自由活塞斯特林发电机的动力学特性研究

将自由活塞斯特林发动机与直线发电机耦合,构成自由活塞斯特林发电机.分析了该发电机的系统结构和运行机理,建立了自由活塞斯特林发电机的质量-弹簧-阻尼系统模型.利用力多边形方法对自由活塞斯特林发电机的动力活塞和配气活塞进行了动力学分析,在力多边形图上可以直观地看出自由活塞斯特林发电机的受力情况以及位移或压力相位角之间的关系,并利用示功三角形表征了压缩功和膨胀功.此外,还对直线发电机的输出特性进行了研究,推导了输出功率的计算公式.研究表明,通过调节负载参数,可以控制自由活塞斯特林发电机的输出功率.     

空间自由活塞斯特林发电机启动温度研究

为确定空间自由活塞斯特林发电机的启动温度,提出一种结合动力学模型预测启动温度的简单方法.首先建立了包含热力学和动力学的发电机线性模型,利用根轨迹技术并依据系统的不稳定性判定方法预测发电机的启动温度.运用该模型分析了实验样机的启动温度以及配气活塞板簧刚度和外负载对启动温度的影响,并进行实验验证.结果表明:发电机的启动温度...     

5kW自由活塞斯特林发电机动磁直线电机冷却

为解决大功率直线电机的温升问题,设计了匹配自由活塞斯特林发电机用的动磁直线电机,并建立电机的三维温度场分析模型.该模型考虑实际电机中铜耗、铁耗、涡流损耗等因素,对线圈绕组进行了等效分析,模拟计算结果和实验结果符合较好,表明了模型的准确性.结合一台输出功率为5kW的斯特林发电机结构特性,设计了一种既满足冷端换热器换热需要又实现直线电机冷却的双用式冷却结构.利用该模型计算得到了电机各个部件的温度分布情况,并与实验结果进行对比验证,具有较好的一致性.与常规冷却结构进行比较分析,结果表明该双用式冷却结构对于线圈、磁铁等结构冷却性能更优.     

自由活塞斯特林发动机相位特性

为了研究自由活塞斯特林发动机的振动位移相位特性,建立了耦合发动机热力学和动力学的计算模型.在模型中对压力波进行了线性化处理,得到了自由活塞斯特林发动机两个活塞振动位移之间相位的计算公式.分析了主要参数对发动机相位角的影响规律,发现:自由活塞斯特林发动机必须在一定的充气压力范围内才满足发动机启动的配气活塞位移领先动力活塞位移的相位关系;负载电阻的变化会使电磁阻尼系数发生改变,进而影响相位关系;动力活塞板簧刚度对相位角影响较小,而配气活塞板簧刚度对相位角影响较大.     

200K/40W自由活塞斯特林制冷机的实验研究

针对温度为200 K低温冰箱,研制了一台大冷量自由活塞斯特林制冷机.实验测试了充气压力和制冷温度对压缩机共振频率的影响;研究了膨胀机固有频率和运行频率对位移相位差的影响关系;采用多点热负荷静态复温法测试了制冷机的静态冷损,证明了氦气和丝网导热对静态冷损影响极小.该样机在200 K时最大制冷量可达40 W(250 W输入).     

200 K/40 W自由活塞斯特林制冷机的实验研究

针对温度为200 K低温冰箱,研制了一台大冷量自由活塞斯特林制冷机.实验测试了充气压力和制冷温度对压缩机共振频率的影响;研究了膨胀机固有频率和运行频率对位移相位差的影响关系;采用多点热负荷静态复温法测试了制冷机的静态冷损,证明了氦气和丝网导热对静态冷损影响极小.该样机在200 K时最大制冷量可达40 W(250 W输入).     

自由活塞斯特林发电机空载磁场模拟及分析

自由活塞斯特林发电机是由自由活塞斯特林发动机和直线发电机耦合在一起构成的,在太阳能热利用以及热电联产等方面具有重要的应用价值。针对自由活塞斯特林发电机中的动磁式直线电机,设计了一种磁路结构,采用有限元软件Ansys/Maxwell进行模拟分析,建立了该磁路结构的动磁式直线电机的电磁场仿真模型,得到了直线发电机空载运行时不同位置的磁感线分布和磁感应强度分布云图,发现不论动子运行到任何位置,齿尖位置的磁感应强度总是最大。基于模拟结果,计算得到了直线发电机的空载感应电动势,其有效值为111.22 V。对动磁式直线发电机的空载性能模拟有助于对其进行优化设计。     

斯特林循环的热驱自由活塞反渗透海水淡化动力系统设计分析

提出一种新型基于斯特林循环的热驱自由活塞反渗透海水淡化动力系统,采用自由活塞发动机取消曲柄连杆等刚体传动机构,利用非刚性介质海水作为活塞平移机械能的接受体,简化传动链,通过蓄能器和配合弹簧作用,保持运动的周期性,能够提供稳定输出功,提高输出效率。建立斯特林动力部分绝热模型及活塞组件动力学模型,基于MATLAB软件平台编程分析,通过简化活塞运动模型,分析动力系统的相关变化规律及输出功。结果表明,动力系统可以稳定运行,有稳定输出功,设计比较合理,具有可行性。     

关键部件对自由活塞斯特林制冷机制冷性能的影响

实验测试了两种不同丝网蓄冷器的流阻特性及其对整机制冷性能的影响,表明在低温下需要设计小空隙率,而在高温区需要设计大空隙率．通过改变冷头材料,实验测试了冷头表面温度的变化情况．比较了不同制冷量下两种冷头的表面温差,表明制冷量越大,冷头材料导热系数对两者表面温差的影响越大．通过粘贴排出器垫块,改变冷端死容积．分析了死容积对整机性能的影响,在200K温度以下,死容积越小,制冷性能越好,但在240K以上的高温区,制冷性能受死容积的影响较小．     

自由活塞内燃发电机活塞环摩擦特性研究

为验证自由活塞内燃发电机摩擦损失小的潜在优势,建立了活塞环混合润滑模型.通过数值求解,分别获得了同缸径的曲轴式内燃机和自由活塞内燃发电机的活塞环与缸套间的油膜厚度、摩擦力和摩擦功率.对比分析表明,两者的活塞环油膜厚度相近,平均摩擦功率近似相等.自由活塞的活塞环摩擦力峰值较大,持续时间较短.如果考虑凸轮、曲轴等其他部件的摩擦损耗,则在总机械摩擦损失方面,自由活塞内燃发电机相比曲轴式内燃机具有显著优势.     

自由活塞式直线发电机起动控制分析

根据自由活塞式直线发电机的工作原理,本文建立了基于矢量控制的永磁直线发电机的数学模型,通过对数学模型的数值分析,获得了系统的起动特性.并进一步分析了直线发电机功率控制的决定因素,研究了电机起动控制时的控制方案,在起动阶段系统采用位置环、电流环、速度环结构进行控制,并确立系统采用矢量控制方法以及空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制算法,同时在MATLAB/Simulink中建立了起动阶段的系统仿真模型并进行了系统仿真.其结果证明了该设计方案的可靠性和可行性.     

带有仿生孔的活塞裙部试验研究

受生物界凹坑形非光滑减阻耐磨表面的启发,以XL-2V型发动机为试验对象,根据活塞缸套运动副摩擦特点,以及发动机活塞失效形式,由三水平三因素正交表制订了9种仿生孔形试验方案.在发动机活塞裙部表面加工出优化后的变孔径、变行间距、凹坑和通孔交错的宏观仿生孔.通过发动机台架试验,检测出活塞磨损率和气缸压力变化率两个试验指标,对比验证仿生孔形活塞优于标准活塞的减阻、耐磨特性.得出试验优化设计的主次因素为孔径、孔分布类型和孔类型,最优水平为交错形、凹坑形和孔径甲.     

钢筋混凝土桥墩抗剪性能的试验研究

通过12个不同配箍率的钢筋混凝土桥墩模型的Pushover和拟静力加载试验,分析了试件的破坏形式、整体变形的特征及抗剪过程中钢筋的应变情况。从而得出配箍率、加载方式对钢筋混凝土桥墩抗剪性能的影响。     

轴承钢表面镍基纳米金刚石的复合电镀

为提高滚动轴承表面硬度、耐磨性和使用寿命，按均匀试验设计，使用镍基复合电镀技术，探索了纳米金刚石微粒大小、质量浓度、电镀电流密度、镀液成分、温度及pH值等8个因素的各6个水平在不同组合下对轴承表面质量、硬度、结合力和金相组织等镀层性能的影响．试验表明：合适的纳米金刚石微粒大小、质量浓度、电镀电流密度、镀液成分、温度及pH值组合，可以有效提高轴承的表面硬度和耐磨性，表面金相组织均匀致密，从而达到提高轴承使用寿命的目的．     

气井合理产量的实验模拟研究

在模拟地层上覆压力、地层压力、地层温度和地层含水饱和度的长岩心上,模拟不同生产压差下的气体流速实验,确定了川西蓬莱镇组气藏的单井合理产量为压裂前922m3/d至3072m3/d,按平均增产5倍计算,蓬莱镇组气藏压裂后的单井合理产量为4600m3/d至15400m3/d,反推的单井无阻流量为18400～118300m3/d,与气藏实际值基本一致.     

静压桩沉桩机理及承载力试验

为了研究静压桩在沉桩过程中的力学机理以及后期的承载力特性,设计了静压桩模型系列试验.通过试验,明确了在均质粘性土中静压桩的沉桩机理以及在极限荷载作用下静压桩的承载力和压桩力的关系.结果表明:在均质粘性土中压桩,桩侧阻力和桩端阻力占压桩力的比例是变化的,端阻力在压桩前期所占比例较大,而在压桩中、后期侧阻力大于端阻力;卸除压桩荷载后,由于桩顶自由且上段桩侧摩阻力较小,静压桩会发生回弹,但是桩身下段特别是端部由于受到桩周土体的约束,其形变不能得到完全恢复,即存在桩端残余力,它将造成利用常规方法计算的桩承载力偏小;由于静压桩在压桩和静载荷试验过程中的荷栽传递机理不同,加之桩周土体的固结恢复,导致了终压时的桩端阻力值和静载荷试验最大加载值下的桩端阻力值差异较大;静载荷试验验证了恢复期越长,静压桩的极限承载力提高幅度越大.     

焦炉煤气组分气相色谱法分析实验研究

为了找到焦炉煤气组分气相色谱法分析最优的分析条件,使用自装柱,通过正交实验设计,研究了分析条件对分析结果的影响。结果表明:最优分析条件为:载气流速:43ML/min;柱箱温度:室温;检测器桥电流:120mA;检测器温度:100℃。通过分析可得出如下结论:柱箱温度是影响分析的主要条件,而载气的流速、检测器温度和检测器桥电流的影响并不显著。     

有机玻璃与不锈钢连接节点承载性能试验研究

为了得到满足江门中微子探测器结构使用要求的连接节点,设计了一种有机玻璃与不锈钢的连接方式,根据不锈钢紧固件形式的不同,加工了3个节点试件.通过试验考察了节点试件的极限承载力及其在长期荷载作用下的受力性能,并利用ABAQUS有限元软件对节点试件进行建模分析.结果表明:有机玻璃在长期受力时会发生明显的蠕变,节点试件在极限荷载作用下为脆性破坏;节点试件的极限承载力都能达到设计荷载的2倍以上;有机玻璃上测点的最大应力为8.467 M Pa.节点试件的加工过程中应避免不锈钢与有机玻璃的共同聚合,防止因变形差异而产生的初始缺陷,并且应满足温度和光照的要求.     

荷电喷雾脱硫试验

在模拟烟气流动情况下对荷电雾化特性及喷雾脱硫进行了试验研究,获得了雾滴索太尔直径、雾滴荷质比、喷雾流量密度及不同荷电电压下的烟气脱硫效率等.液体荷电后,表面张力下降,内外压强差增强,雾滴粒径减小,改善了液体的雾化性能,增加了液体与SO2的接触面积,加剧了化学反应;此外电场对液体中存在的离子也可能产生一定的影响,雾滴荷电后其内部Ca2 、Mg2 离子在电场力作用下向表面的运动在一定程度上提高了离子活性,增加了吸收速度,脱硫效率必然得到提高.试验结果表明,在钙硫比为0.8的情况下,荷电比非荷电脱硫效率提高约6%.