基于Thermolib的低氢压PEMFC建模及仿真分析

重点研究了低氢压条件下质子交换膜燃料电池动态性能的数学仿真模型。不同于传统的搭建电堆各个模块的方式,此模型是基于MATLAB/Simulink环境下的Thermolib全参数化燃料电池仿真模型库建立的PEMFC电堆模型。讨论了氢氧供气压力、流量、电池操作温度等参数变化对电堆输出性能的影响。仿真结果表明,该模型可以很好地模拟出低氢压条件下电池的输出特性和动态响应,并且与实验数据有较好的吻合,反映出所建立模型具备很高的正确性、可操作性和有效性,为后续建立燃料电池系统模型和了解其动态行为奠定了良好的基础。

基于最速降线理论的负压抽屑装置优化设计

为提高深孔加工精度,解决深孔中难排屑问题,在分析负压抽屑装置原理的基础上,求解出负压装置的最速降线方程,设计一种带有膛线的最速降线负压装置来提高排屑效率,利用方程驱动曲线建立其三维模型进行流体仿真,并通过正交试验找出膛线的最优参数。Fluent仿真结果表明,最速降线负压装置的负压效果比普通的锥面负压装置提高了4.2倍,切削液流速提高了3.6倍,湍流动能提高了2.5倍;当膛线数量为8根,膛线深度为0.15 mm,螺旋角度为9°时能最大幅度地提高排屑动力。该结构有效提高了深孔加工排屑动力,证明了最速降线能有效促进流体流动。

REO-LM-S复配再生沥青组成设计与再生机理分子动力学模拟

针对再生沥青混合料中RAP的利用率较低,废弃机油(REO)对老化沥青弹性恢复效果欠佳及抗车辙性能较差的情况,选用高分子聚合物改性剂(LM-S)对REO再生沥青进行改性。利用响应面设计法确定两种再生剂最佳掺量,并借助傅里叶红外变换光谱(FTIR)分析再生沥青化学官能团和分子动力模拟分析揭示复配再生剂再生机理。最后,通过沥青胶浆拉拔试验验证REO-LM-S复配再生沥青性能。结果表明:再生沥青中再生剂最佳掺量为9.53%,再生剂中LM-S最佳掺量为30%,再生沥青25℃针入度、延度、软化点均满足规范要求。REO-LM-S复配再生剂通过提高再生沥青中轻质组分的含量改善老化沥青的性能,相较于REO再生剂,REO-LM-S复配再生剂对于老化沥青各组分扩散融合效果更好。REO-LM-S复配再生剂共混界面的最大平均拉应力较未添加再生剂共混界面提高29%,较REO再生剂界面提高7.8%。

基于BP神经网络及烟尘沉积特征的单隔间内起火点预测

为帮助火灾调查人员更准确、高效地判定起火点,提出了一种基于BP神经网络的起火点预测模型。通过对单隔间火灾烟尘沉积进行数值模拟,构建了59种不同起火点场景下壁面烟尘沉积数据库,并分析了典型起火点场景下的壁面烟尘沉积特征,发现起火点位置与壁面沉积总量及最大浓度平均值之间具有强关联性。选取上述两个参数作为输入,起火点位置作为输出进行神经网络训练,并利用新数据进行预测。结果表明起火点位置预测值的最大绝对误差为0.65 m,最小绝对误差为0.03 m,平均绝对误差为0.37 m,说明本文提出的模型能以较高精度预测起火点位置,是一种较好的火灾调查替代方法。

引导性反馈在基层医院医护急救综合技能模拟训练中的应用研究

目的比较引导性反馈在基层医院急诊岗位的医护人员急救综合技能模拟训练中的应用效果。方法选择在杭州市富阳区第一人民医院急诊轮转的医护人员为研究对象,将其随机分成对照组(50名)和实验组(50名),在急救综合技能训练后分别采用传统反馈和引导性反馈。反馈结束后,比较两组医护人员的急救理论、技能成绩,以及问卷调查两组对各自反馈的满意度评分和急诊科带教老师对两组医护人员临床工作能力的测评。结果实验组医护人员的急救理论和技能成绩均高于对照组,差异均有统计学意义(t分别=5.27、6.39,P均<0.05)。实验组对提高思维能力、增加学习自信心、帮助正确认识行为、愿意积极改变行为的满意度评分均高于对照组,差异均有统计学意义(t分别=14.33、12.11、16.49、15.22,P均<0.05)。带教老师对实验组医护人员临床思维能力、临床决策能力、团队协作能力、急救安全意识等临床能力评分均高于对照组,差异均有统计学意义(t分别=14.43、11.16、15.26、15.28,P均<0.05)。结论引导性反馈更有利于提高基层医院医护人员急救综合能力,使其更能胜任临床岗位工作。

不同截面抗滑桩的土拱效应对比研究

土拱效应是桩土作用理论研究的重要依据,但由于对不同截面形式抗滑桩的土拱效应作用机理研究较少,在抗滑桩设计中大多采用传统截面形式,考虑到传统矩形抗滑桩在形成土拱效应方面的不足,提出梯形截面优化抗滑桩截面形式。基于材料力学理论,利用轴向受压杆件的斜截面应力计算模型推导出梯形桩桩侧土拱拱脚受压区应力状态,并结合摩尔—库伦强度准则得出梯形桩桩侧极限承载力,通过算例对比分析梯形与矩形桩桩侧土拱极限承载力,结合数值模拟分析验证理论与计算结果。研究结果表明:梯形截面桩桩侧极限承载力相较于矩形截面有较为明显的提升,最大约为矩形桩的2.5倍;相同条件下梯形截面桩桩间土位移与剪应变增量更小,应力集中现象更明显,梯形截面桩对土拱效应的形成与发展更有利。

致密储层复杂缝网流固耦合渗流规律及产能模拟

致密储层在进行压裂改造后,其内分布有众多产状不一、纵横交错的天然裂缝,且与人工裂缝共同构成复杂裂缝网络,导致油气在储层内渗流规律极为复杂,严重制约致密储层油气资源高效开发。鉴于此,基于流固耦合作用的双重介质缝网渗流理论,建立了致密储层复杂缝网渗流体系的理论模型及数值模型,通过COMSOL及MATLAB软件联合仿真技术分析了天然裂缝长度、倾角以及与人工裂缝连通性对储层压力及产能的影响。结果表明:随着天然裂缝长度的增加,储层压力降低范围以压裂水平井为中心逐渐向外扩散,且压力传播范围逐渐增大,累计产油量与裂缝长度呈正相关;裂缝倾角在(0°,75°]时,累计产油量增加幅度较小,但裂缝倾角在(75°,90°]时,累计产油量明显增加,裂缝倾角存在最优值范围;随着缝网之间连通性的增加,储层压力降低程度及范围逐渐增大,且中后期累计产油量大幅增加。研究成果对合理制定致密储层的开发方案及提高产能等具有一定的指导意义。

航空发动机运用与维修课程建设与教学研究

高质量发展已经成为民航发展进入新阶段的时代主题,民航通航领域对高质量飞行与机务人才的培养提出了更高的要求。其中,航空发动机运用与维修专业知识是该领域人才必须掌握的核心知识。为此,基于移动互联网和虚拟仿真等新技术,针对航空发动机运用与维修领域新要求,更新了课程内容,革新了教学模式,以完善相关知识体系。该文着重探讨了航空发动机运用与维修课程的内涵,提出了对应的课程目标,设计了课程内容,并探究了相关新技术在课程教学模式改革中的应用,为课程的高质量建设打下基础。

电子回旋共振离子推力器研究与应用综述

电子回旋共振离子推力器(ECRIT)以电子的无碰撞加热机制产生等离子体,具有推力范围宽、下限低、可精确控制的特点。本文从原理和工作过程出发,分析了ECRIT对当今空间飞行任务的适用性。围绕这些适用范围,综述了当前原理可行的10cm低推力、2cm微推力ECRIT在不同工质驱动下的研究和应用现状,总结了这些推力器性能的重要特征,分析了制约推力器进一步发展的关键问题。结果表明,ECRIT因为独特的原理和物理过程以及成功的飞行实例,被证明适用于当今深空与近地小行星及引力波探测、微小卫星控制以及地球极低轨道飞行器的阻力补偿。

基于电机悬置优化技术的轻型火箭炮发射底盘减隔振技术研究

针对某轻型火箭炮发射底盘的低频异常振动问题,采用理论推导、仿真分析和试验验证相结合的方法,进行了轻型火箭炮发射底盘异常振动测试,构建了包括电机悬置参数在内的火箭炮发射底盘振动理论模型和有限元仿真模型,分析了火箭炮发射底盘电机悬置的隔振效果,结合试验结果和理论计算结果,完成了电机悬置的优化设计,并通过电机悬置优化前后的轻型火箭炮发射底盘在炮弹装载过程中的振动试验对比,验证了电机悬置优化的减振效果。试验结果表明:采用电机悬置优化方案后,载运装置的振动情况得到明显改善,装载导轨处的振动功率谱密度峰值由原来的0.67 m/s^(2)下降到0.33 m/s^(2),比优化前降低了50.7%,有效地改善了轻型火箭炮发射底盘的低频异常振动现象。

主动容错多副本民航存储系统状态转换模型

主动容错机制解决了被动容错冗余问题,实现了硬盘潜在故障的提前预测和主动处理,显著提高了存储系统的可靠性.然而,民航存储系统采用被动容错机制无法全面保障系统可靠性.本文利用主动容错机制的优势,基于硬盘故障预测模型构建了多副本民航存储系统状态转换模型.该模型全面考虑硬盘,节点和机架故障3个因素,采用韦布分布模拟民航存储系统事件的发生.根据系统状态转换模型,本文使用了改进的基于事件驱动的蒙特卡洛仿真方法,对民航存储系统进行了全面的可靠性分析.实验结果表明,本文模型显著提高了民航存储系统的可靠性.另外,敏感性分析得出主动和被动的结合机制有效延缓了系统可靠性下降的趋势,节约了网络带宽资源.

带坞舱船舶尾舱消浪装置消浪性能研究

目的 带坞舱船舶尾部具有与外界连通的自由液面,由于船舶运动会在坞舱内产生波浪,形成有害的波浪砰击,影响舱内装备的正常作业。针对这一问题,系统地对带坞舱船舶尾舱内的消浪方案进行模拟与优化,提出一套具有良好消浪性能的消浪装置方案。方法 以荷兰皇家海军两栖运输船为目标进行三维建模,使用CFD方法对其进行不同波浪下船舶响应模拟和分析,监测船舶的运动响应和舱内多个监测点的波高情况,使用多孔挡板为基础,给出一套消浪装置,并进行带有消浪装置方案的船舶响应模拟,评估该消浪装置方案的消浪性能。结果 对舱内首端和侧壁布置多孔板消浪装置,消浪效果可达40%~50%,验证了该消浪装置的可行性。结论 采用多孔介质区域模型对带有多孔介质消浪装置的整船进行数值模拟,在计算效率远高于对实际物理模型建模的同时,可以得到较好的消浪效果。

寒地村镇住宅侧窗的多目标优化设计研究

随着人们对保护生态环境的认识和可持续发展意识的提高,绿色节能在建筑设计阶段受到极大关注。在中国东北严寒地区建筑的初始设计阶段,采暖季能耗、采光和室内热舒适性是绿色节能设计的必要参考条件与优化目标。基于以上三个目标将全年单位面积能耗(EUI)、有用日光照度(UDI)、最冷周预测平均投票(PMV)作为研究对象。使用Rhino软件建模,通过Grasshopper插件搭建性能模拟平台,并使用Octopus插件对三个目标值进行多目标优化。将优化设计值与初始方案进行比较,最终使建筑全年单位能耗降低6.01%~10.00%,UDI增加1.82%~14.55%,PMV提高0.03%~1.29%。结果表明寒地村镇住宅侧窗的多目标优化设计,能够有效降低建筑能耗、采光和室内热舒适性。研究采用与过去静态采光模拟不同的动态采光模拟,使用DA、UDI两种更新的评价指标,从参数化角度对中国东北寒地村镇住宅室内环境优化设计提供理论依据。

CAD立体模型多源匹配的ICF靶位姿测量

本文提出一种基于CAD立体模型匹配的位姿测量方法,用于解决高功率激光装置中微小靶的高精度定位问题。该方法利用CAD文件信息构建靶的立体模型,将立体模型与3-CCD多源图像进行关联匹配,避免了传统定位方法中将多源图像单独处理产生的误差叠加问题。本文基于模型探索点的Chamfer距离转换定义靶的匹配度函数,用于评估模型与靶的匹配程度,并利用遗传算法(GA)对该函数进行寻优求解得到靶的测量位姿。针对GA容易陷入局部最优值问题,提出一种基于分层的自适应遗传算法(HAGA)提高算法的搜索精度和效率。为提升复杂工程的系统调试效率,本文利用OpenGL图形库搭建仿真系统,实现靶的仿真成像、离线算法调试等功能。仿真系统避免了系统中安装误差、加工误差以及相机环境光等诸多因素的干扰,能够更方便的对算法进行调试和验证,提高工程效率;实验还搭建了3-CCD定位测量平台用于对不同靶型准直状态的定位调整。测量结果显示靶的平移定位误差小于3.5μm,角度误差小于0.07°,其误差小于实际测量系统的误差要求,验证了测量算法在实际工程中应用的可行性。

不同弯管角度和入口速度下管道内压缩空气泡沫流动研究

理解和预测管道内压缩空气泡沫流体的流动规律,有利于消防工作者根据火灾类型和规模铺设合适的管路以及选用合理的泡沫流体。本文采用CFD仿真模拟分析了不同弯管角度和泡沫流体入口速度对管道内压缩空气泡沫流动行为的影响。研究发现,随着弯管角度的增加,出口段的内壁流速呈现3种变化现象:涡旋和回流现象、回流现象、近似直管流动现象。随着弯管角度增大,弯头转折点的泡沫流体平均速度逐渐增大。由于离心作用,更多的泡沫流体被挤压加速,导致泡沫流体在弯头处的平均速度均大于入口流速,并且在弯管角度θ≥120°时,由于低速区的消失,2种泡沫入口流速下均出现平均速度增长率相对更大的现象。发现泡沫流经弯管时,动力黏度呈现非单调演化趋势。当泡沫流经弯头时,由于弯头的阻碍作用,使流速降低,出现低黏度区间,导致局部黏度下降至2 kg/(m·s)以内(约为稳定段黏度的1/3)。

基于时域卷积网络的风力涡轮机发电功率多时间尺度预测

基于时域卷积网络,提出一种风力涡轮机发电功率的多时间尺度预测方法。首先,对影响发电功率的若干数据进行清理和归一化处理,减少异常值所带来的不良影响。其次,为了能够有效地捕捉时间序列数据中的动态特征,搭建了一种三层结构的时域卷积网络模型,对风力涡轮机未来一段时间内的发电功率进行预测。最后,利用公开数据集进行仿真实验,验证所提出模型的有效性,并对不同时间尺度的预测结果进行对比分析。

大倾角“三软”煤层巷道围岩控制技术研究与应用

通过对某煤矿202运输顺槽的顶底板、应力环境及煤层的岩性特征进行分析,结合该矿的支护现状,采用理论分析和数值模拟的手段,对回采巷道支护提出了优化方案。理论分析表明,巷道顶板垂直应力通过岩层间传递作用于巷道底板,造成底板出现持续性底鼓现象,同时顶板各岩层界面处容易发生离层现象。数值模拟结果表明,巷道开挖后拉应力区的范围为1.8 m,若支护范围选择不合理的话巷道容易发生整体变形。针对上述情况,提出高强高预应力支护设计思路,确定锚杆长度选择为2.6 m,同时对该工作面的运输顺槽进行锚网索+W型钢带+喷浆的支护改进。经现场实测,采用该种方案对巷道进行支护,煤层工作面在高应力环境下回采巷道较为稳定,能够保证工作面安全回采。

电力驱动系统实时控制虚拟实验平台

在研制复杂大功率电力驱动系统的过程中,实际测试前采用虚拟实验平台对控制器的中断延迟、计算速度、内存、接口、通信等瓶颈和瑕疵进行排查,可缩短开发周期,降低开发费用和技术风险。该文依据实际电力驱动系统结构,提出离散事件变流器系统与连续时间电机系统解耦的实时仿真框架,并基于Simulink开发电力驱动系统实时模型库;采用dSPACE实时仿真环境生成模型的实时C代码,基于两定时器任务实现交流驱动系统15～20μs步长实时仿真。实时仿真系统具有与实际系统的实时硬件接口,可以与实际控制器或实际电机系统直接相连,构成硬件在回路仿真测试或快速控制原型系统。在一般的实验室中可以对大功率电力驱动系统进行测试、教学和操作培训。

基于数值模拟的复杂地层套管破坏机理研究

分析和评述了从 30年代以来国内外关于复杂地层套管破坏机理研究的发展过程和动态 ,提出目前尚未解决的问题就是“复杂空间力学系统地层”与套管破坏的各种耦合的数学、力学问题。因此提出首先要解决复杂地层数学模型、力学模型、以及地层与水泥环及套管之间的力学耦合问题 ,并且必须研究复杂地层遇水膨胀、地层滑动、地层蠕动、地表地层升降使套管破坏与地应力场状态关系 ,根据复杂地层套管破坏井段地质构造图、地震资料、测井资料及套管破坏特征 ,反演出整个研究地层区块现代地应力场。同时提出了用计算机数值模拟技术为主要研究手段及对现代地应力场的研究是今后复杂地层套管坏机理与预防措施研究的发展方向。该研究是一门综合性的、学科间大跨度交叉的边缘学科研究 ,将对地应力理论和推动地球科学、数理科学的发展具有重大的科学意义。

水压致裂过程分析的数值试验方法

应用自主开发的岩石破坏过程渗流与应力耦合分析软件 Ｆ－ＲＦＰＡ^（２Ｄ）研究均质、非均质岩石水压致裂过程，对比理论解验证数值模拟软件的可靠性，为该问题破裂机制的研究提供新的分析方法．