基于太阳能水下机器人的优化设计

基于太阳能水下机器人的设计要求,对水平翼的外形进行优化设计.水平翼既要求能可靠搭载太阳能电池板,又具有较小的航行阻力,且能在载体使用浮力驱动实现载体的滑翔运动时为载体提供足够的升力.水平翼外形优化设计主要包括:翼平面几何形状设计、翼剖面设计和翼布局设计,利用CFX软件对各种设计方案进行分析进而得出最终优化方案.     

含湿多孔介质的干燥特性

基于含湿多孔介质的水分蒸发过程及其内部毛细管水分的蒸发特性,分析了含湿多孔介质在干燥过程中发生体积收缩的原因,讨论了多孔介质的物性和外部干燥条件对其体积收缩特性的影响。     

多孔储液介质自润滑机理研究进展

多孔储液介质是启发自关节软骨的仿生摩擦材料,因具有良好的自润滑性能,在工业生产中发挥着重要作用。早期多孔储液介质多是针对不同基体材料及骨架结构进行优化设计,或是根据单因素理想边界建立润滑数值模型,对多孔储液介质的润滑机理缺乏系统的理论描述,限制了其大规模的工业应用。根据不同的结构形式和润滑机理,将多孔储液介质分为有限直孔储液介质和随机多孔储液介质,总结了有限直孔储液介质中空化现象、流体运动、惯性效应、气-液耦合对润滑性能的影响,论述了基于渗流力学、流-固耦合作用的随机多孔储液介质自润滑理论的发展,以及多孔储液介质的应用现状。分析和讨论了多孔储液介质自润滑机理研究的难点问题,对推动多孔储液介质润滑机理的研究和工程实践应用具有重要的参考意义。     

基于深度学习的多孔介质渗透率预测

渗透率是多孔介质的重要属性,衡量多孔介质对流体的阻碍能力。现有渗透率计算方法如有限体积法(Finitevolume method, FVM)、格子玻尔兹曼(Lattice Boltzmann method, LBM)等有计算耗时缺点。因此,基于深度学习研究了多孔介质渗透率的快速预测。利用X射线断层扫描成像技术获得了40个真实多孔介质图像,利用人工合成多孔介质的方法扩充400个图像。在孔隙尺度上,利用传统有限体积法模拟制作了图像的渗透率。数据集共440套,按照9∶1划分了训练集和验证集。建立深度学习网络并进行渗透率预测。训练完成的网络在验证集上表现良好,误差在±15%内。结果表明,在渗透率预测速度上,深度学习网络预测时间是传统有限体积法的25%左右。验证了直接从图像到渗透率映射的可行性,同时也有助于理解孔隙与渗透率的关系。     

多孔介质式发动机燃烧系统的分析

本文在分析了多孔介质燃烧技术基础上,又对该技术在发动机上的应用进行了详细的分析。将多孔介质燃烧技术运用到发动机上可以降低排放、提高循环热效率、使燃烧温度稳定和燃烧温度均衡。多孔介质燃烧技术的应用能够解决自由火焰固有的问题,实现混合气与多孔介质之间以及燃烧产物与多孔介质之间的快速换热。     

多孔介质单相渗流的热弥散模型

根据流体在多孔介质内的渗流特性 ,提出了新的热弥散模型 ,成功地再现了多孔介质内单相流体对流换热时壁面区的温度分布。与以往的模型相比 ,该模型具有较少的可调经验参数。运用该模型预测的Nu数与Re数的关系与试验结果一致     

非金属多孔介质垫片泄漏模型再研究

以渗流力学为基础推导建立了新的非金属多孔介质垫片泄漏模型,该模型考虑了垫片压紧应力与材料空隙度之间的关系,以及垫片尺寸、流体介质垫片材质等因素,可以合理有效地预估非金属垫片的泄漏率.     

多孔介质在PECVD应用的仿真研究

利用计算流体动力学(CFD)软件,按照现有的工艺参数对某管式等离子增强化学气相沉积(PECVD)设备腔体进行三维数值模拟分析,研究了不同流量下工艺参数下PECVD设备腔体内部流场的整体分布,并对石英片之间反应区域的速度分布进行详细分析,并提出了多孔结构在腔体内部的应用。计算结果表明该工艺参数下腔体内部整体流动稳定,生长区流速平缓对于薄膜生长非常有利,在反应腔前端加入多孔区有利于增加晶片间的流动扩散,提高薄膜沉积率。数值模拟仿真为PECVD设备制造提供一定的理论指导依据。     

多孔介质单元区域的流场模拟及分析

利用三维软件对多孔介质排气管道进行模拟,通过CFD软件STAR-CCM+对多孔介质单元区域进行数值模拟,得到多孔介质单元区域的流场(速度流场、压强流场).结果表明:管道中间的多孔介质区域吸收了一部分气体,使得管道内部的压强降很小,同时管道内部的气体流速也在减小,说明多孔介质区域的吸附作用很强.为今后废气的排气管道的研究提供参考.     

基于LPC2148的太阳能控制器设计

设计一种以单片机LPC2148为控制核心的太阳能充放电控制器。控制器的主电路采用基于全控型器件MOSFET的降压斩波电路,控制器利用单片机作为核心控制芯片完成控制功能。给出了控制器主电路、控制电路、驱动电路、保护电路的设计和软件设计的详细过程,并完成了控制器的相关实验。通过实验得出测试结果并进行了分析,结果表明了该设计的正确性和有效性。     

基于太阳能蜈蚣养殖箱的研究及应用

通过对春、秋两季的白天与晚上、晴天与阴雨天温度变化规律的研究,设计了一种太阳能蜈蚣养殖箱,利用光电转换开关的自动切换,实现了晴朗白天对太阳光充分利用,阴雨天和晚上的自动保温。探究了春天与秋天在太阳光的照射下,基于PLC的恒温箱箱盖自动张开或关闭的自动控制装置,使箱内始终保持设定的恒温,以满足蜈蚣在春、夏、秋三季一个生长周期的环境温度需要,使蜈蚣的养殖周期由三年变成了一年,经试用该装置能创造较高的社会及经济效益。     

基于多孔介质材料和仿生设计的汽车阻流板减阻机理

为了解决传统阻流板自身气动阻力过大的问题，提出了多孔介质阻流板和仿生阻流板两种新结构方案。利用计算流体动力学方法分析了两种方案在不同横摆角工况下的气动阻力变化规律，揭示了两种新结构的减阻机理;相比传统阻流板，两种新结构的气动阻力峰值分别减小了3.3%和4.7%。在此基础上，提出了仿生阻流板和侧裙的组合结构方案，解决了传统阻流板中大横摆角时整车气动阻力增大的问题；相比传统阻流板，组合结构的气动阻力峰值减小了10.7%。比例模型风洞试验验证了所提方案的正确性。     

基于ANSYS CFX的多孔端面机械密封膜压分析

为了深入研究多孔端面机械密封动压效应的形成机制,通过建立多孔端面机械密封的分析模型,采用AN-SYS CFX软件求解三维N-S方程,得到环两侧在无压差时总压分布和不同压差时静压分布;以液膜平均动压力为参照,得到不同工况参数对密封端面动压效应的影响规律,并结合压力分布云图对结果进行分析。研究表明:流体介质压力增加,平均动压力变化不大;增大转速、提高密封介质黏度可以明显提高多孔端面机械密封的动压效应。ANSYS CFX提供一种更便捷、准确的计算方法,实现对膜压分析更合理、真实的数值模拟。     

太阳能热泵蓄能技术研究进展

太阳能热泵技术是利用可再生能源的典范,而蓄能技术是太阳能热泵中的关键技术。应用蓄能技术可以改善太阳能热泵运行工况,提高太阳能热泵系统运行效率,弥补当太阳能辐射不足时,热泵系统供热量显著下降的缺陷。本文介绍了太阳能热泵蓄能技术的研究和进展,并指出了太阳能热泵蓄能技术的发展方向。     

基于Isight对复合储能式混合动力系统的稳健设计

由于装载机复合储能式混合动力系统的结构较为复杂,工作性能容易受到其自身多种不稳定系统参数的影响,进而影响到装载机的燃油经济性能。采用田口法并通过Isight软件对复合储能式混合动力系统进行稳健设计,设计出使混合动力系统的工作性能对不稳定系统参数波动最不敏感的稳健设计方案;然后通过整车后向仿真模型来验证稳健设计结果,仿真结果表明整车燃油消耗量得到明显下降;最后通过dSPACE进行硬件在环试验,试验与仿真结果基本一致,验证了优化切实有效。     

基于CFX软件设计离心压缩机三元叶轮

以某试验压缩机叶轮为模型,采用CFX软件设计三元叶轮,介绍了如何设计叶轮以及怎样通过调节叶轮的几何参数值改进叶轮,进而获得数值模拟中的高效率叶轮。     

太阳能水生态维护机器人的运动轨迹优化设计

针对传统增氧设备依靠常规电力、不能移动的问题,提出了一种太阳能水生态维护机器人。首先建立机器人的差速转向模型,并设定了螺旋模式下的运动轨迹。通过建立螺旋轨迹运行参数的优化控制模型,采用BBO算法进行转速控制参数求解,得到螺旋轨迹的最优运行参数。通过仿真运行和试验分析,最优参数下的螺旋轨迹不仅使机器人的运行时间最短,并且保证了水体均匀增氧。这里的研究具有较高的节能减排效益,为封闭水域的生态维护研究提供参考。     

测量太阳辐射能虚拟仪器的设计和实现

在太阳能产品的效率试验中，需要测量太阳辐射能及转换能，太阳辐照量的测量涉及到太阳日射光转换、响应时间、累积记录等因素。应用基于Pc的虚拟仪器技术组建太阳辐照能量测试系统，并用LabVIEW图形化编程平台开发了测试系统软件，在计算机的程序控制下完成信号采集、模数转换、数据处理、结果记录等工作。测试分析表明：该系统的量值误差在1％水平、采集速度1kS／s和响应时间接近于日射光传感器，并有易于扩展和性价比优势，可作为太阳能产品能效质量评价的测试手段。     

太阳能风扇伞的设计

针对夏日出行降温消暑存在的问题,设计了一种太阳能风扇伞,该设计保持了普通伞遮阳的功能和轻便结构的特点,还可利用太阳能这种新型能源供能,达到用风扇工作降温的功能,并且实现了将利用USB接口给手机等电子产品充电的功能。太阳能风扇伞由柔性太阳能电池、太阳伞、小风扇和控制转换电路等组成。