摘要：针对质子交换膜燃料电池空气供给子系统氧气过量比的控制问题,首先,建立面向控制的质子交换膜燃料电池系统的四阶非线性动态模型,构建电堆负载电流与最佳氧气过量比之间的拟合曲线方程;随后,设计一种采用新型复合趋近律的滑模控制器,并利用沙丘猫群优化算法对滑模控制中的参数进行寻优和整定;最后,对改进后的滑模控制器进行仿真验证,并与PID和其余3种滑模控制进行对比分析。仿真结果表明:当电堆负载电流变化时,改进后的滑模控制器可根据阴极流量偏差参数调节空压机的驱动电压,此时系统实时氧气过量比会迅速向最佳氧气过量比靠近,可将其两者之间的偏差控制0.1%之内,其所需的平均调节时间和误差性能指标均优于对比组。

摘要：分层损伤是航空航天复合材料结构分层的主要损伤模式之一。Ⅰ型分层具有起始断裂韧性值低,损伤模式复杂的特征,深入分析裂纹尖端损伤区多种损伤机制之间的相互关系及纤维桥接损伤演化过程,对研究Ⅰ型分层损伤起关键作用。本文针对性采用3种不同层间铺层(0//0、0//45、0//90)设计T700级碳纤维/环氧复合材料层合板并开展Ⅰ型分层测试。通过观测分层起始及损伤演化过程,总结标准双悬臂梁(DCB)试验结果载荷位移曲线及R曲线规律,并根据试样断口形貌、SEM等多种表征方法分析,揭示了裂纹尖端的损伤机制。在此基础上提出了一种分层损伤机制解耦的新方法。该方法基于3个双线性内聚力本构叠加,通过建立内聚力单元模型来解耦不同损伤尺度的分层损伤机制,独立表征了不同损伤机制在分层扩展过程中所作的贡献。仿真模拟所需参数均可从试验获得,计算得到的仿真结果与试验结果具有良好的一致性。

摘要：目的解决传统热管理系统中锂离子电池组在充放电过程中温度过高、温差过大等问题。方法以液冷方式为主要手段,在传统蛇形冷却通道的基础上设计1种单流入单流出的微通道结构和2种双流入单流出的微通道结构,并采用新型高导热材料石墨烯薄膜作为散热辅助材料。基于有限元仿真软件从电池组的最高温度、温差、温升和流体压力4个角度进行比较分析。结果优化后电池组的最高温度由36.4℃降至36℃,温差由8.7℃降至3.9℃,电池组的散热能力及温度一致性得到提高。结论双流入单流出结构优于单流入单流出结构,其中双波纹蛇形为最佳的液冷微通道结构,石墨烯薄膜的采用可进一步提高电池组的温度一致性。

摘要：以100 kW的质子交换膜氢燃料电池为研究对象,设计大小循环结构热管理系统,进行PEMFC电堆散热分析与关键部件选型,基于Amesim平台搭建热管理子系统一维模型并引入氢燃料汽车模型和驾驶员模型,降低了建模难度。基于该模型,设计模糊控制器并采用鲸鱼优化算法优化其隶属度函数,通过控制散热风扇和冷却水泵的转速来调节PEMFC电堆的温度。同时,在自定义工况和NEDC工况下,进行Amesim/Simulink联合仿真分析,仿真结果表明:在两种工况下,改进后的模糊控制器控制性能更好,温度变化更平稳,热管理系统稳定性更好,同时在工况剧烈变化时,PEMFC电堆温度也会出现小幅度震荡。