摘要：建立了一类在均匀产热的圆柱发热体中嵌入圆截面等温液冷通道的热源-热沉集成模型,基于构形理论,给定圆柱发热体截面积和通道截面积占比为约束条件,以液冷通道数及其半径为设计变量,研究了液冷通道分布对集成模型散热能力的影响,获得了不同液冷通道截面积占比下的最优构形。当通道截面积占比和通道数给定时,均存在最优的圆心距使得热源-热沉整体的散热性能最优,但对应两个指标的最优圆心距不同。给定通道截面积占比时,无量纲最高温度和无量纲当量热阻均随通道数的增加而降低;给定通道数时,无量纲最高温度和无量纲当量热阻均随通道截面积占比的增加而降低。本文所得研究结果可对圆柱器件高效冷却的热设计提供理论指导。

摘要：建立了不同吹扫模式下碘化氢(HI)分解膜反应器有限时间热力学模型,将吹扫气流率、反应进口压力、渗透膜厚度、反应器长度作为决策变量,以HI转化率最大、H_(2)回收率最大、总熵产率最小为目标开展多目标优化。通过研究发现,在给定的决策变量变化范围内HI转化率和H_(2)回收率最大两者具有一致性,但两者无法与总熵产率最小同时达到最优;相比顺流吹扫模式,逆流吹扫模式下Pareto前沿目标值均具有较高的HI转化率和H_(2)回收率。使用不同的决策方法选取最优解,顺流模式下的TOPSIS决策点和逆流模式下的LINMAP决策点具有较小的偏差因子可作为反应器参数设计最优解。

摘要：混凝土试块脱模机是一款全自动化实验设备,其中脱模机的转动控制系统是设备运行的重要组成部分。为提高脱模机转动系统的角度控制能力,本文基于最优控制理论设计了一种脱模机转动控制器,并通过仿真实验验证了其有效性。结果显示,在2 s的时间内系统可以达到稳定状态。然而,应用此方法主要取决于Q、R加权矩阵的选择,通常需要反复试验才能获得满意的结果。为解决此问题,本文采用遗传算法来优化加权系数。通过实验仿真,成功将系统稳定时间缩短了1 s,达到了更快的稳定效果。研究结果表明,采用基于最优控制理论的脱模机转动控制器,结合遗传算法进行优化,可以有效提高脱模机转动系统的角度控制能力,缩短稳定时间,提高设备运行效率。

摘要：针对水下密闭高压的特殊环境,设计出适配水下电源的2 kW氢燃料电池系统,其包括氢气供给系统、氧气供给系统、冷却循环系统、加湿系统和废气回收系统。利用MATLAB/Simulink建立氢燃料电池仿真模型,对各系统的参数进行计算,并分析温度、气体压强、膜含水量对氢燃料电池性能的影响。结果表明:燃料电池系统正常运行所需要的最小氢气体积流量为24.7 L/min,最小氧气体积流量为11.9 L/min,最小氢气加湿量的质量流量为3.6 g/min,最小氧气加湿量的质量流量为1.75 g/min,最小冷却水体积流量为3.152 L/min。温度在313~353 K范围变化时,输出电压随着温度升高而增大;气体压强在0.10~0.25 MPa范围变化时,输出电压随气体压强增大而增大;膜含水量在7~22范围变化时,输出电压随膜含水量增大而增大。所建模型可以真实反应氢燃料电池的工作特性。

摘要：为了研究不同流场结构对质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能的影响,基于人类肺部毛细结构改进设计了一种新型仿生流场。利用计算流体力学软件Fluent分别对仿生流场、平行流场、单蛇形流场的PEMFC进行数值模拟,对比了三种PEMFC的极化曲线、压降、气体浓度分布以及电流密度分布,并探究了阴阳极相对加湿度对新型仿生流场PEMFC性能的影响。结果表明:仿生流场内氢气、氧气、水分布最均匀,阴极流道压降值最小,阴极催化层上电流密度最大;高电压下,电流密度随着阴阳极湿度增大而增大,电池性能随之提升,并且阳极气体加湿度对电池性能的影响比阴极气体加湿度对电池性能的影响大;低电压下,电流密度随着阴阳极湿度增大而减小,电池性能随之降低,并且阴极气体加湿度对电池性能的影响比阳极气体加湿度对电池性能的影响大。

摘要：本研究通过相场方法探讨了在两种不同等比例加载条件下,具有相同孔隙率但不同孔隙形态的材料的断裂行为。研究集中于四种典型的孔隙形态:椭圆形、圆形、正方形和三角形。通过应用相场理论,本研究模拟了这些孔隙结构在等比例加载作用下的微观断裂过程,并对比分析了孔隙形态对材料断裂路径的影响。结果表明,孔隙形态显著影响材料的断裂路径和断裂机制,其中椭圆形和圆形孔隙在受力后展示了更加均匀的应力分布,而正方形和三角形孔隙则导致应力集中,从而影响了断裂的起始和扩展。此研究为工程材料设计中孔隙形态的选择提供了理论依据,尤其是在预测和改善材料在复杂加载条件下的疲劳寿命和结构完整性方面。

摘要：气囊隔振器垫片厚度的传统测量方式为人工测量金属安装面的间隙再减去隔振器高度,存在效率低、精度不够等问题。设计了基于LabVIEW的非平行平面距离测量与误差分析系统,基于电涡流位移传感器设计出一种结构简单、测量精度高的测量装置,传感器同时获取多个测点的测量数据并上传上位机,使用LabVIEW编写程序对测量数据实时显示、处理和存储,计算金属平面间距离;使用粒子群算法计算被测金属面板的平面度。经过实验测试,装置能够测量金属平面测点的间隙与平面度计算,测量误差<0.02mm,可应用于非平行金属平面间距离与误差测量,具有实用价值。

摘要：为了提高混凝土试块脱模质量,研发了一款全新的全自动化实验设备-混凝土试块脱模机,为了提高脱模机的工作效率和质量,以脱模机转动系统为例,提高其脱模机转动系统的角度控制。该文基于极点配置理论设计了一种脱模机转动控制器,并通过仿真实验验证其有效性。结果显示,在6 s的时间内系统可以达到稳定状态。该文采用了遗传算法优化加权系数,通过实验仿真,将系统稳定时间缩短到0.5 s。研究结果表明,采用基于极点配置控制理论的脱模机转动控制器,结合遗传算法进行优化,可以提高脱模机转动系统的角度控制,缩短稳定时间,提高设备运行效率。

摘要：梁柱连接件是混凝土试件成型机的重要组成部件,为提高框架结构的安全性、可靠性和稳定性,针对某型号混凝土试件成型机的梁柱连接件,通过拓扑优化和尺寸优化实现轻量化设计.首先,对现有梁柱连接件进行拓扑优化设计,并根据拓扑优化结果开展二次设计;其次对二次设计后的梁柱连接件构建尺寸优化模型,采用正交试验和方差分析筛选出对性能响应影响较大的结构参数作为设计变量,以成型机连接件质量最小为优化目标构建尺寸优化模型;最后,通过建立响应面优化模型进行求解获得最优的尺寸参数组合.研究结果表明,经过拓扑优化和尺寸优化后,连接件在质量方面降低了1.472 9 kg,减重比例达27.5%.

摘要：在复杂空间曲线的多层多道焊接过程中,每层道的焊道都会影响最终焊缝成型质量,而焊缝成型质量与焊接工艺参数相关。为了探究此种关系,搭建了以氩气作为保护气体的单道熔覆试验平台,根据对13组试验结果的分析,获得了各焊接工艺参数与焊道成型参数的影响规律,发现焊接电流保持不变,焊道横截面积、熔宽、余高都随着焊接速度的减小而增大,当焊接速度保持不变,焊道横截面积、熔宽、余高都随着焊接电流的减小而减小。采用二次旋转组合设计的方法建立数学模型,预测焊道成型参数以及根据焊道信息确定焊接工艺参数,将焊接速度作为模型的输入,焊接横截面积、余高、熔宽作为模型的输出,对该模型进行回归检验,并经过反编码计算得到输入与输出的关系表达式。最后,基于模型得到了焊接工艺参数与焊道成型参数的关系曲线图,为后续的焊接工艺参数选择以及多层多道焊路径规划提供理论指导。