高性能计算机多支路并联表贴自循环蒸发冷却系统运行特性分析

表贴式自循环蒸发冷却技术在高性能计算机上应用不仅具有散热优势,其节能优势更为突出。针对单机柜,表贴自循环蒸发冷却系统则是由水平方向和垂直方向均存在位置差异的计算节点冷却单元共用一个冷凝器构成全并联系统。为了研究全并联系统的运行特性并掌握其预测方法,本文首先建立了一个单机柜3层24个计算节点的全并联系统管路拓扑;其次,针对该拓扑,基于阻力平衡原理建立了支路阻力平衡矩阵方程,并计算得到了支路流量特性;继而建立全并联系统的模型实验台并开展了实验研究;通过理论计算和实验的结果的对比,验证了计算的相对准确性;该方法可以作为单机柜全并联系统运行特性的预测方法,以期对单机柜最大并联支路数和单台冷凝器下最大并联机柜数进行预期,为该技术未来在数据中心规模化应用提供了设计指导。     

遗传算法在跨超声速风洞总压控制中的应用

总压作为风洞控制中的重要流场参数,其调节性能是风洞控制系统能否满足试验要求的重要指标,为提高跨超声速风洞的总压控制水平,需对总压控制策略进行设计。针对某跨超声速风洞对总压控制系统提出的快速性和精确性要求,提出串级控制、智能PID控制和总压分段控制等方法,并利用MATLAB系统辨识工具箱对流场调节阶段的总压系统模型进行了辨识。提出将遗传算法应用于风洞流场调节阶段的PID控制器参数整定中,重点对基于遗传算法的PID控制原理和参数整定步骤进行介绍,并针对遗传算法的遗传算子进行了设计。系统仿真和风洞实际运行情况表明：该方法较常规PID参数整定与优化方法,具有更好的控制性能指标,满足总压控制系统精确性、快速性、鲁棒性等要求,为后续风洞建设和设备改造提供了新方法。     

双机系统的模糊PID自适应励磁调节控制

针对多机并联系统的稳定性控制问题,在构建同步发电机双机并联运行系统暂态仿真模型的基础上,将基于模糊理论的PID自适应控制方法用于双机并联运行系统的励磁调节自适应控制器的设计;该方法以电压的偏差和变化率作为控制器的输入,然后通过模糊处理,对比例、积分、微分系数进行自适应实时调整;在不同运行模式下对双机并联运行系统进行了仿真与动态性能分析,结果表明所设计的模糊PID自适应控制算法较传统的PID励磁控制具有更好的鲁棒性和抗干扰能力。     

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针对EAST超导托卡马克核聚变实验装置中等离子体位移快速控制的要求,快控电源采用三电平电路结合载波移相PWM调制技术,实现多组逆变器并联运行。介绍了系统设计方案,并对其输出谐波进行了研究,利用双重傅里叶变换建立了数学模型,分析了其谐波分布特性。通过仿真和实验表明,快控电源系统具有良好的谐波特性,具备良好的大电流输出和快速响应能力。     

三电平大功率并联逆变电源在EAST系统中的应用

针对EAST超导托卡马克装置中的等离子体位移快控电源大电流快速响应的要求,采用三电平结合移相PWM多重化技术,实现多组变流器并联运行,提高了变流器的等效开关频率控制性能,从而改善了电流波形品质。分析了快控电源系统的设计方案和控制方法,并针对移相PWM多重化技术,采用Matlab进行了仿真,验证了设计思想。实验结果表明,该系统设计方案合理、控制策略有效,具备良好的大电流输出和快速响应能力。     

基于虚拟仪器的比例溢流阀调压测量系统的设计与实现

针对工业设备中比例溢流阀调压特性不易测量的难点问题,提出"实验测量与分析模块化"和"数据三维可视化"的测控思路,设计了新的比例溢流阀调压特性实验方案和基于虚拟仪器LabVIEW与MATLAB相结合的测量系统,实现了对多点压力信号的实时采集和对数据信号的线性度、组合时频、三维可视化等多样分析;实验表明:所测比例溢流阀的线性度与测试精度分别达到2.47%和0.01%;并准确捕捉到100ms(毫秒级)内调压信息;实测证明该测量系统设计合理,突显了其自动化测量与智能化分析的优点,为今后比例阀的开发与工程实测拓宽研究思路、提供参考依据。     

雷电间接效应多重脉冲组电流产生装置的设计

针对雷电间接效应多重脉冲组电流模拟需求,完成了雷电间接效应多重脉冲组模拟源的设计,采用20个Crowbar电路支路,通过分时放电的方式实现1个脉冲串内多脉冲输出需求,每个支路可以实现最小间隔30 ms的重复频率放电,从而实现3个脉冲串的输出需求。对放电支路的参数进行了详细设计,分析了电容、波尾电路电感、波尾电路电阻参数变化对输出特性的影响。分析了采用并联大电容实现放电电容重复频率快速充电的可行性,完成了装置的初步结构设计并结合装置结构简要分析了电路模拟参数设置的合理性。该装置建成后,可为电子、电气设备等开展测试提供技术支持。     

增量PID算法在某风洞压力控制中的应用改进

本文介绍了风洞高度模拟控制系统的构成和控制原理,根据控制特点选取了增量PID控制算法控制补气调节阀开度,针对直接采用增量PID控制算法对风洞总压控制效果不太理想的问题,分析了影响控制效果的原因,提出了采用超前调节的解决措施,并进行了系统调试。调试结果表明：总压控制精度和稳定过渡时间都有明显改善,为风洞总压控制的改进提供了方法。也为类似大惯性、大滞后特性系统的精确、稳定控制提供了参考。     

机载多功能调压器的设计和实现

根据国内机载调压器的调压速度快、具备故障保护功能以及可配置的调压时机等需求特点,提出了机载多功能调压器设计和实现。首先介绍了快速调压功能的原理;其次,在快速调压功能的基础上,详细阐述机载多功能调压器中高相限制、过流保护、数字保护扩展接口和禁止调压等新增功能的设计。本机载多功能调压器已成功运用于飞机交流发电机的控制中。实践证明,本方案运行可靠,成本低廉,具有良好的经济效益。     

大型砂尘风洞中砂尘浓度测量与控制方法的研究

砂尘浓度指标严重影响砂尘风洞试验效果;在大型砂尘风洞中准确的测量及有效的控制砂尘浓度是砂尘风洞设备研制中的两个关键问题;针对动态试验工况环境中浓度传感器标定的问题,分析了浓度测量时标定参数与风速和浓度的关系,使用模型树算法建立了三者之间的关系模型,以此模型来预测各种动态情况下的标定参数;针对复杂环境下浓度动态控制问题,采用专家PID算法,提出了多回路控制系统结构和专家规则;工程实践表明该测量和控制方法满足了动态试验环境的需求,取得了良好效果;模型树算法和专家PID系统能有效的解决动态工况下砂尘浓度的测量与控制问题。     

网络环境下气象数据自动查询系统设计

针对传统的气象数据查询方法存在查询过程复杂、准确率低等问题,提出一种网络环境下气象数据自动查询系统设计方法。首先设置在网络环境下,设计气象数据查询系统的硬件部分和软件部分,其中,系统的硬件由上位机和下位机组成;软件设计包括气象数据查询系统气压查询软件设计、湿度数据查询系统气压查询软件设计、气象数据查询系统气压查询软件设计和气象数据查询系统风向风速查询软件设计,在此基础之上,最终实现气象数据的自动查询。仿真实验结果证明,所提方法可以方便、快捷、准确地查询气象数据信息。     

叶栅风洞控制方法分析与实现

为解决叶栅风洞气罐容量小气源压力下降快给流场控制带来的难题,采用动态变参数和积分分离PID控制算法实现了叶栅风洞流场快速稳定和目标压力高精度控制目的;以调压阀后压力为控制点,采用叶栅入口压力误差值对控制点压力进行修正的方法,解决了常压和增压试验中控制滞后问题;变参数PID控制和选用具有确定对应关系控制点并对实际误差进行修正的方法,对小型暂冲风洞高精度压力控制和滞后问题的解决具有一定借鉴意义。     

大型航空声学风洞消声室建设与校测

风洞试验是进行民用飞机机体噪声研究的重要手段。为了满足航空飞行器低噪声设计在大型风洞中进行气动噪声试验的需求,气动院建设了FL-10大型低速风洞全消声室。通过在FL-10风洞试验大厅壁面安装吸声尖劈、对洞体外表面进行声学处理、对支撑系统进行隔声处理、对消声换气窗进行降噪处理等手段,建成了气动噪声风洞试验所需的声学环境。按照国标中给定的方法,利用张线方法实现了校准声源的布置,测量了消声室内沿不同路径、不同频率噪声的衰减规律,表明FL-10风洞消声室自由场特性达到了相应标准的要求,为后续在该风洞中进行大尺寸机体模型噪声试验奠定了基础。     

大功率汽轮机静叶栅压力场的实验研究

对亚临界60万千万汽轮机高压第九级静叶原型和改型两套环形叶栅在零冲角、低速风洞下进行了吹风实验研究.通过对实验叶栅三维压力场测量结果的分析,本文认为,与原型叶栅相比较,改型叶栅显著减少了叶型损失、推迟并削弱了吸力面上的三维分离、明显降低了横向与径向二次流损失.     

环境风洞浓度场测量系统的检验试验

为了检验环境风洞浓度场测量系统的可行性和可靠性,以及对所设计的环境风洞浓度场测量系统的误差进行分析和研究,本文发展了一种通过定量加浓的方法来检验该测量系统。检验试验是在水中加入标准粒子,利用加入粒子的浓度不同来进行测量。试验结果表明对于所提出的基于数字图像的相对浓度场测量方法正确,设计的浓度场测量系统可行、合理.     

基于Ludwieg管的高超声速边界层转捩实验

高超声速边界层层/湍流转捩是高超声速飞行器气动力和气动热设计中的难点和热点问题.为了降低开展高超声速边界层不稳定性与转捩实验研究的门槛,研究基于Ludwieg管原理设计并建造了一座Mach 6高超声速管风洞,重点对Ludwieg管风洞的启动和运行过程开展了数值模拟,分析了储气段弯管布局对试验段流场的影响;之后,对该高超声速风洞的自由来流品质进行了静态和动态的标定,验证了风洞的设计Mach数,并给出了流场的动态扰动特征;最后,基于7°半张角尖锥标模开展了高超声速边界层转捩实验,通过表面齐平式安装的高频PCB传感器获得边界层不稳定波,分析了高超声速边界层不稳定波的演化特征.以上工作表明,Ludwieg管相对常规高超声速风洞具有建设和运行成本低、运行效率高、流场品质好等优点,适合开展高超声速边界层转捩等基础实验研究.      

On the negative corona and ionic wind over water electrode surface

The DC corona discharge in air and the induced ionic wind were investigated in the needle-to-water system at atmospheric pressure. The water deformation was measured under various conditions, and wind pressure and active areas were estimated accordingly. The effects of applied voltage, gap spacing and tip radius on the corona ionic wind were studied and the qualitative analysis was provided. Self-rotation of corona discharge was observed in experiments. The results show that higher voltage or electric field strength results in a stronger ionic wind. The active area increases with applied voltage below a voltage threshold. There is an optimal gap distance for a wider as well as stronger ionic wind and blunter needle we used leads to an enhancement on both the active area and the wind strength. The wind velocity reaches 7 m/s at optimized condition in the present system. The rotation of corona discharge helps to improve the active area and uniformity of the treating area which may be associated with the chemical reaction of the water surface.     

Fluid flow visualization by three-dimensionally reconstructed tracer path lines

The development of a measurement system for the visualization, topological classification and quantitative analysis of complex flows in large-scale wind tunnel experiments is described. A new approach is sought whereby the topological features of the flow, e.g. stream lines, separation and reattachment regions, stagnation points and vortex lines are extracted directly and are preferably visualized in real-time in a virtual wind tunnel environment. The system is based on a stereo arrangement of two CCD cameras. A frame rate of 120 f/s allows measurements at high flow velocities. Helium filled soap bubbles are used as tracer particles. The present paper describes a simple camera calibration procedure for large measurement environments and examines the problem of fast and accurate reconstruction of path lines in three dimensions, which will enable true three-dimensional and time-resolved fluid flow visualization. Experimentally obtained visualization results for a free-stream flow, flow around a circular plate and flow over a delta wing are presented.     

叶轮出口总温总压测量用单热膜吸气探针的研究

在完整地分析热丝工作关系式的基础上,设计了一种用于周期性动态温度测量的单热膜吸气探针,进行了稳态校准实验和频响检测实验,得到了与理论分析良好一致的探针输出对温度和压力的变化特性,通过严格的标定,可以做到探针测量精度在1％以内。探针的频响至少可达20kHz。用该探针成功测出了一台低压离心风机叶轮出口的温度分布,表明这种探针以其高频响和足够高的灵敏度适用于叶轮机械转子出口温度分布测量。