摘要：针对双有源全桥(DAB)DC-DC变换器传统离散迭代模型的缺陷和不足,该文提出DAB变换器的全状态离散迭代模型,并基于此对不同参数和工况条件下的输出电压纹波进行分析。目前,国际上广泛采用的DAB变换器离散迭代模型是基于一个开关周期内不同子区间逐个迭代的,经过分析可以发现,传统离散迭代模型会遗漏状态变量的许多关键信息,并不能反映出变量的真实状态。通过深入分析DAB变换器的工作原理,提出的全状态离散迭代模型则包含了变换器在一个开关周期内所有关键时刻的状态变量信息。以输出电压为例,全状态离散迭代模型可以反映出工作子区间切换时刻的输出电压信息,因而其输出电压纹波分析结果更加真实,在此基础上的参数优化设计更有利于抑制输出电压纹波和提高系统可靠性。最后,通过仿真和搭建的实验平台验证了模型和理论分析结果的正确性。

摘要：自激振荡脉冲空化射流喷嘴的打击力峰值和打击力脉动幅值是衡量其射流性能的重要指标,对其进行准确预测具有重要的理论和工程实践意义。为探究自激振荡脉冲空化射流喷嘴内外流场的演化机理,建立该喷嘴射流过程仿真模型。以入口圆角、腔径、腔长、下喷嘴直径为设计变量,以打击力峰值和打击力脉动幅值为目标变量,将正交试验法、反向传播神经网络与非支配排序遗传算法相结合,确定自激振荡脉冲空化射流喷嘴协同优化设计方法。计算结果表明,在入口压力为1 MPa时,各因素对喷嘴综合射流性能影响的主次顺序依次为入口圆角、下喷嘴直径、腔径、腔长;协同优化结果比正交试验最优结果的打击力脉动幅值提升62.68%,打击力峰值提升1.13%;喷嘴最优结构能产生明显的脉冲空化射流,喷嘴内腔空化区域随时间做周期性缩张;入口压力越大,谐振腔内空化强度越高,射流中空泡含量越高。基于协同优化结果,采用3D打印技术加工自激振荡脉冲空化射流喷嘴流场可视化试验模型,通过试验验证仿真模型的正确性。所得结论为自激振荡脉冲空化射流喷嘴设计理论的发展提供支持。

摘要：消防水炮自适应炮头可根据流体压力和流量变化自动调整炮口开度,从而显著提升其射流性能。考虑自适应炮头射流系统中流体的压力脉动,结合流体体积弹性模量与刚度间的关系,建立基于时变流体刚度的射流系统参数振动动力学模型,采用多尺度法推导脉动激励频率接近射流系统固有频率和固有频率与脉动频率的组合频率时的共振响应公式,分析射流系统的主共振和组合共振响应。结果表明射流系统发生主共振响应时,激励频率占主导成分,且接近一阶固有频率时系统共振幅值最大;射流系统发生组合共振响应时,激励频率与流体刚度波动频率的组合频率对系统响应的影响与流体脉动频率有关;主共振和组合共振将恶化系统的动力学行为。本项研究可为深入探索自适应炮头射流系统的动力学特性,优化不同工况环境下的设计参数提供理论依据。

摘要：气液混合流体的体积弹性模量是流体本身的物理性质,直接影响流体传动的准确性、快速性和稳定性。建立准确的气液混合流体体积弹性模量理论模型是实现流体机械设计和优化的基础,具有重要的理论和工程应用价值。通过分析流体空化演变过程,在亨利定律的基础上,运用五次多项式法建立流体内气相组分含量与压力间的数学模型,推导出气液混合流体体积弹性模量理论模型(Model1)。结合物理试验样本数据,选取三种流体体积弹性模量理论模型与Model1的计算结果进行对比,并分析初始含气量和流体压力对气液混合流体体积弹性模量的影响规律。研究结果表明:Wylie与Nykanen模型在等温条件下的体积弹性模量差别很小,在全压力范围内的体积弹性模量均比较接近;Ruan模型在高压区的体积模量预测结果偏大,而在低压区与Wylie模型比较接近;所建立的Model1模型的体积弹性模量预测结果与物理试验实测点更接近,且在考虑低压区流体呈现气态特性的基础上,给出了更加准确的低压区气液混合流体体积弹性模量预测方法。本项研究可为建立准确的气液混合流体体积弹性模量理论模型提供参考。

摘要：截割头是掘进机直接实现截割功能的关键部件,其设计在一定程度上直接决定了整机的性能。采用混凝土制作煤岩,对自制煤岩进行单轴压缩试验,确定其抗压强度和弹性模量。针对掘进机截割煤岩过程的复杂性,以部分断面掘进机截割头为研究对象,基于单轴压缩试验所确定的物理参数,利用动力学有限元软件LS-DYNA建立截割头截割煤岩过程仿真模型,探讨了截齿切削角和旋转角对截割载荷、载荷波动和截割比能耗的影响规律。由仿真结果可知,当截齿的切削角在48°~50°范围,旋转角在12°~16°范围时,截割头的截割能力较佳;将由试验确定的自制煤岩截割力矩时域曲线与仿真结果进行对比,验证了所建立的仿真模型的正确性。上述研究为部分断面掘进机截割头截割性能的改善提供了理论基础,同时为其他类型截割或切削问题的研究提供了理论借鉴。

摘要：质子交换膜燃料电池的工作状态,本质上就是阴阳两极气体发生氧化反应和还原反应的过程,反应生成的产物水,如果不及时排出,则会在流道内造成"水淹"现象,从而堵塞阴极流道,降低电池性能。因此,优化电池设计,强化电池内部反应气体的传质以及水分管理对提升电池性能有很大的帮助。在传统蛇形流道的基础上,基于强化传质原理设计了一种变径蛇形结构双极板流道,对改进后的变径流道进行仿真模拟计算,从极化曲线、反应气体分布、水含量分布、进出口压降等方面对改进后的流道进行分析,并提出有效传质系数作为流道气体强化传质效果的评判指标。结果表明,伴随有变径结构的2D直流道可提高阴阳极反应气体向膜电极内的扩散,通过在邻近流道平行方向上设置彼此不相邻的变径部位,可在邻近流道之间产生较强的气体移动,提高气体的利用效率,并加速阴极流道内水分的排出。

摘要：以增强型电磁轨道炮为研究对象,利用Ansoft Maxwell和ANSYS Workbench软件建立了轨道炮的电磁结构耦合有限元模型,通过Ansoft Maxwell电磁场有限元分析得到了电枢和导轨的电磁力分布情况,把电磁力作为载荷导入ANSYS Workbench中,对轨道炮的主体结构进行了动力学分析,得到结构的等效应力和变形分布情况。基于正交试验优化方法,对轨道炮的结构关键设计参数进行了优化设计,使优化后结构的强度和刚度满足实际需求。

摘要：针对加热炉钢结构的特点,利用ANSYS的APDL语言建立通用性较强的有限元模型并实现自动加载分析及后处理;再以关键构件的型号作为设计变量,以总质量为目标函数,采用基于离散变量的两级算法对钢结构进行优化设计。

摘要：回顾了离散元法的基本原理,重点讨论了离散元法在工业和农业上的应用。总结并分析了离散元法的优势及局限性,并对离散元的未来发展方向进行了讨论。

摘要：考虑磁场调制型磁齿轮传动系统中内转子偏心,建立了基于时变磁耦合刚度的参数振动动力学模型,采用多尺度法推导了内转子上转矩激励频率接近系统固有频率时的共振响应计算公式,分析了算例系统的主共振响应。结果表明:当转矩波动频率接近系统不同阶固有频率时,产生的共振振幅相差较大,且共振响应中只有一个自由度的振幅很大,而其他自由度振幅很小;系统响应中激励频率占主导成分,而激励频率与磁耦合刚度波动频率的组合频率对系统响应影响很小。较大的主共振会严重恶化系统动力学行为,对其进行研究可以为深入探索该系统的动力学特性、优化不同工况环境下的设计参数提供理论依据。