阵列天线的三维波束赋形技术及其Matlab实现

为了利用垂直维度的空域资源进行三维波束赋形,提高终端接收信号的信干噪比和系统容量以及系统能量效率,实现绿色节能的通信,对均匀平面阵列天线的三维波束赋形技术的基本原理进行了研究. 波束在垂直方向的角度分辨率直接影响着垂直维度的空域资源利用率,通过Matlab仿真分析了不同因素对垂直方向角度分辨率的影响. 仿真结果表明,水平角度对垂直方向的角度分辨率基本没有影响,随着俯仰角的增大,均匀平面阵在垂直方向的角度分辨率明显降低,但可以通过增加阵元的数目提高垂直方向的角度分辨率,实现对特定目标方向有效的三维波束赋形.     

板式红外辐射器辐照均匀性改善研究

针对板式辐射器加热物体时,被加热物体边缘处辐照均匀性较差的问题,提出两种措施进行改善,并建立相应模型,采用角系数的代数分析法,分析相关参数变化对辐照均匀性的影响.一种措施是以一方向无限长的两平行面为基础,在加热面两端各加一与加热面温度相同、性质相同的加热面,结果表明:侧加热面长度及其与垂直方向夹角大小对辐照均匀性均有影响;另一种措施是将原加热面一分为二,相对倾斜布置,发现辐照均匀面积大小和倾斜角度有关,针对不同的板长存在最佳夹角.以上两种措施都能改善辐照均匀性.     

印染热定型机风道流场分析与试验研究

针对现有印染热定型机风道风嘴处气流速度不均匀现象,利用Fluent软件对风道内部三维流场进行数值模拟,获得了风道风嘴处气流速度矢量图、速度变化曲线图以及风道内部压力变化曲线图,着重分析了风道的倾斜角度及风嘴高度对气流速度的影响。研究结果表明:风嘴高度对风嘴处气流速度方向影响较大,而风道的倾斜角度对风嘴处气流速度均匀性影响较小,但对风嘴处气流速度大小影响较大;据此得出风嘴高度在12mm、风道端面积与风嘴总出风面积相等时,风道流场更有利于提升热定型效率及质量。试验验证了模型的正确性。该研究可为印染热定型机风道的结构优化设计及改善定型效果提供理论依据。     

对土的三维掘削模式的分析

在掘削土的过程中 ,当刀板运动方向与刀刃线垂直时为平面掘削状态 ,即二维掘削模式。当刀板运动方向与刀刃线不垂直时 ,土在刀板上的运动状态发生很大变化 ,并与刀板的几何参数密切相关 ,这时为空间掘削状态 ,即三维掘削模式。本文探讨了三维掘削模式下刀具几何参数的影响 ,并通过试验进行了分析。     

热风炉冷风分布的计算机模拟研究(Ⅱ)

应用紊流三维数学模型模拟内燃式热风炉内冷风在格子砖柱中的分布,寻求改善其分布的途径.讨论了加设不同布置的水平导流板对气流分布的影响.模拟结果表明,在支柱空腔内加设水平导流板改变了原有大回旋流场,使回旋流变成大面积的单向流.通过在支柱空腔内加设水平导流板可以发展边缘气流,这恰好与加设竖直导流板的作用相反,水平导流板和竖直导流板的结合使用有望实现冷风在格子砖柱中的均匀分布.     

SCR脱硝系统导流板优化设置的数值模拟

根据某电厂SCR脱硝装置气流均匀性的设计要求,按1:1比例建立三维模型,划分网格后进行CFD仿真模拟,并根据模拟结果对比分析了速度相对标准偏差、最大烟气入射角度、温度最大绝对偏差、氨氮物质的量之比、系统压损5个参数,研究了关键位置导流板的优化设置规律。结果表明,在整个SCR脱硝装置烟道系统中,烟道入口处宜设置等间距导流板,以使气流均匀进入后部管道;烟道系统中任何有变径或变向的烟道均宜设置导流板,以防止气流偏向某一方;距离反应器最近处的烟道外形、导流板尺寸对气流均匀性影响最大;在反应器顶部加设干扰气流的小圆管,对改善局部区域气流均匀性有一定作用。     

湍球塔内气流分布均匀性的冷态试验研究

测量了湍球塔内气体速度，气流分布均匀性与整流板位置的关系，给出了气流分布均匀性曲线，确定整流板位置的经验公式。结果表明通过改变整流板位置可以使湍球塔内气流分布达到均匀，保证气、液、固三相充分接触，并且验证了均方根值法评价气流分布均匀性的合理性。     

虾米腰弯管内置导流板优化

为研究虾米腰弯管内流场分布,改善管内流场均匀性,采用Realizable k-ε模型对加装导流板前后的弯管内湍流二次流动进行三维数值模拟研究。结果表明：虾米腰弯管内未布置导流板时,在流体转弯后水平直管段出现较大范围的低速区,同时出现回流现象,气流分布极不均匀且阻力损失较大。布置导流板后,能有效改善弯管内流体的流动特性并降低系统能量损失。分析不同数量、不同结构、不同布置方式的导流板对弯管内流场均匀性、进出口压降的影响,提出虾米腰弯管内导流板最优布置方式为：导流板的数量为3块、中心角为60°、导流板均靠后布置。     

虾米腰弯管内置导流板优化

为研究虾米腰弯管内流场分布,改善管内流场均匀性,采用Realizable k-ε模型对加装导流板前后的弯管内湍流二次流动进行三维数值模拟研究。结果表明：虾米腰弯管内未布置导流板时,在流体转弯后水平直管段出现较大范围的低速区,同时出现回流现象,气流分布极不均匀且阻力损失较大。布置导流板后,能有效改善弯管内流体的流动特性并降低系统能量损失。分析不同数量、不同结构、不同布置方式的导流板对弯管内流场均匀性、进出口压降的影响,提出虾米腰弯管内导流板最优布置方式为：导流板的数量为3块、中心角为60°、导流板均靠后布置。     

热风炉冷风分布的计算机模拟研究(Ⅲ)

应用紊流三维模型模拟内燃式热风炉内冷风在格子砖柱中的分布,寻求改善其分布的途径,讨论了不同布置的水平导流板和竖直导流板的结合使用对气流分布的影响,模拟结果表明,在支柱空腔内加设水平导流板改变了原有大回旋流场,使回旋流变成大面积的单向流,发展了边缘气流;支柱空腔内加设竖直导流板抑制了边缘气流的发展,加强了中心气流。通过水平导流板和竖直导流板的适当结合,可以实现冷风在格子砖内的均匀分布。     

基于风电机组LPV模型参考自适应独立变桨控制

为了减少大型风电机组多输入、多输出的非线性耦合影响和独立变桨带来的附加控制载荷,根据线性参数变化理论（LPV）对风电机组风能转换系统进行局部线性化,建立统一化的风电机组独立变桨线性参数变化LPV模型.利用模型参考自适应控制理论（MRAC）,以线性化后的LPV控制系统为被控对象建立参考模型,设计出高性能的独立变桨距自适应控制系统.采取波波夫（Popov）超稳定性分析法给出风电机组LPV模型参考自适应控制律,并对所设计的LPV模型参考自适应独立变桨距系统进行计算机仿真实验.实验结果表明,所设计的基于LPV模型参考自适应系统能够适应机组参数在较大范围内的变化,能够实现风电机组独立变桨系统的整机控制,具有良好的稳定性和快速性.     

抑制电离层Es层杂波的辅助天线设计方案

针对高频雷达中电离层Es层杂波的抑制问题,提出了水平极化天线阵列和垂直极化天线阵列两种辅助天线的设计方案.利用电离层Es层杂波信号与目标信号相比具有不同的到达方向和极化方式等特点,使辅助天线阵列对电离层Es层杂波具有一个大的增益,对目标信号有一个小的增益.辅助天线阵列的仿真分析结果表明,辅助天线输出中杂信比的大小会得到显著提高,辅助天线输出中杂信比越高,高频雷达中电离层Es层杂波的抑制效果越好.     

拉压变形对B(N)掺杂碳纳米管Al吸附性能的影响

为了研究(5,5)碳纳米管的B(N)环状掺杂效应,以及拉压变形对B(N)环状掺杂碳纳米管Al吸附性能的影响,采用基于密度泛函理论的平面波赝势和广义梯度近似方法,对B(N)环状掺杂碳纳米管Al吸附模型进行了几何优化,计算了B(N)环状掺杂碳纳米管的形成能,并确定了Al原子的最稳定吸附位置.结果表明,B(N)环状掺杂(5,5)碳纳米管的结构较为稳定.B(N)环状掺杂可以增加碳纳米管与Al之间的吸附能;一定范围内的拉伸和压缩变形则会降低碳纳米管与Al之间的大部分吸附能.     

基于高斯牛顿迭代的MIMU误差参数辨识

为了减小微惯性器件在制造和安装过程中出现的误差对微机械惯性测量单元(MIMU)测量精度的影响,对MIMU进行了误差参数辨识.介绍了一种新型的MIMU误差参数描述数学模型(包括零偏、灵敏度、圆锥角和方位角),提出了一种基于高斯牛顿迭代的适用于该误差参数模型的寻优方法,并利用实验室高精度转台完成了相关的参数辨识实验.仿真结果表明,与传统标定方法相比,该参数标定可以有效提高MIMU的测量精度,具有一定的实用价值.     

大型风力机主轴承故障信号提取方法

针对大型风力机主轴承易发生故障且特征信号难以提取的问题和传统盲分离算法计算量大、收敛性较差的缺点,提出了基于粒子群优化的盲源分离算法.算法根据负熵最大化判据,采用粒子群优化算法对盲源分离过程进行优化,且将该算法成功应用于某风场大型风力机主轴承故障信号的提取中.分析结果表明,该算法可有效分离大型风力机主轴承与其他部件的振动信号,与其他算法相比具有分离精度高、可靠性好等优点,对风力机主轴承的故障诊断十分有效.     

基于双馈风机变桨与变速协调的频率控制

为了改善大规模风电并网给电网频率带来的不利影响,基于双馈风电机组的控制特性,结合转子动能与备用功率控制的特点,提出一种频率分段控制的备用功率与转子动能相协调的多层次、多周期、多环节的联合调频控制方法.电网频率发生偏移时,风机既能快速释放或吸收转子动能,又能调节桨距角,实现风电机组的频率控制.在电力系统仿真软件中搭建供电网络模型,并结合实际电网运行情况进行仿真,仿真结果表明,该方法使得风电机组对频率变化具有快速响应能力,可有效改善电网的频率特性,为双馈风电机组安全稳定并网提供了可借鉴的依据.     

电磁超声换能器在金属板厚度检测中的优化

为了提高电磁超声换能器（electromagnetic acoustic transducer,EMAT）在金属板厚度检测中的换能效率,利用ANSYS有限元软件对用于铝板厚度检测的电磁超声横波换能器进行三维建模与仿真.在仿真过程中,确定了电磁超声横波在铝板中的传播形状与方向,并以正交试验优化设计方法为指导,研究了电磁超声换能器的不同因素、不同尺寸对其换能效率的影响,并据此对EMAT模型尺寸进行了优化.通过实验验证,优化后EMAT得到的回波信号幅值是原始模型回波信号幅值的5倍,并且信噪比较高.     

基于重叠参数区域的变体飞行器切换LPV控制

针对变体飞行器参数变化范围大,模型具有不确定性和非线性的问题,以后掠角为调参变量建立变体飞行器线性参数时变系统（LPV）模型.将时变参数范围划分为若干参数区域,利用权值系数和参数重叠区域的概念,通过求解线性矩阵不等式组构造一组LPV控制器.以变形量为决策变量设计切换策略,并针对Firebee纵向通道设计了切换LPV控制器.仿真结果表明,通过参数重叠区域构造的LPV模型之间能够平稳、快速切换,该方法使变体飞行器在变形过程中有较好的迎角抗扰能力.     

基于组合导航技术的管道地理坐标定位算法

针对长输管道地理坐标定位问题,提出了一种基于组合导航技术并应用管道磁标处地理信息进行分段修正的管道地理坐标定位算法.该算法基于惯导/里程仪组合导航的基本原理,应用误差模型对航迹误差进行修正.通过研究陀螺仪和里程仪的误差特性,建立了陀螺仪和里程仪的误差模型,针对低精度加速度计应用于惯性导航系统时存在速度和航迹解算误差较大的问题,提出了应用加速度信息对里程仪速度进行修正的速度解算方法.实验结果表明,算法解算所得位置误差为0.16%,可为长输管道提供三维地理坐标定位信息.     

高含量氮掺杂碳纳米管的合成及NO电氧化

为研制NO检测灵敏度高的电极修饰材料,以吡啶和尿素为碳源和氮源,以FeMgO为催化剂,在NH3下于800～900℃采用CVD法原位合成了氮掺杂碳纳米管（CN xNTs）,确定了氮的原子分数为7.05 CN xNTs的最佳合成条件.通过对透射电镜（TEM）、x 射线光电子能谱（XPS）、x 射线衍射分析仪（XRD）和Raman光谱进行研究,结果表明所合成的CNxNTs随着反应温度的降低有序度减小,管壁缺陷增加.循环伏安法研究的NO在碳纳米管修饰电极上的电氧化行为结果表明：NO在CN xNTs修饰电极上的电氧化活性均高于未掺杂氮的多壁碳纳米管（MWCNTs）,其中,氮原子分数为7.05的CN xNTs修饰电极的电氧化峰电位最小,峰电流密度最大,反应活性较大.该电极上NO检测的灵敏度最高,是一种比较理想的电极修饰材料.