基于不完全敏感性方法的低比转速离心叶轮优化研究

针对传统离心叶轮优化设计方法的不足,提出基于不完全敏感性方法的低比转速离心叶轮的优化方法。该优化方法在求设计目标函数对流道形状控制变量的梯度时,忽略流道形状的变化对流场状态变量的影响,因此在一次优化循环中,只需要进行一次流场计算,避免应用有限差分方法中计算一次梯度矢量时需要多次计算流场,也避免在伴随方法中复杂的伴随方程的推导及求解,计算量大大减少。以低比转速离心叶轮作为研究对象,采用泰勒展开法参数化控制二维叶片形状,将泰勒多项式中的系数视为控制变量,选取作用在叶片上的转矩作为优化目标函数。应用不完全敏感性方法易于计算目标函数对控制变量的梯度,沿梯度矢量的反方向不断更新叶片形状来逐步寻优,最终找到目标函数值最小时的最优设计,算例计算结果表明,提出的不完全敏感性方法应用于低比转速离心叶轮优化是可行的。     

兰州太阳能集热器最佳倾角的计算与分析

以兰州地区水平面上的月平均太阳辐射数据为基础,计算不同倾角斜面上的月太阳辐射量,并以集热器倾斜面上接收到的太阳辐射量最多为目标,对不同时段内太阳能集热器的最佳倾角进行了优化。通过计算得到了集热器的月最佳倾角、季最佳倾角和年最佳倾角。集热器的安装倾角不但影响其斜面上全年接收到的总太阳辐射量,还影响月太阳辐射量的分布。采用季最佳倾角安装集热器最为合理,一年改变两次倾角,4—9月时倾角为5°,10—3月时倾角为49°,其斜面获得的年太阳辐射量比采用当地纬度36°时提高了4. 8%。     

基于质子交换膜燃料电池的冷热电联产系统研究进展

将质子交换膜燃料电池应用于冷热电联产系统中,可有效提高系统效率,实现冷热电供能的可持续发展。本文介绍了基于质子交换膜燃料电池的冷热电联产系统的数学建模、运行策略、能源管理、多维评价、系统优化理论与应用等方面的研究进展。根据现有研究,从能源禀赋、供需整合与多尺度建模、多能互补供能、系统评价体系、系统集成优化多方面指明未来该系统的研究可从多尺度建模、源网荷储深度融合、完善系统评价体系以及系统优化与实时调控等方面进行,为得到更为全面高效稳定的质子交换膜燃料电池冷热电联供系统提供新思路。     

外啮合齿轮泵径向力分析

外啮合齿轮泵为一种常用的定量泵,它的主要优点是:结构简单,重量轻,体积小,耐冲击,耐磨损,产生真空能力非常强,对恶劣工况的适应性强,抗污染能力强,工作可靠等。其缺点为流量脉动和困油现象突出,噪声大,径向力大等。该文通过Fluent流场仿真分析以及理论分析总结了径向力的计算方法以及减小径向力的措施。     

基于Matlab/Simulink的滚动轴承划伤缺陷动力学建模及仿真

为解决缺陷轴承动力学建模及振动特性分析的问题,将套圈沟道缺陷引起的额外弹性趋近量引入到轴承缺陷激励模型中。基于接触力学分析方法,建立了额外弹性趋近量与划伤缺陷宽度及轴承参数等之间的关系,建立了滚动轴承划伤缺陷的非线性动力学模型;利用Matlab/Simulink软件搭建了动力学仿真模型,开展了划伤缺陷轴承的振动特性数值仿真研究,得到了接触变形、接触载荷及外圈振动加速度随时间的变化规律;对数值仿真结果进行了评价,并进行了缺陷轴承振动测试。研究结果表明:内圈划伤和外圈划伤缺陷轴承振动包络谱的仿真结果与实验结果基本一致,均存在相应的缺陷频率及其倍频成分,且内圈划伤缺陷频率附近存在旁瓣频率成分,从而验证了动力学模型及Simulink仿真模型的正确性。     

装载机定变量液压系统工作原理与节能分析

构建了新型装载机定变量液压系统, 分析了装载机定变量液压系统的工作原理及能耗问题。利用SolidWorks软件建立装载机工作机构的三维模型, 将其参数导入AMESim仿真软件中建立装载机的动力学模型;同时在该仿真软件建立装载机定变量液压系统的仿真模型, 针对装载机3种不同工况中的工作特性及能耗问题进行仿真计算分析。结果表明:转向系统由负载敏感泵供油, 泵输出流量大小取决于负载需求, 避免了旁路节流等损失;同时通过合理设计节流阀阀口面积, 使定量泵与变量泵顺次开始向工作系统供油, 小流量时只由定量泵向工作系统供油, 当负载需求流量增大, 定量泵与变量泵双泵合流, 共同向工作系统供油, 既保证了装载机的工作效率, 又具有节能效果;当转向系统与工作系统同时动作时, 变量泵优先向转向系统供油, 具有转向优先功能, 保证了装载机的安全性。相对于全定量系统, 定变量液压系统的效率更高, 尤其在小流量工况下, 具有明显节能效果。     

基于xPC的电液位置伺服系统快速控制原型设计

通常电液位置伺服系统控制器的开发,需通过辨识被控对象数学模型来确定控制器参数。控制器的实现一般采用嵌入式系统,但是在控制器开发阶段直接采用嵌入式系统,存在辨识过程的实现和控制器参数确定困难,开发周期长等问题。基于xPC半实物仿真技术,提出直接将MATLAB/Simulink快速构建的控制算法转化为xPC目标机可运行的代码,并在目标机上通过数据采集卡获得控制对象的状态变量,上传至xPC宿主机;结合MATLAB中的系统辨识工具箱,辨识得到电液位置伺服系统的数学模型,从而确定复合控制器参数,实现了电液位置伺服系统快速控制原型设计。     

浮杯泵柱塞副变形的有限元分析

浮杯泵独特的结构导致其泄漏点大量增加,变形后的柱塞副密封间隙成为影响其工作性能的主要因素。在泄漏间隙理论分析的基础上利用有限元软件对三组不同柱塞腔尺寸的柱塞和浮杯在上死点和下死点两种极端位置处进行受压变形仿真,讨论变形后柱塞腔的尺寸对柱塞副间隙的影响。分析得到柱塞和浮杯变形后的变化规律,以及在密封线处浮杯的变形值约为0.8  μm和柱塞头的椭圆形变形趋势,对比得出在20 MPa的压力下直径为8 mm、深度为6 mm的柱塞腔能够使柱塞头的变形有效补偿浮杯的变形。     

轴向柱塞泵回程盘与滑靴间接触情况及碰撞干涉分析

轴向柱塞泵运行过程中回程盘与滑靴会产生碰撞干涉甚至出现回程盘崩裂和滑靴拉脱的现象。首先,通过对回程盘与滑靴的运动学特性和接触动能损失进行分析,得出影响碰撞干涉程度的因素;然后,通过ADAMS仿真分析,得出回程盘钻孔与滑靴颈部的接触规律和不同影响因素下碰撞干涉程度的变化规律;最后对奇偶柱塞数的柱塞泵进行仿真分析,得出回程盘钻孔与滑靴颈部接触时较为严重的碰撞干涉程度出现的原因,为回程盘结构优化提供参考依据。     

体型参数对旋流排沙渠道水沙特性的影响

为明确关键体型参数对渠道和排沙洞内水沙特性的影响,在模型试验研究的基础上开展了旋流排沙渠道的水沙两相流数值模拟。结果表明:起旋室高度对截沙率影响较为显著,最大相差5.41%;排沙洞直径、倾角和起旋室出口宽度对分流比影响显著,最大相差8.13%,增大倾角后改善了原排沙洞封闭端因壁面条件影响而产生的泥沙淤积;起旋室出口宽度对渠道内水沙特性基本无影响;不同体型下旋流排沙渠道均可高效、持续排沙,截沙率均大于90%,经过起旋室后,高含沙水流从排沙洞流出,下游渠道含沙量急剧减小。