Discussion on Biomass Fuel Operation Model Dominated by Tobacco Straw

With the gradually popularization of replacing coal tobacco leaf flue-curing technology with biomass fuel, the operation of raw materials collection and transportation links faces many problems. In this paper, the existing problems in view of biomass fuel operation dominated by tobacco straw in current tobacco leaf flue-curing were analyzed, and the 3 kinds of fuel operation modes （＂contracting processing mode, displacement mode and commercialization mode＂） were put forward, each of which was also briefly analyzed, with the aim to expand the way of thinking about biomass raw materials processing by cooperative organization.

基于流固耦合的卡车油箱振动特性研究

卡车油箱在使用过程中,存在因振动产生本体及焊缝开裂的问题。针对某400 L卡车柴油油箱,基于流固耦合理论,运用ANSYS软件分析油箱的振动特性。锤击法模态试验和仿真模态分析结果,仿真与试验测得的结构模态参数数据误差最大为13%,仿真的准确性得到验证。油箱结构自由状态下计算得到的前6阶固有频率略大于油箱安装状态下的固有频率,油箱固有频率会随着液体含量的增加而降低。油箱的固有频率在液体量从0到100 L以及300到400 L这两阶段变化明显。油箱充液比低于1/2时,油箱结构的各阶固有频率均高于危险区域的频率,不会产生共振。充液量大于3/4时固有频率接近于30 Hz的标准规定值,存在共振风险。油箱设计时,应优化油箱的结构,使其在充满液量时也能避开30 Hz标准值,更为安全。

基于流固耦合共轨高压油管振动特性研究

为了研究流固耦合作用下共轨系统高压油管的振动特性,建立了高压油管的有限元模型。首先根据输液管道动力学方程,利用ANSYS软件分析管道附加流体质量下的湿模态特性;然后以均方根(root-mean-square)量化时程内的振动能量,研究流固耦合作用下管道不同弯头的振动响应,不同燃油脉动率、压力及激励频率对管道流致振动的影响,最后对比了共振频率下管道增设管夹前后的振动特性。结果表明:流固耦合下管道固有频率下降,在高阶模态下降率较明显,附加质量系数超0.13;不同弯头振动差异较大;振动能量与燃油脉动率呈正相关,与压力大小并无直接关系;接近自振频率下管道发生共振,振幅会急剧增大至超标;并且增设管夹后共振现象消失,振动能量下降率超90%。

CEEMDAN-SE-WT降噪方法在航空发动机燃油流量信号中的应用

燃油流量信号是反映发动机状态和计算飞机排放物排放量的重要信号,但飞机飞行过程中传感器采集信号时不可避免地会受到外界环境以及内部因素干扰。提出一种结合样本熵(sample entropy,SE)的完全自适应噪声集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)与小波变换(wavelet transform,WT)的联合降噪方法。首先使用CEEMDAN对燃油流量信号进行分解得到本征模态分量,利用样本熵筛选含噪分量,并用相关系数与方差贡献率进行复核。对于含噪分量使用小波阈值降噪进行处理。最后将未处理的模态分量和完成降噪的模态分量重构得到最终燃油流量信号。通过与其他方法比较,CEEMDAN-SE-WT方法拥有最高信噪比为85.287,降噪后燃油消耗总量与飞机总重变化最为接近,可以认为该方法较大程度保留了燃油流量信号中的有效特征,为后续计算民机排放物排放总量提供了良好的数据支持。

基于POD方法的EPR燃料棒流致振动特性分析

EPR(European pressurized reactor)燃料棒相比M310燃料棒的棒长更长,导致其频率降低、幅值增大,在冷却剂的作用下,会加剧格架与棒束之间微动磨损(grid-to-rod fretting,GTRF),进而造成放射性物质的泄漏.将EPR燃料棒简化为3D梁模型,将刚凸和弹簧对燃料棒的约束等效为弹性约束,将带格架的燃料棒简化为多跨连续简支梁模型,然后基于ANSYS-APDL建立了EPR燃料棒的有限元模型.阐述了湿模态分析和湍流激振响应分析的基本原理,整理了12个格架失效工况,系统地研究了格架失效对湿模态和湍流激振响应的影响.针对EPR燃料棒流致振动问题,提出了采用本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)原理分析EPR燃料棒流致振动特性的方法,通过对快照矩阵进行POD分解生成投影子空间,将湍流激振响应投影到子空间进行模型降阶,最后在物理空间快速地重构湍流激振响应.结果表明:格架失效会导致频率降低,且湍流激振响应的幅值会在格架失效处增大;当格架失效使得EPR燃料棒模型成为悬臂梁结构时,湍流激振响应最大;前2阶POD降阶模型基本能快速重构燃料棒的湍流激振响应,且误差非常小.文章的研究将有助于核反应堆工程的优化和设计.

基于ABS+ESC混合动力商用车制动系统的开发应用

基于传统底盘的混合动力商用车整车开发流程是在传统防抱死制动系统(ABS)+电子稳定控制(ESC)系统商用车开发流程的基础上,将传统的燃油发动机制动系统与传统商用车二类底盘做匹配的过程。文章详细阐述了混合动力制动系统在传统燃油制动系统增加纯电模式,匹配电控空压机、电控空气干燥器、ABS+ESC的设计、储气筒容积、电控脚制动阀及管线的匹配设计。通过匹配计算选型,搭载整车通过各种道路试验对制动性能做全方位的试验验证过程及应用。通过对混合动力牵引车的制动系统制动效能的验证及制动时方向稳定性等制动性能方面的试验,发现制动响应时间、制动减速度、制动距离、驻车制动性能及应急制动性能等满足国家法规要求。

基于自适应滑模观测器的氢燃料电池空气供应系统泄露故障容错控制

空气泄漏是质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)系统中常出现的一类故障,并且发生概率会随着系统运行时间的增加而逐渐增大,直接影响PEMFC的性能。为此,提出基于自适应滑模观测器(adaptive slide mode observer,ASMO)的容错控制策略。首先采用观测器实现泄露故障下流量重构,通过主动容错控制器调节空压机的供给流量,补偿泄漏的空气流量。同时,设计一种背压阀开度的迭代调节算法用于控制供气压力,保证稳定、合适空气供应,避免电堆出现“氧饥饿”现象。最后,基于模型在环平台对观测器以及容错控制策略进行验证与分析,结果表明:ASMO拥有比传统滑模观测器更好的收敛速度和估计精度;采用基于ASMO的容错控制策略后,系统能够在故障后恢复正常的空气供应,提高了系统整体可靠性。

串联型滑模结构的燃料电池供气系统控制研究

针对燃料电池空气供给系统动态性能易受负载变化和外界环境因素影响的问题,设计了一种由超螺旋滑模控制与终端滑模控制相结合的串联型控制策略。建立了面向控制的五阶动态模型,提出了在负载变化时供气系统跟踪最佳过氧比、最大净输出功率和阴极压力测量的控制问题;提取最佳期望值并设计控制器,利用Lyapunov方法进行闭环稳定性验证。仿真分析可知,所搭建的观测器扰动估计值与理论实际值误差在0.01%以内,且本文方法与PID控制相比过氧比跟踪最佳期望值响应时间提高了6.9%,最大净功率输出值提高0.2%,阴极压力响应时间相比提高了60%。由结果可得,本文策略在负载变化时可以有效的控制供气系统过氧比跟踪最佳期望值并输出最大净功率,能够准确、迅速的估计阴极压力,能够较好的估计扰动,具有较强的抗干扰能力。

“互联网+教育”视角燃料电池专业课程建设

燃料电池专业课程具有知识点多、理论与实践并重等特点,对学生的要求较高。目前,燃料电池专业教学存在师生互动少、教学体系不够完善、教学资料缺乏系统性等问题。“互联网+教育”可灵活应用现代化信息技术解决燃料电池专业课程教学中的问题,提升教学质量,为院校培养出高质量复合型专业人才。基于“互联网+教育”模式对燃料电池专业课程提出建设策略,包括课程内容设计、虚拟仿真平台建设、指导答疑系统开发以及线上-线下实践平台的搭建等。

多阀门燃料输送系统复杂工况水击特性分析

针对某多阀门燃料输送管路系统工作过程中出现的不同阀门支路水击压力相互影响过大等问题,在充分考虑了系统快响应需求、轻量化及结构紧凑等约束条件下,通过试验研究了多阀门在复杂工况下的管路水击特性,包括管路中水击压力的变化与阀门脉冲工作模式以及同时工作的阀门组合之间的关系、水击压力与阀门打开-关闭时间间隔的关系,与阀门工作控制周期的关系以及与同时工作的阀门数量的关系等.在此基础上提出了基于多阀门工作模式调整的水击抑制措施,表明在不增加系统复杂度和重量的情况下降低燃料输送管路内水击压力是可行的.

混合动力商用车制动系统的匹配设计

混合动力商用车制动系统是在传统燃油车的基础上将燃油制动系统转变为燃油、纯电模式的混合动力制动系统的过程。文章详细阐述了混合动力制动系统的压缩空气管路,电控空压机、电控空气干燥器、电控制动总阀及管线的匹配设计。通过匹配设计,搭载整车进行试验验证的过程及应用。

燃料电池汽车车载氢系统潜在失效模式及原因分析

车载氢系统的安全性是燃料电池汽车(FCV)的核心技术指标之一,其安全性保障是实现FCV大规模商业化的重要前提。本文围绕车载氢系统的安全性,介绍了车载氢系统的组成,分析了车载氢系统及其零部件的失效模式及原因,总结了车载氢系统的失效后果,并探讨了现阶段在FCV消防安全方面亟需完善的内容。分析表明,车载氢系统的潜在失效模式及原因主要包括密封、振动疲劳、机械冲击、碰撞、快速充放氢疲劳、热损伤、控制系统功能失效等,失效的主要后果表现为氢气泄漏。对于氢气泄漏的危害分析应充分结合车辆所处的场景进行综合考量,在极端场景下,“氢气泄漏+密闭/半密闭空间+点火源”将引起火灾甚至爆炸,会严重威胁公众的生命财产安全。因此,建议从强化安全性设计和验证、提升氢泄漏监测和气源控制技术、开展失效致灾危害量化评价、加强火灾防控技术等多个方面,促进车载氢系统的安全性水平提升。

数字先导燃油计量滑阀无模型滑模控制研究

为提高传统电液伺服阀先导驱动燃油计量滑阀结构的可靠性与动态性能,提出一种数字阀阵列和节流孔组合先导驱动燃油计量滑阀的新构型。在深入分析燃油计量滑阀工作原理基础上,搭建其非线性数学模型,并基于滑阀位移实测数据对数字阀的流量系数进行辨识。不同占空比脉宽调制(PWM)信号下的阀芯位移仿真与实验结果基本一致,验证了模型的准确性,同时揭示了阀芯位移的振荡规律。幅频特性测试结果表明,该燃油计量滑阀在跟踪±50%全行程时的-3 dB幅频宽达到16.5 Hz。进一步地,提出一种不依赖于对象模型的无模型滑模控制算法,结果表明,在跟踪轨迹x=4.5sin(2πt)时,与PID控制相比,无模型滑模控制器的最大误差、平均误差以及误差的标差分别减少45.1%,15.4%,23.3%。

基于自适应超扭曲算法的燃料电池供气系统二阶滑模控制研究

针对某小型无人机基于聚合物交换膜氢燃料电池和锂离子电池的电推进混合动力系统的实用化需求,提出了一种基于非线性自适应超扭曲算法的二阶滑模氢燃料电池供气系统控制的设计方法。通过研究燃料电池供气系统空压机空气流量与过氧比之间的关系,建立了期望空气流量与最佳期望过氧比关系的参考模型。在参考模型的基础上,引入自适应超扭曲二阶滑模控制器来优化燃料电池供气系统的性能。仿真结果表明,该控制器具有较强的鲁棒性,在负载变化和参数不确定情况下具有良好的暂态性能,同时保证了受控系统的稳定性,优化的压缩机功率配置比恒定的压缩机功率配置节能2.7%,验证了自适应超扭曲二阶滑模控制器的有效性能。

POD和DMD方法对燃料棒流致振动特性的分析

燃料棒的流致振动是造成燃料失效和反应堆停堆的重要因素之一,研究其流致振动机理非常必要。本文建立了燃料棒的高保真有限元模型,基于ANSYS Batch和随机振动理论批量计算了不同支撑刚度下燃料棒的流致振动响应,并搭建了1个流致振动响应数据库。该数据库采用不同支撑刚度值来模拟和检查燃料棒可能遇到的情况。基于数据库组装快照矩阵,采用两种数据驱动方法(POD方法和DMD方法)搭建了1个高保真降阶模型(ROM),该ROM能够实现流致振动响应的快速重构。对比了POD方法和DMD方法重构燃料棒流致振动响应的效果以及各自的优点和缺点。研究发现:使用相同数量的模态重构燃料棒的流致振动响应时,POD方法的重构效果优于DMD方法;基于相同数量的模态重构时,刚度为1 N/mm的重构效果最差,这主要是因为刚度越小,频率越小,系统的振幅越大,需要更多数量的模态才能捕捉大幅振动带来的影响;DMD方法不仅能够高效地重构燃料棒的振动响应,还能够判断每个DMD模态的稳定性。

“三峡氢舟1”号安全与应急处置能力评估

为提高氢燃料电池动力船的安全性和可靠性,保证船舶在内河的安全可靠航行,本文采用FMEA方法,分析和识别了储供氢系统这一关键装备的潜在风险因素,并提出了降低或消除风险的建议措施。同时,通过评估氢能船本体和外部应急救援单位的应急处置能力,分析现有应急处置措施以应对潜在风险事件,提出了安全保障措施和建议,进一步为氢能船的运行保驾护航。

燃料电池系统噪声源变分模态分解及偏相干分析识别研究

综合运用预处理、变分模态分析、偏相干分析等手段,对一款燃料电池系统不同运行工况下进行噪声测试及综合分析。结合不同工况下燃料电池系统零部件的工作特性,识别不同工况下主要噪声源零件及其贡献。在低负载工况下,主要噪声源零件是氢气循环泵、水泵,其特征频率分别为200、1280 Hz,贡献量分别为0.42、0.77;在高负载工况下,主要噪声源零件是空压机,其特征频率为8920 Hz,贡献量为0.24。该文分析得到不同工况燃料电池系统的噪声特性,并提出适合非消声室测试噪声数据的分析方法。

空冷型质子交换膜燃料电池风机管理与控制综述

燃料电池风机系统是空冷型质子交换膜燃料电池进行热管理和保证其高输出性能的关键组件,其管理与控制对于提升电池性能至关重要。首先介绍了空冷型质子交换膜燃料电池的结构组成和工作原理,并指出风机系统在空冷质子交换膜燃料电池中的重要作用。接着,从风机系统的风机进气模式、影响空气流速和温度分布的风机操作参数及控制策略3个方面,详尽地阐述和分析了国内外学者对空冷型质子交换膜燃料电池风机系统管理和控制的相关研究。最后,对空冷型燃料电池质子交换膜燃料电池风机系统管理和控制进行了展望。

油耗仪放置高度对非道路移动机械用小型点燃式发动机油耗测量的影响

非道路移动机械用小型点燃式发动机在我国的应用越来越普及,为了实现节能减排的目的,我国在2019年6月4日发布了GB/T 37692-2019《非道路移动机械用小型点燃式发动机工况法燃料消耗率限值与测量方法》,并于2020年1月1日开始实施。通过对油耗仪在测量时的放置高度对非道路移动机械用小型点燃式发动机油耗测量的影响进行研究,为我国的非道路移动机械用小型点燃式发动机油耗测量提供一些参考。

基于FDC氢燃料电池堆在线智能监测系统

在氢燃料电池汽车中,Fuel Cell DC-DC变换器(FDC)在氢燃料电池堆(氢堆)和逆变器之间起着关键的接口作用,其输出直流母线电压的稳定是保证电机等负载正常工作的关键环节。为此本文提出一种新型滑模预测控制,首先改进FDC拓扑结构并建立基于滑模面的预测模型,然后设计基于滑模面价值函数提高FDC跟踪精度;在此基础上为实现氢堆在线智能监测,进一步采用变步长线性插值查表法对氢堆阻抗进行在线精确估算,首先通过数字控制使FDC自生成变频的微小正弦谐波,并根据FDC输入侧电压电流采样,估算氢堆多频段阻抗值;然后采用变步长分段线性插值查表法,对比阻抗估算值与设计标准值,评判氢堆当前状态,实现氢堆在线智能监测。最后进行仿真及实验验证,验证数据显示:①当实验参考电流设定为100 A,传统PI控制时系统电流超调及响应时间分别为20 A、15 ms,应用滑模预测控制时系统电流超调及响应时间分别为1.5 A、2.5 ms;②额定工况下,FDC对自生成谐波的跟踪精度能控制在2%以内;③采用变步长线性插值查表法能实现氢堆阻抗的精确估算,验证算法的有效性。