考虑柔性和控制解耦的换热网络优化综合

本文在分析了换热器网络柔性及其控制特点基础上,提出了换热网络柔性指标系数的概念和控制解耦的物理方法,同时将该两项指标引入到换热网络综合和优化之中,建立了一种考虑柔性和控制解耦的换热器网络优化综合方法.结果表明,应用该方法获得的换热网络结构参数能够在保证设计工况性能条件下,具有更佳的扰动适应能力和控制性能.     

换热器动态设计方法研究

本文在分析了换热器动态特性对其运行和性能影响的基础上,提出了换热器的动态设计方法.该方法结合换热器动态特性中大惯性的特点,将设计和运行以及目标参数的控制结合起来,同时引入换热器柔性的特点,使得所涉及的换热器具有最佳的动态运行性能.     

多股流换热器优化运行和控制研究

本文针对板翅式平行流多股流换热器,从最小能耗运行方面进行了优化研究,获得了在不同目标函数下的最优运行工况。并且,结合对流换热场协同理论,提出了多股流换热器运行和控制优化方法:当被控制的目标流体入口发生工况变动后,为了保证其出口工艺条件,调节不同的辅助流体所需的能量投入是不同的,其中有一种最佳的调节组合可以实现能量投入量最小。     

长条镜柔性支撑及点阵结构设计方法

离轴三反光学系统多采用长条形反射镜,为尽可能提高反射镜面形精度,其支撑结构形式多为柔性支撑;为了在保证结构力学性能的基础上满足轻量化的需求,支撑亦多采用壳体点阵结构。本文基于尺寸优化技术,建立了长条形反射镜的参数化有限元模型以及双轴圆弧切口柔性铰链支撑的多参数优化模型,分别应用可行方向法及自适应响应面优化算法得到了质量约束下刚度最优的反射镜面板、筋板厚度参数以及刚度约束下镜面面形最优的柔铰支撑几何尺寸参数,并应用参数试验方法对该柔性支撑安装角度及安装轴向位置进行了独立变量的影响分析。对于背板的设计,本文提出了一种基于点云三维重建的点阵结构设计仿真优化方法,采用贪婪三角化投影算法对点阵结构包络生成的点云进行网格重构,保证了点阵结构模型的连续性与真实性。经过仿真验证,优化参数下重力、温度、强迫位移各工况下反射镜综合面形误差（0.018λ）和装调方向重力下刚体位移（0.007 mm）均达到最优。表明基于点云三维重建的点阵结构设计仿真优化方法合理可行,可推广应用于类似结构形式的反射镜支撑。     

涡旋柔性弹簧及组件性能实验研究

本文利用TSL系列弹簧刚度实验仪对用于斯特林制冷机中的单片柔性弹簧及柔性弹簧组件进行了实验研究。测试了四种不同尺寸弹簧刚度的动态特性,研究了单片弹簧的轴向刚度、径向刚度以及力矩特性,然后对柔性弹簧组件进行了实验研究,指出了不同组合方法下的刚度及弯矩特性,得到的数据可以作为斯特林制冷机设计的参考。     

基于滑模变结构的柔性倒立摆控制研究

针对柔性倒立摆稳摆控制比较困难且传统指数趋近率的滑模变结构控制易对系统造成抖振,基于机理建模方法建立柔性倒立摆数学模型,提出变指数趋近率的滑模变结构控制方法,设计了滑模变结构控制器,使系统具有较好的稳摆控制和鲁棒性。仿真结果表明,基于变指数趋近率的滑模变结构控制方法能够更好的实现倒立摆稳定控制,相比于传统指数趋近率的滑模控制器输出更加平滑,进而减小了控制器的负担。     

柔性铰链的有限元法设计与分析

大变形、小应力、小中心漂移的柔性铰链的研制一直是柔性铰链研究的难题。本文在参考国外某款柔性铰链的基础上,利用V型结构设计、叠加理论和对称布置方法设计了一种新型的柔性铰链。针对这种柔性铰链的设计进行了概念性研究,建立了铰链的数学模型,研究了这种新型柔性铰链的性能。有限元方法分析表明,该设计方法增加了铰链柔性部分的长度,降低了它的中心漂移和最大应力,得到其最大转角约为16°,最大中心漂移为3.557μm,最大应力为499.8 MPa,满足了最初的设计指标要求。结果证明该铰链具有一定的实用价值。     

超轻反射镜柔性支撑结构设计与试验

针对微型遥感载荷超轻反射镜柔性支撑问题,提出了一种折臂梁式柔性支撑结构。根据反射镜结构特点,建立柔性支撑结构的参数化模型。采用第二代非支配排序遗传算法建立了多约束多目标的参数优化模型,对柔性结构关键参数进行了优化,最小尺寸仅为1.30mm。对反射镜与柔性结构粘接面积的强度进行了校核,安全裕度为3.6。并对反射镜组件进行了工程分析和力学试验,所设计的柔性结构能够在1g重力和温度4℃变化时保证超轻反射镜具备优于3nm的面形精度,仿真分析与力学试验相对误差均在10%以内。最后,对反射镜组件进行了镜面的面形检测,力学振动试验前后,镜面的表面误差RMS均为0.020λ,表明该反射镜组件稳定性良好。本文提出的折臂梁式柔性支撑结构设计方法是可行的,结构性能是可靠的。     

柔性铰链的有限元法设计与分析

大变形、小应力、小中心漂移的柔性铰链的研制一直是柔性铰链研究的难题。本文在参考国外某款柔性铰链的基础上,利用V型结构设计、叠加理论和对称布置方法设计了一种新型的柔性铰链。针对这种柔性铰链的设计进行了概念性研究,建立了铰链的数学模型,研究了这种新型柔性铰链的性能。有限元方法分析表明,该设计方法增加了铰链柔性部分的长度,降低了它的中心漂移和最大应力,得到其最大转角约为16°,最大中心漂移为3.557μm,最大应力为499.8 MPa,满足了最初的设计指标要求。结果证明该铰链具有一定的实用价值。     

基于直角网格法的单个和阵列布置下柔性水翼绕流数值模拟

研究柔性水翼在不可压缩流体中的水动力特性,对于船舵和减摇鳍等海洋结构物的设计和性能优化具有重要意义.本文将自主开发的径向基函数虚拟网格法求解器扩展到模拟绕单个或多个柔性水翼的不可压缩流动问题.数值模型基于虚拟网格有限差分法考虑浸入边界对流场的影响,引入紧支径向基函数(compact supported radial basis function,CSRBF)以物面Lagrangian质点追踪复杂的柔性动边界.基于该方法,首先模拟了均匀流中主动拍动的柔性水翼,升阻力系数良好的网格收敛性结果验证了本文方法的精度和可靠性.并研究了柔性水翼在不同振荡频率下的水动力特性,阐述了柔性水翼的推力生成机制.然后模拟了绕阵列布置柔性水翼的流动现象,研究了不同间距和不同振荡频率下水翼表面的升阻力系数变化规律和尾涡特性,观察到紧密布置的柔性水翼在高频振荡下推力系数存在显著的放大效应,同时推力为零时的临界频率提前.     

土壤源热泵在合肥地区的应用研究

介绍了土壤源热泵的工作原理,探讨了土壤源热泵空调应用于中央空调系统的设计方法,以及其主要部件地埋换热器的埋管方式、结构、管材、运行等特点。实验研究了合肥地区夏季不同运行模式下地埋换热器的换热性能以及换热器周围温度场的变化情况,最后利用有限元分析软件ANSYS对地埋换热器运行一个夏季后周围土壤温度场进行了模拟。     

管间距对翅片管换热器热力性能的影响

分析了翅片管换热器传热及流动阻力性能的影响因素;叙述了场协同理论的基本机理,并与等流速排列方式联系起来加以分析讨论;概述了翅片管换热器研究中管间距对传热及流动阻力影响的国内外研究现状;讨论了不同翅片及基管类型结构尺寸下管间距对换热器传热及流动阻力影响的规律。在此基础上,对管束排列的研究前景进行了展望。     

分体空调室内机的双流体数值模拟

本文采用Navier-Stokes方程和标准k-ε两方程,对分体空调室内机(包括换热器和横流风机)整体系统,以水蒸汽和干空气两种气体为介质,进行了等温流动和实际工况流动的双流体三维数值模拟和研究.两种气体在叶轮的进口面上不均匀分布,叶轮轴向的压强和速度分布存在强度和位置的差异.采用密度干扰方法对水蒸汽的凝结参数近似处理,给出了水蒸汽体积分数和湍流强度在换热器域的分布、混合物温度分布等内流特性.与实验结果相比,双流体模拟的工作点外特性匹配较好.同时,对蜗舌间隙参数变化对性能的影响做了说明.     

Design and Experimental Investigation of a Gas-to-Gas Counter-Flow Micro Heat Exchanger

In this work, a double-layered microchannel heat exchanger is designed for investigation on gas-to-gas heat transfer. The micro-device contains 133 parallel microchannels machined into a polished polyether ether ketone plate for both the hot side and cold side. The microchannels are 200 μm high, 200 μm wide, and 39.8 mm long. The design of the micro-device allows tests with partition foils in different materials and of flexible thickness. A test rig is developed with the integration of customized pressure and temperature sensors for in situ measurements. Experimental tests on the counter-flow micro heat exchanger have been carried out for five different partition foils and various mass flow rates. The experimental results, in terms of pressure drop, heat transfer coefficients, and heat exchanger effectiveness are discussed and compared with the predictions of the classic theory for conventionally sized heat exchangers.     

地源热泵空调系统热平衡及土壤温度分布实验研究

本文利用地源热泵空调系统的全年运行实验结果,研究了地埋管换热器与周围土壤的热量交换以及土壤的温度变化。实验结果与理论计算表明,由于采用热回收技术,该系统可减少33．7％的热量排放。连续运行一年后,土壤的平均温升为0．7℃,解决了夏热冬冷地区地源热泵空调系统的土壤热平衡问题。     

CFD技术在板翅式换热器设计中的应用

回顾了计算流体动力学 ( CFD)几年来的发展现状 ,并且介绍了计算流体动力学 ( CFD)技术应用的领域、CFD软件的一般结构以及各种商业软件的特点 ,同时阐明了 CFD技术在板翅式换热器设计应用方面的优越性 ,并指出了我国在 CFD技术研究领域与国际先进水平的差距及进一步开展 CFD研究的方向     

热漏对换热器(火积)耗散最小化的影响

建立了存在热漏的换热器的传热过程模型.假定热流体与冷流体间的传热以及冷流体与外界环境间的热漏均服从牛顿传热定律,在冷流体净传热量一定的条件下,应用最优控制理论导出了换热过程(火积)耗散最小时热流体温度和冷流体温度的最优构型,并将最优路径分别与热流体温度一定和热流率一定的传统传热策略进行了比较.研究结果对于实际换热器的优化设计和最优运行具有一定的理论指导意义.     

基于Fluent的列管式换热器性能校核方法研究

结合数值模拟方法和叉排逆流式换热器的工程算法,针对航空用列管式换热器提出了一种性能校核方法。为获得更精确的叉排最大流速,采用Fluent对冷热侧流场进行了分析,并通过一组迭代估算了冷热侧的压差使出口压力边界条件得以确定。数值计算得到的冷热侧流速作为工程算法的输入条件进行后续计算。通过与试验对比发现,该方法可完成对列管式换热器的设计校核,计算结果与实验数据间的误差在工程应用允许范围内。     

低温工况下翅片管换热器的设计计算

采用分段模型将气化压力高于介质临界压力的翅片管换热器内低温介质的气化过程分为液相、气相两个传热区。同时考虑气化过程中翅片管表面结霜情况,对低温介质在翅片管换热器内的吸热气化过程进行传热分析,给出了适合各分区传热特性的计算关联式,为工程设计提供参考。