摘要：流道结构的优化设计是提高质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells,PEMFC)综合性能的有效路径。该文针对PEMFC的流道结构,提出一种新的双梯形渐缩流道,构建并验证其三维数值仿真模型;基于场协同理论提出PEMFC中的多场协同性能分析评价方法。通过对比平行梯形流道和渐缩梯形流道,发现渐缩流道电池的输出功率、氢气利用率以及膜排水能力均得到有效提升,同时可降低最大温度梯度。基于提出的多物理场协同性评价指标,发现渐缩流道PEMFC与平行梯形流道PEMFC相比,在阴极/阳极流道内浓度场、温度场与速度场的协同性能均提高,在两催化层内传热传质与传递电动势协同性能平均提高约10.4%,膜内的水分浓度场、温度场与速度场的协同性提高25.3%。结果可为改善PEMFC的性能提供一定理论基础。

摘要：针对目前采用单一电磁场无法反映出电磁斥力机构开断过程中关键部位形变的问题,该文提出一种电磁场、结构分析场及瞬态力场的协同仿真方法,围绕着斥力线圈外壳材料、厚度、径向匝数、核心连接部件尺寸等参数对快速开关进行了多场协同仿真的应力与形变研究。其次,针对直流断路器在较大额定工作电流条件下需要快速开关提供较高合闸保持力的问题,仿真研究了T形衔铁结构对合闸保持力的影响,并探究其对分闸过程斥力线圈外壳的形变与应力影响。最后,依据电磁斥力机构多场协同仿真结果,设计了一种混合式双线圈型快速电磁斥力机构。研究结果表明厚度适中且材料为Q235的斥力线圈外壳应力及形变小、分闸速度较快;中心支撑杆与斥力线圈尺寸存在相互影响的制约关系;T形衔铁台阶宽度、厚度的增加使合闸保持力上升率先快后慢。相同电路参数下合闸保持力升高使得分闸速度降低但形变与应力会减小,相互制约存在临界最优情况。该文通过多物理场协同仿真对应力与形变的研究为快速开关设计与优化提供了理论指导,为工程应用提供一定技术参考。

摘要：以提高粮食干燥过程去水速率、改善干燥品质、减少干燥能耗为目的,基于干燥系统热能结构分析及客观能势利用,综合考虑粮食干燥过程中的多种势场,设计了一种红外热辐射、引风逆混流多场协同干燥系统。结合粮食产地区域特征及农业经营模式,采用了双干燥主塔联机的形式形成干燥装备,实现了系统节能和模式节能。试验结果表明:系统内粮食干燥过程的平均去水速率为2. 95%w. b./h,较传统的横流干燥方式提高2倍以上,粮温降低约11℃,爆腰增率低于1%。

摘要：蔗糖煮炼设备具有多模态、多相流及多场耦合的特性,煮糖结晶设备设计方法可选不多。该文探讨了煮糖系统各物理场的特性及其对煮糖过程传热、传质和相变的影响机理。分析了煮糖过程多场协同作用的机制、规律以及多场耦合作用的有效协调方法,并将场协同理论和多学科设计优化方法有机结合起来,研究煮糖设备多场协同全局协调设计优化建模的方法和优化求解策略。结合小生境技术和遗传算法提出多场协同建模方法的求解策略,有效解决多场协同优化的多目标多峰值的求解问题。仿真分析和实验研究表明,优化设计算法有效改善了场协同程度,提高了煮糖罐热转换效率和对流循环。

摘要：油气运移动力学中流体势可表征被驱流体的综合动力,其概念可将油气的运移、聚集和散失统一起来。渗流力学将油气运移过程视为宏观上均一的多相流动过程,可由达西定律表达力与运动速度之间的关系。在此基础上,深入探讨了传递对驱油过程的物理释义,从流动趋势、驱动能力及驱动速度等方面说明传递契合了油气运移动力学与渗流力学的相关理论。最后阐述了基于传递原理的多场协同驱油机理,具有清晰、简洁而又能恰当反映实际过程的特点,说明了传递用于描述驱油过程是合理和必要的。

摘要：基于场协同原理研究了煮糖系统各传递单元和各物理场的特性,对多场协同作用的规律以及煮糖过程传热、传质和相变的影响机理分析,找出它们之间的耦合作用,建立了将场协同理论、过程能量平衡方程和多学科设计优化方法有机结合起来,由系统控制层和6个子系统层组成的一种煮糖设备全局协调设计优化模型。结合小生境技术和遗传算法提出多场协同建模方法的求解策略,有效地解决了多场协同优化的多目标多峰值的求解问题。研究结果表明:提出的设计算法能有效地改善场协同程度,提高了煮糖罐热转换效率,并优化了对流循环情况。