污水源热泵系统污水侧声空化防除垢与强化换热特性研究

基于污水源热泵系统,建立超声波声空化防除垢与强化换热动态实验台,对污水流速为0.45、0.65、0.84、0.91、1.29和1.74 m/s,换热管内径为15 mm/20 mm,超声波功率为250 W/500 W,声空化作用时间为0～60 min,污垢含水率为35%～95%以及不同的污水黏度和温度等特性参数下开展实验研究,分析计算污水侧换热管的污垢增长特性和防除垢规律以及强化换热效果的实验数据,对比研究特性参数对污水侧换热管运行特性的影响。研究表明:在较大的换热管径或污水流速下,污水侧换热管积垢速率和结垢率均偏低,除垢率和传热系数均偏高;在较大的超声波功率下,除垢率效果更好,传热系数效率显著提高;在较高的污垢含水率下,传热系数降低及其效率提高明显;随声空化作用时间的增加,除垢率和传热系数均显著提高,但在约50 min时趋于稳定,当流速为1.29 m/s时,传热系数效率提高百分比达到53.4%;另外,污水黏度和污水温度对污水侧换热管运行特性也有一定影响。总之,声空化应用在污水源热泵系统污水侧防除垢与强化换热方面是可行的。     

颜色编码方法中波面斜率的校准

对基于颜色编码方法的海面微尺度波斜率测量装置实验获取的数据进行了分析,给出了颜色编码微尺度波斜率测量和标准球定标原理.在此基础上对影响标准球定标的三个主要因素进行了分析,结果显示,定标过程中采样点中噪声点的多少对定标精确度有明显影响,而且在考虑标准球二次折射时定标过程和净水面情形的波面倾角偏差较大,偏差可用二次多项式表示,最后指出标准球在视场正中央的较小偏移不影响定标结果.     

时滞离散系统的非线性准滑模鲁棒控制

针对一类变时滞离散系统,基于一种新型的非线性时变准滑模面设计方案,研究了系统的鲁棒滑模控制问题.首先,给出了该种非线性切换函数的一般形式,该类准滑模面具有时变的特征,且能够动态地改善系统的运动品质.利用自由权矩阵与线性矩阵不等式技术,给出了该类时滞离散系统非线性准滑模面的设计方法,并得到了稳定的非线性准滑模面存在的充分条件;其次,基于一种改进的离散趋近律方法,设计了相应的准滑模控制器,以保证系统的状态在有限时间内到达准滑模,从而将此类非线性系统的滑模变结构控制的分析与综合问题推广到了时滞非线性系统.最后,仿真结果表明,在本文所设计的准滑模面与准滑模变结构控制器的作用下,系统的状态是稳定的,且具有响应速度快、超调量小、调节时间较小等优点,从而说明了本文所设计方法的有效性.     

水下机器人基于sigmoid函数的软变结构控制

针对水下机器人滑模变结构控制系统抖振问题,利用具有光滑性和饱和性的sigmoid函数,提出一种水下机器人软变结构控制策略.利用Lyapunov稳定性理论,讨论控制受限情形的水下机器人软变结构控制系统的稳定性,构造基于sigmoid函数的软变结构控制器,给出水下机器人软变结构控制的具体算法.将基于sigmoid函数的软变结构控制策略用于水下机器人仿真实验研究,实验结果验证了该方法的可行性和有效性.与线性控制、饱和线性控制和基于变饱和函数的软变结构控制3种控制方法进行对比仿真分析,分析结果表明,基于sigmoid函数设计的软变结构控制系统调节精确度高、响应速度快,有效地削弱了系统抖振,具有良好的动态性能.     

声空化污水换热器的防除垢与强化换热实验

为解决污水源热泵系统中污水换热器结垢导致的热阻增大、传热效果恶化问题,将声空化技术引入污水换热器中.搭建声空化污水换热器的防除垢与强化换热动态实验台,研究防除垢与强化换热的数学模型,对不同影响参数下污水换热器换热管的污垢增长特性和防除垢规律以及强化换热效果开展实验研究.结果表明:换热管结垢量、结垢率、积垢速率及污垢厚度均随污水流速的降低而增大,最大结垢量为106 g,结垢厚度0.54 mm,积垢速率为12.6 kg/(m~2獉h);除垢率随流速及声空化作用时间的增大而增大,但非一直增大,最大除垢率达85.7%;污水黏度对各项指标影响巨大且流速越小影响越大;换热管的传热系数及其提高百分比均随声空化作用时间、污水温度以及污垢含水率的增加而增大,最大提高百分比达53.4%.故声空化污水换热器防除垢与强化换热具有一定的可行性和高效性,对节能减排具有重要意义.