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分析了电加热器对流动氦气的加热过程,从能量平衡和热传导的角度建立了系统数学模型,用解析的方法表达了热量的传递过程,得到了传递函数。用Matlab的Simulink模块搭建了PID的控制框架,用积分分离的策略改进了温度控制的效果。仿真结果显示流体在进口温度不断变化的情况下,通过加热器的功率调节获得了比较稳定的气体出口温度,表现出了良好的控制结果。     

流动氦气出口温度控制仿真与分析

分析了电加热器对流动氦气的加热过程,从能量平衡和热传导的角度建立了系统数学模型,用解析的方法表达了热量的传递过程,得到了传递函数。用Matlab 的Simulink 模块搭建了PID 的控制框架,用积分分离的策略改进了温度控制的效果。仿真结果显示流体在进口温度不断变化的情况下,通过加热器的功率调节获得了比较稳定的气体出口温度,表现出了良好的控制结果。     

小型氦气实验回路的设计与建造

设计和建造了一个用于测试核聚变装置部件的氦气回路,回路包括隔膜风机、电加热器、氦气回热器、氦水换热器和储气罐等。实验段氦气入口压力为8MPa,温度为300℃,流量为0.1kg•s^-1。这些参数达到了小部件测试要求。     

弹性管束换热器动态特性分析及仿真系统设计

在对弹性管束换热器进行合理简化和分析的基础上得到了描述其工作物理过程的数学模型,对其动态特性进行 了理论分析和数值求解,确定了当进水流量和蒸汽压力发生扰动时,弹性管束换热器出水温度的动态响应规律。为该类型 换热器控制系统的设计提供了依据。本文开发的仿真环境也可用于其它换热设备的动态特性模拟。     

HEPS-TF低温波荡器低温系统设计

高能同步辐射光源验证装置(HEPS-TF)插入件系统计划研制一台基于镨铁硼的低温波荡器(CPMU)样机。低温波荡器的最大热负荷预计不超过700 W@80 K,要求低温系统冷却磁铁温度至85 K以下。低温波荡器低温系统采用过冷液氮闭循环迫流冷却的方式,对低温波荡器真空室内磁铁磁极阵列和真空内大梁进行冷却。根据热负荷估算情况,设计主循环流量为12 L/min,分为两条支路分布冷却低温波荡器内上下两排磁铁磁极阵列。根据循环流量对泵的热量、换热器换热能量、流经低温波荡器的液氮平均温度的影响,推导了液氮循环泵的调节策略。     

制冷压缩机变工况性能仿真与试验研究

对小型制冷系统用全封闭活塞式压缩机建立稳态性能仿真模型,仿真值与试验值的误差范围在4%之内,在工程应用允许的误差范围之内,表明模型准确,可以满足系统仿真计算的需要。通过试验表明:在冷凝温度一定的情况下,压缩机的制冷剂流量、制冷量、功率、排气温度均随蒸发温度的升高呈线性增大;在蒸发温度一定的情况下,压缩机的制冷量随冷凝温度的升高呈线性减少,而压缩机的功率随冷凝温度的升高而增大,蒸发温度对压缩机性能的影响要远大于冷凝温度的影响。     

低温冷冻靶温度动态特性的数值模拟研究

惯性约束聚变点火成功的关键之一在于靶丸内形成均匀的氘氚冰层,靶丸周围的温度场对冰层质量有很大影响.首先通过实验靶系统实验验证了数值计算模型的可靠性,在此模型的基础上,对低温冷冻靶装置的热物理问题特别是温度动态特性问题展开了数值模拟,重点考察冷环温度波动时,温度传递衰减过程的规律以及各影响因素对于温度传递衰减过程的影响.结果显示:冷环温度一定时,填充气体压力降低、填充气体中氦气比例增大,靶丸表面温度均匀性提高;当冷环温度波动时,温度波动的周期减小、振幅减小、填充气体压力升高、填充气体中氦气比例降低有利于控制靶丸表面温度波动;冷环温度波动的周期适中、振幅减小、填充气体压力降低、填充气体中氦气比例提高有利于改善靶丸表面温度均匀性.研究结果对实验中冷冻靶合理配置各参数实现温度控制具有重要参考价值.     

质子交换膜燃料电池动态特性仿真

建立了质子交换膜燃料电池数学模型,并进行了仿真实现,计算分析了质子交换膜燃料电池典型动态特性和温度对其工作状况的影响.结果表明PEMFC内气体传质速度是影响电压响应时间的决定因素,扩散层内液态水的积累需要较长的时间,数量级在102～103,温度升高会降低PEMFC的动态响应时间并提高电池的输出功率,温度超过80°C后会降低电池的输出性能.     

新型生物医药实验用低温冷冻干燥机的研制

本课题设计的低温冷冻干燥机以液氮为低温冷源,通过电加热器加热液氮使之汽化,通过控制气体的压力,压出液氮。液氮被压出后流入硅油池的换热器同硅油进行充分换热。在硅油池底部布置一个电加热盘,通过调节加热量,精确控制硅油温度。特制的不锈钢搁板浸入硅油池中进行硅油浴,能够实现良好的传热。测控制系统由上位PC机与下位可编程控制器和数据采集模块共同组成,在PC机上可设置控制参数并进行监控,温度曲线可程序控制,数据采集模块能够自动采集、存储、上传各项数据,数据可以在PC机上处理。     

光学相控阵光偏转器的驱动研究

提出了一个用于16通道波导光学相控阵光偏转器的驱动系统, 其中电压调节控制单元用一个现场可编程门阵列(FPGA)芯片实现.这个系统可使该OPABD的光束扫描速率达到580 kHz以上, 远远高于基于微控制器的驱动系统所能达到的水平.     

激光核聚变模拟计算

本文概述了一个简单的激光核聚变物理模型, 利用它可以计算在强激光辐照下等离子体靶丸的流体动力学行为, 以及产生的热核反应. 同时还讨论了有关的计算方法, 程序结构, 并且给出了几个初步的计算结果. 关键词：     

冷凝器动态性能仿真研究

本文应用移动边界法(MB)对冷凝器建立了动态仿真数学模型,模型体现了冷凝器内各个相区长度随时间的变化,模型最终可以化为常微分线性方程组的形式,在求解上更为方便且兼顾了仿真的效率和精度,模型可提供冷凝器详细的性能参数;研究了在系统不同的控制参数阶跃情况下冷凝器的动态响应,获得了冷凝器的动态特性,冷凝器的动态特性是冷凝器动态优化设计和编制系统控制规律的基础。本文中的冷凝器建模方法适合于系统级仿真研究。     

仿真与物理实验

分析目前实验教学现状、仿真实验的作用与效果,说明仿真实验与实物实验的辨证关系.     

内破裂不稳定性及其数值模拟

用磁重联模型与Ｊａｈｎｓ等人提出的锯齿触发条件模拟托卡马克的锯齿振荡现象,对Ｔ－１０托卡马克上的一特定放电,将数值结果与实验作了比较。结果发现,在反转半径外的振幅太大,并且在破裂之前温度剖面太平坦,而中心温度较低。这一结果与重联模型中要求中心安全因子接近１有关。     

STIM的计算机模拟

给出了建立计算机模拟STIM实验的理论模型及据此开发的软件.该软件用第4代面向对象的编程语言C ++^[1,2]编写而成、可在Windows 9X/NT等操作平台上运行,其界面友好,操作方便,具有良好的与用户交互的功能.该软件可方便地定义探测器的分辨率、扫描空间的分辨率、灰度或彩色调色板、样品的元素组成及其空间分布,可对在真实实验条件中存在的任意旋转角度进行扫描,还能自动完成360°旋转扫描,并将扫描的数据和图像结果存盘.该软件采用了最新的多线程处理技术^[3-6],极大地提高了运行速度,并可随时暂停或终止扫描,无须等到扫描结束.同时给出了一些简单样品的模拟计算结果,并进行了分析和讨论.     

关于Paladin实验的理论分析

本文对Livermore实验室Paladin装置的概况、实验目的和主要实验结果作了介绍。用自编的MICFEL二维数值模拟程序,对Paladin实验结果进行的模拟计算。表果表明,Paladin实验不成功的主要原因是电子束的亮度未达到原定的指标。若电子束电流I>1500A,束亮度B_n≈10~9A/m^2·rad^2,束流能散度(FWHM)<1.5％,则Paladin实验是可以达到几个GW的激光输出功率和接近10％的电子束能量抽取效率的。本文对实现1μm高功率自由电子激光的条件也进行了初步探讨。     

直接模拟蒙特卡罗法对连续流体传热和流动的模拟

直接模拟蒙特卡罗法在稀薄气体模拟中获得了成功的应用。然而,在处理连续介质传热和流动问题时,模拟的速度极大地制约了该方法的应用。尤其对于大系统的连续流动,该方法的收敛速度几乎无法实现。鉴于此,本文通过引入超粒子,对直接模拟蒙特卡罗方法进行改进,并将其应用于连续介质传热和流动模拟之中。     

扩散系数的分子动力学模拟

本文选用平衡分子动力学模拟方法,应用不同的势能模型对强极性分子水的扩散系数进行了模拟计算．结果表明,用分子动力学模拟方法计算水的扩散系数时,模拟结果对模型的选取极为敏感。在目前应用较为广泛的几种模型中以 SPCE模型较为适用,所得的扩散系数与实验值较为接近。     

水导热系数的分子动力学模拟

本文选用平衡分子动力学模拟方法,应用不同的势能模型对强极性分子水的导热系数进行了模拟计算.结果表明,用分子动力学模拟方法计算水的导热系数时,模拟结果对模型的选取极为敏感.在目前应用较为广泛的几种模型中以TIP4P模型较为适用,所得的导热系数与实验值较为接近.     

组合叶栅的数值计算研究

采用混合紊流模型计算了以NACA0012为原始翼型的组合叶栅内部流场.通过计算证明,选取适当的叶栅组合参数重合度B与栅距比T,可以使组合叶栅的整体性能得到大幅度的改善.组合叶栅的整体气体性能明显优于单列叶栅的气动性能.