基于频率最大化目标的六杆四面体网壳截面尺寸优化研究

随着计算机技术的发展,基于有限元优化的拓扑优化算法在工程设计领域得到广泛应用,以提高结构性能和节约材料.在空间结构领域,目前还并未形成系统性的结构优化策略,主要还是依靠工程师的工作经验来进行优化设计.董石麟教授等提出的六杆四面体网壳是一种由相似的四面体模块组成的空间结构,具有重复性和装配性等特点.本文以六杆四面体网壳为分析对象,进行了结构频率最大化的优化设计.根据挑选出的质量参与系数总和超过90%的7阶模态,建立优化函数最大化这7阶模态的频率,以此提高整个结构的动力学性能.优化结果表明,在结构整体减重18.31%的前提下,各阶频率增加了20%到30%,起到了良好的效果.     

节能型低导热性内衬耐火材料

为了有效地控制工业窑炉在间歇式操作时的热能损失,降低内衬材料的热容量和导热系数非常重要。开发了低导热性内衬耐火材料,使导热系数降低约30%。新开发的耐火材料在100t的LF炉中应用证实LF处理时间缩短10%、LF耗电量降低8%。在185t钢包中使用,获得了大幅度抑制钢水温度降低的效果。     

地源热泵系统变水温控制节电效果分析

以苏州市某办公楼的地源热泵系统为研究对象,针对其长期在部分负荷下的运行特点,提出了相应的变水温控制策略。测试并分析了其变水温调节后系统能耗情况,并运用TRNSYS模拟软件对比分析了不同运行策略下变水温调节的节电效果。结果表明整个测试期间通过变水温调节累计节约电能6480kW·h,节能率达19.6%。机组连续运行10年可节能281 412 kW·h,节能率达20.2%,若该地源热泵系统基于变水温控制采用间歇运行策略,将进一步减少大约9%的系统能耗。     

切向结构永磁同步电机磁钢径向并联组合研究

针对低速大转矩切向结构永磁同步电机中磁钢尺寸对性能的影响进行研究.提出一种"工"字形排布的磁钢径向并联组合优化方案.在保证电机磁钢轴向长度和体积不变前提下,分析磁钢磁化方向长度变化对电机性能的影响.分析表明:磁钢的磁化方向长度在一定范围内增加可降低磁钢漏磁、增大反电动势和降低转矩波动;但磁钢的磁化方向长度过度增加会大大降低电机磁通面积,使得电机反电动势不增反降.在此基础上,提出一种降低磁钢漏磁、增大反电动势和降低转矩波动的三块磁钢径向并联组合的"工"字形排布方案:近气隙侧和近隔磁槽侧磁钢槽内分别插入磁化方向长度短、径向宽度窄的磁钢以降低近气隙侧和近隔磁套侧磁钢漏磁;近气隙侧磁钢和近隔磁槽侧磁钢之间采用磁化方向长度较短的磁钢以保证磁钢磁通面积降低得不多.通过仿真实验验证所提方案的可行性.     

减少IF钢钢包渣向钢水中传氧的研究

分析了因RH钢包渣氧势高而向钢水传氧对钢水纯净度的影响。通过计算确定出合理的RH进站溶解氧位,确保与之平衡的顶渣FeO活度在较低的范围内。另外分析了顶渣成分对顶渣FeO活度系数的影响,确定了合理的炉渣成分:转炉出钢结束后至RH脱碳期间,IF钢钢包顶渣w(SiO_2)=4%～5%,w(MgO)=8%～9%,w(CaO)/w(Al_2O_3)控制在1.8～2.2;RH脱氧结束后,确保RH结束渣w(CaO)/w(Al_2O_3)=1.3～1.5,既可以减少钢渣间传氧,又可以确保顶渣吸附夹杂的能力。     

厚煤层综放开采覆岩动力灾害原理及防治技术

随着我国煤炭开采深度的不断增加,冲击地压等煤岩动力灾害日益加剧,严重影响到煤矿安全生产。综合采用理论分析、装备研发,技术开发、工程实践等方法,研究了厚煤层综放开采的覆岩运动特征、动静叠加载荷作用下冲击动力灾害发生原理,提出了坚硬顶板多点拖动式分段水力压裂冲击防治方法,并在神东布尔台煤矿开展了工程应用。结果表明:综放开采中-低位关键层破断方式逐渐由悬臂梁式过渡为砌体梁式,控制采掘扰动形成的动载荷,改造覆岩破断形式是解决冲击动力灾害的关键。通过顶板分段水力压裂弱化技术实施,压裂最高压力30.7 MPa,破裂压降最大达10.0 MPa,出现3.0 MPa以上压力降200余次。单个压裂钻场弱化影响范围达走向300m,倾向230m;压裂后顶板来压步距、动载系数、最高压力较未压裂段分别降低了20.00%～69.70%、5.79%～7.90%、13.44%～18.37%,验证了顶板弱化的有效性。