一、确定气体“状态”也需要“过程”分析(论文文献综述)
李亚楠[1](2021)在《薄壁管气液混合流体压力成形工艺的研究》文中提出空心变截面构件的设计与使用是实现轻量化的重要途径。针对截面周长变化不大的薄壁管件的成形,目前较为成熟的工艺有压力顺序成形和充液压形,两种工艺均是使用液体作为填充压力介质支撑管壁,不可避免的会出现成形过程中压强波动大和密封困难等问题。针对该问题,提出了将气液混合物作为填充压力介质以支撑管壁的压制成形方法。首先,本文针对圆形截面管压扁和压方两种典型的压制成形过程,进行各个阶段的几何分析和受力状态分析。确定了垂直方向和水平方向复合加载或顺序加载的圆压方成形过程中,管材体积与下压量的关系表达式;进行了不同约束条件下管材的受力状态和应力状态,得到等效应力最大的位置为圆角与直线段的过渡点。其次,针对纯液体、纯气体、气液混合三种填充压力介质,推导其压缩模型并进行压缩特性对比,气液混合介质压缩曲线的可调性更优;将纯气体以及气液混合两种填充压力介质的压缩曲线与前述典型压制成形过程的几何分析相结合,得到采用纯气体、气液混合两种填充压力介质进行压制成形时的“支撑压力-下压量”曲线。针对气液混合介质压缩曲线,得到工艺参数窗口的确定方法;对压缩曲线进行了灵敏度分析,初始气体所占体积比的偏差对压强的影响较大,在进行工艺参数选取时,初始气体所占体积比越大,其偏差所引起的压强波动越小。再次,针对气液混合流体压力成形在模拟时需要将管内压强与管材形状进行耦合的特殊性,开发了人工模拟以及半自动模拟两种方法,模拟得到的结果一致;应用开发的模拟软件进行不同填充压力介质以及不同初始条件的圆压方成形,对比成形结果可得到结论:成形相同的零件,气液混合流体压力成形的工艺参数窗口更大,可调节范围广,成形条件要求低于纯气体或纯液体压力成形;在相同的初始压强条件下,气液混合流体压力成形能够获得不同的加载曲线。最后,针对变截面管件的成形进行零件分析与方案设计,通过模拟选择合适的加载曲线,确定了使用气液混合流体压力成形工艺进行成形的工艺参数;开发出气液混合流体压力成形的专用装置,能够实现气体和液体的输入及密封,实时检测管内压强,获得“压力-下压量”曲线,模具能够在压力建立及成形过程中固定管材,防止轴向移动和两端翘起;进行了变截面管的成形实验,将实验结果与模拟进行对比,壁厚分布一致。
梁远桥[2](2021)在《混空轻烃燃气管网输送功能与安全性研究》文中提出混空轻烃燃气以点状分布式能源供应系统作居民燃气时,按照天然气住宅管网规范设计的管网输送混空轻烃燃气必须解决输送功能与安全性问题。民用住宅小型管网混空轻烃燃气输送功能与安全性研究是新型燃气应用的基础科学问题,对混空轻烃燃气应用有着非常重要的意义。研究了混空轻烃燃气管网输送与安全理论,与天然气住宅管网输送对比,露点问题是混空轻烃燃气的主要安全问题。理论上确定了混空轻烃燃气输送管网的形式,分析了燃气物性参数的计算,依据混空轻烃燃气管内流动规律和安全性要求,建立了混空轻烃燃气流动的连续性方程、运动方程、能量方程和状态方程。采用理论推导和软件模拟的方法,研究了天然气住宅管网输送混空轻烃燃气的输送压降变化规律。建立了住宅楼宇枝状管网模型,理论推导出燃气在该管网模型输送的压降公式,通过推导的压降公式和Pipeline Studio模拟软件,研究对比了天然气和混空轻烃燃气的压降,得到两种燃气输送压降变化规律和差异原因。同等输送工况下,理论压降公式推导计算和软件模拟得到的混空轻烃燃气压降大约是天然气压降的平均2.4倍、2.3倍,将住宅楼宇天然气管网直接用于输送混空轻烃燃气时,建议适当提高输送压力。以建立的混空轻烃燃气枝状输配管网系统模型为研究对象,研究了非等温状态不同输送压力、不同用户载荷、不同数量用户端阀门启闭变化下从气源到管路最远端用户的压降变化规律以及对管网和管路最远端最不利用户的输送功能影响。模拟得到了非等温稳态不同输送工况下混空轻烃燃气枝状管网从气源到管路最远端末端用户的压降,分析了管网输送功能,求解得到了提高后的气源压力,在稳态模拟的基础上,瞬态模拟得到阀门启闭变化下最远端用户的瞬态压力、流量随时间变化的响应结果,分析了压力、流量参数对用户输送功能的影响。结果表明,一般输送工况和其它输送工况下,部分混空轻烃燃气用户不能满足按照天然气管网设计的输送功能,提高输送压力后,也只能满足部分用户用气。阀门启闭瞬间会造成管路最远端最不利用户燃气参数波动,在满足用户端流量使用的前提下,波动的压力会超过或低于界定的满足用户正常使用值。研究了混空轻烃燃气枝状输配管网系统不同数量用户端阀门启闭变化下管网的露点安全性问题。采用相平衡常数法计算了不同混空比、不同压力下混空轻烃燃气的露点,确定了混空轻烃燃气混合比,研究分析了混空轻烃燃气枝状管网用户末端不同用户数量阀门启闭瞬间对最接近气源的管道末端混空轻烃燃气的露点安全性。结果表明,在气源输送压力和燃气温度变化的情况下,混空轻烃燃气温度始终在露点线以上,保证了混空轻烃燃气输配的安全性。对混空轻烃燃气管网输送功能和安全性研究,能够指导混空轻烃燃气用于天然气管网的适用性和天然气管网改造,对基于天然气输送制定的燃气规范存在的问题,起到一定参考改进作用。
孙慧[3](2021)在《基于声学特性的多组分气体浓度检测机理及方法研究》文中研究指明各种有毒有害及危险气体对人们生活及工业生产造成极大安全隐患,准确进行各种气体浓度定量分析是社会有序发展重要保证。气体浓度检测方法目前主要有光学、化学、热学及材料学等,但在高湿、无氧、强振、高粉尘等特定条件下这些方法均表现出一定的局限性。声学气体检测方式具有低成本、低功耗、速度快、稳定性好等优点,可不受上述特殊环境影响而正常工作。但气体声学检测技术理论和应用研究相对滞后,开展声学气体传感器检测机理及方法研究对于推动气体传感技术的发展具有重要意义。本文进行了基于气体分子微观结构的声学特性研究,建立了复杂气体分子声速、声衰减与气体浓度关系数学模型,提出了基于声学特性的多组分气体浓度检测方法,将气体检测技术推向新的发展阶段。开展气体声学检测机理研究,并建立了基于声学特性的气体浓度检测模型。对气体声速特性与声衰减特性进行系统分析,研究声速测量及声衰减测量的气体浓度检测机理,建立声速、声衰减与气体浓度关系模型,对气体分子结构与气体声衰减特性关系进行研究,建立适合不同分子结构的气体声衰减模型,为后续理论研究提供必要的理论支撑。进行基于混频运算与多频驱动的超声波相位差测量方法研究。对气体声速相位差检测中存在的问题进行深入分析,针对气体声速相位差测量分辨率不足的问题,采用混频技术将高频相位差转为低频相位差,实现声速相位差高分辨率测量,从而实现对气体浓度高准确度识别。针对声速相位差检测中高浓度气体声速相位差跨多周期无法识别问题,提出多频驱动提取低频包络信号相位差实现超声波跨周期相位差提取方法。对低频包络信号进行数字检波并提取相位差,结合相位差修正算法,实现跨周期总相位差检测。采用混频与多频驱动技术实现了气体浓度高分辨率全量程检测。进行基于声衰减的气体浓度测量方法研究。研究气体声衰减检测机理,针对气体声衰减中驰豫频率求解复杂无法应用于实时浓度测量问题,提出气体浓度驰豫衰减计算方法,通过建立比热与声波频率及气体声速关系,确定比热值求解算法,建立基于气体比热计算的气体驰豫衰减下浓度关系模型,确立可用于实际测量的驰豫衰减下气体浓度测量方法。开展声速与声衰减结合的多组分气体检测方法研究。针对单一声学参数无法实现多组分气体浓度检测问题,提出声速与声衰减双参数结合的多组分气体检测方法。并针对多组分混合气体驰豫衰减过程中驰豫频率无法求解问题,建立有效比热与声速及声波频率关系,重建驰豫过程中气体声速模型及气体驰豫衰减模型,提出基于双频特征值法的多组分混合气体驰豫频率及气体浓度测量方法,将混合气体在两个频率下的声速及声衰减结果进行运算处理,建立声速与声衰减结合的多组分混合气体浓度检测模型,通过该模型进行数据处理得到多组分气体成分浓度。本文对基于声学特性的气体检测机理进行了系统研究,建立了基于声速测量、声衰减测量的气体浓度检测方法和多组分混合气体浓度测量方法,并通过实测验证了方法的有效性及测量准确性。本文的研究工作使利用声学技术检测气体浓度成为可能,也将进一步推动气体传感技术的发展。
鲁得浦[4](2021)在《用于多点热源热控技术的多蒸发器回路热管研究》文中认为回路热管是柔性高效的两相流换热部件,通过工质的相变以及毛细芯的抽吸作用实现高效传热。随着国内外对回路热管研究越来越多的关注和认可,回路热管经历着从应用范围不断扩大,到应用需求多样化的变革,因此基于不同应用环境下的异型结构回路热管在近年来不断涌现。多蒸发器回路热管是在传统回路热管基础上发展起来的新结构,通过多个蒸发器并联,实现对多个离散点热源的高效热收集与排散,打破了传统回路热管点对点的单一热传输方式,适用于空间探测技术中对多阵列红外探测器的散热。本文针对宽视场X射线望远镜(WXT)中的多个探测器制冷的应用背景,进行了一个冷凝器连接多个蒸发器的回路热管(即多蒸发器回路热管)样机的研究,从设计理论,模拟数值计算和实验探究三个方面研究样机启动、运行的规律。首先讨论了回路热管的基本原理,从毛细原理、传热极限以及工质在回路内的P-T图的分析,对回路热管驱动力来源、相变过程、传热传质过程等进行机理分析和透彻认知,从中挖掘影响多蒸发器回路热管运行的条件因素以及设计制造过程中的关键问题。在明确运行机制后,对国内外多蒸发器回路热管及其他两相回路的研究现状进行了整理和总结,明确了现有发展的不足,确定了本文研究方法与方向。基于一定的设计理论本文先后研制了三台回路热管样机。按其结构分为网状式并联管路的双蒸发器回路热管和三蒸发器回路热管,以及双层冷凝器结构式的四蒸发器回路热管。设计理论不仅着眼于一般回路热管设计遇到的蒸发器、冷凝器、补偿器、吸液芯及管线的结构与选材、工质选取等内容,而且针对多蒸发器回路热管特有的问题:补偿器大小设计、蒸发器数目约束条件和充液量设计等问题,形成了对多蒸发器回路热管设计的全面考虑因素。每台样机的研究侧重点不同。其中,双蒸发器回路热管的研究目的是探寻并联蒸发器结构在不同温区对启动、运行特性的影响;三蒸发器回路热管的研究目的是管路不对称条件下,不同加热分配方式及不同充液率条件对多蒸发器回路热管运行的影响;四蒸发器回路热管是综合上述结论后通过结构设计提高多蒸发器回路热管的传热极限,并测试其运行可靠性及稳定性。以网状式并联的三蒸发器回路热管的结构为物理模型,建立了一维热阻网络的稳态模型及流阻网络模型,通过数值迭代的方法进行仿真计算。首先通过对并联管路中传热过程分析,建立压力平衡关系和能量平衡关系。然后通过压降关系找到并联回路中压降最大的主回路。最后通过计算找出热量、流量在三个蒸发器间的分配关系,以主回路补偿器的能量守恒为依据进行回路温度场、压力场的迭代计算。该模型计算结果与实验数据相吻合,为多蒸发器回路热管的设计和运行研究提供了理论依据,可应用于进一步的参数化研究和设计优化工作。对网状式管路并联的多蒸发器回路热管进行实验研究。网状式管路并联的多蒸发器回路热管样机分别采用两个蒸发器和三个蒸发器,研究温区170K,工质为乙烷。双蒸发器回路热管探究了并联结构与单蒸发器回路热管的异同,研究了170~250K温区内的启动和运行特性,发现了样机可在两种加热方式下直接启动,并观察到蒸发器之间在运行过程中的热分享特性,在低温区170K时出现温度振荡,出现振荡的原因判定为充液率不足。随后针对不同加热功率分配和非对称结构对回路流体分布和传热性能的影响研制了三蒸发器回路热管,验证了该样机的蒸发器热分享特性,并发现由于结构问题存在热分享的方向性,并通过两种不同工作模式下的充液率确定了多蒸发器回路热管的补偿器工作方式,在热分享性和单蒸发器回路热管毛细极限的限制下,样机传热极限达到了50W。为提高多蒸发器回路热管的传热极限研制了双层冷凝器结构的四蒸发器回路热管。样机采用丙烯为工质,双层冷凝器的优点体现在,其一,分层结构便于实现多个并联管路的对称分布,避免了逐级并联的三通结构带来了压降的差异,有效减少了各回路的流量分配不均现象;其二,冷凝器设计加大了密闭回路的总容积,增加了回路的储液能力,并通过补偿器的连接以自适应调节各补偿器压力的作用减少流量分配不均的情况。通过对该样机的性能测试,首先证明了该样机不同加热功率分配方式的热分享特性,并且在回路流阻差异减少的前提下,最大传热能力得到很大提高(达到230W),对四个蒸发器的平均传热极限已接近同条件下单蒸发器回路热管的传热极限。同时,从应用层面考虑,对该样机进行了逆重力条件下的运行可靠性分析和变功率加热条件下的可靠性分析,结果表明样机在蒸发器整体提升30mm以内均可维持正常的运行状态,并且适应各种不同加热功率变化,有良好的稳定性。本文围绕多蒸发器回路热管的实验探究,在理论模型的支撑下对多蒸发器回路热管的设计进行改进,总结了不同样机的运行特性以及存在的问题,提出了解决办法。本文的工作对未来多蒸发器回路热管技术的进一步发展和应用化提供参考与支撑。
周雨欣[5](2021)在《气体微流量控制阀结构设计研究》文中研究指明气体微流量控制阀在航空航天、医疗器械、自动化仪表等领域中发挥着重要作用,通过调节微流量控制阀实现微流量气体的连续控制功能,满足对气体介质的连续控制需求。针对现有气体流量控制阀难以满足精细调控要求的问题,本文从可压缩气体流动原理切入,设计一种气体微流量控制阀,并对阀芯结构进行设计研究,具体研究内容如下:(1)设计气体微流量控制阀整体结构,拟合阀芯轮廓曲线。设计一种压电驱动的流量阀,阐明了流量阀的结构组成和工作原理。对流量阀结构进行受力分析,选择满足工作需求的压缩弹簧、压电元件等零件。为获得线性流量特性的流量阀,建立节流口处数学模型,基于气体流动原理推导流量阀节流口处的气体质量流量计算公式,结合可压缩气体状态方程,对气体微流量控制阀阀芯轮廓曲线进行推导计算,并使用不同函数对求解数据进行拟合,获得高拟合的阀芯型面拟合函数。运用有限元仿真分析对不同阀芯轮廓拟合函数下的流场模型进行对比研究,最终选择多项式拟合曲线作为流量阀的阀芯型面轮廓。(2)分析阀芯位移对流量阀流场性能的影响,对流量阀的阀芯结构参数进行优化。结合有限元仿真方法验证了气体微流量控制阀的设计理论。分析阀芯位移对流量阀节流口处流场的压力、速度变化、涡量等流场特性的影响。以减小阀芯不平衡力和旋涡强度、提高流量阀的流场稳定性为目标,综合分析阀芯、阀座各结构参数对流量阀流场性能的影响,确定待优化的结构参数。通过均匀试验设计法选择不同的结构参数作为试验点,对试验结果进行回归分析,建立多优化目标的响应函数并求解,确定流量阀阀芯结构的最佳参数。(3)搭建流量阀样机流量测试平台并进行流量测试实验。选择流量阀微阀部分零件的加工材料,制作流量阀零件并完成流量阀的装配工作后将其固定至测试平台。对恒压泵、压电陶瓷控制器、气体流量计等实验设备进行选型,连接实验设备完成流量阀样机流量测试平台的搭建。使用电容测微仪对选择的压电陶瓷的位移特性进行测试,获得其输入电压与输出位移的关系曲线。利用40°锥形阀芯对流量阀样机整体结构的位移传递能力进行验证。在不同输入位移下对多项式阀芯流量阀的输出流量进行测试。结果显示流量阀具有实现气体微流量通断调节与连续控制的能力,在30μm阀芯位移情况下多项式阀芯的流量增量与锥阀芯相比降低了74%,验证了气体微流量控制阀的有效性。
李池[6](2021)在《身管烧蚀模拟试验装置分析设计与工程应用》文中研究指明本文基于高低压发射原理与半密闭爆发器,设计了一种能够集成火药气体压力、温度及热化学反应等因素的身管烧蚀模拟试验装置,用以模拟火炮发射时不同位置膛内火药气体压力的变化。利用高低压方法克服了传统的身管武器烧蚀试验装置中,控压爆破片压力控制误差大,工况单一的情况。使用MATLAB中Simulink仿真模块,建立了相应的数值计算模型,以某型35mm火炮为模拟目标,通过正交试验法分析了试验装置相关参数对于烧蚀试验特征量的影响程度,确定了试验装置的最优解。通过流体力学分析软件对试验装置内部火药气体流场进行仿真,分析了试验装置内火药气体压力与流动特性,得到了高压、高速火药气体在试验装置内压力与速度的分布状况。根据数值计算与仿真结果对试验装置进行了结构设计,运用LS-DYAN软件对试验装置所用的爆破片爆破形态及影响爆破形态的参数进行分析,设计和制造了适用于本试验装置的控压爆破片。以某型35mm火炮身管烧蚀模拟试验,验证了试验装置原理的可行性与试验装置结构的可靠性。通过烧蚀模拟试验发现了试验装置设计中产生的不足,确定了试验装置进一步改进与研究的方向。
毛斌斌[7](2021)在《18650型三元锂离子电池热失控临界条件及火灾动力学研究》文中指出由于其较高的能量密度和良好的循环性能,锂离子电池已经成为便携式电子产品的主导电源,同时快速推广至储能电站和电动汽车等大型化应用场所。然而,由于其能量密度高,组成材料易燃烧,近年来因锂离子电池热失控所导致的火灾事故屡见报导,给人们的生命和财产安全带来了极大的危害。因此开展锂离子电池自加热反应研究、计算热失控临界条件、揭示电池燃烧特性、建立电池产气和火灾动力学模型,对于理解电池热失控机理和并指导制定相应的安全预警策略具有重要的意义。使用绝热加速量热仪,开展了商业锂离子电池自加热反应至热失控测试,揭示了电池热失控机理,获得了不同荷电状态(state of charge,SOC)电池热失控反应的动力学参数,并基于热自燃理论计算了不同散热条件下的电池热失控临界环境温度,为其安全储存和运输提供指导。锂离子电池自加热反应至热失控过程可分为六个阶段,测得了电池自加热反应起始温度、电压掉落温度、泄压阀打开温度、热失控启动温度和电池表面最高温。理论预测的热失控临界环境温度得到了热箱实验的验证;模型结果表明,在自然通风条件下,当环境温度超过149.6℃时,满电状态的18650型Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)O2/石墨电池样品会发生热自燃。使用电池耐压测试罐,开展了锂离子电池热失控压力测试实验,并建立了电池产气动力学模型。由于绝热条件,因此电池和罐体系统在热失控前可被看成均温系统,符合集总参数模型。泄压阀打开时,电池释放的气体量约为10mmol,且随着荷电状态的降低而增多。电池热失控时的喷发指数仅约为常见气体燃料或电解液溶剂的爆炸指数的千分之一。电池产气动力学过程可采用阿伦尼乌斯定律描述,且表现出多段性的特点;热失控过程中,产气速率与产热速率近似成正比,两者的活化能相接近,体现了两个动力学过程间的内在联系。分别在开敞空间和燃烧腔体内开展了不同荷电状态锂离子电池的燃烧实验,记录了电池火焰形态和燃烧过程,测量了燃烧产热和质量损失,提出了电池燃烧热预测和火灾危险性评估方法。电池射流火焰高度为0.095m~0.217m,且随着荷电状态的升高而增加,火焰高度的测量可为后续电池火灾动力学模型提供数据验证。满电(100%SOC)电池的热释放速率峰值为1.11 8MW m-2,与柴油相当,具有极高的火灾危险性。基于电池内部可燃成分的质量比例,可预测电池燃烧后的质量损失;再结合各可燃物的单位热值,可预测电池总的燃烧热,并得到了实验的验证;除以电池初始质量后的满电电池单位质量燃烧产热为 2.2±0.2kJ g-1。基于前文的产气动力学模型和燃烧实验结果,建立了 18650型锂离子电池火灾动力学模型,模拟了电池受热产气、内压增大、喷阀、射流和火焰燃烧的全过程,模型预测的电池内压变化、火焰高度趋势和峰值得到了实验的验证。研究表明,电池内部产气过程满足阿伦尼乌斯定律,射流过程可采用等熵流动方程描述。泄压阀打开时,射流为壅塞流,喷嘴处的射流速度等于局部声速;其后流体回归为亚音速流,热失控时喷嘴处的射流速度峰值亦为当地声速。所建立的锂离子电池火灾动力学模型框架,可推广至不同材料体系或其他滥用条件下的锂电火灾情形。
杨朵[8](2021)在《燃料电池空气供给系统控制与故障诊断策略研究》文中指出氢能作为21世纪能源变革的重点之一,具有清洁性、热值高、安全可控的优点。质子交换膜燃料电池是氢能应用的重要形式,作为新能源汽车的动力源之一,得到了政府的大力扶持和推广。在车载环境中,复杂的道路环境和频繁的加减速对燃料电池系统的动力性和安全性提出了高要求。燃料电池系统的动态性能主要由空气供给系统决定,空气进气参数控制不当会导致输出性能降低,损害电堆寿命。因此,研究燃料电池空气供给系统的管控问题,对保障燃料电池稳定运行、提升动态性能具有重要意义。本论文对燃料电池系统的外部动态特性进行建模,并提出了基于简化模型的空气供给系统控制方法和故障诊断策略,主要工作及创新点如下:1)针对多参数、多变量的燃料电池系统动态特性建模问题,分析了不同参数、环境条件对燃料电池输出性能的影响,构建了燃料电池电堆电化学模型和空气供给子系统模型,有效反映了动态工况下系统中空气在各个位置的压力、流量和组分变化以及电堆电输出性能变化;进而,针对燃料电池系统模型非线性、结构复杂、难以应用的问题,借助参数拟合和非线性系统控制等方法,建立面向控制的燃料电池系统模型。2)针对燃料电池空气供给存在的时滞性和供氧不足问题,采用过氧比为控制指标,提出了基于模糊预测控制的空气流量控制策略。首先,提出了基于T-S模糊理论的系统模型简化方法,将复杂的非线性模型通过动态小信号方法线性化,以获取过氧比与控制变量的线性模型。其次,提出了基于T-S线性模型的广义预测控制器对过氧比进行实时控制。此外,为了提升系统的输出性能和效率,提出了基于净输出功率最优原则的过氧比控制指标。最后,在全工作范围的阶跃电流工况下验证了该方法能够有效降低空气供给的超调量和提升系统的动态响应速度。3)针对燃料电池空气压力和流量控制相互耦合的问题,首先,将非线性系统模型通过输入输出反馈线性化进行解耦,得到过氧比和阴极压力与控制变量之间的直接对应关系;此外,针对电堆阴极压力的观测问题,提出了一种扩张状态观测器对阴极压力进行实时估计。进而,基于反馈线性化后的模型,提出了一种滑模预测控制进行压力和流量的联合控制。利用系统的相对阶数设计滑模面和对应的预测模型。通过仿真实验证明所提的滑模预测控制算法能够实现稳定的压力和流量协调控制,具有精度高、响应快、鲁棒性强的优点。4)针对燃料电池空气系统的流量故障诊断问题,将故障信号作为系统附加状态,构建系统的增广模型。首先,利用不同工作点的动态小信号模型进行融合形成系统全工作范围的线性变参数模型,并基于此模型设计对应的增广状态观测器。进一步,在观测器设计中考虑系统干扰和噪声的影响,利用李雅普诺夫稳定性定理设计观测器增益以最小化这些系统不确定性对故障诊断造成的影响。此外,基于增广状态观测器估计到的流量故障值设计过氧比估计器,提出了相应的过氧比容错控制器。最后,通过动态工况验证了不同故障类型下故障诊断方法的有效性,从而保障了系统的安全性,维持稳定、高效的动态输出性能。5)针对燃料电池动力系统的安全高效管控问题,设计了面向车用燃料电池系统的管控策略,为燃料电池系统的工程化应用提供了解决思路。管控策略能够有效实现系统的启停控制、供气控制、尾排、水热管理和故障诊断等功能。控制策略集成到硬件系统中,通过在环仿真平台验证了控制策略的有效性和可靠性。
李超群[9](2021)在《玉米农田碳交换地面和无人机监测系统开发及应用研究》文中进行了进一步梳理农业生态系统的碳循环对全球碳循环平衡具有重要的作用,农业生态系统与大气的碳交换受环境因素、生物因素影响很大,其碳库十分活跃。对农田生态系统碳交换进行及时有效的监测,已经成为精准农业发展的客观要求和必然选择。农田生态系统与大气之间的碳交换可以通过两种方式来表征:1、通过测量农田生态系统的碳通量,确定生态系统属于碳源还是碳汇;2、通过测量生态系统大气中的CO2浓度变化,确定生态系统属于碳源还是碳汇。目前,两种测量方法所用到的主要设备分别是箱法系统和CO2浓度传感器定点监测设备。目前的箱法系统大多需要人工操作测量,劳动强度大,特别是在进行玉米等高杆作物的碳交换数据采集时存在较大的困难,因此不方便采集高时间分辨率的CO2通量数据;CO2浓度传感器定点监测只能进行单点浓度监测,不方便进行高空间分辨率的CO2浓度数据采集。正是这些监测设备的缺点,导致了目前在冠层尺度下对农田碳交换的研究仍然不足,研究对象也主要依靠涡度相关系统,对区域尺度上的碳交换进行研究。因此,相较于区域尺度下的碳交换研究,在冠层尺度下,驱动碳交换的因素在白天和晚上对碳交换的促进或抑制作用是否一致仍然不明确,驱动因素对碳交换的影响大小排序仍然不明确,对碳通量和CO2浓度的模型建立研究不足。基于此,本研究以玉米作物为研究对象,在现有常用箱法的基础上,改进了目前常用的静态箱法系统,方便提高玉米碳通量数据采集的时间分辨率;开发了一套无人机气体采集系统,方便提高玉米冠层上方CO2浓度测量的空间分辨率;两套设备开发完毕后,基于两套设备,对影响玉米生态系统碳交换的因素进行了分析,明确了各驱动因素对碳交换影响的大小;基于环境和生物因素建立了玉米生态系统碳通量模型,基于碳通量数据、环境因素和生物因素建立了玉米冠层上方10米处CO2浓度模型。本研究为农田生态系统碳交换的研究方法提供了支持,论文主要研究内容和结论如下:(1)针对目前静态箱法系统主要以人工为主,不适于夜间碳通量数据采集的问题,本文开发了一套全自动静态箱法系统。系统每次工作可自动完成6组碳通量数据采集,可实现夜间碳通量数据变化测量。气体采集和箱体自动开闭装置可实现精确配合,设计了温湿度调节装置,可以将箱体内部温湿度与箱外环境温湿度差值控制在一定范围。(2)为保证采集数据的准确性,全自动静态箱法系统开发完成后,对箱法系统性能进行实验与分析。主要包括箱体密封性和气体采集时间实验、箱内环境变化实验和箱体对作物生理影响的实验三个方面。通过数据对比分析,本研究的静态箱法系统性能达到甚至优于目前常用的静态箱系统。利用动态箱法对开发的静态箱测量数据进行了精度验证,结果显示,两种方法得到的数据有很强的线性关系,R2=0.986,碳通量差值的平均值为0.079μmol m-2s-1。(3)目前CO2浓度监测只能进行单点浓度监测,不方便进行高空间分辨率的CO2浓度数据采集,为了获取冠层上方高空间分辨率CO2浓度数据,探究地面测量碳通量与冠层上方CO2浓度的关系模型,开发了基于无人机的气体采集系统。无人机气体采集系统可以通过设置航线自动完成气体采集,也可遥控完成气体采集。一次飞行可完成的气体样品采集数量为5个,每个样品采集点的采气时间与位置信息都会自动记录。(4)螺旋桨扰动影响是目前国内外基于无人机进行气体浓度测量时需要解决的主要问题。为了避免因螺旋桨扰动带来的气体浓度变化,本研究对气体采集时螺旋桨引起的气流情况进行了模拟分析。经过模拟和实验验证,确定了采样器进气口位置。最后对无人机气体采集样品浓度和地面监测样品浓度进行对比实验,两种方式得到各个时间点CO2浓度差的平均值为1.19 ppm。(5)利用本研究的静态箱系统,获得了冠层尺度下玉米碳通量日变化情况,对其影响因素进行了分析并建立了碳通量模型。结果显示无论白天和夜间,土壤温度和空气湿度的增加可以促进生态系统碳排放,增加玉米作物对自身有机物的消耗。对于其他影响因素,在白天,驱动因素数值增加可以促进白天玉米生态系统的碳吸收,增加玉米合成有机物的能力,但晚上会起到相反的作用。随机森林和结构方程模型的分析都表明,在白天时,光合有效辐射,叶面积和土壤湿度对碳交换均有较大影响,而在夜间时,叶面积是影响碳交换的最主要因素。结构方程模型分析显示,对碳交换影响较大的因素既存在直接影响又存在间接影响,而影响较小的因素对碳交换的影响一般只存在直接或间接影响中的一种。利用机器学习的方法建立了玉米农田净生态系统碳交换量(NEE),净初级生产力(NPP)模型,其中XGBoost(XGB)回归模型建立的NEE模型的R2为0.971,随机森林(RF)回归模型建立的NPP模型的R2为0.961。(6)CO2浓度的变化可以直接反应该区域生态系统碳交换情况,但目前大多数研究还停留在CO2浓度监测变化规律阶段,缺少相关性分析与模型建立研究。本研究利用无人机气体采样系统测量了玉米冠层上方10米处主要时间点CO2浓度,结合环境、生物参数和冠层尺度碳通量数据对冠层上方CO2浓度影响因素进行了分析并建立了CO2浓度模型。结果显示夜间单位面积CO2排放量与6:00-7:00时间段内冠层上方CO2浓度相关性最大。利用夜间单位面积玉米碳排放量和作物生物因素建立了6:00-7:00时间段内冠层上方CO2浓度的支持向量机(SVR),RF和XGB模型,通过分析发现XGB模型结果R2最大,为0.84。基于6:00-7:00玉米冠层上方CO2浓度、玉米生物参数和环境参数,建立了11:30-12:30,19:00-20:00时间段内玉米冠层上方CO2浓度的SVR,RF和XGB模型。其中XGB模型对11:30-12:30和19:00-20:00时间段内冠层上方CO2浓度都表现出较好的计算精度。
孙潇[10](2021)在《液氢温区脉动热管高效传热理论及实验研究》文中研究指明空间探测器、低温推进剂、量子计算以及超导技术等尖端科技的发展对低温传热技术提出了新要求:传热效率高、自重轻以及易维护。低温传热方式主要有三种:固体材料的导热传热;基于气液流动的对流传热;以及基于蒸发冷凝的相变传热。相变传热比前两者的传热效率高12个数量级。脉动热管兼具对流传热与相变传热,不仅具有传统热管热导率高、自重轻以及无功耗等特点,还具备结构简单、布置灵活以及可在微重力下运行等独特优势。已有研究表明低温脉动热管传热性能优异,其热导率远超金属。然而现有的研究尚不充分,在低温脉动热管相较于常温脉动热管的特殊性,用于分析低温脉动热管流动与传热特性的数学模型,以及关键参数对低温脉动热管启动特性和稳态传热特性的影响规律等方面缺少深入的分析与理解。导致缺乏有效的设计方法。本文针对液氢温区脉动热管的应用需求以及尚未解决的科学问题,开展液氢温区脉动热管高效传热理论及实验研究。主要工作如下:(1)从热力学角度分析低温工质物性、充液率的温度相关性以及低温气体非理想性,系统说明低温脉动热管有别于常温脉动热管的特殊性。在关键物性上,以氢为代表的低温脉动热管与以水为代表的常温脉动热管存在着较大区别,物性的差异将导致脉动热管驱动力、阻力、相变频率以及传热效率的不同。利用工质的T-v相图直观展示了充液率随温度的变化规律及其在低温下的显着性。而常温工质的充液率温度相关性不显着,可以忽略充液率随温度的变化,将其视为常数。此外,将理想气体状态方程与实际气体状态方程进行比较,分析了理想气体假设在低温温区的局限性,说明了RKS状态方程在液氢温区的适用性和便利性。以上三点特殊性均表明低温脉动热管的流动和传热机理需要开展专门的研究。(2)考虑低温脉动热管的非理想性,利用实际气体状态方程(RKS状态方程)完善了气体压力方程、能量方程以及饱和物性,将一维塞状流模型拓展至液氢温区。利用理论模型分析了液氢温区脉动热管传热机理。获得了脉动热管从启动到稳定运行期间的流动特征、温度分布、压力分布以及热阻分布。比较了潜热和显热对总传热量的贡献。指出脉动热管在潜热传热基础上还有可观的显热传热。为发展通用的脉动热管设计方法奠定基础。(3)采用控制变量法开展实验,系统揭示关键参数对脉动热管启动特性和稳态传热性能的影响规律。设计并开展了10组实验,452个工况。从稳态温度与压力、瞬态温度与压力以及热负荷模式的影响等方面验证了理论模型的有效性。探究液氢温区脉动热管传热性能的可重复性和启动特性,发现液氢温区脉动热管传热性能可重复,启动类型为温度平滑型,启动临界热负荷小。不同热负荷范围对应着不同的最优初始充液率,初始充液率建议在28%50%范围内选择。较高的冷凝段温度以及较少的弯折数使脉动热管获得更好的传热性能。传热距离对热阻的影响不是线性的,热阻的增加幅度远小于传热距离增加幅度,说明脉动热管在远距离传热方面具有显着优势。最后,根据实验数据拟合了针对液氢温区脉动热管传热性能的经验关联式,可以较好地预测文献中的传热性能数据,拟合的偏差为±20%,优于文献中已有的关联式。为快速估算脉动热管的传热性能提供了一个便利工具。
二、确定气体“状态”也需要“过程”分析(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、确定气体“状态”也需要“过程”分析(论文提纲范文)
(1)薄壁管气液混合流体压力成形工艺的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景、目的及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 压力顺序成形 |
1.2.2 充液压形 |
1.2.3 气液混合流体压力成形 |
1.3 主要研究内容 |
2 薄壁管坯压制过程理论分析 |
2.1 引言 |
2.2 压制成形原理 |
2.3 压制过程几何分析 |
2.3.1 垂直方向和水平方向复合加载的圆压方成形 |
2.3.2 垂直方向和水平方向顺序加载的圆压方成形 |
2.4 压制过程受力及应力分析 |
2.4.1 完全自由状态下管材的受力及应力分析 |
2.4.2 单方向模具约束状态下管材的受力及应力分析 |
2.4.3 四周模具约束状态下管材的受力及应力分析 |
2.5 本章小结 |
3 不同填充压力介质的压缩特性 |
3.1 引言 |
3.2 纯液体介质压缩特性 |
3.2.1 压缩模型 |
3.2.2 压强波动 |
3.2.3 压缩特性 |
3.2.4 典型压制过程的压强 |
3.3 纯气体介质压缩特性 |
3.3.1 压缩模型 |
3.3.2 压强波动 |
3.3.3 压缩特性 |
3.4 气液混合介质压缩特性 |
3.4.1 影响因素 |
3.4.2 压缩模型 |
3.4.3 压强波动 |
3.4.4 压强曲线的灵敏度分析 |
3.4.5 典型压制过程的压强 |
3.4.6 工艺参数的选取 |
3.5 本章小结 |
4 薄壁管坯气液混合介质压制仿真分析 |
4.1 引言 |
4.2 气液混合介质压制成形的特殊性 |
4.3 建模的难点及解决方案 |
4.3.1 建模难点 |
4.3.2 解决方案 |
4.4 模拟软件的开发 |
4.4.1 软件开发总体方案 |
4.4.2 人工模拟方法 |
4.4.3 半自动模拟方法 |
4.4.4 不同模拟方法的对比和选择 |
4.5 模拟软件的应用 |
4.5.1 模拟模型 |
4.5.2 不同加载条件下的模拟结果 |
4.6 本章小结 |
5 铝合金变截面薄壁管件气液混合介质压制成形 |
5.1 引言 |
5.2 变截面薄壁管件尺寸分析和成形过程 |
5.2.1 尺寸分析 |
5.2.2 成形过程 |
5.3 变截面薄壁管件压制成形模拟 |
5.3.1 线性加载模拟结果 |
5.3.2 气液混合介质压缩曲线加载模拟结果 |
5.4 气液混合压制成形专用装置 |
5.5 变截面薄壁管气液混合压制成形实验 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
(2)混空轻烃燃气管网输送功能与安全性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景 |
1.2 论文研究的目的、意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 混空轻烃燃气研究现状 |
1.3.2 燃气管网水力模拟研究现状 |
1.3.3 混空轻烃燃气管网安全性研究现状 |
1.4 课题来源和研究内容 |
1.4.1 课题来源 |
1.4.2 研究内容 |
第二章 混空轻烃燃气管网理论研究 |
2.1 混空轻烃燃气管网输送理论 |
2.1.1 混空轻烃燃气管网系统简介 |
2.1.2 摩阻系数计算公式的选择 |
2.1.3 压缩因子的确定 |
2.2 混空轻烃燃气物性参数计算 |
2.2.1 混空轻烃燃气密度计算 |
2.2.2 混空轻烃燃气比热计算 |
2.2.3 混空轻烃燃气的焓计算 |
2.2.4 混空轻烃燃气的熵计算 |
2.3 混空轻烃燃气流动基本规律研究 |
2.3.1 建立连续性方程 |
2.3.2 建立运动方程 |
2.3.3 建立能量方程 |
2.3.4 建立气体状态方程 |
2.4 本章小结 |
第三章 混空轻烃燃气管网等温稳态输送分析 |
3.1 混空轻烃燃气输送等温稳态模型及求解 |
3.1.1 输气管道等温稳态数学模型 |
3.1.2 输气管道等温稳态模型的求解 |
3.2 枝状管网几何模型和流体约束 |
3.2.1 管网几何模型 |
3.2.2 流体约束 |
3.3 管网模型压降公式推导 |
3.3.1 气源至任意管段总长及管段流量推导 |
3.3.2 气源至任意管段的压降推导 |
3.4 PIPELINE STUDIO模拟软件应用 |
3.4.1 软件功能介绍 |
3.4.2 TGNET软件模拟原理 |
3.4.3 枝状管网软件建模及参数设定 |
3.5 基于理论公式和软件模拟的压降研究 |
3.6 本章小结 |
第四章 混空轻烃燃气管网非等温输送模拟研究 |
4.1 非等温稳态模拟数学模型及其求解 |
4.1.1 非等温稳态数学模型 |
4.1.2 非等温稳态模拟数学模型求解 |
4.1.3 总传热系数的计算 |
4.2 混空轻烃燃气管网不同输送工况下稳态模拟 |
4.2.1 用户端满足输送功能的界定 |
4.2.2 一般输送工况下管网输送功能研究 |
4.2.3 其它输送工况下管网输送功能研究 |
4.3 瞬态模拟数学模型及其求解 |
4.3.1 瞬态模拟数学模型 |
4.3.2 瞬态模拟数学模型求解 |
4.4 混空轻烃燃气管网用户阀门启闭瞬态模拟 |
4.4.1 阀门开启过程管网输送功能研究 |
4.4.2 阀门关闭过程管网输送功能研究 |
4.5 本章小结 |
第五章 混空轻烃燃气管网输送安全性研究 |
5.1 混空轻烃燃气安全特性研究 |
5.1.1 混空轻烃燃气露点计算 |
5.1.2 混空轻烃燃气露点对管道输送影响分析 |
5.2 混空轻烃燃气露点安全性分析 |
5.2.1 阀门开启过程混空轻烃燃气露点安全性 |
5.2.2 阀门关闭过程混空轻烃燃气露点安全性 |
5.3 本章小结 |
第六章 全文总结 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果 |
(3)基于声学特性的多组分气体浓度检测机理及方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及目的意义 |
1.2 国内外研究现状及分析 |
1.2.1 基于声学特性的传感器研究现状 |
1.2.2 基于声速的气体检测技术研究现状 |
1.2.3 基于声衰减理论的气体检测技术研究现状 |
1.3 声学技术气体检测方法存在的问题 |
1.4 本文研究的主要内容 |
第2章 气体浓度的声学检测机理 |
2.1 气体波动方程 |
2.1.1 理想气体波动方程 |
2.1.2 非理想气体波动方程 |
2.2 气体浓度的声速检测机理 |
2.2.1 理想气体声速模型 |
2.2.2 气体浓度与声速的相关性模型 |
2.2.3 气体浓度声速测量方法 |
2.3 气体浓度的声衰减检测机理 |
2.3.1 气体声学的经典衰减机理 |
2.3.2 气体声学的弛豫衰减机理 |
2.3.3 气体声学的复合衰减机理 |
2.3.4 声衰减的测量方法 |
2.4 本章小结 |
第3章 声速相位差的气体浓度检测方法研究 |
3.1 声速相位差的检测原理及分析 |
3.2 声速相位差的数字脉冲混频检测方法 |
3.2.1 气体相位差检测问题分析 |
3.2.2 混频方法机理 |
3.2.3 数字脉冲混频的算法构建 |
3.2.4 相位差混频检测方法的误差分析 |
3.2.5 数字脉冲混频检测方法的实验验证 |
3.3 气体声速跨周期相位差的检测方法 |
3.3.1 高浓度气体检测中的相位差检测问题分析 |
3.3.2 跨周期相位差多频驱动检测机理 |
3.3.3 多频驱动的低频包络提取算法构建 |
3.3.4 跨周期相位差算法修正 |
3.3.5 跨周期相位差多频驱动检测方法数值模拟 |
3.3.6 跨周期相位差多频驱动检测方法的实验验证 |
3.4 本章小结 |
第4章 声衰减的气体浓度检测方法研究 |
4.1 经典声衰减的气体浓度检测方法 |
4.2 驰豫声衰减的气体浓度检测方法 |
4.2.1 检测机理模型的构建 |
4.2.2 气体有效比热与声波激励频率关系建立 |
4.2.3 气体有效比热与气体声速关系建立 |
4.2.4 声波波数确定有效比热关系建立 |
4.2.5 基于单频驰豫参数测量的双组分气体浓度检测方法 |
4.3 驰豫声衰减双组分气体浓度检测的验证与分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 多组分气体声特性组合检测方法研究 |
5.1 经典衰减与声速结合的多组分气体检测 |
5.1.1 多组分双原子混合气体的浓度关系模型构建 |
5.1.2 经典衰减与声速结合检测气体的数值模拟 |
5.1.3 经典衰减与声速结合检测气体的验证与分析 |
5.2 驰豫衰减与声速相结合的多组分气体浓度检测 |
5.2.1 驰豫过程的气体浓度检测模型重建 |
5.2.2 驰豫过程的气体声速模型重建 |
5.2.3 驰豫过程的气体有效声衰减系数重建 |
5.2.4 多组分气体双频特征值检测方法 |
5.2.5 多组分气体双频特征值检测方法数值模拟 |
5.2.6 多组分气体双频特征值检测方法验证与分析 |
5.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(4)用于多点热源热控技术的多蒸发器回路热管研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
符号说明表 |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景与研究意义 |
1.2 回路热管基本原理 |
1.2.1 回路热管的构成及功能 |
1.2.2 多孔介质毛细作用 |
1.2.3 回路热管热力学过程分析 |
1.2.4 传热极限 |
1.3 常见回路热管介绍 |
1.4 多蒸发器回路热管的研究现状 |
1.4.1 多蒸发器回路热管发展及实验研究现状 |
1.4.2 多蒸发器回路热管理论计算模型研究现状 |
1.5 本文的主要研究内容 |
第2章 多蒸发器回路热管设计及实验系统 |
2.1 基本构型设计和分析 |
2.2 工质选取 |
2.3 蒸发器设计 |
2.4 补偿器设计 |
2.5 工质充装及系统 |
2.6 样机及实验装置系统 |
2.7 误差分析 |
2.8 本章小节 |
第3章 多蒸发器回路热管的数学模型建立和模拟计算 |
3.1 多蒸发器回路热管的一维稳态建模 |
3.1.1 建模的基本假设 |
3.1.2 热流分析 |
3.1.3 各部件的模型建立和计算 |
3.2 多蒸发器回路热管的求解 |
3.3 本章小结 |
第4章 网状式管路并联的多蒸发器回路热管实验研究 |
4.1 蒸发器并联的性能探究 |
4.1.1 250K温区双蒸发器回路热管启动与运行 |
4.1.2 170K温区双蒸发器回路热管启动与运行 |
4.1.3 实验结果讨论 |
4.2 三蒸发器回路热管的实验研究 |
4.2.1 三蒸发器回路热管的启动特性研究 |
4.2.2 三蒸发器回路热管的运行特性研究 |
4.2.3 实验结果讨论 |
4.3 实验结果与理论计算的对比 |
4.4 本章小结 |
第5章 双层冷凝器结构的多蒸发器回路热管设计及实验研究 |
5.1 双层冷凝器结构的多蒸发器回路热管的设计制造 |
5.1.1 双层冷凝器的设计方案 |
5.1.2 双层冷凝器的结构和工艺改进 |
5.1.3 工质及温区的选取 |
5.1.4 蒸发器及管线布置 |
5.2 实验装置与系统 |
5.3 四蒸发器回路热管的运行特性研究 |
5.3.1 单蒸发器回路热管性能测试 |
5.3.2 不同加热方式下运行特性研究 |
5.3.3 逆重力条件下的运行特性研究 |
5.3.4 动态变加热功率下的运行特性研究 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 本文创新点 |
6.3 未来研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(5)气体微流量控制阀结构设计研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 本文研究背景及意义 |
1.2 微流量控制技术研究现状 |
1.2.1 固定结构式微流量控制阀 |
1.2.2 可变结构式微流量控制阀 |
1.2.3 流量控制阀的阀芯研究 |
1.3 本文主要研究内容 |
2 气体微流量控制阀设计及理论分析 |
2.1 流体流动原理 |
2.1.1 气体连续性方程 |
2.1.2 气体能量方程 |
2.1.3 气体状态方程 |
2.2 气体微流量控制阀结构设计 |
2.2.1 流量阀整体结构设计 |
2.2.2 微流量阀阀芯轮廓设计 |
2.3 气体微流量控制阀零件选型 |
2.3.1 预紧弹簧选型 |
2.3.2 压电陶瓷选型 |
2.3.3 密封圈选型 |
2.4 本章小结 |
3 微流量阀流场性能分析与阀芯结构优化 |
3.1 阀腔流场性能分析 |
3.1.1 仿真模型建立 |
3.1.2 流量阀仿真结果分析 |
3.1.3 阀芯结轮廓拟合曲线的选择 |
3.2 多项式阀芯位移对流量阀流场特性影响分析 |
3.3 微流量阀结构参数对流量阀流场特性影响 |
3.3.1 影响流场性能的结构参数 |
3.3.2 阀芯顶端半径对流量阀流场特性影响 |
3.3.3 阀芯连接尺寸对流量阀流场特性影响 |
3.3.4 阀座倒角深度对流量阀流场特性影响 |
3.4 多项式阀芯流量阀结构参数优化 |
3.4.1 优化试验方案设计 |
3.4.2 参数优化结果分析 |
3.5 本章小结 |
4 气体微流量控制阀样机制作与测试 |
4.1 微流量控制阀样机制作与装配 |
4.1.1 流量阀微阀结构材料选择 |
4.1.2 流量阀微阀结构制作与测量 |
4.1.3 微流量控制阀样机装配 |
4.2 流量阀样机流量测试平台搭建 |
4.2.1 实验设备选型 |
4.2.2 测试平台气路连接 |
4.2.3 压电陶瓷输出位移特性测试 |
4.3 流量阀样机流量测试及结果分析 |
4.3.1 锥形阀芯流量测试 |
4.3.2 多项式阀芯流量测试 |
4.4 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(6)身管烧蚀模拟试验装置分析设计与工程应用(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 本课题研究的背景 |
1.2 烧蚀模拟试验国内外研究现状 |
1.3 高低压发射原理简述 |
1.4 论文研究的主要内容 |
2 烧蚀模拟试验装置理论分析与参数设计 |
2.1 试验装置基本原理及弹道过程分析 |
2.2 基本数学模型的建立 |
2.2.1 高压室火药燃烧方程 |
2.2.2 高、低压室流量耦合方程 |
2.2.3 高、低压室气体状态方程 |
2.2.4 高、低压室能量平衡方程 |
2.2.5 高、低压室方程组数值仿真模型 |
2.3 高、低压室方程组初值 |
2.4 基于正交试验法的试验装置关键参数影响分析 |
2.5 正交试验结果及最优解分析 |
2.5.1 最大膛压最优解分析 |
2.5.2 最大膛压时间最优解分析 |
2.5.3 内弹道结束时间最优解分析 |
2.5.4 极优解分析 |
2.6 本章小结 |
3 烧蚀模拟试验装置内部流场仿真分析 |
3.1 流体仿真结构模型 |
3.2 流体分析数学模型 |
3.2.1 控制方程 |
3.2.2 湍流模型 |
3.2.3 模型网格生成 |
3.2.4 边界条件 |
3.2.5 控制方程离散化 |
3.3 初始化设置 |
3.4 仿真结果分析 |
3.5 本章小结 |
4 烧蚀试验装置关键结构设计与控压爆破片分析 |
4.1 试验装置本体结构设计 |
4.2 炮尾击发机构设计 |
4.3 试验装置烧蚀试样装持装置设计 |
4.4 试验装置支撑台架与固定装置设计 |
4.5 控压爆破片分析与设计 |
4.5.1 爆破片分类与数值计算方法 |
4.5.2 爆破片的材料与厚度选定 |
4.5.3 爆破片仿真分析 |
4.5.4 爆破片仿真结果分析 |
4.5.5 爆破片选用 |
4.6 试验装置整体结构 |
4.7 本章小结 |
5 烧蚀试验装置现场试验及效果分析 |
5.1 烧蚀试验基本目的 |
5.2 试验调试与基本操作 |
5.3 烧蚀试样状态 |
5.3.1 烧蚀试样状态及分类 |
5.3.2 烧蚀试验装置测试设备 |
5.3.3 烧蚀试验装置测试项目 |
5.4 烧蚀模拟试验过程 |
5.5 试验结果 |
5.5.1 模拟试验装置内火药气体压力 |
5.5.2 试验前后试样质量损失 |
5.5.3 试验后试样表面形貌 |
5.6 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 工作总结 |
6.2 本文主要创新点 |
6.3 工作展望 |
参考文献 |
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果 |
致谢 |
(7)18650型三元锂离子电池热失控临界条件及火灾动力学研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 锂离子电池概述 |
1.2 电池材料组成 |
1.3 锂离子电池安全问题及诱因 |
1.4 国内外研究现状 |
1.4.1 锂离子电池热失控机理 |
1.4.2 锂离子电池热失控临界条件 |
1.4.3 锂离子电池火灾动力学 |
1.4.4 前人研究不足与本文研究目的 |
1.5 本文研究内容及章节安排 |
第2章 主要实验仪器与原理方法 |
2.1 电池样品 |
2.2 锂离子电池电化学与结构特性测试 |
2.3 电池自加热反应及产气特征测试 |
2.4 锂离子电池火灾危险性分析 |
2.5 数值模拟工具——COMSOL Multiphysics软件 |
2.6 本章小结 |
第3章 锂离子电池热失控机理及临界条件 |
3.1 引言 |
3.2 实验设计 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 电池温度及电压变化过程 |
3.3.2 正极XRD图谱变化 |
3.3.3 自加热反应动力学模型 |
3.3.4 热失控临界条件及SADT计算 |
3.3.5 讨论 |
3.4 本章小结 |
第4章 锂离子电池热失控产气动力学模型 |
4.1 引言 |
4.2 材料和方法 |
4.2.1 仪器设备和实验设计 |
4.2.2 模型构建 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 压力与温度 |
4.3.2 产气与产热过程间的联系 |
4.3.3 压力速率峰值及喷发指数K_G |
4.3.4 产气动力学模型 |
4.4 本章小结 |
第5章 锂离子电池燃烧及产热特性 |
5.1 引言 |
5.2 实验设计 |
5.2.1 电池样品 |
5.2.2 开敞空间燃烧实验 |
5.2.3 腔体内燃烧实验 |
5.3 电池燃烧特性 |
5.3.1 开敞空间内电池燃烧特性 |
5.3.2 腔体内电池燃烧特性 |
5.3.3 开敞空间和腔体内电池燃烧特性比较 |
5.4 本章小结 |
第6章 锂离子电池火灾动力学模型 |
6.1 引言 |
6.2 模型构建 |
6.2.1 气体射流模型 |
6.2.2 射流火模型 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 锂离子电池燃烧行为 |
6.3.2 产气速率 |
6.3.3 压力与射流 |
6.3.4 火焰高度 |
6.4 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 全文主要研究结论 |
7.2 创新点 |
7.3 不足与未来展望 |
符号说明 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
(8)燃料电池空气供给系统控制与故障诊断策略研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 质子交换膜燃料电池系统概述 |
1.2.1 发电原理 |
1.2.2 燃料供给系统构成 |
1.3 国内外现状研究 |
1.3.1 燃料电池系统建模现状 |
1.3.2 空气供给系统控制方法现状 |
1.3.3 燃料电池系统故障诊断策略 |
1.4 本论文主要研究工作与章节安排 |
1.4.1 主要研究工作 |
1.4.2 章节安排 |
第2章 质子交换膜燃料电池空气供给系统建模 |
2.1 引言 |
2.2 燃料电池电堆建模 |
2.2.1 电化学模型 |
2.2.2 物质模型 |
2.2.3 热平衡模型 |
2.3 空气供给系统关键部件及模型介绍 |
2.3.1 空气压缩机 |
2.3.2 供给管道 |
2.3.3 中冷器 |
2.3.4 加湿器 |
2.3.5 回流管道和背压阀 |
2.3.6 基于Matlab/Simulink平台的空气供给系统模型实现 |
2.3.7 空气供给系统的状态空间模型 |
2.4 燃料电池非线性模型简化与线性化方法 |
2.4.1 数据拟合 |
2.4.2 动态小信号模型 |
2.4.3 反馈线性化 |
2.5 本章小结 |
第3章 燃料电池空气系统流量控制方法 |
3.1 引言 |
3.2 基于T-S模糊理论的过氧比控制模型 |
3.2.1 T-S模糊理论基础 |
3.2.2 过氧比的局部小信号模型 |
3.2.3 基于T-S理论的燃料电池控制模型 |
3.3 基于净功率最优的控制指标设计 |
3.4 控制方法设计 |
3.4.1 广义预测控制器设计 |
3.4.2 FGPC算法的两种应用结构 |
3.4.3 算法的进一步改进 |
3.5 算法验证和结果分析 |
3.5.1 模型精度分析 |
3.5.2 不同控制算法下的过氧比控制结果 |
3.5.3 系统性能分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 燃料电池空气系统压力流量协同控制策略 |
4.1 引言 |
4.2 空气系统压力和流量行为分析及描述 |
4.3 控制指标的数学表达 |
4.4 状态观测器设计 |
4.4.1 基于扩张状态观测器的压力估计 |
4.4.2 仿真结果 |
4.5 压力和流量联合控制方法 |
4.5.1 燃料电池空气模型的反馈线性化 |
4.5.2 基于线性控制器的压力流量协同控制器 |
4.5.3 基于滑模预测控制的压力流量协同控制器 |
4.6 仿真验证与结果分析 |
4.6.1 所提滑模预测控制方法的仿真结果 |
4.6.2 与线性控制器的对比分析 |
4.6.3 输出性能分析 |
4.7 本章小结 |
第5章 基于状态观测器的燃料电池空气系统故障诊断 |
5.1 引言 |
5.2 考虑故障信息的燃料电池空气系统模型 |
5.3 故障观测器设计 |
5.3.1 增广鲁棒状态观测器 |
5.3.2 稳定性证明 |
5.4 仿真结果分析与对比 |
5.4.1 LPV观测器中的关键参数设置 |
5.4.2 故障估计的仿真结果 |
5.4.3 故障估计方法的精度评估和比较 |
5.4.4 空气供给系统的容错控制 |
5.4.5 系统性能分析 |
5.5 本章小结 |
第6章 燃料电池管控系统控制策略设计与实现 |
6.1 引言 |
6.2 燃料电池系统结构 |
6.3 管控方案设计 |
6.3.1 系统整体架构 |
6.3.2 控制软件架构 |
6.3.3 底层软件功能描述 |
6.3.4 应用层软件架构与功能描述 |
6.3.5 空气供给系统管控方案 |
6.4 在环仿真平台搭建 |
6.5 仿真实验与结果分析 |
6.6 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 研究总结 |
7.2 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
(9)玉米农田碳交换地面和无人机监测系统开发及应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 基于箱法的农田CO_2通量测量技术 |
1.2.2 基于无人机的农田CO_2浓度测量技术 |
1.2.3 半干旱地区玉米生态系统CO_2通量影响因素研究 |
1.2.4 农田CO_2浓度日变化影响因素研究 |
1.3 存在的问题 |
1.4 研究内容 |
1.5 技术路线 |
第二章 全自动静态箱气体采样系统的研发 |
2.1 系统总体方案设计 |
2.1.1 系统总体设计需求分析 |
2.1.2 系统设计方案 |
2.2 硬件机械结构设计 |
2.2.1 箱体主体部分设计与制造 |
2.2.2 升降装置部分设计与制造 |
2.2.3 温湿度控制装置部分设计与制造 |
2.2.4 气体采集装置部分设计与制造 |
2.3 电路与控制系统设计 |
2.3.1 电路硬件系统设计 |
2.3.2 自动式静态箱气体采样系统软件设计 |
2.3.3 全自动静态箱碳通量测量系统组装 |
2.4 本章小结 |
第三章 全自动静态箱系统性能实验 |
3.1 箱体本身的特性实验 |
3.1.1 箱体密封性测量 |
3.1.2 采气系统气体清理时间确定实验 |
3.2 箱内环境变化实验 |
3.2.1 测量玉米作物时箱内环境变化实验 |
3.2.2 测量土壤时箱内环境变化实验 |
3.3 箱内环境变化对玉米作物生理影响实验 |
3.3.1 箱体内叶片温度变化测试 |
3.3.2 叶片呼吸速率变化测试 |
3.4 自动静态箱测量生态系统NEE精度实验分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 无人机气体采样系统研发 |
4.1 系统总体方案设计 |
4.1.1 系统总体设计需求分析 |
4.1.2 系统总体设计方案 |
4.2 无人机飞行平台组装调试和航迹规划 |
4.2.1 无人机的选型与组装 |
4.2.2 PIXHAWK无人机控制系统 |
4.2.3 无人机在地面站调试 |
4.2.4 无人机气体采集系统在地面站航线规划 |
4.3 气体采集装置的硬件设计 |
4.3.1 气体采集装置总体方案设计 |
4.3.2 气体采样装置硬件电路设计 |
4.3.3 地面手持端电路系统硬件设计 |
4.4 无人机气体采集系统软件设计 |
4.4.1 无人机气体采集系统整体工作流程 |
4.4.2 气体采集装置工作流程 |
4.4.3 地面手持端软件设计 |
4.4.4 气体采集装置主要结构与装配 |
4.5 本章小结 |
第五章 无人机气体采样系统性能实验 |
5.1 无人机气体采样系统进气口位置确定实验 |
5.1.1 无人机气体采样系统在悬停状态下气流情况模拟分析 |
5.1.2 无人机气流模拟螺旋桨转速确定 |
5.1.3 无人机气流模拟结果 |
5.1.4 无人机气体采样系统在悬停状态下气流情况实验 |
5.2 无人机气体采样系统气体排放与收集时间实验 |
5.2.1 气体清理实验平台搭建 |
5.2.2 采样系统原始气体清理实验与分析 |
5.2.3 无人机气体采集系统气体采集精度实验 |
5.3 本章小结 |
第六章 玉米生态系统碳通量日变化影响因素分析和模型建立 |
6.1 实验布设及数据采集方案 |
6.1.1 实验地布设 |
6.1.2 田间数据采集 |
6.2 玉米生态系统碳交换影响因素分析和模型建立方法 |
6.2.1 热图聚类分析 |
6.2.2 基于随机森林算法的各因素重要性排序分析 |
6.2.3 结构方程模型 |
6.2.4 基于机器学习的NEE和 NPP模型建立 |
6.3 玉米NEE和 NPP日变化影响因素分析和模型建立结果 |
6.3.1 半干旱地区玉米碳通量和生物环境参数特征分析 |
6.3.2 各驱动因素和NEE,NPP的热图聚类分析 |
6.3.3 基于随机森林的碳通量变化驱动因素重要性分析 |
6.3.4 基于SEM的环境因素对NEE,NPP的直接影响和间接影响分析 |
6.3.5 NEE和NPP建模与模型精度分析 |
6.4 本章小结 |
第七章 玉米冠层上方CO_2浓度变化影响因素分析和模型建立 |
7.1 实验数据采集 |
7.2 玉米冠层上方CO_2浓度变化影响因素分析和模型建立方法 |
7.2.1 一元回归分析 |
7.2.2 逐步多元回归模型 |
7.2.3 机器学习模型 |
7.3 玉米冠层上方CO_2浓度变化影响因素分析和模型建立结果 |
7.3.1 6:00-7:00玉米上方CO_2浓度变化影响因素分析和模型建立结果 |
7.3.2 主要时间节点冠层上方CO_2浓度值分析与模型建立 |
7.4 本章小结 |
第八章 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 创新点 |
8.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简介 |
(10)液氢温区脉动热管高效传热理论及实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 脉动热管结构特点及工作原理 |
1.3 脉动热管传热特性研究现状 |
1.3.1 启动特性 |
1.3.2 关键参数对传热特性的影响 |
1.4 脉动热管理论研究现状 |
1.4.1 经验关联式 |
1.4.2 数值模拟 |
1.5 低温脉动热管的主要科学问题 |
1.6 本文主要工作 |
2 低温脉动热管特殊性 |
2.1 低温工质物性特点 |
2.2 充液率的温度相关性 |
2.3 低温气体的非理想性 |
2.4 本章小结 |
3 液氢温区脉动热管一维塞状流模型 |
3.1 物理模型 |
3.2 主要假设 |
3.3 基本方程 |
3.3.1 质量守恒 |
3.3.2 动量守恒 |
3.3.3 能量守恒 |
3.3.4 气泡或液塞合并 |
3.3.5 显热与潜热传热量 |
3.4 氢的物理性质 |
3.5 本章小结 |
4 液氢温区脉动热管一维塞状流模型计算结果分析 |
4.1 数值计算过程 |
4.2 模型计算工况 |
4.3 模型结果分析 |
4.3.1 初始状态气泡-液塞数量的影响 |
4.3.2 气液两相流动特征 |
4.3.3 稳态温度分布 |
4.3.4 稳态压力分布 |
4.3.5 潜热和显热的贡献 |
4.4 本章小结 |
5 液氢温区脉动热管传热性能实验系统 |
5.1 实验装置 |
5.1.1 脉动热管 |
5.1.2 冷却系统 |
5.1.3 绝热系统 |
5.1.4 充液系统 |
5.1.5 加热系统 |
5.1.6 测量与数据采集系统 |
5.1.7 氢气报警器 |
5.2 实验步骤 |
5.3 漏热分析 |
5.3.1 理论漏热 |
5.3.2 实测漏热 |
5.4 不确定度分析 |
5.4.1 压力不确定度 |
5.4.2 温度不确定度 |
5.4.3 热负荷不确定度 |
5.4.4 热导率和热阻不确定度 |
5.4.5 充液率不确定度 |
5.4.6 不确定度分析示例 |
5.5 本章小结 |
6 液氢温区脉动热管启动与传热特性 |
6.1 实验工况简介 |
6.2 理论模型验证 |
6.2.1 稳态温度与压力 |
6.2.2 瞬态温度与压力 |
6.2.3 稳态性能与热负荷模式 |
6.3 重复实验 |
6.4 启动特性 |
6.5 关键参数对传热特性的影响 |
6.5.1 充液率与热负荷 |
6.5.2 冷凝段温度 |
6.5.3 弯折数 |
6.5.4 传热距离 |
6.6 用于预测传热性能的经验关联式 |
6.7 本章小结 |
7 总结与展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 本文主要创新点 |
7.3 研究展望 |
参考文献 |
作者简历及在学期间所取得的研究成果 |
致谢 |
四、确定气体“状态”也需要“过程”分析(论文参考文献)
- [1]薄壁管气液混合流体压力成形工艺的研究[D]. 李亚楠. 大连理工大学, 2021(01)
- [2]混空轻烃燃气管网输送功能与安全性研究[D]. 梁远桥. 西安石油大学, 2021(09)
- [3]基于声学特性的多组分气体浓度检测机理及方法研究[D]. 孙慧. 哈尔滨理工大学, 2021(01)
- [4]用于多点热源热控技术的多蒸发器回路热管研究[D]. 鲁得浦. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [5]气体微流量控制阀结构设计研究[D]. 周雨欣. 大连理工大学, 2021(01)
- [6]身管烧蚀模拟试验装置分析设计与工程应用[D]. 李池. 中北大学, 2021(09)
- [7]18650型三元锂离子电池热失控临界条件及火灾动力学研究[D]. 毛斌斌. 中国科学技术大学, 2021
- [8]燃料电池空气供给系统控制与故障诊断策略研究[D]. 杨朵. 中国科学技术大学, 2021(09)
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