基于改进牛顿法的燃-燃联合动力装置建模方法研究

燃-燃联合动力装置(COGAG)以其功率密度大、机动性好等优势,在船舶动力领域展现了很好的发展前景。对燃-燃联合动力装置的部件进行了模块化建模,为提高模型的计算效率和收敛性,对传统的牛顿拉普森（Newton Rapson）迭代法进行改进,建立了COGAG稳态模型。利用四阶龙格库塔法建立动态模型,在python仿真环境下对建模方法进行了仿真验证。仿真结果表明：提出的基于改进牛顿法的燃-燃联合动力装置的建模方法可以实现系统的稳态和动态运行过程,提高了模型稳态计算的收敛速度,为联合动力装置的响应特性研究和控制器的设计提供了模型基础。     

全燃动力装置特性仿真研究

本文利用模块化建模原理,建立了同机并车的全燃动力装置(COGAG)各组成部件的数学模型。利用MINIS仿真系统和C 语言建立各模型的仿真程序,建立全燃动力装置仿真系统。利用该仿真系统对全燃动力装置的动态过程(包括起动、停机、加减速等工况)进行了仿真研究,为设计、论证和优化全燃动力装置提供了重要的依据。     

船舶蒸汽动力装置冷凝器动态模型研究

船舶蒸汽动力装置冷凝器压力的控制效果直接影响到动力装置的安全性。为分析各因素对冷凝器压力的影响程度,本文建立了冷凝器的全工况数学模型。建模时舍弃了一般建模时所作的蒸汽理想气体或多变过程的假设,利用饱和蒸汽的各参数之间一一对应的关系改进了建模过程。考虑到漏空气对换热系数影响巨大,建立了漏气和抽汽部分的数学模型。鉴于一般的传热系数公式在应用于复杂对象上的困难和较大的误差,本文采用工况试验数据反算传热系数,然后再采用传热系数拟合的方式解决这一问题。基于上述假设,建立了冷凝器的动态模型,仿真分析发现系统随工况变化表现出很强的非线性,这为船舶蒸汽动力装置冷凝器的控制策略的设计提供了参考。     

基于分布参数轴系模型的汽轮发电机扭振仿真模型：第一部分：理论分析

给出了分布参数模态降价模型力输入的处理方法，解决了模态降阶模型在建模过程中的困难，使这种模型可以实用化。首先分析了汽轮机蒸汽力矩和电磁力矩在轴系上的分布特性，然后给出了两种计算力矩作用系数的算法。与低阶集中质量模型仿真比较表是，分布参 模型降阶模型仿真精度高，仿真速度快。     

基于Fluent软件的螺旋桨翼型改进

利用UG软件对某螺旋桨进行三维实体建模,修改翼型然后利用计算流体力学软件Fluent进行数值模拟,得到敞水中该螺旋桨的推力系数、转矩系数、叶背压力、叶面压力等水动力性能参数,从而找到螺旋桨翼型的改进方向.计算分析发现,当扭转角度在10°左右时螺旋桨各水动力性能达到最低值.当扭转角度为15°时,螺旋桨各水动力性能参数出现...     

航空用风冷活塞式发动机热状态研究

建立了冷却系统传热模型和边界条件计算模型。以缸内燃气压力和温度试验数据为基础,利用经验公式计算了气缸体内壁与燃气、外部与冷却空气间的传热边界条件。以气缸体温度场计算为切入点对发动机热状态进行研究,计算并分析了不同飞行高度下气缸体的温度分布;研究了螺旋桨转速对气缸体温度的影响;同时还计算了最大功率工况下保持热状态稳定需要的螺旋桨转速;试验测取了不同高度时的气缸体特征点温度。计算和试验结果表明:在最大功率工况下,螺旋桨转速不变时,随着飞行高度的增加发动机热状态逐渐升高;同一飞行高度下,螺旋桨转速越高,发动机热状态越低;调节螺旋桨转速能够使气缸体温度稳定在某一范围内;试验与仿真结果的误差小于5%,满足工程需要。     

冷水机组运行特性建模与优化控制研究

为实现中央空调冷水机组运行优化,提出了基于支持向量回归机(SVR)建模的冷水机组优化控制方案。利用SVR建模思想,在冷水机组运行特性分析基础上,采用基于遗传算法的SVR参数优化算法,对冷水机组运行特性进行建模,并以此模型为基础提出了冷水机组运行参数寻优算法,通过动态调整机组运行参数实现节能。利用Matlab的Libsvm软件包对某螺杆式冷水机组运行特性进行建模,并在典型工况下,对优化控制方法和常规运行方法的能耗做了仿真对比。结果表明,采用基于SVR建模的冷水机组优化控制方法能显著提高冷水机组运行效率,具有很好的工程适应性和应用前景。     

永磁活塞机械-电力发动机额定工况的动力特性

基于传统的活塞式内燃发电机组,设计一种新型动力装置——永磁活塞机械-电力发动机,对其动子组件建立发动机系统动力学模型和电动力学模型,通过编程和有限元建模,对额定工况(曲轴转速为3600 r/min)下的静磁场特性、空载特性和负载特性进行仿真分析,得到空载感应电动势、负载电流电压、电磁推力、额定输出功率和损耗等。结果显示,额定工况下机械输出功率为3660.224 W,输出转矩为9.71 N·m,由于电磁损耗,比原发动机的机械输出功率(3700 W)和输出转矩(9.82 N·m)略有减少,但不影响正常工作。该新型动力装置不仅输出机械动力,还增加了电动力输出,电输出功率为20.33 W,达到双元动力输出,验证了该新型动力装置结构的可行性。     

硅太阳电池模型参数计算优化方法

在进行光伏发电系统的数字仿真、输出功率预测、运行调度和优化设计时,均需对太阳电池及阵列的电气特性进行精确建模。以硅太阳电池单二极管等效电路模型为基础,运用粒子群算法,提出一种计算模型五参数(Iph、Isat、Rs、Rsh、A)的优化方法,并分析了辐照强度和温度变化对模型参数的影响。该方法仅使用太阳电池生产厂商提供的在标准测试状况下的4个电气参数(Voc、Isc、Vm、Im),便可计算一般工况下的I-V特性曲线。在Matlab中建立仿真模型,仿真与实验结果表明新模型对于I-V曲线的预测误差一般在2%以内。     

增压中冷电控单体泵柴油机的平均值模型

在工作过程计算基础上，通过电控单体泵的电特性和供油特性分析，并利用台架试验数据建立了一台增压中冷单体泵柴油机（DDC2000）的平均值模型。在原机ECU控制下DDC2000只能按发电机特性工作在1800r／min。而根据该模型计算得到了一张不同转速和负荷下的供油MAP，采用该MAP的ECU明显增强了控制系统的稳定性。模型在稳态和瞬态工况中都能较好地仿真柴油机的响应特性，通过台架上两个点工况和一个瞬态工况的试验数据验证了该模型的正确性。     

流固耦合仿真技术在发动机稳态传热计算中的应用

为解决发动机传热研究中冷却水与缸套、机体之间的流动与传热问题，将有限元软件中提供的流固耦合仿真技术应用到发动机稳态传热计算中。建立了发动机活塞组-缸套-冷却水-机体流固耦合传热模型，该模型既包括了固体与固体之间的接触传热，也包括了流体与固体之间的耦合传热。同时，零件之间的传热边界条件也变得既简单又合理。以某型号柴油机为例进行了有限元仿真计算，并与活塞和缸套的温度场测量数据进行了对比分析。结果表明：仿真结果与试验测量数据误差较小，应用流固耦合仿真方法可以较好的模拟发动机稳态传热状态。     

12PA6V-280MPC柴油机性能模拟及试验研究

建立了12PA6V-280MPC柴油机性能模拟模型并开展稳态工况计算模拟,模拟结果与试验结果相吻合,表明仿真模型具有很高的精度,为进一步分析柴油机性能创建了条件。     

150柴油机气缸盖连接螺栓预紧力施加的有限元及试验分析

对发动机机体进行结构强度的有限元分析的时,发动机气缸盖连接螺栓预紧力的施加方式及施加位置对有限元分析结果的精确度往往具有重要的影响.文章结合某150柴油机进行性能强化数值模拟计算,对该柴油机气缸盖连接螺栓预紧力采用不同位置施加,并用实验结果验证对比了各方案,得到了合理的方案,为螺栓预紧力的模拟施加提供了可借鉴的帮助.     

Modeling and dynamic control simulation of unitary gas engine heat pump

Based on the dynamic model of the gas engine heat pump (GEHP) system, an intelligent control simulation is presented to research the dynamic characteristics of the system in the heating operation. The GEHP system simulation model consists of eight models for its components including a natural gas engine, a compressor, a condenser, an expansion valve, an evaporator, a cylinder jacket heat exchanger, an exhaust gas heat exchanger and an auxiliary heater. The intelligent control model is composed of the prediction controller model and the combined controller model. The Runge–Kutta Fehlberg fourth–fifth order algorithms are used to solve the differential equations. The results show that the model is very effective in analyzing the effects of the control system, and the steady state accuracy of the intelligent control scheme is higher than that of the fuzzy controller.     

分开式燃烧室柴油机燃烧放热率计算新方法的研究

本文就涡流室式柴油机燃烧放热率理论模型及其算法问题,在总结其它计算模型的基础上,提出并建立了等效热力系统法计算模型,为分析和改善柴油机的燃烧过程提供了有价值的依据。该方法对非直喷式柴油机具有普遍意义。     

发动机性能试验数据的处理与建模

根据PUMA试验台架上得到的某型发动机稳态、动态有关参数的数据,基于仿真分析软件MATLAB,运用小波分析等手段对试验数据进行了处理,分析得到了该型发动机的有关特性。在完成数据处理的基础上,建立了主要基于试验数据查表描述法的发动机仿真模型。仿真结果验证了所建模型的有效性,证明了所提出的发动机试验数据处理方法的正确性和有效性。     

相继涡轮增压柴油机推进特性的稳态及瞬态试验研究

对某柴油机采用大小涡轮相继增压系统进行了推进特性的稳态及瞬态试验研究。对柴油机分别采用小涡轮增压器、大涡轮增压器以及大小2台涡轮增压器并联3种增压方案进行推进特性的稳态试验,并对试验结果进行了比较分析,确定了该相继增压系统的两个切换工况点分别为40%和80%负荷工况。在各切换工况下进行了阀门不同切换时间的瞬态试验,通过分析切换过程中发动机各性能参数的变化,确定了各阀门的开闭顺序及延迟时间:在40%和80%负荷工况点切换时,阀门VCS滞后阀门VTS开启的最佳时间分别为0.6s和0.4s,阀门VCS滞后阀门VTS关闭的最佳时间均为0.2s。     

回热循环微燃机中换热器计算模型与仿真研究

研究了一维逆流表面式换热器整体集总参数计算模型在稳态计算时的不足以及在动态计算时出现的畸点错误,对产生畸点错误的机理进行分析,在论证分段计算时各段换热系数求取原则的基础上,采用分段方法消除整体计算换热器动态时出现的畸点错误。将换热器的分段集总参数法计算模型应用于某微燃机总体性能仿真计算程序中,对某微燃机转速从70%加速至100%的动态过程进行仿真计算,计算结果表明分段集总参数法避免了以往换热器整体动态仿真计算过程中由于畸点错误导致仿真精度降低或计算无法进行的难题。     

民用大涵道比涡扇发动机吸鸟过程动态性能仿真研究

为验证民用大涵道比涡扇发动机对《航空发动机适航规定》CCAR33.76吸鸟适航条款的适用性,针对吸鸟条款中的中鸟附加完整性子条款开展数值仿真研究。基于风扇叶片鸟撞过程动力学仿真结果及鸟撞前后风扇特性数值计算结果,以某型发动机为例建立吸鸟过程动态性能仿真模型,完成了发动机从吸鸟开始到最终稳定的动态过程仿真,获得了吸鸟过程及最终稳定后的性能变化情况。结果表明:吸鸟后发动机性能急剧变化的主要因素是风扇叶片的塑性形变,通过起飞状态发动机吸鸟前后稳态节流特性对比,起飞推力下降约8%,满足持续的功率或推力损失不超过25%的条款要求;随着转速下降,风扇外涵喘振的风险极高,需改进设计保证吸鸟后风扇外涵仍具有足够的裕度;吸鸟前后,涡轮进口温度及发动机排气温度均下降,不存在超温风险。