摘要：针对小天体探测任务对离子推力器设计要求,完成总体方案设计,开展了四极环形磁钢会切场放电室和凸面三栅变孔径栅极设计,采用试验研究和理论分析的方法研究了放电室、栅极设计的合理性及匹配性,试验结果表明:多模式离子推力器实现了宽范围稳定放电和引出,在277—3120 W功率下,推力从9.9 mN线性增加到117.2 mN,比冲从1269s台阶上升到3492 s,束流发散角从30.7°下降到26.8°并趋于稳定,各工作点矢量偏角小于1.5°,束流平直度大于0.75,栅极稳定化处理是控制栅间距一致性的重要方法,采用应力释放钼安装环热设计后栅极间距极差得到有效控制,最大下降百分比为90%,本研究为离子推力器多模式化设计及在轨应用工程研制提供参考.

摘要：针对我国小行星探测任务对电推进系统离子推力器设计要求,基于等离子体基本理论建立了多模式离子推力器输入参数与输出特性关系,完成各工作点下屏栅电压、束电流、阳极电流、加速电压,流率等输入参数设计,采用试验研究和理论分析的方法研究了推力器工作特性.试验结果表明:在设计输入参数下,23个工作点推力最大误差小于3%,比冲最大误差小于4%,在功率为289—3106 W下,推力为9.7—117.6 mN,比冲为1220—3517 s,效率为23.4%—67.8%,电子返流极限电压随着推力增加单调减小,最小、最大推力下分别为-79.5 V和-137 V,放电损耗随着功率增大从359.7 W/A下降到210 W/A,并在886 W时存在明显拐点,效率随功率增大而上升,在1700 W后增速变缓并趋于稳定,在轨应用可综合推力器性能、任务剖面要求、寿命,合理设计输入参数区间,制定控制策略.

摘要：工业过程中传感器数量众多且可靠性要求高,而传统定期检测评估其健康状况的方式不但费时费力且不能满足传感器智能化的发展需求。针对这一问题,提出了一种基于测量数据统计相关性的传感器自诊断设计方法。利用传感器测量数据建立其统计关系模型,借助自编码器提取传感器数据特征并将其编码为二进制形式。在同时考虑传感器测量数据统计独立和统计相关两种情况下,在有参考值时,通过引入故障检测概率和误检概率建立了独立统计模型实现传感器的故障自诊断;在无参考值情况下,借助高斯Copula函数建立多元统计依赖模型评估参数之间的相关性,并利用贝叶斯理论在不依赖参考值的情况下自学习获取传感器的健康状况。本研究以镍闪速炉系统为例,两种模式下测量系统中健康传感器的故障检测后验概率达到了0.92,即故障统计模型的参数与建模期望相符。实验结果表明,所提方法在两种模式下均能准确识别出测量系统中的故障传感器,验证了所提方法的有效性与可行性。

摘要：对于工业现场中传感器进行故障诊断时难以获取参考值的问题,本文提出了一种基于贝叶斯推理的无参考值情况下自诊断传感器设计方法.首先,运用传递熵方法对传感器之间存在的冗余关系进行量化评价,并借助β–二项分布建立传感器的故障统计模型;其次,利用贝叶斯推理对有参考和无参考时的传感器测量系统设计故障自诊断算法,对于无参考值情况下的传感器测量系统,通过引入观测值,进行自学习获取传感器的健康状况;最后,以镍闪速炉中的温度测量系统为例,验证了文中方法的可行性与有效性.

摘要：氢气循环泵是燃料电池系统的关键设备,现有多种不同类型的氢气循环泵,其中爪式和罗茨式应用较为普遍。针对罗茨式泵间隙通道较短且泄露速度较大的问题,该文采取椭圆线、圆弧和摆线的组合方式提出了一种新型椭圆形二爪转子,并计算推导了其型线方程,基于数值模拟获得了工作腔内流场分布规律,分析了其内部流动特性以及工作过程、压力、速度和阻力矩的变化规律。结果表明:与传统摆线型泵相比,椭圆形爪式泵降低了气体的泄露速度,所受气体阻力矩更小,对氢气循环泵的选型具有一定的参考意义。

摘要：采用风洞试验的方法,以风力机模型和腾格里沙漠沙尘为研究对象,使用自主设计的点源式下沙仪构建风沙流场,在风力机后方5个截面处,收集沙尘、测量沙尘质量并计算输沙率,研究风力机对沙尘输运特性的影响规律.研究结果表明:风力机风轮旋转会促进沙尘在尾流区聚集,影响沙尘的输运;随着尾流的不断发展,尾流对沙尘输运的影响逐渐减弱.尾流区叶尖涡和中心涡处沙尘聚集,叶尖涡对沙尘的聚集效应相对中心涡更明显.风力机风轮的旋转会对沙尘产生一定的阻碍作用,且对大粒径沙尘的阻碍作用强于小粒径沙尘.

摘要：以美国国家可再生能源实验室(NREL) 5 MW机组为研究对象,采用大涡模拟结合致动线模型(LES-ALM)方法,分析下击暴流垂直风剪切条件下风力机尾流的速度特性、湍流特性及转矩特性.结果表明:相比于均匀来流和B类风场风剪切,下击暴流垂直风剪切条件下,风力机尾流轴向速度亏损最大,且尾流轴向恢复最慢,尾流非对称特性更明显;随着尾流向下游发展,三种来流工况下风力机尾流湍流强度的变化均为先增大后减小,且湍流强度最大值(在11D附近,D为风轮直径)均在10%-12%之间;在尾流湍流强度衰减过程中,下击暴流垂直风剪切条件下,风力机尾流湍流强度衰减更快;另外,与均匀来流和B类风场风剪切相比,下击暴流垂直风剪切条件下风力机低速轴转矩均值降低,但其标准差却明显增加,说明低速轴转矩波动幅度增加,进而引起风力机输出功率的波动增大,输出电能质量降低.

摘要：通过理论推导和数值模拟,从湍流模型封闭系数的确定过程、输运方程扩散项的影响因素、入口边界条件和网格尺度等方面分析标准k-ε模型、标准k-ω模型和SST k-ω湍流模型在计算均匀来流时湍流动能的衰减规律及其本质物理区别;通过数值模拟分析中性大气条件下湍流动能的衰减规律。结果表明,在均匀流中,采用标准k-ε湍流模型,入口湍流强度较小或湍流粘性比较大时,湍流动能衰减的程度及速率比采用标准k-ω模型和SST k-ω模型时小;在中性大气条件下,采用SST k-ω湍流模型,顶部边界采用压力出口时,风速、湍动能和比耗散率的廓线保持性较好。

摘要：针对不同来流条件引起的风力机叶片振动问题,通过数值方法研究流速以及风剪切指数对叶片流固耦合振动的影响规律。以NREL 5MW风力机叶片实尺度模型为研究对象,采用不同风剪切指数的来流入口条件,利用数值方法获取不同来流工况下叶片表面载荷、压力分布以及载荷随方位角的变化规律;基于单向流固耦合方法计算不同工况下结构耦合形变、应力、应变以及模态频率。结果表明:叶片主要承受轴向载荷作用,叶片表面载荷最值主要在叶展方向85%至90%截面段;与均匀流作用下的耦合结果对比,风剪切来流作用下叶片截面载荷、压力分布以及结构耦合变形、应力、应变以及模态频率均增大,且随风剪切指数的增大而增大;因此,在开展风力机叶片流固耦合研究时,考虑风剪切的影响能够更准确地反映大气边界层中流体对叶片的耦合作用,对风力机叶片流固耦合动力特性的研究有很大意义。