隔爆型水冷变频器内部结露机理及其试验研究

针对隔爆型水冷变频器隔爆腔体内部的高湿度空气在冷热变化过程中会出现结露现象甚至产生冷凝水而导致电路短路的问题,对隔爆腔体内部结露机理进行了定性分析,提出了箱体内空气温度、空气湿度与露点温度的关系模型,并以此作为判断箱体内是否结露的依据;利用模拟试验方法验证了该关系模型的正确性,并分析了隔爆型水冷变频器的冷却水流量与温度对结露的影响情况,得出空气温度与露点温度的差值越大则结露越严重的结论,指出通过冷却或加热手段即可有效避免隔爆腔体内部出现结露现象。     

内置面热源密闭方腔内耦合传热数值仿真

为研究温度对固体推进剂点火燃烧性能的影响,需对实验用燃烧室进行温度控制。为进行优化控制,建立了内置面热源的密闭方腔耦合传热模型,利用FLUENT软件,对流动和耦合传热进行了三维数值仿真。计算采用离散坐标(DO)辐射模型,Boussinesq假设。计算结果表明,在自然对流的密闭方腔内,辐射换热比导热和自然对流换热更具主导地位。腔内中心上升的热流与边壁附近下降的冷流形成自然对流环流,环流的速度较高,而上述两部分中间夹层的流体速度较低。数值仿真反映了实验用燃烧室内温度及流场的分布,为实验数据的准确性提供了理论依据。     

动车组齿轮箱箱体模态分析研究

针对动车组的齿轮箱箱体出现裂纹,严重威胁到高速动车组的安全运行问题,首先建立齿轮箱箱体有限元模型,采用Block Lanczos运算法提取模态参数;其次通过搭建齿轮箱箱体试验提取模态平台,采用有效独立平均加速度幅值法选取测试点,用力锤试验提取箱体模态参数;最后通过仿真与试验结果研究齿轮箱箱体的振动特性。结果表明:仿真与模态试验提取的固有频率,相对误差基本控制在4%~6.5%之间,相对误差数值均满足工程试验要求,表明了有限元模型具有较高的可行性,能更好地反应齿轮箱箱体的质量和刚度分布。从齿轮箱箱体的振型图中可以看出振型变化幅度基本一致,表明齿轮箱模态Block Lanczos运算法仿真达到了准确效果。在优化齿轮箱箱体结构并对其性能做出评价时,该模型可以提供参考,尽量避免随机激励所对应的固有频率和箱体的固有频率一致,从而导致箱体产生共振。     

机箱一体式垃圾转运箱箱体的轻量化设计

本文根据机箱一体式垃圾转运箱箱体的结构特点和工作原理,确定箱体结构的危险工况。应用ANSYS建立箱体结构的参数化模型,对箱体结构在压缩垃圾、装车、运输及卸载等危险工况下的强度进行分析,得到各工况下箱体最大应力值和应力分布情况。采用ANSYS与SOGA相结合的方法对箱体结构进行轻量化设计。设计结果表明:在保证容积率不变而且强度足够的前提下,该机箱一体式垃圾转运箱箱体结构减重625kg,减重率为12.39%,轻量化效果显著。     

变配电房辅助通风控温节能系统的建模及应用

文章从传热学,能量守恒定律探讨了相对独立环境空间的控制温度原理,建立其理想条件下通风控温节能的数学模型,分析模型的各个参数对控制温度的影响。根据控温节能模型,研发通风控温节能系统,并将其成功应用于无人值守变配电房控温环境,达到控温节能的良好效果,实践证明了该控温节能模型的可行性和正确性。     

Ka频段维纳雨衰预测模型与补偿系统

为了降低Ka频段雨衰的影响,基于维纳预测思想建立了一种维纳雨衰预测模型,该模型通过预测某一频率点的雨衰值来控制多进制正交幅度调制（MQAM）的阶数M和发射功率,从而降低雨衰的影响。通过和DAH雨衰预测模型的仿真比较,结果表明,当频率大于[21 GHz]时,维纳雨衰控制模型能比较精确地预测各个频率点的雨衰值,其最大误差小于0.2 dB。相比于DAH预测模型,维纳雨衰控制模型大大简化了计算量,提高了计算效率。     

石墨化炉人工神经网络预测控制的研究

针对目前石墨化炉控温精度不高,时有裂纹废品出现的现状,为提高石墨电极质量,实现石墨化炉的精确控温问题,提出了石墨化炉神经网络预测控制策略。利用径向基函数神经网络建立了石墨化炉稳态模型;利用工业过程裸模化方法,建立了石墨化炉的动态模型,为进一步实现石墨化炉的神经网络预测控制,完成了至关重要的第一步。该石墨化炉神经网络模型,计算机仿真结果非常理想,拟和精度很高,完全可以作为下一步实现预测控制的模型。     

超音速扩压器喷雾冷却数值仿真研究

为了探讨研究喷雾冷却中冷却水流量、喷射速度及喷嘴轴向分布位置等因素对超音速扩压器壁面温度的影响,借助CFD计算软件FLUENT,采用标准k-ε湍流模型,对喷雾冷却下超音速扩压器内流场进行了数值仿真。通过计算,得到了扩压器内压强分布及壁面温度分布。分析了喷雾冷却中冷却水流量、喷射速度及喷嘴轴向位置对超音速扩压器壁面温度的影响。研究表明：随着冷却水流量的增大,扩压器壁面温度降低。同时,扩压器入口处静压升高,对应仿真高度降低;减小冷却水喷射速度,可以有效降低扩压器入口处壁面温度;喷嘴的轴向分布位置对扩压器壁面温度有较大影响,仿真结果证明,喷嘴沿轴向呈对数分布有利于降低扩压器壁面温度。     

600MW燃煤锅炉一维数值仿真

应用小室模型对600MW燃煤锅炉炉内流动、燃烧、传热及污染物排放进行了一维数值仿真研究,得出了炉内温度和各个不同组分沿炉膛高度的分布.不同负荷下的仿真计算表明该模型能够反映不同负荷下炉膛内的热流密度分布的不同,从而弥补了零维模型和三维模拟的不足.仿真结果表明,炉内温度分布的高温区和低温区与各气体成份的分布存在很强的对应关系,同时表明采用小室模型可以对炉内复杂的物理化学过程进行有效的模拟,该模型可为锅炉设计、改造和运行提供理论指导.     

Ω形双螺杆泵流场仿真与实验研究

研究螺杆转子转动过程中的流场变化有助于对双螺杆泵运行参数的优化。采用计算流体力学(CFD)方法,对双螺杆泵流场进行三维瞬态动网格仿真分析。针对Ω形双螺杆泵,建立内流场数值模型,通过仿真得到一个转动周期内泵内压力分布,同时研究了不同粘度下泵外特性的变化规律。仿真结果表明,泵内压力由吸入端到排出端逐级增大,与容积腔推挤增压规律相吻合;在吸入端容积腔截面和螺杆啮合缝隙内均存在负压,且由于泄露的原因,密封腔两端的压力分布并非完全一致,存在轻微差异;流量随着压差的增大而呈近似线性下降趋势,粘度越大,流量受压差的影响就越小;泵效随压差的变化曲线呈抛物线形,达到峰值后先逐渐减小,最后趋于平稳。实验结果与仿真一致,证明了仿真方法的有效性。     

高精度恒温控制系统的设计

为了开展光学实验,设计了一种高精度恒温控制系统,应用于搭建光栅制作的实验环境.该方案通过Matlab仿真建立了恒温室水平面温度梯度数学模型,确定恒温室热源的分布方式,采用西门子S7系列模块作为主控CPU,前端利用Ptl00传感器,经过A/D转换后输入到PLC,运用PID算法控制D/A模块至调压器的输出,从而决定执行机构的工作功率,最终实现温度的闭环控制.实验结果表明,该恒温控制系统控制精度高、稳定可靠,恒温室控制精度≤±0.1℃,能够满足精密仪器测量与光学加工的温控要求,具有很高的实用价值.     

三轴一体IMU组件中光纤环热分析

对某型号三轴一体光纤陀螺捷联惯导系统建立有限元模型,从结构角度分析了惯性测量单元（ IMU）中光源和加速度计等发热模块对光纤环温度场分布的影响。分析研究IMU组件在22℃常温稳态下的传热规律,表明光源与加速度计等热源所产生热量将不以传导方式在箱体与 IMU台体之间传递,对流与辐射传热对IMU温度分布影响较大;光源为主要热源,是造成Y,Z轴光纤环温度分布不均匀的主要原因;加速度计发热将影响X轴光纤环温度分布。通过＋60℃高温瞬态热分析,研究光纤环在极端环境下温度变化规律,表明系统在极端环境下随着温度上升而温度梯度递减,光纤环瞬态温差增大。稳态和瞬态热分析可指导惯导系统IMU部分结构热设计的改进。     

新型控制器在加热炉温度控制中的应用研究

以铸造、热处理中应用最典型的加热设备加热炉为研究对象,建立其数学模型。针对加热炉本身的时滞特性导致系统控制困难这一问题,设计了一种控制系统结构,给出了相应的控制器控制算法设计步骤。将该文方法和传统Smith算法相对比,通过仿真表明,该文控制算法的控制效果明显优于传统的Smith控制;在0~400℃温度变化范围内,加热炉温度系统的测量误差为-0.3~0.3℃。采用该文控制器算法有效提高系统控制精度,可以有效地提高材料的加工质量,具有一定的应用价值。     

基于双测试原理的热式质量流量计的设计

传统恒温差式热式流量计受到测量电路本身限制,最大加热电流受限,因此测量范围有限。设计研制了一种结合恒温差法和恒功率法的热式质量流量计。该流量计是基于托马斯理论,对功耗和温差进行采集,从而测得流量。相比于传统恒温差式质量流量计,该流量计在低流速时通过对桥式电路电压差采集,以控制数字电位器改变输入总电压,从而实现探头间温度差恒定,测量功耗测得流量;而在高流速时,通过数字电位器控制功率恒定,探测电路各个参数,从而计算得到温度差,测得流量。该流量计针对内径80 mm的管道,测量范围为0~1500 m³/h,量程约为传统恒温差式流量计的1.3倍,相对误差小于1%,满足实际使用需求。相比于传统恒功率式流量计,该流量计测低流速时精度更高。     

Research on optimization design of the heating/cooling channels for rapid heat cycle molding based on response surface methodology and constrained particle swarm optimization

The aim of this work is to optimize the layout of the heating/cooling channels for rapid heat cycle molding with hot medium heating and coolant cooling by using response surface methodology and optimization technique. By means of a Box–Behnken experiment design technique, an experiment matrix with three factors and three levels was designed. The design variables including the diameter of the heating/cooling channels, distances from the wall of heating/cooling channel to the cavity surface and between the adjacent heating/cooling channels were used to describe the layout and shape of the heating/cooling channels. The heating efficiency, standard deviation of the cavity surface temperature and the maximum von-mises stress were considered as the model variables. Thermal response and structural strength analyses of the mold based on FEM were conducted to acquire the objective variables for combination of process parameters. Some mathematical models of response surface were created by the mixed regression model and response surface method. The analysis of variance (ANOVA) method was used to check the accuracy of the developed mathematical models. With these mathematical models, the layout of the heating/cooling channels was then optimized to minimize the required heating time within reasonable temperature distribution and structural strength of the cavity by coupling the developed response surface (RS) models with the particle swarm optimization (PSO) method.     

热式风速计恒温差控制的软件实现及其性能测试

介绍了一种利用软件实现热式风速风向传感器恒温差模式（CTD）控制的方案。传感器系统采用单片机作为主控单元,对芯片温度和环境温度进行采样,并以此为依据调节输出功率,从而实现恒温差状态的控制。实验表明,采用这种软件控制方案,在无风状态下,在-20℃到40℃的环境温度变化范围内,热式风速风向传感器能够基本维持输出信号恒定不变。除此之外,该风速风向传感器系统还可以实现对0~20 m/s风速范围内的风速测量,最大测量误差不超过8%,并且具有低于15 s的响应速度。     

Hot embossing of microstructure with moving induction heating and gas-assisted pressuring

A new apparatus for a moving induction heating and gas-assisted hot embossing apparatus has been developed. A mechanism was designed and implemented to move the platform in and out the wrapped coil, on which the sealed box for substrate/mold was placed. A chamber of 195 mm diameter and 221 mm length was machined. The movable platform, the sealed box with substrate/mold stack, wrapped coil and cooling fan were all implemented in the high pressure chamber. The nine-point thermocouples attached on the mold, thus, a temperature history of the moving induction heating can be obtained and study the influence of the moving path and power on the heating rate and temperature distribution. The micro V-cut structure hot embossing experiment were performed to prove the potential of this moving induction heating and gas-assisted pressuring hot embossing for fast fabrication of microstructure onto polymeric substrates. As a results, replication rates were all above 95% at 200 °C and 5 kgf/cm² and the cycle time was less than 4 min and the optic measurement shows the replicated V-cut film can enhance the 36.8% illuminance. The experiment results show the manufacturing potential of this apparatus.

     

基于单片机的实用型温度控制仪设计

为了达到快速、稳定的控温效果,以标准PT100热电阻作温度传感器,利用16位的模数转换器ADS1110实现高精度的A/D转换,选用STC89C51单片机为主控芯片,结合积分分段PID控制算法,通过调节PWM波的占空比控制双向晶闸管的导通,从而控制加热炉丝的平均加热功率,构成温度测量控制系统.经测试,该温控系统稳态精度可...     

基于GA-WNN温度补偿的红外CO2气体传感器系统研究

为了提高红外CO2气体传感器的探测灵敏度和精度,首先基于计算流体动力学（CFD）仿真计算,研究了传感器腔内气体辐射功率吸收效率与腔体结构之间的关系,模拟结果表明：当圆柱腔体的直径与内壁反射率固定时,腔体结构存在最佳腔长可使传感器红外辐射功率吸收效率达到最大。然后基于CFD仿真的结果设计和实现了CO2气体传感器,并开展了实验比对与验证,进而着重研究了环境温度对气体测量结果的影响。实验结果表明：在5~45oC温度范围内,传感器在0~2000 ppm浓度范围内的测量误差随着温度升高而显著增大。最后采用遗传小波神经网络算法（GA-WNN）对传感器进行了温度补偿,数据融合补偿后传感器的温度漂移得到了较好的抑制,其绝对误差小于±70 ppm,在非样本温度点下,整体平均误差小于±100 ppm,表明CO2气体传感器的测量精度得到了较好的提升。     

原子磁传感器原子气室无磁控温技术

针对原子磁传感器碱金属原子气室对无磁加热的需求,解决磁力仪共振谱线信号信噪比低的问题,使用了差分对的布线方法,采用微加工膜工艺,在陶瓷基板上制备了方形纯铜材质的无磁加热线圈.使用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件分析了线圈在2.2mA直流条件下产生的附加稳态磁场分布情况,结合Pro/Engineer软件构建的铜质气室固定支架及其热仿真分析结果,得到了比较理想的加热线圈固定位置.进一步分析确定了20kHz交流加热方案,最终制作完成了具有3W加热功率和0.1℃控温精度的无磁加热器.实验结果表明:该加热器瞬时磁扰动为2.24pT,满足原子气室无磁加热要求.其结果对原子磁传感器气室的设计及工作参数的优化改进具有一定的参考意义.