Air flow control based on optimal oxygen excess ratio in fuel cells for vehicles

Air flow control is one of the most important control methods for maintaining the stability and reliability of a fuel cell system, which can avoid oxygen starvation or oxygen saturation. The oxygen excess ratio （OER） is often used to indicate the air flow condition. Based on a fuel cell system model for vehicles, OER performance was analyzed for different stack currents and temperatures in this paper, and the results show that the optimal OER was affected weakly by the stack temperature. In order to ensure the system working in optimal OER, a control scheme that includes an optimal OER regulator and a fuzzy control was proposed. According to the stack current, a reference value of air flow rate was obtained with the optimal OER regulator and then the air compressor motor voltage was controlled with the fuzzy controller to adjust the air flow rate provided by the air compressor. Simulation results show that the control method has good dynamic and static characteristics.

汽油机碳罐冲洗控制策略仿真与试验

以某汽油机碳罐冲洗控制策略为研究对象,基于Simulink平台以模块化建模思路搭建了包含目标冲洗率计算、目标冲洗流量计算和电磁阀流量特性标定模块的控制策略仿真模型.使用流量计实测车辆转毂循环工况冲洗流量,验证模型控制精度与空燃比控制效果,进而基于模型优化控制特征参数,探究提升冲洗流量途径.研究表明:模型仿真与实测累积冲洗流量分别为402.69 L、373.62 L,仿真误差为7.78%;常规冲洗率因子、电磁阀开启速度、电磁阀最大开度限制和初始冲洗率因子均对冲洗过程产生重要影响,且相互独立;基于模型综合优化控制策略特征参数,累积冲洗量由373.62 L提升至499.61 L,且空燃比控制效果良好.试验为在保持空燃比控制在当量比的前提下,尽可能提高汽油机碳罐冲洗流量的控制策略设计提供参考.

我国陆区热状态及控热要素

区域热状态代表一个地区大地热流的主要来源,解决了区域热源的基本问题,可为区域地热资源的研究提供基础背景。本文基于我国近年来开展的区域热流测量和深孔测温工作,分析了我国陆区壳幔热流比,并将我国陆区划分为壳源生热高温地热区、幔源生热中低温地热区、壳幔热源平衡低温地热区和壳幔热源平衡中高温地热区4种类型区。其中,壳源生热高温地热区位于藏南、川西、滇西,幔源生热中低温地热区主要位于松辽盆地、华北盆地、长江中下游等我国东部广大地区,壳幔热源平衡中高温地热区分布于东南沿海地区、四川盆地和云贵高原,西北广大内陆地区则属于壳幔热源平衡低温地热区。在此基础上,选择青藏高原东北部、腾冲地区、东南沿海和华北盆地等典型地热区,系统分析了区域地温场特征、热流分布、地壳热结构等盆地尺度的区域热状态和主控因素。青藏高原增厚地壳中的低速体构成了以壳源热为主的高热流异常;腾冲地区深部以局部岩浆囊形式存在的岩浆,则构成了以其为代表的近代火山区地热系统的主要控热要素;东南沿海大面积分布的高产热岩体生热构成了热流中重要的热流分量,而以华北盆地为代表的盆地基底起伏和深大断裂则控制了盆地“坳中凸”地热异常区的地温分布。最后,总结了包括壳幔架构、构造热事件、地层岩性、断裂构造等影响区域热状态的深部浅部因素,建立了控制我国陆区区域热状态的多级要素体系,为不同地区地热资源勘查和热源条件分析提供了科学依据。

基于流速权重系数的阻水比计算方法

阻水比是跨河桥梁防洪评价中的一个重要参数,而现有规程中阻水比的定义仅考虑阻水面积,没有考虑流速分布对阻水程度的影响,造成当河道主槽和边滩发育时计算的断面流速分布差异性较大。根据桥梁阻水引起的局部水头损失近似与水体流速平方成正比的关系,将建桥前桥墩处水体流速与桥址处全断面水体平均流速之比的平方作为流速权重系数,用以修正桥墩阻水面积,从而改进阻水比计算公式,并应用于实例验算。计算结果表明:①位于主槽的桥墩单位阻水面积对阻水比影响较大,而位于边滩的桥墩单位阻水面积对阻水比影响较小,且流速差异越大,阻水影响程度相差越大;②当主槽流速与全断面平均流速之比达到1.17以上时,应考虑流速权重影响系数对阻水比的影响。基于流速权重系数的阻水比能够较为真实地反映流速差异带来的阻水影响,更接近工程实际阻水情况,为有效减少桥墩对防洪的不利影响,桥梁设计时应尽量采用大跨度结构一跨跨越河道主槽。

国际资本流动突然停止与非金融上市企业杠杆率

基于中国沪深A股上市公司季度数据,本文考察国际资本流动“突然停止”冲击对非金融上市企业杠杆率的影响和作用机制。研究发现:(1)“突然停止”冲击使企业杠杆率增速下降99.56%,其中债权资本和股权资本流动“突然停止”均对杠杆率产生负向效应,且该影响存在持续性;(2)异质性分析表明,非国有、对外贸易占比高、投资周期长、依赖短期杠杆的企业杠杆率受股权和债权资本流动“突然停止”冲击的影响更加明显;(3)从作用机制来看,债权和股权资本流动“突然停止”通过缩减企业信贷、降低资产价格而降低企业杠杆率增速;(4)进一步分析发现,“突然停止”冲击通过影响企业杠杆率而对企业全要素生产率产生负向影响,而适度实施资本管制、外汇市场“逆周期”调节、分类实施宏观审慎政策有助于缓解“突然停止”冲击对企业杠杆率增速的负向冲击。本文为揭示国际资本流动“突然停止”冲击衍生的金融风险提供了企业层面的微观证据,同时为中国深化金融市场开放、提升金融服务实体经济效率以及防范外部冲击风险提供政策启示。

单神经元PID算法在流量比值控制中的应用

针对在PCT-2型过程控制装置进行流量比值控制时,PID(proportional integral differential controller)参数难以整定的问题,提出一种基于单神经元自适应的PID流量比值控制方法,使PID参数实现自整定。该算法利用单神经元的自学习和自适应能力、结构简单和易于计算的特点与PID算法相结合,形成了一种新型的智能PID流量比值控制方法,其可以解决传统PID调节器不易在线实时进行参数整定、难于对一些复杂过程和慢时变系统进行有效控制的不足。实验结果表明:这种控制方法不仅容易掌握、精度高,且具有一定的实用价值。

风量调节法测定柴油十六烷值的方法研究

简述了风量调节法测定十六烷值的方法原理,利用FCD-Ⅱ柴油十六烷值测定机进行风量调节法测定柴油十六烷值的方法研究,研究了风量与十六烷值的关系,采用8个不同十六烷值的柴油样品对该方法的重复性进行考察,并与压缩比法测定结果进行对比。结果表明:风量与十六烷值呈非线性关系,通过参比燃料、利用内插方法可以精确计算十六烷值;该方法在十六烷值为25~75范围内的测量重复性小于1.0个单位,与压缩比法测定结果具有很好的一致性;风量调节法具有油品适用范围广、十六烷值测定范围宽、稳定性好、节省标准燃料和试样、操作简单的优点,可以作为柴油十六烷值的测定方法。

化学激光器用文氏咀的临界背压比

建立了一套文氏咀临界背压比的测量系统,分别以氮气、氩气和氧气为工作介质,对两种加工工艺、不同规格文氏咀的临界背压比进行了测量,得到了各文氏咀对应不同工作介质的临界背压比,讨论了实验系统中第一个文氏咀的作用和温度对测量结果的影响。实验结果表明:设计合理、工艺合适的Laval喷管,临界背压比明显高于临界压力比,而且,比热容比越小,表面粗糙度等级越高,喉道直径越大,对应的临界背压比越大。

基于CFD的分段翼型控制研究

为提升流体机械在非设计工况下的性能,借鉴飞行器起飞阶段通过调节前缘缝翼来提高升阻比的思想,设计了一个可调前缘缝翼的分段翼型.利用稳态CFD模拟建立输入变量(前缘缝翼的偏转角度、重叠量和缝道宽度参数)与输出变量(翼型升阻比)之间的数值模型,通过遗传算法以不同攻角下最高升阻比为目标对各个参数进行寻优,建立了来流攻角与最优缝翼位置间的对应关系,从而为实现流动的主动控制提供理论依据.对分段翼型的研究表明:应用遗传算法优化缝翼参数能提高计算效率,其计算次数仅为全部计算的40%左右.优化的缝翼参数有效地改善了翼型的气动性能,与原始翼型相比通过调整前缘缝翼位置提高了其在大攻角下的升阻比,可为设计多工况高效流体机械提供参考思路.

不同碳氮比条件下4种可控因素对垂直流人工湿地总氮去除的影响

以模拟垂直流人工湿地为研究对象,采用正交试验法考查了在不同碳氮比(C/N)条件下,进水流量、水位高度、湿干比及运行周期4个可控因素对垂直流人工湿地脱氮的影响。结果表明,增加C/N可提高总氮去除效率,4个可控因子对污水总氮的去除有显著影响,进水量是总氮去除最重要的影响因素,干湿比的影响强度随着C/N的增大而增加,当C/N为1∶1和3∶1时,总氮的去除效果最优组合为:水位高度为50cm,湿干比为2∶1,周期为24h且进水流量为80cm·d-1;当C/N为5∶1时,总氮的去除效果最优组合为:水位高度为25cm,湿干比为1∶1,周期为24h且进水流量为80cm·d-1。

模糊PID双组份流量控制方法研究

针对目前变转速泵流量控制系统主要是对单个流量的执行机构进行速度控制,控制过程中会出现动态响应慢、控制精度低、无法实现双组份变比例流量控制等问题,特别是流量控制系统具有很大的滞后性、非线性和强耦合性,采用传统的PID控制无法满足工程要求的现状,提出采用简单预测的模糊控制和积分分离的PID控制方法,控制系统通过简单预测的方法快速接近理想流量比,然后采用带积分分离的模糊PID控制减小超调量。该方法具有响应速度快、精度高的优点。实验和工程实践结果表明该方法可提供在不同压力下不同的流量比。

后加载技术在极小展弦比叶栅中的应用

具有后部加载载荷分布的透平叶片能有效控制叶片通道内二次流的形成 ,降低二次流动损失 ,同时该类型叶栅具有良好的攻角适应性 ,因此可以显著提高叶栅通道内的流动效率。本文应用后加载技术设计了一种具有后部加载特性的极小展弦比静叶栅。其叶栅的数值分析结果和实验结果表明 ,叶栅有低的三维叶栅损失 ,叶栅性能随不同展弦比、不同攻角和不同出口马赫数的变化不大。

微型涡流发生器控制增升装置流动分离研究

针对大型飞机增升装置大偏度状态出现的流动分离问题,采用数值模拟方法,研究使用微型涡流发生器控制其附面层分离的作用机理及流动控制效果。结合风洞实验结果,验证了数值方法的可靠性,并以某型号运输机二维增升构型为对象,系统分析了微型涡流发生器尺寸、安装角、安装位置、排列方式等参数对其流动控制效能的影响规律,获得了设计原则,给出了流动控制方案,为实现三维增升装置流动分离控制的微型涡流发生器研究奠定了基础。

压裂-充填综合防砂技术的研究与应用

压裂－充填综合防砂技术是针对高渗油藏开发中因地层出砂、地层结构破坏导致油井减产或停产而研究的一项新型增产措施。本文在分析油井出砂原因及砾石充填防砂工艺局限性的基础上，对压裂—充填综合防砂技术的技术实质、减缓出砂的原因、工艺步骤以及实施效果等进行了研究与分析。该技术在大港油田已应用７０余井次，成功率达８１４％，有效期均半年以上。

低质量数元素同位素在线连续流同位素比值质谱分析的质量控制和数据标准化

同位素比值质谱分析方法是准确测量各种同位素相对丰度的标准方法。连续流同位素质谱的出现不仅提高运行效率,也降低了样品用量并提高灵敏度。但是,要使这种方法获得更好准确度和精度的同位素数据,并做到所获得数据可与其他实验室结果进行类比,从而得到可靠的同位素数据,这就需要好的分析策略和运行方案,还需要对仪器日常性能和数据质量进行严密的监视管控,而且还取决于原始数据如何进一步标准化到国际同位素尺度上。因此,同位素比值质谱结合元素分析仪(或热转换元素分析仪)连续流方法要实现可靠的稳定同位素分析需要:①设备安装和环境控制、测试准备、样品制备和称量、标准物质选择及序列等规范化质量控制措施;②严格校准仪器系统(包括调节灵敏度和线性,背景值监测,稳定性检测,H+3系数校正等);③可靠的数据处理。目前不同的实验室,采用标准物质来标定系统、对测量的同位素数据进行标准化,以及利用控制曲线来监测系统稳定性并对不确定度的计算,这些策略往往都不同。因此,统一的数据处理方案是被高度期待的。目前最好的执行方案是基于线性回归的两点或多点标准化方法。如果每一批样品中测量两个不同的标准物质四次,或者测量四个标准物质两次,那么不确定度会降低50%。当前同位素比值质谱能够测定同位素比值的不确定度一般要好于0.02‰。但是,标准物质的使用既要考虑样品的性质,同时要涵盖它们未知同位素组成的范围,尤其氢同位素在现阶段缺乏标准物质和测量的仪器精度较差(比碳、氮、氧等要低一个数量级)的情况下,这显然是稳定同位素分析者的一个重大挑战。本文概括了同位素比值质谱结合元素分析仪(或热转换元素分析仪)的基本操作原理和分析实践,将数据处理运用到同位素比值分析之中,获得连续流同位素比值质谱分析结果的合理准确度和精度。

机油控制阀的流量特性试验

基于机油控制阀(OCV阀)是可变正时气门机构中的核心部件,研制了机油控制阀单体流量测试实验装置。通过调节不同占空比控制信号来控制阀口的开度,测试出了不同的油压与油温下机油控制阀的工质流量特性,从而得到了不同条件下机油控制阀的工质流量特性曲线。

单闭环流量比值控制系统的设计及仿真分析

针对在化工、炼油或其他工业生产过程中常需要两种或两种以上的物料保持一定的比例关系,给出了控制方案与简图、控制系统详细设计,再根据单回路流量特性,用MATLAB进行仿真,确定PID控制器参数,使系统性能达到最优,为实际生产投运提供一定的理论依据。

基于质量流量控制器的多组分动态配气系统研究

针对在对气体浓度监测系统进行标定时需要多种不同浓度值标准气的需求,对基于质量流量控制器的多组分动态配气系统进行了研究,设计并研制了配气系统样机。计算机通过USB接口与高精度的质量流量控制器通信,严格控制各组分气体流量,从而实现多组分动态配气。配制的标准气浓度可达10-9级,并且连续可调,稀释比达到1/2000,不确定度最小可达到0.8%。系统不受环境温度与压力变化影响,对配制高、低浓度的标准气都适合,具有很好的应用价值。

阻尼网特性数值模拟

依靠经验公式和工程估算等传统方法,无法对阻尼网性能进行精确评估.为确定阻尼网压力损失系数和降湍性能,采用计算流体力学方法,结合适当的边界条件,对阻尼网进行了模拟.使用数值模拟能够得到不同开孔率阻尼网在不同雷诺数、不同入射方向、不同目数的损失系数,与试验结果更为接近,在30°~45°大角度入射时得到的损失系数更为精确;在入射气流与阻尼网平面呈一定夹角时,阻尼网后的气流压力和速度呈现脉动趋势,传播距离大约为100d;在雷诺数小于40时流动保持层流状态,扰动传播距离为50d,此时降湍效果最好,随雷诺数增加,扰动传播距离增加至400d;在流动未失稳时,开孔率越低,降湍效果越明显,开孔率低于0.5时流动容易失稳;开孔率保持不变,随目数增加阻尼网损失系数增加明显,降湍能力提升.因此可以根据数值模拟结果选择阻尼网的最优参数.

泵系统的设计和控制

石油化工装置中泵系统的设计及控制的目的是使得泵系统能够满足工艺的要求,同时又可以安全操作且能量消耗合理。对于离心泵而言,对系统进行调节可以通过在出口安装调节阀来实现,将调节阀安装在回流管路上也可以实现调节流量的目的。对于容积式泵,由于容积式泵的特性曲线与离心泵的特性曲线有很大的不同,因而调节方式与离心泵也有所不同,同时为了防止容积式泵系统的超压,还要设置内置或外部的泄压阀。离心泵在操作时,如果流量太小,往往带来不利后果,如在泵内产生过高温升,产生较大的震动而使泵损坏等等,为了确保离心泵的安全稳定操作,离心泵系统通常设有最小流量控制。