摘要：针对在试验室条件下高效准确评估燃气舵操纵机构摩擦力矩需求,设计了燃气舵舵轴轴承摩擦力矩试验系统,在此基础上进一步搭建了操纵机构摩擦力矩试验系统,充分模拟燃气舵系统实际安装状态,进而提出了摩擦力矩试验方法,揭示了关键轴承摩擦力矩随加载载荷与过载系数变化规律,探究了操纵机构摩擦力矩关键影响因素。试验结果表明,试验系统为准确获取摩擦力矩提供了合理的测试手段,舵轴关键轴承摩擦力矩随加载载荷和过载系数的升高而增大,增加关键轴承之间的距离可以明显减小摩擦力矩,且轴承摩擦力矩在操纵机构摩擦力矩中起主导作用。

摘要：能源与热管理系统的综合集成优化设计是充分提升飞行器性能的关键技术之一。然而,由于热管理、电源等子系统的传统分析方法存在差异,导致整体集成设计的复杂度大。基于热力系统分析的热量流法,建立了电量、热量、工质的规范化传输网络模型,提出了热管理、电源等子系统间的数据交互方法,形成了飞行器能源与热管理系统的整体建模分析方法。计算结果表明,该方法在确保准确性的前提下,计算耗时比商业软件AMESim低近2个数量级。通过对给定飞行剖面的系统进行变工况仿真,计算出了在满足温控的需求下,单次任务目标所需的相变工质携带量为348.8kg,机载蓄电池所需的最低初始电量和容量为1837、3158W·h。因此,所提出的方法可用于飞行器轻量化的定量优化。

摘要：随着飞行器性能的提升,其高效热管理的重要性日益凸显,因而整体热管理系统逐渐得到广泛应用。本文以一种典型的飞行器整体热管理系统为研究对象,通过引入热阻、热动势和能量源等部件构建其热量流模型,应用基尔霍夫定律获得系统中能量的整体输运与转换规律,并明确系统性能和各设计、运行参数间的直接约束关系。以此为基础并结合遗传算法,以热管理系统的总体轻量化为目标,实现了其多参数全局优化。优化结果表明只依赖经验的系统设计容易错失最优解。

摘要：本文以某款带预弯的2 MW风电叶片为基础,引入叶片后掠形式造型曲线,研究后掠曲线对理论年发电量AEP及叶片根部变桨载荷M_z的影响。进而将后掠曲线的起始点位置、叶尖部最大后掠值及其一阶导数值作为造型曲线的优化变量,理论年发电量AEP最大、叶片根部变桨载荷M_z最小作为优化目标,采用非支配排序遗传算法Ⅱ(NSGA-Ⅱ)来进行多目标优化,寻找最优后掠曲线设计。后掠曲线采用三阶多项式造型,叶片功率系数C_P、理论年发电量AEP采用动量叶素理论(BEM)计算,叶片根部的动态载荷采用GH Bladed软件进行评估。

摘要：换热过程和换热系统是换热系统设计优化中局部和整体两个不同的优化层次,本文通过建立换热系统的不同优化层次之间的联系,通过将(火积)理论、CFD仿真技术和搜索算法相结合,设计了一种双层嵌套优化结构,实现了换热过程与换热系统的协同优化。文章利用协同优化方法对某典型多回路换热系统进行优化设计,通过优化换热器传热面积、变频泵运行频率和换热器板间距获得了给定系统总换热量和换热面积的情况下的系统最小总泵功耗,并对不同管网特性参数下的换热系统优化分析。计算结果表明,管网流动阻力的增大会提高换热系统的总泵功耗,相应地提高板式换热器的紧凑性有利于改善系统整体性能。

摘要：自然对流热沉广泛应用于需要在室外长期稳定工作的散热场合,但温度场和流场的高度耦合增加了热沉设计的难度。本文以电子器件自然对流热沉为研究对象,以电子器件的平均温度最低为优化目标,建立自然对流热沉结构拓扑优化模型。基于[火积]耗散极值原理,利用变分法导出了自然对流换热过程的欧拉方程,构造显式不动点迭代格式,对自然对流热沉结构进行优化,获得了性能最优的自然对流热沉设计。计算结果表明,在Gr数较低时,树状分叉结构热沉性能最佳;在Gr数较高时,尖峰状结构热沉性能最佳。

摘要：为了揭示换热系统性能优化的物理概念和规律,提出应用方向导数法来优化换热系统性能的新方法。首先,介绍了方向导数法的概念和数学形式,并阐明了方向导数法与拉格朗日乘子法之间的关系。其次,基于■耗散热阻思想和热阻网络原理,应用方向导数法分别对独立以及串联、并联换热器网络进行了分析。针对两独立换热器网络求其最大换热量问题,性能优化准则为两换热器换热量对热导(或热容量流)的导数相等。这相当于换热器换热量对热导(或热容量流)导数的离散场的协同。最后,应用方向导数法对含串并联单元的换热器网络进行了优化计算,得到了各设计参数最优值。对优化结果分析发现,应用系统分级等效思想可以指导并简化换热系统的优化设计,系统性能的优化取决于资源(热导或热容量流)的优化分配,即遵循大值与大值相匹配的原则。

摘要：平板太阳能集热器是太阳能热利用系统中常见的核心部件,其传热性能的优化对于提高能源利用效率具有重要意义.现有平板集热器大多采用厚度均匀的金属吸热板来吸收太阳辐射,将(火积)理论应用于吸热板导热过程的分析,在吸热板材料总体积一定的前提下对其厚度布局作优化设计,使其传热性能最优.首先,从理论上建立了吸热板集热性能与损失之间的对应关系,进而提出集热器性能优化的约束极值问题,并利用变分方法从理论上得到温度梯度场均匀的优化准则.最后,根据优化准则,通过数值模拟的方法对吸热板的厚度布局作优化设计.模拟结果显示,当太阳辐射强度为800W/m2、环境温度为300K、风速为3m/s时,优化后的集热器效率比优化前提高8.8%,等效节省铜材达30%.将风速为3m/s时的优化厚度布局在不同风速条件下作传热性能分析,其集热效率与均匀厚度吸热板相比亦有明显提高.

摘要：本文以回热式气体压缩制冷系统为研究对象,结合(火积)耗散分析与热力学分析,建立了回路中各点温度与设计参数的数学关系,明确了各设计参数间的约束关系,从而将系统设计优化问题转化为条件极值问题并求得理论解,实现了系统内多参数的全局优化。通过对以换热器总热导最小为优化目标的算例进行计算分析,发现当制冷需求、功耗及压比给定时,增大压比或预冷工质热容量流有利于回热式制冷系统总热导的减小,而增大净功耗则使总热导先减小后增加,在净功耗临界值处总热导极小。

摘要：本文设计了用于测量高分子聚合物热导率的改良3ω方法。采用热压的方法将作为加热源和温度传感器的白金(Pt)丝压入待测材料中,利用基于LabVIEW设计的虚拟数字锁相放大技术采集热线两端的3ω电压信号。分析了系统中直流变阻箱感抗对测量结果的影响,在此基础上设计了不加变阻箱的测试系统,简化系统的同时提高了系统在高频下的适用性。最后,利用改进前后的系统在室温下测量了五种高分子聚合物的热导率,测试结果与参考文献值吻合较好,验证了两套系统的可行性。