纵向涡强化换热的优化设计及机理分析

对带纵向涡发生器的椭圆管翅片换热器空气侧表面的换热和流动特性进行了三维数值模拟.深入分析了纵向涡对流场和温度场的影响,并通过场协同原理揭示了纵向涡强化换热的根本机理,即减小了速度和温度梯度之间的夹角,改善了速度场和温度场的协同性.在此基础上,对纵向涡发生器的布置位置(上游布置和下游布置)和纵向涡发生器的攻角α(15°,30°,45°,60°)进行了优化设计.结果表明:当纵向涡发生器布置于换热管下游时,具有更好的强化换热能力;在纵向涡发生器采用下游布置的前提下,当纵向涡发生器的攻角α=30°时,具有最佳的强化换热能力.     

用同步辐射共聚焦X射线方法研究古代彩绘样品的层状结构

同步辐射共聚焦X射线方法是一种元素成分及其化学结构的三维无损分析方法,在地质、考古、环境、生物及材料等领域具有重要的应用。在上海光源的硬X射线微聚焦光束线站(BL15U)建立共聚焦X射线实验方法,并用于故宫彩绘样品的制作工艺及层状结构分析。基于BL15U的K-B聚焦系统,在能散探测器前采用会聚毛细管半透镜实现与K-B聚焦镜焦点的共聚焦状态,深度分辨在8.04 ke V(Cu-Kα)为31.5μm,可以开展共聚焦微束X射线荧光(Micro-X-ray Fluorescence,Micro-XRF)和共聚焦微束X射线吸收精细结构(Micro-X-ray Absorption Fine Structure,Micro-XAFS)实验研究。对故宫斗彩陶瓷和彩绘样品进行了元素及其化学态的深度分布分析,获得了斗彩陶瓷特有的三层釉结构以及彩绘样品内部颜料的化学信息。实验结果表明,该系统具有较高的空间分辨和探测灵敏度,是文物样品三维无损分析的有力工具。     

航空发动机CAT系统信号采集与处理

以航空发动机试车计算机辅助试验（ＣＡＴ）系统为例,介绍了信号采集与处理中采用的抗干扰措施及滤波技术,以满足ＷＰ系列发动机试车ＣＡＴ系统中稳态、动态和过渡过程参数的采集速度与处理精度的多项技术要求。     

用于HVDC电缆主绝缘料选型的空间电荷检测系统

为进一步研究我国高压直流(HVDC)电缆主绝缘料选型,研制了一种新型电缆主绝缘空间电荷测量系统。分析了电声脉冲法测量电缆主绝缘压片试样的原理,优化了测量系统的电极构型;通过对PVDF压电传感器压紧方式的特殊设计,减小了因压紧不良而导致的声信号匹配不佳对测试系统精度的影响;设计了匹配测试系统的高频滤波小信号放大电路,提高系统抗扰性;运用交联聚乙烯压片测量得到系统输出参考信号并对测量系统进行标定。在常温下测量了不同厚度的交联聚乙烯与低密度聚乙烯电缆料压片试样分别在低电场和强电场中空间电荷的分布特性,得到试样中的空间电荷分布密度。实验表明,该装置能应用于HVDC电缆料的选型,研究结论可以为我国高压直流电缆的自主研发提供参考。     

超导磁储能系统自抗扰控制策略研究

本文针对电压源型换流器(voltage source converter, VSC)的超导磁储能(superconducting magnetic energy storage, SMES)系统,设计了一款自抗扰控制(active disturbance rejection control, ADRC)。首先,分别建立了SMES的交流侧VSC、直流侧斩波器数学模型;其次,基于非线性扩张状态观测器和线性误差反馈律设计了SMES的交、直流侧ADRC;然后,通过描述函数法分析了ADRC的稳定性;最后,在MATLAB/Simulink平台中搭建了仿真模型。仿真结果表明,与传统PI控制相比,ADRC具有更好的动态响应性能和抗扰动特性,并针对系统参数的不确定性具有更好的鲁棒性,有效地提高了SMES的运行可靠性。     

基于桩-岩结构面特性的嵌岩桩荷载传递分析

嵌岩桩的荷载传递特性主要取决于混凝土-岩石界面的剪切特性.基于桩-岩结构面剪胀及破坏机制,建立适于弱质岩石嵌岩桩侧摩阻力传递模型,求得破坏及弹性条件下桩侧摩阻力及桩身轴力的解析式,并由此推导出嵌岩桩的临界长度.基于所获得的解答,深入探讨桩侧摩阻力和桩身轴力随深度变化的分布规律,从理论上分析嵌岩桩桩径、桩-岩模量比、剪胀角对嵌岩桩荷载传递的影响,并提出有关设计建议.提出可近似考虑各因素综合影响系数η,可作为嵌岩桩承载性能的宏观控制指标.同等条件下,η值越大,嵌岩桩承载性能越好,能承受的极限荷载也越大.工程算例对比分析结果表明,理论计算与实测结果吻合较好,对嵌岩桩设计有一定参考价值.     

基于蚁群算法的移动机器人路径规划

研究移动机器人在已知静态环境下路径规划问题,在避障环境下寻求最优路径.针对蚁群算法搜索时间长、易陷入局部最优等缺陷,导致实时处理困难,且路径准确度低、可跟踪性差不能直接用于机器人.为解决上述问题,首先提取环境的平面几何信息,建立了简单有效地搜索模型.可通过引入终点距离与方向的启发函数、阶梯式伪随机的结点转移规则,引导蚁群有目的的进行搜索;改进信息素更新策略,利用一种奖惩机制以增强蚁群对尽可能好的解的识别能力.并考虑障碍物对路径的影响,运用人工势场法对全局最优路径的结点进行平滑.进行仿真的结果表明,提高了路径的安全性和可跟踪性.证明了改进方法可以有效地找出最优可行路径.     

复合酶在野生樱桃李果汁澄清加工中的应用

选择果胶酶用量、α-淀粉酶用量、纤维素酶用量、酶解时间4个因素,在单因素试验基础上,设计四因素三水平正交试验,考察它们对出汁率和透光率的影响,研究复合酶澄清野生樱桃李果汁酶解工艺。结果表明:复合酶解最佳工艺条件为果胶酶用量0.06%, α-淀粉酶用量0.030%,纤维素酶用量0.045%,酶解时间125 min;在此条件下,野生樱桃李出汁率为90.1%,透光率为70.2%。     

水下吸附机器人系统及其应用研究

重力坝长期运行过程中,大坝可能出现渗漏、结构破损等病害.对于大坝上游面水下部分的病害,为提高检测的安全性和效率,降低检测成本,研发了一套具备沿坝面吸附爬行和在水中浮游两种工作模式的水下吸附机器人系统,并开展了应用研究.笔者介绍了水下吸附机器人系统的组成部分和功能特点,并研究了该系统在重力坝水下检测中的应用方案,通过工程应用验证了水下吸附机器人系统可用于重力坝渗漏、结构破损、拦污栅锈蚀和坝前淤积等病害的检测,为类似工程检测提供了参考.     

集中供热用非对称板式换热器流动换热的研究

非对称板式换热器流道截面相异的特性为集中供热一二次网流量差异下换热性能的优化提供了可能。通过数值模拟,研究了不同工况下人字形非对称板式换热器的波纹倾角β、节高比■/H对其传热系数和流动阻力的影响;以经济学费用现值PC为标识,对其综合性能进行评价。结果表明:波纹倾角β对不同节高比板片的影响并不相同,其对小节高比(■/H≤5)板片换热系数和阻力影响均较大,而大节高比(■/H≥6)对波纹倾角β敏感性较弱;当β≤60°时,大节高比板片具有较好的换热性能和较低的流动阻力,其经济性优势显著,可节省33%～61%的总投资费用;综合考虑设备性能和经济性,β=50°、■/H=6、7为合理的结构参数。