电动汽车锂电池模块化热管理系统的设计及实验研究

针对电动汽车锂电池在高温情况下极易引发电池的性能退化,甚至导致热失控的问题,提出了一种电动汽车锂电池模块化热管理系统设计方案。所设计的系统采用20节圆柱形电池交错排列方式,电池之间布置6块内含冷却液流道的冷却单体,利用冷却单体中流动的冷却液迅速带走电池在工作时产生的热量,保证锂电池工作在25~40℃的适宜范围内。采用所设计系统针对冷却液流速、管道连接方式对电池模组冷却性能的影响进行仿真与优化,并根据优化结果,搭建实验平台进行实验验证。实验结果表明:增大冷却液流量可有效提高冷却效率,但流量的选取应权衡冷却效果与消耗功率的利弊;电池并联的最高温度和温差比串联分别下降了7.55℃和6.74℃,说明并联对提高整个模块化电池热管理系统的散热性能具有较好的效果,在电池包数量较大时,宜采用并联方式;并联缩短了温度大范围波动的时间,减小了过大的温度波动对电池造成的影响。

机床主轴轴承热诱导预紧力及刚度计算与实验研究

为了研究机床主轴系统非均匀温升带来的热位移对轴承预紧力和动刚度的影响,建立了一种机床主轴系统热机耦合模型。在分析轴承摩擦损耗影响因素的基础上,确定了系统热载荷和边界条件,采用有限元方法求解了机床主轴瞬时温升和热变形,根据轴承载荷-位移关系式求解轴承的热诱导预紧力,基于改进的Jones模型计算了轴承径向刚度。最后,实验测定轴承预紧力,分析预紧力影响因素。理论计算与实验结果表明:在定位预紧下,主轴、隔圈、轴承座和轴承热位移会导致轴承预紧力和径向刚度的增加,且随着初始预紧力、转速和环境温度增加,预紧力变化幅值也增加。此外,局部冷却引起热位移的变化,从而改变轴承预紧力和径向刚度的变化规律。

喷液式一体化在线动平衡终端的设计与实验研究

针对喷液式在线动平衡系统中的传统组装式平衡终端存在的问题,提出了一种新型的采用3D打印快速成形的一体化终端。在分析传统的组装式平衡终端存在质量过大和密封等问题的基础上,结合喷液式在线动平衡的技术特点和快速成形的要求设计出了新型的一体化平衡终端。在分析一体化平衡终端平衡能力的基础上,取实验主轴极限转速和容腔满腔液体的极限实验状态,建立了弧形容腔受力面分析模型,选取了容腔壁安全厚度,完成了一体化终端的制作,并且和组装式终端进行了关键参数对比。此外,为了保证液体的流动特性、表面测试的需求以及终端和主轴的配合精度,对一体化平衡终端配合锥面进行配磨,表面和液体流道进行了修形。最后,在高速主轴试验台上进行平衡终端的在线验证实验。实验结果表明,当转速为9 000 r/min,12 000 r/min和15 000 r/min时,通过在线平衡可以使主轴工频振幅分别下降达80.76%,82.34%和84.13%,且都一次成功,平衡时间也非常短,充分展现了平衡终端的可靠性。

结合传感器阵列和BP神经网络的挥发性有机物定量检测系统

为了快速准确获得挥发性有机物浓度,提出了一种基于金属氧化物气体传感器阵列和BP神经网络的挥发性有机物定量检测系统。首先,使用4个金属氧化物气体传感器组成传感器阵列,将被测气体组分与浓度转化为电信号波形,对传感器阵列信号进行特征提取得到特征矩阵;然后,使用BP神经网络实现目标气体浓度的检测,对BP神经网络拓扑结构设计与参数进行优化;最后,使用遗传算法提高BP神经网络检测精度。采用该检测系统检测混合气体中挥发性有机物异戊二烯浓度,检测结果表明,异戊二烯、氨气混合气体和异戊二烯、丙酮、乙醇混合气体中异戊二烯体积分数的均方根误差分别是0.058和0.077,系统满足挥发性有机物定量检测均方根误差低于0.1的要求。

高速电主轴注液式一体化平衡终端优化设计与实验研究

注液式在线动平衡是超高速电主轴的主要在线平衡方式之一,为了解决传统的注液式在线平衡终端容腔设计精度不高造成的平衡精度损失问题,计入高速旋转状态下平衡终端容腔内的油气复杂流动状态的影响,建立4种不同截面形状的容腔分析模型,利用FLUENT流体仿真分析手段基于VOF方法实现对平衡终端容腔内流体的三维数值模拟,研究了不同质量液体在不同转速条件下四种容腔内部流体的湍流情况、容腔内液体分布状态以及容腔外壁的合成压力,研究表明:90F形状容腔为最佳截面形状容腔。在充分考虑平衡终端极限运转条件下(最高转速和容腔充满液体),建立容腔外壁的有限元分析模型,实现平衡终端容腔的参数优化,应用3D打印技术制造优化后的平衡终端,在超高速铣削电主轴实验台上进行在线动平衡实验验证。实验结果表明:平衡前后工频幅值下降幅度均超过90%,平衡性能有效提升。

辨识主轴转子系统能量传递特性的矢量匹配平衡方法研究

为了有效抑制主轴转子系统由于不平衡引起的振动,并且克服传统动平衡方法效率低下的问题。以180SD35Q15高速磨削主轴为研究对象,利用有限元法,建立了主轴转子系统的动力学模型,并且利用模态测试试验对模型进行了修正,实现转子系统结构特征参数的获取;通过动力学方程证明了加重影响系数实际是由转子系统结构参数决定,是能够反映转子系统能量传递特性的参数,并且利用结构参数对其实现了辨识,利用矢量合成原理对配重方案进行寻优匹配,快速、准确的获取了配重质量和相位,采用矢量匹配平衡法和影响系数法进行了对比试验研究。结果表明:在15 000 r/min,18 000 r/min以及21 000 r/min时采用矢量匹配平衡方法进行动平衡,抑振幅度分别达到64.85%,49.57%和60.59%,抑振效果相较于影响系数法更好,且无需试重,一次配重成功,有效的缩短了平衡时间,大大地提高了平衡效率。

基于HLA/RTI的分布式交互仿真中数据分发管理的研究

在基于HLA/RTI的分布式交互仿真系统中,一个关键的研究问题就是如何建立仿真成员间有效的信息交互和传递机制以满足系统的可扩缩性要求。本文首先讨论了RTI1.3中的两种基本数据过滤机制,在对基于网格法的数据过滤机制深入研究的基础上,提出了一种新的数据分发策略:首先利用网格法进行区域匹配计算,然后基于公布方动态地分配组播地址。仿真结果表明,本文所提出的方法能有效地降低区域匹配的复杂度和充分利用组播地址资源。

结合变压器正反激原理的动力电池主动均衡方法

为了解决动力电池状态不一致导致电动汽车电池组容量下降的问题,提出了一种结合变压器正反激原理的动力电池主动均衡方法。该方法首先将变压器作为能量转移器件,实现电池组的均衡系统模组化,均衡模组内电池通过变压器正激原理进行均衡,模组与电池组间利用变压器反激原理进行均衡;然后,根据能量转移方向的不同,分别实现能量从电池组向均衡模组或均衡模组向电池组转移的两种均衡模式;最后,采用基于电池电压的控制策略,通过判断电池电压状态选择相应的均衡模式,实现不同均衡模组的同步均衡。搭建了均衡实验平台,在静置和美国城市循环工况测试条件下,分别验证所提出均衡方法和控制策略的有效性,实验结果表明,与传统基于变压器的均衡方法相比,提出的结合变压器正反激原理的均衡方法具有更快的均衡速度,平均均衡速度可达0.097 mV/s。

用于多种夹层板等效的有限元分析法

针对夹层板力学性能解析法难于计算复杂结构的夹层板且通用性差的问题,本文采用有限元分析法研究了夹层板性能的等效方法。对夹层板的代表体单元模型施加位移约束,模拟弯曲变形时线性独立的应变分量和弯曲内力;根据夹层板内力与应变的本构关系,求出刚度矩阵;最后由刚度矩阵得出宏观等效弹性常数,从而把夹层板等效成连续材料的单层板单元。将该方法与解析法计算结果进行比较得到的夹层板单元四个主要弹性常数误差在0.2%以内,验证了该方法的有效性;另外采用该方法等效三种典型结构夹层板,比较实际模型和等效模型的弯曲响应,得到的误差均在1.4%以内,表明该方法在不考虑复杂多变的夹芯结构时具有通用性。

分布式交互仿真中一种新的数据分发管理算法的研究

高层体系结构HLA中的数据分发管理DDM的主要目标是为了尽可能地减少成员收到不需要的数据和流过网络的数据量,以有效地使用系统的通信带宽和处理机的计算能力来满足系统的可扩展性,同时也提高了仿真效率。在对HLA中数据过滤机制深入研究的基础上,提出了一种新的DDM算法:首先利用网格进行区域匹配的计算,其次给当前有公布区域和订购区域重叠的网格单元动态地分配组播地址,最后实现把部分公布数据传递给接收方。仿真结果证明了方法的有效性。

基于物体像的干涉条纹图像中散斑噪声的识别方法

散斑噪声是激光干涉时的普遍现象,其覆盖被测表面对应区域的形状信息,造成测量误差。针对斜入式激光干涉测量中散斑噪声的特点,提出一种基于物体像的散斑噪声的识别方法。该方法通过统计物体像中有效测量区域和背景区域内灰度分布的特点,自动计算出判定散斑噪声的上下阈值。基于物体像与干涉条纹图像间微米级的映射关系,得到干涉条纹图像中散斑噪声的位置。设计了相关实验,对干涉条纹图像中识别出的散斑噪声区域进行修补,消除了包裹相位图中一个条纹周期内相邻像素点间大于π的相位突变。

一类求解带时间窗的团队定向问题的改进蚁群算法

带时间窗的团队定向问题是一类重要的物流配送路径优化问题,其优化目标是制定最优可行车辆路线,在规定的时间窗内服务一组顾客,以获得最大的总收益。提出了一类改进蚁群算法,用以求解该问题。为了提高解构造质量与效率,使用一种快速的方法来确定动态候选链表,并且利用串行法和贪婪法构造解。与迭代局部搜索相比,所提算法能够在12s内得到更好的解。

基于随机网络的在线评论情绪倾向性分类

提出了一种基于随机网络的在线评论情绪倾向性分类模型SCP-X(Shortest covering path-X).首先引入了一种增量式创建词语顺序共现随机网络的方法,并基于此随机网络以及情绪词表,提出了一种基于评论序列最短覆盖路径(Shortest covering path,SCP)的情绪倾向性分类方法.该方法具有以下两个优点:1)能够对相对短小、随意性较强、完整性较差的评论文本展开词语联想,从而对完整性较差的评论数据进行属性值扩展;2)能够对评论文本的冗余属性进行约简,约简后数据的属性规模为一般VSM模型的10%左右.本文最后设计了一组实验,对以下算法进行了对比测试:TC,SVM,SCP-TC,SCP-SVM,SCP-HMM,SCP-Bayes.结果表明本文提出的SCP-X方法对在线评论文本的倾向性分类效果更佳.

竞争的电子商务环境下逆向物流的最优策略

本文探讨了竞争的电子商务环境下,直销商关于特定市场响应参数的最优定价和退货策略,并结合算例说明了竞争程度对直销商利润的影响,以及竞争敏感度对最优策略的影响,并指出如何运用营销和管理运作战略来引导竞争敏感参数,来保证直销商的利润最大化。

搭接率对激光重熔氧化锆涂层结构及热震性能的影响

针对大面积激光重熔热障涂层后搭接区域结构的变化影响涂层使用寿命这一问题,对氧化锆涂层进行多道次激光重熔,探究了不同搭接率下重熔涂层表面及截面微观组织形貌的变化规律,并在电阻式加热炉中进行了热震实验,温度设定为1 050℃,分析随搭接率变化的涂层结构对热循环寿命的影响规律。通过扫描电镜观察发现:前后两个道次重熔层的裂纹在分界线处相互贯通,随着搭接率的增加,搭接区域的裂纹密度随之减小,而凹坑和微块的数目随之增加;热震实验后,裂纹平均宽度减小至5μm,表面出现大量凹坑,大部分由微块脱落所致;随着搭接率的增加,搭接区域截面纵向裂纹的偏转角先增加后减小,而涂层的热循环寿命先减小后增加;截面纵向裂纹的偏转加速水平裂纹的产生,当搭接率为0.30时,偏转角最小;当涂层脱落面积达到20%及以上、搭接率为0.30时,重熔涂层的热循环寿命最长。

基于有限元的波纹夹层板弹性和热性能等效方法研究

采用有限元分析法对波纹夹层板的代表体单元模型施加位移约束,模拟弯曲变形时线性独立的应变分量,提取弯曲内力。根据夹层板内力与应变的本构关系,求出刚度矩阵。最后考虑温度对弹性常数的影响,得出随温度变化的宏观等效弹性常数。同样,采用有限元方法对不同温度下夹层板热膨胀系数进行等效。对不同温度下等效前后模型的弯曲响应进行比较,误差在4%以内,验证了该方法的有效性。

不确定旅行商问题的鲁棒模型及其算法研究

旅行商问题是一类重要的组合优化问题。针对不确定旅行商问题,采用区间数来描述其城市间的旅行时间。在鲁棒优化理论框架下,建立其模型。该模型的突出特点是其鲁棒性可调。提出了一类求解该模型的精确算法和蚁群算法。与精确算法相比较,结果表明了所提出的蚁群算法能在较短时间内求得最优或近优的解。最后,分析了模型的性能,结论表明,在不确定环境下,鲁棒解是有效的。

动态团队定向问题的模型及其优化算法

针对物流配送系统优化设计中关键难题之一的团队定向问题,提出了一种部分顾客需求动态到达的动态团队定向问题,并建立了该问题的模型.采用把规划周期分成一系列时间段的策略,将动态问题转化成一系列的静态子问题求解.提出了一种蚁群算法,其特点是利用上一时间段的信息来加速算法寻优能力,并用一种基于分支定价的离线精确性算法来求解动态团队定向问题.实验结果表明,与基于分支定价的离线精确性算法相比,所提出的蚁群算法能在1 ks内求解4个测试算例,并且在2个算例中得到的最好解优于离线精确性算法的解.

基于HLA/RTI的分布式交互仿真中的死锁问题研究

从避免死锁的角度出发,深入地研究了RTI实现中的保守同步协议,并分析了RTI中为预防死锁的发生所采取的策略。在HLA标准下,其中重要的一点就是通过引入Lookahead以使时间管理机制能够得到更多的信息,这样可以有效地解决保守算法中的死锁问题。但如果物理系统出现死锁,那么基于HLA/RTI进行仿真时,仿真系统还是会出现死锁。最后,以一个机床加工系统为例进行了仿真,证实了上述看法的正确性。

转台-摆头式五轴机床几何误差测量及辨识

为降低转动轴几何误差对转台-摆头式五轴机床精度的影响,提出了基于球杆仪的位置无关几何误差测量和辨识方法。基于多体系统理论及齐次坐标变换方法建立了转台-摆头式五轴机床位置无关几何误差模型,依据旋转轴不同运动状态下的几何误差影响因素建立基于圆轨迹的四种测量模式,并实现10项位置无关几何误差的辨识。利用所建立的几何误差模型进行数值模拟,确定转动轴的10项位置无关几何误差对测量轨迹的影响。最后,采用误差补偿的形式实验验证所提出的测量及辨识方法的有效性,将位置无关几何误差补偿前后的测量轨迹进行比较。误差补偿后10项位置无关几何误差的平均补偿率为70.4%,最大补偿率达到88.4%,实验结果表明所提出的建模和辨识方法可用于转台-摆头式五轴机床转动轴精度检测,同时可为机床精度评价及几何精度提升提供依据。