入熔池,修复区表面粗糙度显著增加,同时送粉式修复区晶粒尺寸随修复深度减小逐渐增大,修复区中部区域晶粒取向差异明显.创新点:(1)揭示了送粉与送丝激光修复V形槽熔池的激光能量吸收与传递机制.(2)分析了送粉与送丝激光修复区微观组织及熔池凝固过程的热流演变规律.

V形面喷涂成膜数值模拟

目的建立V形面喷涂成膜仿真模型,深入研究V形面喷涂成膜特性,为优化喷涂喷枪轨迹及获取理想涂膜提供理论支撑。方法采用欧拉-欧拉方法建立包含喷雾流场模型和喷雾沉积模型的V形面喷涂成膜模型,结合动态自适应加密技术和SIMPLE算法,求解分析喷雾流场规律和涂膜厚度分布特性及形成机理,开展喷涂实验验证所建模型及成膜特性的正确性。结果随着Z轴距离的增大,喷雾流场横向雾形由椭圆形变为长条状,纵向雾形在长轴方向上近壁面时与平面喷涂差别较大。相较平面喷涂,外壁喷涂喷雾覆盖范围广,内壁喷涂结果相反,且喷雾横向扩展程度与Z轴坐标值均呈线性关系。V形面内外壁喷涂涂膜均呈椭圆形,且膜厚均沿径向递减。外壁喷涂涂膜光环宽度最大,涂膜厚度值普遍低于平面喷涂;内壁喷涂涂膜光环宽度最窄,短轴方向涂膜厚度值普遍高于平面喷涂。随着V形面角度变大,涂膜中心厚度不断增加。涂膜厚度值在短轴方向均呈单峰分布,而在长轴方向上,外壁喷涂涂膜厚度均呈双峰分布,内壁喷涂涂膜厚度分布随角度变化有差异。结论建立的喷涂成膜模型用于V形面喷涂成膜过程仿真是有效的,V形面较大地改变了喷涂过程中的喷雾流场特性和涂膜厚度分布特性。

焊接工艺参数对Q345厚板L形接头焊接温度场的影响

以Q345厚板L形接头焊接过程为研究对象,提取厚板的V形焊道结构进行分析,基于双椭球功率密度分布体热源模型为输入热源,利用Visual Environment有限元软件建立其网格模型,并建立焊接热过程的计算文件。通过数值模拟焊接一段直板结构的V形焊道焊接热过程,模拟并分析不同焊接工艺参数下的厚板温度场,研究了不同有效热功率和焊接速度对焊接温度场的影响;并结合V形板焊接试验的红外激光测试数据,对比仿真结果温度云图截面,证明了温度场数据的仿真效果与实际吻合,数值模拟的数据准确;同时分析了不同热效率和焊接速度下,焊接温度场的不同温度区间的尺寸变化。计算结果表明,低温区的尺寸变小,证明厚板的散热效果比薄板好;由仿真的几组数据表明,加大焊道的热输入量,高温区下移,证实V形焊道对热输入的要求比双V形焊道高;焊接速度越大,高温区和低温区的体积越小,对比不同焊接速度的焊道温度场截面,高温区宽度的减小比率大于深度减小比率,即焊接速度对低温区的影响效果比高温区明显。

大气光学湍流模式研究:C_(n)^(2)廓线模式

由于大气湍流的存在,当光束在大气中传播时会发生相位起伏、光强闪烁等一系列湍流效应现象,严重制约光电系统的性能,是造成天文观测困难的主要原因.大气折射率结构常数C_(n)^(2)廓线是评估大气湍流效应的重要参数.本文归纳了几种有代表性的C_n~2廓线模式,提出了修正的CLEAR I夜晚模式;分析了高美古、拉萨、大柴旦、茂名、荣成等5个实验点探空测量数据,给出了5个实验点算术平均拟合的C_(n)^(2)廓线公式;计算了各模式和测量数据在波长为0.5μm时的大气相干长度r0、视宁度εFWHM、等晕角θ0、相干时间τ0、等效高度h和等效风速V等大气光学参数以及各大气层C_(n)^(2)递减率和不同大气层湍流贡献百分比.重点对H-V(5/7)模式的存疑、C_(n)^(2)廓线模式采用的平均方法、低平流层C_(n)^(2)是否具有统一的递减率等问题进行讨论并给出答案.

高精度智能磁场测量仪的设计

设计了一种由微处理器控制的具有通信接口的高精度智能磁场测量仪,通过双只配对的集成霍尔传感器来获取磁感应强度的信号,采用压频变换器完成数据的采集,并对仪器进行了校准和实验.实验结果表明,所设计的磁场测量仪在整个量程范围内的测量精度达到了0.1mT.该仪器不但可进行磁场的精密测量,还可用于对无线通讯基站电磁辐射的网络化远程监测.

基于MEMS的液压系统V锥传感器的仿真研究

在液压系统中,由于液压传动的特点以及液压油的局限性,在针对流量的测量过程中,目前很难找到比较理想的动态测量仪表。为了改善这一现状,在应用压力梯度法测量液压系统流量研究的基础上,将先进的MEMS技术与传统V锥流量传感器相结合,提出一种在管内直接获得压差信号,进而测得流量的新方法。同时推导了流量-差压数学模型,并利用Fluent仿真了V锥体关键参数（前锥角θ及等效直径比β）对流场性质的影响,仿真结果表明：前锥角的最佳取值范围为45°-60°,等效直径比的最佳取值范围为0.75－0.85。

泛比电阻电除尘器伏安特性的理论及实验研究

粉尘比电阻是影响电除尘器收尘效率的一个重要因素,为扩展电除尘器对粉尘比电阻的适应范围,提高对泛比电阻粉尘的收尘效率,提出一种具有辅助电极和交错平板收尘极的新型电除尘器,并对其伏安特性进行了研究。结果表明,泛比电阻电除尘器的收尘场强比普通的线-板式电除尘器高,而且更均匀,辅助电极对电晕电流具有明显的抑制作用。