应用于低速冲击的新型力学超材料

目的针对低速碰撞场景下的吸能缓冲需求,设计一种具有准零刚度特性的新型力学超材料。方法首先对力学超材料的几何结构进行参数化建模,超材料主要组成包括薄壁结构与格栅结构。薄壁结构为正弦构型的曲梁,格栅结构由圆杆组成,将薄壁曲梁连接成整体。为了缩短不同应用场景下缓冲结构的设计周期,提出了一种结构力学响应的计算方法。首先建立基于欧拉-伯努利梁原理的薄壁结构运动微分方程,随后提出了一种基于四阶龙格库塔法以及打靶法的数值求解方法,最后基于叠加原理,提出了缓冲结构的力学响应预测方法并进行了相应的线性补偿。结果提出的数值算法可以准确地计算大柔度薄壁结构的力学响应,从而减少设计迭代的次数,大幅缩短设计周期。结论准静态试验结果表明,提出的超材料构型具有准零刚度的特点,并且压缩率超过70%。落锤冲击场景下缓冲结构无明显的初始峰值,响应载荷得到抑制。这说明这种超材料在缓冲领域具有很大的应用潜力,尤其适用于体积受限场景下的冲击防护。

表贴式永磁同步电机无位置传感器零低速起动方法的比较研究

由于运行在中高速状态下的永磁同步电机无位置传感器控制方式大多是采用反电动势来估算角度位置和转速,这在零低速往往不适用。为了实现表贴式永磁同步电机无位置传感器零低速起动和平滑切换到中高速运行,分析了恒压频比控制、恒流频比控制、脉振电压信号高频注入法三种低速起动控制方法。开环恒压频比控制采用了新的V/F曲线和电压补偿,近似补偿定子阻抗压降防止起动失败;单闭环IF控制和双闭环脉振高频电压注入控制采用加权算法切换至滑模观测器。对某一表贴式永磁同步电机应用Matlab/Simulink进行了永磁同步电机无位置传感器控制系统的仿真分析,仿真结果验证了所提出方法的有效性。

舰载涡扇发动机高低温起动试验与分析

为验证某舰载涡扇发动机在高低温环境条件下起动特性,基于高低温起动验证试车台,通过模拟高低温进气和保温条件,开展了采用RP-3燃油和RP-5燃油的涡扇发动机高低温起动性能对比试验。分析了不同环境温度下发动机起动点火性能的变化规律;对比了不同环境温度、燃油种类、转速上升率对发动机起动性能的影响。试验结果表明,大气温度由60℃下降到-20℃,主燃烧室供油到点着火时间延长约1~2 s;在-20~60℃内,采用RP-3和RP-5两种燃油,发动机起动性能基本一致;给定转速上升率降低0.1%/s,低温起动时间延长0.01~0.06(相对值),在高压换算转速n_(Hcor)=0.3~0.5(相对值)转速范围内,反馈转速上升率与给定上升率最大差异为28.2%;整个起动转速范围内,主燃油供油流量最高下降10.8%,燃油总管压力p_(f)与高压压气机出口压力p_(31)之差最高下降10.1%。

基于转子极性判断优化的脉振高频电压注入法

在永磁同步电机零速和低速运行时,采用脉振高频注入法能够准确估计转子位置信息。针对脉振高频注入法无法实现转子极性判断,而传统极性判断方法存在响应时间长、采样和实施过程复杂以及极性误判等问题。文中提出了一种基于正负电压脉冲注入的电机转子极性判断方法。该方法给电机注入正负电压脉冲,并根据对应脉冲的响应电流峰值判断转子极性。脉振高频注入法将转子位置估计值和极性判断结果相结合,可得到准确的转子初始位置。文中通过Simulink仿真验证算法的有效性。仿真结果表明,所提转子极性判断方法能够简化采样方式和算法复杂性,降低判断转子极性的响应时间,使脉振高频注入法能够准确和快速地估计转子初始位置。

基于自适应零电压矢量三脉冲法的永磁同步电机带速重投策略

永磁同步电机运行过程中失电后,常因自身惯性或外界推动而处于高速旋转状态。若要带速重投,则需短时间内完成初始位置/转速观测。现有零电压矢量脉冲法的脉冲宽度和脉冲间隔不变,常使观测误差增大,严重时可能引起过电流。为此,研究一种自适应零电压矢量三脉冲法,可以根据零电压矢量脉冲所激励的电流矢量幅值自适应调节脉冲宽度,根据初始转速预估值自适应二次修正脉冲间隔,从而针对不同的电机参数或运行状态自动施加合理的零电压矢量脉冲。仿真结果表明,所研究的自适应零电压矢量三脉冲法脉冲宽度及脉冲间隔调节效果好,初始位置/转速观测和带速重投的可靠性高。

基于估算电流模型的永磁同步电机无速度传感器控制

在分析永磁同步电机模型的基础上,提出一种基于估算电流模型的无速度传感器控制方法。常用控制算法适用速度范围有限、鲁棒性差、算法结合中的状态切换会导致运行不稳定,从而影响电机的起动性能、运行稳定性和低速性能,而该方法根据文中的原则选取观测器参数,在每个采样周期中,以估算电流值与实际检测电流值之间的误差来校正估算速度,电机能从静止状态直接矢量闭环快速起动。实验结果验证了分析设计的可行性和可靠性,电机从静止快速起动,能在1 s内从静止加速到额定转速(6 000 r/min),在高速运行时非常稳定,最大速度误差低于0.2%,低速运行带载能力强,在转速为2%额定转速时仍能满载稳定运行,这大大扩展了永磁同步电机的应用范围,具有较大的工程实用价值,并且已在工业产品中成功应用。

低温生物除铁除锰工艺快速启动与滤速的探求

为净化低温（5~6℃）高铁高锰这种地下水质,通过水厂实地滤柱实验表明,在该种水质下,适当调整工艺运行的参数能够快速富集铁锰氧化微生物,在120d左右实现生物除铁除锰工艺的快速启动和稳定运行;滤柱启动过程中,对滤层厚度进行了优化,1500mm厚新滤料在启动过程中会导致出水锰超标,而800mm厚成熟生物滤层在6~8m/h滤速下,可完成对铁、锰的深度去除;在此条件下,进行滤速探求的实验研究,最高滤速可达到16.5m/h保证出水铁锰合格,并给出了相应的反冲参数.

低渗气藏考虑非线性渗流特征的稳态产能方程

低渗、致密砂岩气藏已逐渐成为勘探开发的热点,其储层特征和高含水特点导致了渗流机理不同于常规气藏,主要表现为:在近井区呈现为高速非达西渗流形式;在远井区由于启动压力梯度的影响呈现低速非达西渗流形式。因此,采用常规达西渗流条件下建立的产能方程评价单井产能必然存在误差。目前针对非线性渗流机理对开发的影响已有深入研究,但建立的模型大多是复杂不稳定渗流模型,现场实际应用不方便。为了弥补现有气藏工程理论的不足,从基本渗流方程出发,建立了考虑低速非达西渗流机理的直井稳态产能方程,与实际井测试数据进行了对比,并深入分析了低速非达西渗流机理在不同条件下对产能的影响程度。

基于启动压力梯度的亲水低渗透储层物性下限确定方法——以蜀南河包场地区须家河组气藏为例

储层物性下限研究是客观合理认识气藏的基础,常规的研究方法在亲水低孔低渗透储层物性下限的研究中具有较大的局限性。为准确界定该类储层的物性下限,以气体低速渗流机理为指导,以气体低速渗流实验为基础,研究了气体在亲水低孔低渗透储层中的渗流规律,并建立了应用启动压力梯度确定该类储层物性下限的方法,即利用气体低速渗流实验查清研究区储层气体的渗流规律,建立孔隙度、渗透率与启动压力梯度的关系,界定启动压力梯度的临界点,进而确定储层的物性下限。应用该方法对蜀南河包场地区须家河组气藏亲水低孔低渗透储层物性下限进行研究,确定了河包场地区渗透率下限为0.05×10-3μm2,须二段、须四段、须六段有效储层孔隙度下限分别为8.61%,4.67%,5.21%。

低渗油藏非达西流启动压力梯度的确定方法

针对低渗透油层低速非达西流启动压力梯度的 6类确定方法进行了全面的论述和评价。准确地确定低渗油藏的启动压力梯度 。

基于高频信号注入的永磁同步电机无传感器控制技术综述

无传感器控制技术有利于改善永磁同步电机驱动系统的可靠性,降低系统成本,已经成为交流电机传动领域的一项热门及前沿技术。高频注入法利用电机的凸极特性估计转子位置,不依赖电机反电动势模型,非常适合永磁同步电机零速及低速运行。针对高频电压信号注入法进行调研和整理归纳,并将这些方法总结为传统的高频正弦波注入法、改进的高频正弦波注入法和高频非正弦波注入法三类。首先,分别介绍每类方法中的典型实施方案,并指出各个方案的优缺点;其次,针对三类方法的异同点进行分析比较;最后,对基于高频信号注入的永磁同步电机无传感器控制技术的发展趋势进行展望。

黄土地基排土场滑坡演化机制研究

由于场地的惟一可选性,尖山铁矿南排土场布置在软弱黄土斜坡地基上。从2008年开始,先后发生过不同程度的失稳破坏。基于工程类比方法,采用现场勘查、监测和跟踪调查等手段,研究黄土软弱斜坡地基排土场的滑坡孕育演化机制,就其滑坡类型及模式(低速缓动、旋转、牵引式)、成因机制(超载和侧向挤压主导、降雨触发)和孕育演化过程(持力层蠕滑-地基底鼓-黄土梁拉裂-旋转滑动-裂缝扩展-上部坐落)进行分析。从排土场边坡与基底的相互作用特征出发,采用理论分析确定最大堆载高度,基于工程类比和统计分析确定破坏范围,评估失稳对周边环境的影响后果。滑坡孕育演化机制指出,合理使用排土空间、调整排土场生成过程的时空关系、控制排土速度是调控系统各子结构过程稳定性的关键。并提出允许适度破坏的设计理念。

考虑启动压力梯度和高速非达西效应的低渗透气藏水平井产能

低渗透气藏存在启动压力梯度,对气藏产能存在很大影响。以具有顶、底不渗透边界的低渗透气藏为例,引入儒柯夫斯基变换,推导了考虑启动压力梯度及高速非达西效应的低渗透气藏水平气井产能计算公式,研究了高速非达西效应、启动压力梯度、水平段长度、渗透率各向异性比及偏心距等因素对气井产能的影响。结果表明,启动压力梯度和高速非达西效应的存在都使产能降低;在一定长度范围内,水平段长度越长,产能越大;渗透率各向异性的存在使产能降低;并做出了相应的流入动态关系曲线,为低渗透气藏中水平井合理配产提供了理论参考。

非达西效应对低渗气藏气井产能影响研究

针对低渗气藏的渗流特征,以高速非达西渗流理论为依据,考虑应力敏感、启动压力梯度及滑脱效应等因素,推导出相应气井产能方程,以此为基础对低渗气藏气井的产能规律进行研究。研究结果表明:低渗气藏地层压力、渗透率分布曲线的形状均呈"漏斗"状;启动压力梯度和渗透率变形系数越大,地层压力下降越快,滑脱因子越大,地层压力升高越快;气藏渗透率主要受滑脱效应和应力敏感交互影响,滑脱效应使气井产能增大,且随着滑脱因子增大,气井产能不断增加,井底附近的压力敏感导致的"应力污染"现象最明显。

低速永磁风力发电机起动阻力矩的分析计算

起动阻力矩是永磁风力发电机设计时的一个重要指标,它直接影响着发电机的起动和低速性能。本文从起动阻力矩产生的原因出发,运用铁磁学的基本原理,推导出低速永磁风力发电机起动阻力矩的具体计算公式。通过和发电机的实测结果比较,其偏差较小,在进行该类发电机的设计时,具有很好的参考价值。

一种改进的永磁同步主轴电机速度估算方法

对永磁同步主轴电机的模型进行分析,提出一种改进的永磁同步主轴电机速度估算方法。该方法根据估算电流与实际电流的误差修正估算速度值,并结合所提出的修正参数选取原则,能准确估算出电机转速。实验表明电机快速加速性能好,能在1s时间内从静止加速到额定转速(6000r/min),高速运行时控制精度高,抗负载冲击能力强,鲁棒性好,适用速度范围宽,低速运行时在低于2%额定转速时仍能满载稳定运行,从而验证了该方法的可行性和有效性。

低渗油藏非线性渗流压力分析

针对低速渗流,推导出存在启动压力梯度的非线性渗流试井分析模型,给出拉氏空间解和典型曲线理论图版;结合数据光滑、曲线自动拟合和历史拟合技术,编制了低渗非达西渗流的试井软件。通过三个油田若干口井的实例得到了满意的解释结果:消除了用达西渗流模型解释存在不渗透边界的假象,有效地解释了低渗透油藏非线性渗流压力资料(包括试井早期资料),并获得启动压力梯度值。对合理高效开发低渗油田具有重要理论和实际意义。

火电机组灵活性运行技术综述与展望

为有效解决大气污染问题,国家大力推进能源结构清洁化改革,风力发电、太阳能发电装机容量迅速增长,加之传统煤电产能过剩,导致电网调峰困难,这对现役火电机组的灵活性以及深度调峰能力提出了更高要求。本文以我国新能源发展趋势以及弃风、弃光程度为切入点,综述了提升火电机组灵活性运行的现状,针对火电机组现存调峰能力不足、负荷响应速度迟缓、长期偏离设计工况运行等问题进行了分析,并介绍了应对技术以及应用情况,在此基础上对火电机组灵活性运行下一步的工作方向进行了预测。

低风速适用型水平轴风力机气动性能优化与试验

为开发低风资源适用型风力机,以100 W水平轴风力机为研究对象,分析不同设计叶尖速比和设计攻角对风轮变风况气动性能的影响;考虑低风速地区风资源数据统计特点,以提高年发电量和降低启动风速为目标,以设计叶尖速比、设计攻角、叶片弦长和扭角为变量,采用NSGA-II算法进行全局多目标气动寻优;开展风力机性能测试试验。结果表明,优化后年发电量提高了9.14%,风轮启动转矩提高了9.62%;在不同负载条件下,优化叶片功率输出均有明显提高,启动风速由3.84 m/s降低到3.03 m/s;该方法避免设计陷入局部优化,提供一种低启动风速与高功率输出矛盾解决方案,为低风速水平轴风力机设计与应用提供重要参考。

中东地区孔洞型碳酸盐岩油藏非线性渗流机理

中东地区部分碳酸盐岩储层类型以孔洞型为主,裂缝不发育,具有高孔低渗的特征,与中国塔河油田缝洞型碳酸盐岩存在较大差异。为了提高对孔洞型碳酸盐岩油藏低速渗流规律的认识,通过对伊拉克HFY油田碳酸盐岩岩样开展单相油、单相水渗流实验和岩心压汞实验,分析基质型碳酸盐岩与孔洞型碳酸盐岩的低速非线性渗流特征。实验结果表明:孔洞型碳酸盐岩具有低速非线性渗流特征且与常规低渗砂岩不同,拟启动压力梯度与渗透率不存在线性关系。同时,由于孔洞型碳酸盐岩渗流孔道半径的多极化,导致其渗流通道在低速渗流区间存在逐级启动的现象,得出孔洞型碳酸盐岩存在拟启动压力梯度,但不存在真实启动压力梯度,并提出孔道全流动压力梯度的观念。所得实验结果对正确认识孔洞型碳酸盐岩低速渗流机理以及合理开发碳酸盐岩油藏提供了技术支撑。