车载LNG气瓶在高温下热力学参数的变化研究

为研究高温下气瓶内LNG质量、蒸发量、温度和压力随时间的变化规律,以LNG为工质,选取常用的365 L规格的气瓶进行传热计算,环境温度分别取40℃、270℃和600℃。采用饱和均质模型,根据饱和状态下的热力学关系,拟合出甲烷物性参数与温度的关系并编制了程序。结果表明,在计算方法得到液氮实验数据验证的前提下,得到了在不同温度下、绝热层是否损坏时,气瓶内热力学参数随时间的变化规律。在蒸发的初始阶段时,介质温度上升速率、LNG蒸发速率和气瓶内介质升压速率较慢,而后速率增快。当环境温度增加时,三者速率随之增快。在绝热层未损坏时,三者速率较慢。由于相变所产生的蒸发气(BOG)质量最终达到气瓶内介质总质量的0.59%。     

液氢贮罐无损储存时间影响因素分析

本文对某100m3液氢贮罐进行了试验研究,在此基础上分析了不放空储存时间的各个影响因素,重点研究热流不均匀度(内支撑结构的影响)、初始充液率、升压压差等的影响,验证了已有的不放空储存无量纲关联式的适用性,进而对液氢贮罐的优化设计提出了改进建议,指出设计液氢储罐在减小总漏热量的同时,更应该注重促进液氢温度场的均匀。这些分析对液氢容器的优化设计和应用具有重要的指导意义。     

车载LNG焊接绝热气瓶绝热性能测试研究

分析比较了多种车载液化天然气焊接绝热气瓶的绝热性能评价方法,确定了静态蒸发率为其绝热性能综合评价方法。通过实验的方法分析比较了液氮、LNG两种介质以及压力、温度对车载液化天然气焊接绝热气瓶静态蒸发率的影响。实验表明,可以用LNG介质替代液氮进行车载液化天然气焊接绝热气瓶蒸发率测试,压力、温度可通过公式修正得到静态蒸发率值。     

低温绝热气瓶绝热性能检测时间优化分析

蒸发率是用来检测低温绝热气瓶绝热性能是否合格的一个重要指标,但是目前仍存在检测时间较长的不足。依据一维传热模型,提出了一种基于一定检测时长的优化检测方法。该方法以少于24 h的实际检测数据作为样本来获取传热系数等部分参数,并利用获取的参数预测剩余时间的蒸发流量,最终实现缩短检测时间的目的。为了验证优化方法的有效性,搭建了恒温箱实验台并进行了相关试验测试。对比结果表明,计算结果与试验值符合良好,误差在5%以内,验证了模型的可靠性与实用性。     

小流量高扬程液氢泵水力优化和抗空化的结构设计

针对液氢在低温系统或低温储罐中输送的应用需求，依靠泵设计经验参数取值而设计的小流量高扬程液氢泵，相似定律转换为模型泵，试验测试其外特性得到：在额定工况下，与理论扬程相比，泵内存在6 m水力损失，同时，液氢总是处于近饱和状态，特别当泵前低温流体的进口压力降低或波动时，离心式液氢泵极易发生空化，造成扬程下降。以提高液氢泵的抗空化特性和提高泵水力效率为目标，建立小流量高扬程液氢泵的多目标优化设计方法，依据小流量高扬程液氢泵模型泵的外特性测试结果，对泵头的几何结构参数进行优化设计，结果表明：叶轮入口直径增大1.5 mm、直角的叶片进、出口安放角减小为60°、叶轮出口直径减小0.5 mm、叶片进口宽度减小0.1 mm,叶片出口宽度减小0.3 mm,减小流体出口间隙，有利于泵减小水力损失，提高泵效率，并改善泵的空化性能。本研究采用的计算方法为小流量高扬程液氢泵高效水力模型的优化设计提供参考，研究结果为小流量高扬程液氢泵的结构优化和获得工作特性的实验研究提供理论依据。     

Fe-10Mn-2Al-0.1C中锰钢的本构模型与热加工图

使用Gleeble-1500型热机械模拟机在变形温度900～1 100℃、应变速率0.01～10 s^-1下对Fe-10Mn-2Al-0.1C(质量分数/%)中锰钢进行热压缩试验,根据试验数据,采用应变补偿法建立试验钢Zener-Hollomon本构模型并进行了试验验证;基于动态材料模型(DMM)建立试验钢在真应变0.2,0.4,0.6,0.8下的热加工图。结果表明:由建立的本构模型预测得到的流动应力与实测应力的相关系数为0.987,说明该模型可用来描述试验钢的热变形行为;由本构模型计算得到当真应变从0.1增加到0.8时,试验钢的热变形激活能从476 kJ·mol^-1降低到342 kJ·mol^-1;根据热加工图确定试验钢的最佳热加工工艺条件为变形温度900～940℃、应变速率0.01～0.03 s^-1和变形温度1 070～1 100℃、应变速率0.1～0.56 s^-1,该条件下的功率耗散效率在32%～38%。     

车用焊接绝热气瓶蒸发率测试装置的开发与实验

衡量车用焊接绝热气瓶绝热性能最可靠的指标是静态蒸发率。根据GB/T 18443.5-2010《真空绝热深冷设备性能试验方法第5部分:静态蒸发率测试》内容,开发具有在线不拆卸、移动检测功能的蒸发率测试装置,满足此类气瓶不同测试压力、不同测试介质的在线蒸发率检测,为开展汽车用LNG焊接绝热气瓶定期检验夯实基础。     

LNG储罐绝热系统设计及经济性分析

为了探究LNG储罐的最佳经济效益，从罐底、罐壁和罐顶三个方面对储罐的保冷系统进行优化，分析每种保冷材料对储罐漏热量的影响。以国内某20万m³的LNG储罐为基础，计算不同保冷方案下节约的成本，为LNG储罐的保冷设计优化提供了依据。     

深海扬矿泵内固液两相流动模型研究

为选用合理的固液两相流动模型用于深海扬矿泵内矿物浆体的计算。针对深海海底矿物具有颗粒粒级跨度大且粒径大的特点,本文分别选用粗颗粒-均质浆体计算模型和固液两相混合物浆体计算模型,开展扬矿泵数值模拟分析。研究发现,粗颗粒-均质浆体计算模型计算得到的内部流场与固液两相混合物浆体计算模型得到的内部流场是相似的,所以该模型可以用来分析扬矿泵的内部流场;该模型减少了颗粒追踪数量可以节约计算时间;将两种计算方法得到的扬矿泵外特性与试验结果进行比较,发现该模型计算得到的泵扬程与功率均更接近试验结果,说明该模型在扬矿泵性能计算是有优势的。     

储液罐子结构振动台试验仿真分析

由于有限元仿真需要假设材料性能,难以真实全面地反映储液罐的地震响应;而振动台试验只能完成较小比例的模型试验,与储罐原型差距很大。为此,提出了储液罐子结构振动台试验方法,采用 Malhotra 力学模型,将储液罐划分为试验子结构和数值子结构两部分。运用 MATLAB 程序对储液罐子结构振动台试验进行了仿真试验分析。仿真计算表明：储液罐子结构仿真结果与全结构的计算结果有较好的吻合性,仿真计算的储罐基底剪力与规范算法接近。     

螺旋槽机械密封在气液两相下的工作特性研究

为了分析螺旋槽机械密封在气液两相润滑工况下的性能，采用液氮模拟涡轮泵的低黏介质润滑环境，获得了不同试验条件下液氮在两相中的比例k。引入气液时变混合因子λ，建立了λ与两相介质混合密度ρ和混合黏度μ的关系。给出了螺旋槽机械密封的气液两相量润滑计算模型，计算得到了两相润滑时机械密封的开启力F和泄漏量Q，并和试验结果进行了对比，在150～190 s时添加时变混合因子计算方法计算出的开启力和泄漏量较实测数据平均误差分别为6.71%和4.32%。结果表明：考虑两相影响的开启力和泄漏量计算值均小于不考虑两相影响的计算值，且端面液膜气化降低开启力的同时也减小了泄漏量。气液两相量润滑计算模型增加了螺旋槽机械密封性能计算的准确性，研究结果可为两相工况下的机械密封设计及性能优化提供参考。     

侧深施肥不同施氮量对“秀水613”产量的影响

为探索“秀水613”侧深施肥合理的施氮量水平,从而提高水稻产量和肥料利用率,特开展此次试验。结果表明：在施氮量12～18 kg/667m²范围内,“秀水613”产量随着施氮量增加而增加,施氮量18 kg/667m²产量最高,为564.8 kg/667m²。     

国产P92钢的蠕变裂纹扩展行为研究

对国产P92钢开展了600℃蠕变试验，得到了蠕变变形曲线、蠕变指数和蠕变延性等，再在600℃进行蠕变裂纹扩展行为试验研究，得到了蠕变裂纹萌生时间和蠕变裂纹扩展速率与蠕变断裂力学参量C^*的关系，将国产P92钢的性能与BS 7910数据进行比较，评估NSW模型的预测效果，计算得到材料的蠕变断裂韧性。结果表明，蠕变裂纹萌生时间和蠕变裂纹扩展速率与蠕变断裂力学参量C^*之间有较好的双对数线性相关性。国产P92钢的蠕变裂纹扩展性能优于BS 7910中9%Cr钢的平均性能，NSW模型的平面应力预测结果与试验数据接近，材料的蠕变断裂韧性随着服役时间的增大逐渐降低。该研究结果可以用于评估长期服役高温结构的安全性。     

基于改进遗传算法优化人工神经网络的304不锈钢流变应力预测准确性研究

随着航空航天和武器装备等国防军工领域对金属材料高温、高应变率使役条件下的力学性能提出了更高要求。以304不锈钢为例，提出一种基于改进遗传算法选择算子的优化人工神经网络预测金属在复杂使役环境下流变应力的新模型。以应变范围为0.1～0.5、温度变化范围为20～600℃、应变率区间为0.001～100 s^-1下的304不锈钢流变应力试验数据为基础，构建了304不锈钢流变应力预测模型，并将预测结果与决策树、线性回归和未改进遗传神经网络模型进行对比，以平均绝对误差MAE和决定系数R²为检验参数来评价所建立模型的准确性。结果显示，改进遗传神经网络模型在测试集数据上的MAE和R²最佳，表明该模型能够很好预测304不锈钢流变应力。     

高速精密电主轴静压滑动轴承设计及性能分析

针对智能产线数控加工中心的需求，对电主轴支撑轴承进行了设计，设计的轴承为四油腔静压滑动轴承，核心设计参数包括内径、封油面宽度、回油槽宽度、节流比及半径间隙等。建立了静压轴承支撑刚度的计算模型，计算获得设计轴承在载荷为100～700 N时的刚度值为6.0×10⁷～10.2×10⁷ N/m。分析了封油面宽度、回油槽宽度、节流比和半径间隙对刚度的影响，对轴承设计参数进行了优化，优化后轴承的刚度值为11.4～29.8×10⁷ N/m。进行了轴承的静刚度测试，载荷为100～700 N时水平刚度为3.1×10⁷～25×10⁷ N/m、垂直刚度为2.5×10⁷～23×10⁷ N/m。研究结果表明：封油面宽度和半径间隙对静压轴承刚度影响较大，是重要的设计参数；刚度试验测试值比理论计算值偏小，原因可能是制造和装配误差导致的轴承节流器、油腔等结构的性能对尺寸误差较为敏感导致。     

考虑夹具的车门刚度特性分析及误差研究

针对有限元仿真与试验测试存在预测精度不高、偏差较大等问题,提出了一种考虑夹具的车门刚度特性分析方法。利用极限误差合成理论,对试验数据采集误差、柔性变形误差进行耦合,建立了试验误差模型;根据不同工位夹具,提出了基于灵敏度分析的误差影响权重确定方法,推导出仿真误差模型的一般表达式;结果表明,夹具对试验与仿真的偏差影响较大。最后,以某车门实例验证了误差模型的准确性。     

基于粒子群优化神经网络的水下链式机器人直航阻力预报

多单体水下机器人串联组成的水下链式机器人具有航行效率高、稳定性能好、搭载能力强等优势,对其直航阻力的精确预报可实现更有效的运动控制和更合理的动力编组。针对由于水下链式机器人各单体间耦合关系复杂及使用计算流体力学分析阻力耗时较长导致无法快速准确进行阻力预报问题,开展了水下链式机器人直航阻力预报研究。利用计算流体力学分析获得大量输入量（单体数量、航速和单体间间距）与输出量（直航阻力）样本数据,使用BP神经网络建立输入量与输出量模型关系,并通过粒子群算法优化神经网络的初始权值和偏差以改善BP神经网络易陷入局部极值点和过拟合等问题。由大量测试样本的预报结果可知：基于粒子群优化的BP神经网络算法比传统BP神经网络算法预报结果更准确,在给定不同速度和间距测试中均方误差分别降低了2.04×10^-5和7.40×10^-6;在5单体水下链式机器人以0.25 m/s²的加速度做匀加速运动过程中,基于粒子群优化的BP神经网络模型预报结果的平均相对误差为0.42%,精度较高。试验结果说明所提方法是可行且有效的。     

基于分数阶微积分的磁流变液粘弹性模拟

建立了磁流变液测试系统的分数阶模型并进行了模拟,在自制的流变仪上针对不同的磁流变液进行了正弦波电流加载验。结果表明:分数阶模型下的计算数据能够较好地拟合试验数据,且磁流变液的粘弹性可由模型参数获得;分数阶系统模型可以从系统角度观察磁流变液的阻尼特性。     

基于Eyring本构模型的磁流变液阻尼器设计原理与试验研究

根据试验得出的Bingham塑性流体模型的模型参数, 建立了磁流变液切应力的误差函数,利用多参数优化理论和数据拟合方法对Eyring本构模型的参数进行辨识。建立了基于Eyring模型的环状混合准稳态流动方程,得出了磁流变液在环形通道中流动的速度分布函数。在给定活塞速度和环形通道的几何尺寸条件下,对混合工作模式的汽车磁流变液阻尼器产生的阻尼力进行理论预测研究。按照长安之星微型汽车前悬架的技术要求,设计和制作了微型汽车磁流变液阻尼器,并对此进行了试验测试,试验结果表明：应用所提出的理论分析方法预测磁流变液阻尼器的特性是可行的。     

微通道中液氮的流动沸腾——两相流动压降分析

对液氮在直径为0.531 mm,加热长度为250mm的圆管中的流动沸腾压降和传热特性进行研究.作为第一部分,主要对微通道中液氮的两相流动压降进行试验研究与分析.结果表明:在核态沸腾起始时,质量流量迅速降低,而压降突然增大,并伴随着明显的温度滞后,幅度约为4.0～5.0 K.由于压降很大,在微通道内液氮的两相流动中会出现闪蒸,从而对质量干度产生重要影响.最后,利用均相模型和三个两相流动模型(L-M模型,Chisholm B系数模型和Friedel模型)对微通道沿程压降进行分析和比较.不同于常规通道的是,均相模型可以很好地预测压降试验结果,而三个两相流动模型的预测偏差较大,这是由于在微小通道中的高速流动情况下,汽相和液相混合比较均匀;同时液氮的液汽密度比很小,这也有利于均相模型的预测.