PEMFC空气系统流量和压力协同控制策略设计

为提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)空气系统的动态响应性能,避免局部缺气而导致其输出性能降低等问题的出现,针对空气系统存在流量和压力耦合的问题,分别采用PID、前馈解耦控制和模型预测控制(MPC)对空气系统进行控制,通过仿真和台架测试,验证控制算法的有效性。结果表明,两种控制算法相比较PID均具有较好的控制效果,空气流量和空气压力均能快速跟随设定值,PEMFC发动机的输出性能平稳。

一器三行小青菜精量排种器设计与优化

为改善我国传统的单行和双行播种模式所面临的播种效率低下的问题,以“上海矮箕”小青菜种子为研究对象,设计一种新型的一器三行精量排种器,并对排种器的工作原理进行分析。通过相关数学理论计算出所设计排种器关键部件的相关参数。利用FLUENT软件对排种器内部气流场进行分析,确定最佳的吸孔数目。将负压、排种盘角速度以及吸孔锥角作为试验因素,以排种器进行排种时的合格率以及漏播率作为性能指标,开展CCD二次旋转正交组合试验。当负压为-2.16 kPa,排种盘角速度为29.43 r/min,吸孔锥角为61.51°时,内圈合格率为95.12%,漏播率为3.67%,中圈合格率为94.68%,漏播率为3.12%,外圈合格率为94.24%,漏播率为2.58%。进行台架试验和田间试验验证所得最佳组合参数的合理性。

小尺度水平井钻柱动力学实验台架研制及应用

水平井钻井过程中钻头与钻柱的运动规律非常复杂,通过现场测试研究钻头与钻柱振动的方法成本高,无法准确解耦各因素,且数据采样率低,不能进行系统分析。因此,以物理相似为基础,设计了一套基于微钻头−钻柱−岩石的小尺度水平井钻柱动力学模拟实验台架;在钻柱上设计分段套管,模拟套管对钻柱的约束;为更加真实反应钻头与岩石互作用对钻杆及钻头振动的影响,设计微型PDC钻头进行模拟破岩;开展了水平井钻柱室内试验研究,分析了钻柱系统的耦合振动、转速及钻压对钻柱系统振动的影响规律。结果表明:钻头的轴向振动对钻头的扭转振动有较大的影响,且当钻柱发生扭转振动时,其功率谱密度明显高于匀速转动下钻头的功率谱密度;随着转速增大,钻头和钻柱的横向振动加速度也随之增大,钻头扭转振动在主频上的振动幅值也随之增大;随着钻压增大,钻头粘滑振动和横向振动加剧,但对轴向振动的影响不明显。

蜂窝式SCR催化剂Bench(中型)实验活性系数研究

对V-W-Ti系蜂窝式脱硝催化剂(SCR) Bench(中型)性能评价的影响因素进行了研究,结果表明,烟气中水分含量与催化剂的脱硝活性系数呈负指数关系,与催化剂转化活性系数不相关;烟气中氧含量越大,催化剂的脱硝活性系数越高,而转化活性系数则越低;温度与脱硝活性系数近似呈线性关系,与转化活性系数呈指数关系;催化剂的活性受到活性物质含量的影响,每增加0. 1%的钒,活性上升0. 54 m/h左右,转化活性上升29. 26 m/h;催化剂表面越粗糙则其活性系数越高; Ti O2粗颗粒和细颗粒的比例为3. 2∶1时,催化剂活性最高。提出了催化剂脱硝活性系数及催化剂转化活性系数模型,其预测精度较好,并给出了计算二氧化硫转化率的经验式。

热工实验教学改革的探索与实践

热工实验是机械类专业的基础实验课。原有热工实验存在仪器设备台套数不足、实验项目数量偏少、实验内容枯燥、教学方法单一等问题,不符合现阶段实验教学要求。通过增加实验台架数量、丰富实验课程内容、建设虚拟仿真实验平台、按不同专业因材施教等措施,极大地提升了学生参与实验的积极性和实践技能,保障了实验教学质量。

船用三通调节阀不同压力下流量特性修正研究

以PN50 DN250三通调节阀为研究对象,针对三通调节阀主旁通回路高压实际工况流量系数缺乏数值模拟研究及试验条件的问题,提出一种修正低压试验工况流量系数得到高压实际工况流量系数的方法。利用CFD计算流体力学方法模拟研究低压工况与高压工况下三通调节阀在10%~100%共10组典型开度下主控制回路和旁通回路流动特性,计算对应流量系数Kv,根据提出的高低压工况流量系数修正转化关系,对低压试验工况下的试验流量系数进行修正,得到高压实际工况流量系数,并通过试验加以验证。结果表明,修正后的高压工况流量系数曲线与试验流量系数曲线趋势一致,且修正后的流量系数与试验平均误差在2.35%以内,证明了该修正方法具有良好的精度,可用于高压实际工况下流量系数的预测。

台阶爆破模型试验下破碎岩石抛掷速度规律分析

为了研究台阶爆破破碎岩石抛掷速度的主要影响因素与变化规律,采用量纲分析法确定破碎岩石抛掷速度的主要影响因素,并借助高速摄影系统与台阶爆破模型试验研究不同影响因素下破碎岩石抛掷速度的变化规律.结果表明:破碎岩石抛掷速度的主要影响因素为炸药单耗、最小抵抗线与炸药量的关系(W^(3)/Q)和不耦合系数,抛掷速度对炸药单耗最为敏感,W^(3)/Q与不耦合系数次之;高速摄影图像显示,当爆破作用时间为0.5 ms时,台阶自由面岩石出现位移,当爆破作用时间为2.0 ms时,在爆炸应力波作用下,台阶自由面出现裂缝,破碎岩石的运动形态可分为鼓包运动阶段与抛掷运动阶段,二者之间存在明显的过渡阶段;炸药单耗、W^(3)/Q、不耦合系数与抛掷速度间存在明显的非线性关系,抛掷速度随炸药单耗的增加呈指数函数递增,且存在临界炸药单耗使破碎岩石的抛掷速度出现激增,抛掷速度随W^(3)/Q、不耦合系数的增大呈幂函数递减.

露天矿山深孔台阶压渣爆破参数优化研究

为了提高露天矿山深孔台阶爆破质量,通过对某矿区现有台阶爆破参数和大块率进行现场调研,提出压渣爆破技术方案,结合LS⁃DYNA软件仿真分析与理论计算,得到适宜的孔网参数和压渣厚度,并将该参数应用于现场爆破试验。结果表明,压渣厚度5 m、孔间距5 m、抵抗线4 m为适宜爆破参数,该条件下现场爆破试验平均大块率小于7%,取得了良好的爆破效果。

VVT相位及初始火核对高压缩比汽油机燃烧特性的影响

在一台高压缩比自然吸气汽油机上,通过台架实验研究了进排气相位、初始火核对燃烧参数及燃油消耗率(BSFC)的影响。结果表明,合理设置进气门晚关相位是实现发动机较高热效率的关键技术。相对原机型,应用进气门晚关策略及高压缩技术后,发动机BSFC降低了7%~11%。进气门晚关策略可提高缸内工质压力,降低泵气损失和增大燃烧定容度,在200kPa、2000r/min工况下比进气门早开策略的BSFC低了5g/(kW·h)。优化初始火核成长空间后,在300kPa、2000r/min工况下BSFC降低了6g/(kW·h)。

苎麻茎秆台架切割试验与分析

为了给苎麻收割机的研制提供切割理论基础,该文进行了苎麻茎秆切割参数的试验研究。该文利用自行设计的试验台架进行苎麻茎秆的切割试验,研究往复式单动刀及双动刀切割器不同刀片几何参数(刀片长度、刀刃类型)、不同切割线速度和不同茎秆喂入速度对切割性能(切割功耗、切割质量和综合评分值)的影响。根据各个因素特点,论文采用多因素正交试验的方法确立两水平因素(刀刃类型、刀片长度和动刀组数)的最优水平组合,然后固定两水平因素的最优水平组合,以切割线速度和茎秆喂入速度为试验因素进行二次回归正交旋转设计试验来获得因素的最佳参数。根据多因素正交试验结果,采用往复式双动刀切割器,选用锯齿刃长刀片(120 mm)为最优水平组合。根据二次回归正交旋转设计试验结果,当切割线速度为0.878 9 m/s、茎秆喂入速度为0.862 4 m/s时,单位长度割幅切割功率最小,为281.408 4 W;当切割线速度为1.161 4 m/s、茎秆喂入速度为0.711 7 m/s时,单位面积切割失败株数最少,为5.691 1株;当切割线速度为1.092 0 m/s、茎秆喂入速度为0.722 9 m/s时,评分值最高,为86.7180分。综合试验结果,苎麻切割试验理论最佳水平组合为:切割线速度1.092 0 m/s、茎秆喂入速度0.722 9 m/s,采用往复式双动刀切割器,选用锯齿刃长刀片(120 mm),此时单位长度割幅切割功率为318.814 5 W,单位面积切割失败株数为6.006 4株。研究结果为后续苎麻收割机切割部件的研制以及切割行走速比的选择提供了基础理论数据。

蔬菜钵苗移栽机取苗机构人机交互参数优化与试验

针对蔬菜钵苗自动取苗机构多目标优化设计问题,利用可视化人机交互优化方法进行求解。建立了移栽机取苗机构优化数学模型,编制基于Visual Basic的计算机辅助分析与优化软件,分析设计变量对目标和约束的影响,进而优化得到满足取苗要求的结构参数组合。利用ADAMS软件和高速摄像技术对取苗机构运动特性进行了移栽机仿真和台架试验验证。试验结果与理论分析结果基本一致,表明了机构运动学模型及其优化设计理论和方法的正确性和可靠性。通过取苗试验证明该机构能完成取苗作业,且取苗成功率为80%。

低温等离子体协同纳米催化技术降低柴油机NO_x排放

针对目前国内外开展的利用低温等离子体协同催化(NPAC)技术转化NOx排放的热点科学问题,采用柠檬酸络合法制备了一种La0.8K0.2Mn0.5Co0.5O3(LKMCO)纳米催化剂,协同低温等离子体(non-thermalplasma,NTP)发生器建立了NPAC系统。通过发动机台架试验,研究了NPAC技术转化柴油机NOx排放的影响因素,重点分析了NTP能量密度和排气温度对转化NOx的影响规律。结果表明:在NTP不同放电频率工作下,O2浓度与原机相比明显降低,降幅最高为5.17%;随着能量密度的增加,NO2浓度升高,NO浓度降低。在放电频率为14.0kHz条件下,当能量密度大于80J/L时,NO2和NO浓度开始转化;在温度为280～350℃时,LKCMO催化剂发挥活性,NPAC技术作用下NOx转化效率得以显著提高。

BOTDR分布式光纤传感技术在充填法采矿模型试验中的应用

为研究司家营铁矿南区开采过程中采场稳定性以及地表沉降情况,选取一个盘区所在的剖面进行物理力学模型试验,并引入布里渊散射光时域反射技术(BOTDR)对开采过程中模型内部的应变进行监测。试验结果表明模型总体呈稳定状态,采场顶板和地表沉降量较小,矿柱应变变化平稳,阶段空场嗣后充填法开采是可行的。BOTDR传感技术对模型变形监测十分有效,其分布式、精度高、易布置、不易受开采扰动等优点,可以作为模型试验监测技术加以推广。

整车防抱死制动系统台架检测与道路对比试验

基于汽车防抱死制动系统整车性能检测的需要,提出了一种室内试验台架检测方法。该试验台检测系统主要由路面附着系数模拟装置、车辆运动惯量模拟装置、测控系统、数据采集系统等组成。在相同工况下对同一辆车进行ABS台架与道路对比试验,结果表明,该汽车ABS台架检测方法能够真实地模拟汽车在道路上的运行工况;台架检测结果中的关键技术参数与道路试验相应参数误差小于5%,证明了该ABS台架检测方法的有效性。

直接法制取低功耗软磁铁氧体扩大试验研究

以铁屑、软锰矿和锌烟灰为原料,进行了10kg/次规模的直接法制取低功耗软磁共沉粉的实验室扩大试验。试验结果表明,共沉粉杂质元素含量低,配比准确,活性好。以本法制备的共沉粉为原料进行的单槽和多槽混合共沉粉的铁氧体工艺试验结果表明,由"直接法"所得共沉淀粉,经铁氧体工艺制备的锰锌软磁铁氧体产品的质量完全达到日本TDK公司的PC30、接近PC40指标,而且所有磁性能指标均超过国内某公司同类产品。

拟合齿轮五杆水稻钵苗移栽机构的机理分析与试验

钵苗移栽具有提高产量,增大精品粮种植面积等优点,该文作者基于双曲柄五杆水稻钵苗移栽机的结构形式,针对重要传动部件进行改进,开发了基于B样条拟合曲线的轻简化水稻钵苗移栽机构——拟合齿轮五杆水稻钵苗移栽机构。对该机构进行拟合齿轮节曲线传动分析,建立移栽机构运动学模型,运用matrix laboratory(MATLAB)中GUI平台开发出了水稻钵苗移栽机构辅助分析与参数优化软件,通过软件优化得出一组能够满足钵苗移栽要求的结构参数。建立三维模型,并通过automatic dynamic analysis of mechanical systems(ADAMS)进行虚拟样机仿真,初步验证机构的合理性。加工移栽机构核心部件,装配并在试验台架上进行试验研究。通过对移栽机构的试验台架试验,验证了移栽机构参数的合理性和有效性。以秧夹开口开度、秧夹夹持力、取秧频率为因素,以伤秧率和漏秧率为评价指标,选取二次回归正交旋转组合试验的方案,运用Design-Expert 7.0软件进行分析,得到的分析结果进一步验证了拟合齿轮五杆移栽机构的合理性。

基于快速原型系统的汽油机控制策略开发

介绍了发动机控制策略开发流程、模块开发和仿真测试。使用Mototron快速原型工具,针对1.8VVT发动机,按照V模式开发了基于扭矩结构的发动机控制策略,进行了台架和整车标定试验。试验结果表明,开发的控制策略可以较好地实现对发动机和整车的控制。

电传动履带车辆双侧驱动快速控制原型开发

为引入快速控制原型方法以有效指导电传动履带车辆双侧驱动控制策略开发,推导出不同工况下双侧电机转子轴端转动惯量匹配及阻力矩公式,并提出台架试验方案.在Matlab/Simulink环境下开发了转速调节与转矩调节控制原型模型;依托电传动双路试验台架和dSPACE系统,构建适合电传动履带车辆双侧驱动快速控制原型试验台架.对两类控制策略进行快速完善、验证和比较,获得较优的双侧驱动控制策略原型.结果表明,采用快速控制原型与试验台架相结合的方法可提高控制策略开发效率.

串联式汽车尾气热电发电系统台架试验

利用低温型Bi_2Te_3基热电器件构建一种4层串联结构的汽车尾气热电发电系统,通过台架试验测试了系统的输出性能并分析其影响因素.结果表明:当热电器件的最高热端温度达到其最大耐热温度时,系统的可回收最大功率约为60 W;采用一体化间接冷却方式难以降低系统的冷端温度,从而导致温差不明显;在相同条件下,中间2层串联热电器件的总体输出性能较好,适当减小集热器的尺寸,可以提高其热容量和表面温度,从而提高系统的输出性能.

台阶爆破振动传播规律及动力响应特征研究

针对台阶爆破施工对邻近建(构)筑物的破坏问题,以某台阶爆破工程为背景,通过现场实验及数值计算,研究了水平距与高程共同作用下单响最大药量为3.8 kg、直径为38 mm孔爆破振动传播规律及动力响应特征。研究表明:振速响应特征规律与现场实测一致,水平距与高程共同作用下爆源近处峰值振速衰减较快,远处衰减较慢,垂向出现典型的高程放大效应,放大系数为1.2倍,但总体峰值振速并没有出现放大效应,主频率与总体峰值振速保持较好的一致性,总体呈衰减趋势;位移响应特征规律与振速变化趋势一致,合成峰值位移与合成峰值振速存在函数关系y=0.18+0.74v。