共线式热电发电机在侧面散热情况下的性能

热电材料是一种环境友好型功能材料,其可以实现热能与电能的相互转化,在热电发电、热电制冷中具有许多应用.传统的热电发电机为$\pi$型结构,要求热电腿的长度相等,在某些情况该结构不利于热电发电机的优化设计.热电发电机在高温工况下会引起强烈的热应力甚至应力集中,从而缩短了其工作寿命.另外,热电发电机的工作温度于环境温度,这样必然会有一部分热量散失到环境中,从而影响热电发电机的性能.针对该现象,本文建立了考虑散热的新型共线式热电发电机模型,该模型的热电腿可以独立进行优化,基于有限元方法,对考虑侧面散热的共线式热电发电机进行了仿真模拟,分析了其在狄利克雷边界条件下的热电性能和力学性能,得到了热电发电机的温度场、电势场、应力场,探究了不同强度的对流散热系数对热电发电机热电性能和力学性能的影响.结果表明,对流散热会降低热电发电机的能量转化效率,当对流换热系数达到~100W/(m$^{2}\cdot$\textcelsius) 时,效率为~0.0479,该值比绝热状态的转化效率0.066 7 低28%.对流散热使热电发电机侧面热损失增加,降低了热应力.在实际应用中,应合理优化设计隔热系统,提高能量的转化效率.      

典型磨损情况下的内燃机性能退化预测

通过内燃机热力学建模,考察了两类典型的磨损情况对整机性能的影响:一类是由于磨损和变形而引起的气门间隙变化(进而导致气门升程变化),另一类是由于缸套-活塞组件之间的磨损而引起的漏气间隙变化.通过分析可知,发动机在运行中的磨损等结构退化现象使发动机的性能大幅下降.因此,应当在设计阶段通过抗磨损的摩擦学设计等手段,延长关键部件的正常工作寿命.     

圆柱夹层多孔材料的主动散热性能研究与优化设计

通过推导不同边界条件的圆柱状夹层多孔材料散热指标,研究了一种特殊结构的圆柱状夹层多孔材料主动散热问题。这种圆柱夹层材料的每一层胞体个数相同,胞体尺寸随着外径的增大而增大,从而保持每一层胞体的相对密度相同。通过计算两种不同换热边界条件下圆柱夹层多孔材料的散热性能,比较并分析了与夹层材料层数相对应的最大散热效率和最优相对密度等指标,并最终得到这些工况下的最优质量。通过分析得到,无论哪种边界条件,正六边形胞体的夹层结构散热性能优于其他构型。同时当为达到某一限定散热效率值时,正六边形胞体结构的质量最小,正六边形构型的多孔材料具有明显的综合性能优势。     

在高温和低温情况下使用的氯乙稀铜管

最近,英国 IMI.约克郡·因皮里尔公司研制成功三种在恶劣环境条件下使用的氯乙稀铜管,这种铜管的表面涂有一层氯乙稀,它主要用于管道的测试和控制.难燃性铜管使用的金属温度可 ...     

悬索在考虑1:3内共振情况下的动力学行为

研究了悬索在受到外激励作用下考虑1:3内共振情况下的两模态非线性响应.对于一定范围内悬索的弹性-几何参数而言,悬索的第三阶面内对称模态的固有频率接近于第一阶面内对称模态固有频率的三倍,从而导致1:3内共振的存在.首先利用Galerkin方法把悬索的面内运动方程进行离散,然后利用多尺度法对离散的运动方程进行摄动得到主共振情况下的平均方程.接下来对平均方程的稳态解、周期解以及混沌解进行了研究.最后利用Runge-Kutta法研究了悬索两自由度离散模型的非线性响应.     

点支式中空玻璃承载性能的有限元分析

中空玻璃承受均布横向荷载时,外、内片与密封气体之间产生复杂的交互作用,现行规范(程)基本按抗弯刚度比例在外、内片玻璃之间分配荷载。本文使用有限元法,分析点支式中空玻璃在承受均布横向荷载时的结构特性,利用迭代计算精确地求解外荷载在外、内片间的分配比例,计算与实验测值吻合得较好。本文指出,宽厚比、中空层厚度等因素对于荷载分配比例均有较大影响,在某些情况下,直接承受荷载的外片可能承受绝大部分的荷载,规范(程)的设计方法仍值得商榷。同时,本文建议在设计中考虑中空层温度变化对承载性能的影响。     

考虑粘性作用情况下船在船厢中运动的水动力学分析

从根据浅水特性在垂直方向所平均化的N-S方程出发,利用有限元计算船舶进出船厢时的水动力学过程和船舶运动过程中的升沉、纵倾及船舶与厢底的最小间隙.由于在平均过程中保留了粘性项,同时产生了底摩擦项,使得到的数学方程更接近真实物理问题,另一方面也增加数值计算的稳定性.本文提出了随非惯性系一起运动的开边界的辐射条件.关于压力的求解,在船底与自由表面分别利用压力泊松方程求压力及自由表面利用连续方程求波高的求解方法.由针对三峡升船机的数值模拟的计算结果看,计算结果合理,计算方法稳定.     

新型穿浪式浮标的水动力性能分析

基于柱型浮标提出新型穿浪式浮标的设计方案,该浮标采用六根中间浮筒代替单一浮筒,并在尾筒末端安装垂荡板,浮标整体采用超高分子量聚乙烯加工。本文使用频域分析法对穿浪式浮标和柱型浮标垂荡方向的运动响应进行对比分析,研究了不同直径的垂荡板对穿浪式浮标垂荡方向的运动响应和附加质量的影响。结果证明:相比于同尺寸的柱型浮标,穿浪式浮标的质量更小,固有频率更大,垂荡方向的运动响应和稳定性优于钢制浮标;通过在浮标尾筒末端加装垂荡板能够显著增加浮标垂荡方向的附加质量,减小浮标垂荡方向的运动幅值,进一步改善浮标的性能和生存能力。     

基于放大式节点阻尼器的框架结构抗震性能研究

针对普通节点阻尼器在层间位移角较小时无法充分发挥阻尼器性能的问题,基于杠杆原理提出一种新型位移放大式节点阻尼器。首先介绍阻尼器的基本构造、工作原理并建立数值模型;然后建立含阻尼器的多尺度框架模型,开展结构静、动力弹塑性分析,探讨位移放大阻尼器与无放大阻尼器对框架结构抗震性能的影响。研究结果表明:放大式节点阻尼器耗能能力为无放大阻尼器的5.7倍;在多遇及罕遇地震作用下,相比布置无放大阻尼器的框架结构,布置放大式节点阻尼器的框架结构基底剪力响应分别减少13%、6%,层间位移角分别减少13%、11%,有效提升了结构的抗震性能。     

地形对岸式波能装置性能的影响研究

近岸带的海域、海底和海岸都是不规则的,会引起波浪的不规则变形、折射、绕射和反射,使得波能分布不均匀,可能会影响波能装置的性能.本文基于小振幅波理论假设,从线性势流理论出发,用边界元方法研究地形对岸式波能转换装置(以下简称岸式装置)的水动力性能的影响.计算结果表明,地形的影响是非常大的,不可忽略.一些带前港的地形对提高岸式装置的转换效率很有价值.本文理论对地形无任何限制,因而提供了一个在线性理论范围内模拟复杂地形条件下装置附近流场的方法,同时说明此计算方法对波能电站的设计和工程选址有一定的参考价值.     

弹性圆拱在考虑几何非线性和初始缺陷情况下的动力稳定性分析

本文由虚功原理建立弹性圆拱的平衡方程,用有限差分法对非线性偏微分方程组进行求解(Park法对时间进行差分)。在考虑几何非线性和初始几何缺陷情况下对铰支、固支圆拱在均布突加阶跃荷载作用下的动力稳定性进行分析。结果表明:圆拱中心角的大小、边界条件及初始缺陷幅值都对圆拱失稳模态有影响。文中分析了直接、间接两种失稳形式。并给出了不同初始缺陷及边界条件下圆拱中心角对比值Pd/Pa(Pd为动力稳定临界值,Ps为静力稳定临界值)的影响。     

新型格构式钢骨混凝土柱的轴压性能研究

提出了一种由格构式钢骨及钢筋混凝土所组成的新型LSRC(latticed-steel-reinforced-concrete,格构式钢骨约束混凝土)柱.通过对4个试件的轴压试验分析,对比CFTEC(con-crete-filled steel tube with encased concrete,外包混凝土的钢管混凝土...     

封装材料对压阻式加速度传感器性能的影响

通过实验测试的方法研究分析封装材料对压阻式高量程加速度传感器性能的影响。对使用陶瓷 材料和不锈钢材料封装的加速度传感器,利用拉曼光谱仪测试研究封装前后传感器结构中残余应力和压敏 电阻阻值的变化,采用落锤、Hopkinson杆测试分析传感器的灵敏度、高过载能力,并在实弹环境中测试不同 封装传感器的测试精度的差别。实验结果显示,与陶瓷材料封装的压阻式加速度传感器相比,不锈钢材料封 装的压阻式加速度传感器在封装后结构的残余应力和压敏电阻阻值的变化更大,但不锈钢封装传感器的灵 敏度更大、高过载能力更强,同时实弹环境中可靠性和测试精度更高。     

调制误差对谐振式集成光学陀螺性能的影响

采用LiNbO3相位调制器代替移频器可以明显提高调制的稳定性,但同时会引入相位调制波形失真产生的误差.分析了在采用正弦波开环相位调制技术对光路进行调制和解调时,相位调制器波形失真与陀螺输出特性的关系.通过数值仿真计算可知,调制波形的频率失真与由此引起的标度因数误差大致成线性关系;调制波形峰峰值波动引起的标度因数误差随着失真幅度的增大而急剧增大;并且当陀螺零偏为1 (°)/s时,要求调制波形频率失真小于0.07%,峰峰值失真小于1.5%,波形频率失真的影响为峰峰值失真的20倍.因此在陀螺系统设计中应保证调制频率的稳定性.     

墩底设置无黏结钢筋的铁路重力式桥墩在静力作用下的抗震性能分析

为了提高铁路重力式桥墩的延性性能,提出了在墩底局部设置无黏结钢筋的设计方法。设计5个不同无黏结钢筋类型的桥墩,采用数值分析方法研究无黏结钢筋数量及无黏结高度对桥墩抗震性能的影响。研究结果表明：墩底设置无黏结钢筋可有效改善铁路重力式桥墩的延性性能,且对桥墩的承载能力和刚度影响较小,但是会增加桥墩滞回曲线形状的“捏缩”效应;无黏结钢筋比例越大,桥墩的延性性能越好,钢筋无黏结高度在一定范围内对桥墩延性性能的影响较大;数值分析验证了在墩底布置无黏结钢筋的方法提高延性抗震性能的可行性。本研究成果可应用于铁路重力式桥墩抗震设计研究领域。     

点支式夹层玻璃板承载性能的有限差分分析法

夹层玻璃PVB层的剪切模量受时间、温度影响较大,这给点支式夹层玻璃承载性能的计算带来了一定的困难。本文采用有限差分法,计算了点支式夹层玻璃板位移的发展过程,计算得到的20℃下的位移曲线与试验曲线较接近。夹层玻璃板的剪切变形较大,在设计中不可忽略;同时,现行规范不计PVB层的抗剪作用,设计结果过于保守。本文建议对国内的点支夹层玻璃进行相关试验研究,根据剪切模量对夹层玻璃的承载性能进行较可靠、经济的设计。     

结构间隙对夹芯式复合装甲结构抗侵彻性能的影响

采用由厚度为8 mm的前置钛合金板、面密度为60 kg/m²的高强聚乙烯纤维增强复合材料层合板抗弹芯层、厚度为8 mm的后置钢板构成的夹芯式复合装甲,模拟舰船舷侧复合夹芯舱壁结构。根据面板与芯层间是否设置20 mm的间隙,将复合装甲结构定义为无间隙式、后间隙式及前后间隙式。为研究以上3种结构在55 g圆柱体弹高速冲击下的抗弹性能及破坏机理,开展了系列弹道实验,分析了钛合金板、高强聚乙烯纤维增强复合材料层合板芯层及钢质面板的破坏模式,探讨了结构间隙对复合装甲结构抗弹性能的影响。结果表明：前置钛合金板的破坏模式为剪切冲塞,靶板背弹面产生脆性断裂并伴随碎块崩落现象;聚乙烯纤维增强复合材料板的破坏模式及钢质背板的变形范围受间隙的影响较大,前置钛合金板受间隙影响较小;相同载荷侵彻下,间隙的存在有利于提高复合装甲结构的抗弹性能。

     

角切式破碎机破碎手机边框板刀具磨损性能的研究

采用表面形貌仪研究了角切式破碎机破碎手机边框板(废印刷电路板)动刀和静刀刃口的磨损情况.结果表明,动刀和静刀受到磨料磨损和冲击剪切破坏,其中动刀磨料磨损程度比静刀大,静刀受冲击剪切破坏比动刀大.