某姿控发动机组安装板结构拓扑优化设计

由于某航天飞行器姿控动力系统工作环境复杂,姿控阻力大,对其结构有较高的刚度和强度要求,这与航天器要求小的结构重量系数存在一定的矛盾。通过有限元中的拓扑优化方法计算分析,找出结构中力的传递路径,对原始模型进行了等质量、等刚度和综合考虑质量和刚度的改进。通过对比分析优化前后的刚度、强度和模态计算结果表明:拓扑优化结果对模型改进具有指导作用,等质量改进时,刚度提高21.4%;等刚度改进时,质量减少15.3%;综合考虑质量和刚度改进时,强度提高25%以上,刚度提高15%以上,质量减少10%以上。     

利津陈庄干热岩GRY1孔压裂试验研究

地壳中干热岩所蕴含的地热能量巨大,已成为世界各国新能源开发研究的一个重要方向。在干热岩热储层建造(EGS系统)与采热技术研究方面,主要有人工高压裂隙、天然裂隙及天然裂隙—断层3种模式。水力压裂是目前人工热储层建造普遍采用的一种方法,我国在这方面的研究还停留在实验室模拟的阶段。2014年在山东省利津县陈庄镇完成了1眼干热岩勘探孔施工(GRY1孔),并进行了2组水力压裂试验,取得了较好的效果。本文对该成果进行了简要分析,可为我国后续研究人工热储层建造技术提供一定的参考。     

大口径长药室平衡炮发射装药多点点火特性

针对大口径长药室平衡炮内药量大,轴向点传火距离长,点传火条件复杂等问题,对设计的多点点传火结构建立了两相流计算模型。控制点火位置发火的数目,得到了几种传火管内的火药流动过程和燃气释放规律。对同一规格的传火管在相同装药量下,分别采用单点点火、两点点火及多点点火三种方式点火,对所得到的点传火时间、点传火压力及空隙率等反应点传火特性的特征量进行了对比。结合大口径平衡炮多点点火试验结果,验证了多点点火技术的计算结果。结果表明,单点点火和两点点火在3.3 ms左右仍有火药仍未点燃并出现明显堆积现象,而多点点火在2.43 ms时火药已经接近全部燃完,且各特征量分布较为均匀。为此,在大口径长药室平衡炮以及其它一些装药量大的大口径火炮中采用多点点火技术可以有效改善传火时间,增加点传火安全性,抑制火药堆积。     

镁金属微粒非快速燃烧反应模型及数值分析

为深入研究镁金属微粒的燃烧特性,基于Arrhenius定律,建立了镁颗粒非快速反应速率的一维球对称准稳态燃烧模型。模拟了直径为120mm的镁颗粒在大气环境中的燃烧过程。获得了燃烧场温度、反应物组分分布以及颗粒燃烧反应时间。结果表明:采用非快速燃烧反应模型计算得到的反应区最高温度为3568K,镁颗粒完全燃烧时间为21.9ms。这与文献实验值吻合较好。反应物组分氧气和镁蒸气可扩散到反应区外部,与镁颗粒燃烧中止实验后观察到的氧原子存在于未燃镁金属中的现象定性吻合,表明所建立的非快速燃烧反应模型比传统快速反应燃烧模型更能够准确描述镁微粒燃烧的实际工况。     

常温生产聚羧酸高性能减水剂应用性能研究

在常温条件下,生产出一种聚羧酸减水剂,即PC-JH,通过测定净浆流动度,砂浆扩展度以及混凝土性能测试判定PC-JH分散能力的优劣;并通过红外光谱分析PC-JH所含有的官能团。结果表明:常温生产的PC-JH对水泥适应性较好;掺加PC-JH的砂浆扩展度及混凝土坍落度均大于掺加基准减水剂的试样。红外光谱测定结果表明PC-JH含有聚氧乙烯基、羧基、羟基等基团。通过混凝土性能测试证明常温条件下生产的聚羧酸减水剂分散性能优异,含气量及抗压强度均合格,可应用于生产实践。     

基于太阳敏感器的移动式太阳跟踪控制系统研究

针对移动设备太阳能供电需求问题,开展了高精度移动式太阳跟踪控制系统研究。采用一种新型的大视场、高精度太阳敏感器,基于双轴跟踪方式研制了移动式太阳跟踪装置;并针对移动平台不间断晃动、非直线行驶、转弯导致跟踪不稳、精度降低甚至跟踪目标丢失等问题,结合太阳敏感检测特点,提出了选择性位置式PID跟踪控制策略。对跟踪系统进行了车载试验,结果表明,相比于传统的四象限传感器跟踪,基于太阳敏感器的跟踪系统搜寻视野达120°,精度达±0.5°,具有响应速度快、跟踪精度高、稳定性好、目标丢失后找回快等优点。本文为移动式太阳跟踪提供了一种可靠可行的新方案,该方案稍加改进还可用于高空太阳电池标定等领域。     

煤层气抽采直流微网建模与稳定性分析

针对目前煤层气抽采现场用电不合理现状,构建一种新型煤层气抽采直流微网供电系统,并对该直流微网系统稳定性及控制策略进行研究。煤层气抽采直流微网供电系统分三层结构:第一层由光伏和蓄电池组成能量供给层;第二层由双向Buck/Boost变换器构成能量传输和分配层;第三层由煤层气抽采机构成负荷层。基于此架构推导了第一、二层输出阻抗Zo(s),并建立第三层煤层气抽采机电动机输入阻抗Zin(s)与受控源K??m串联的小信号模型,在此基础上得到系统全局小信号模型。考虑到呈现负阻抗特性的煤层气抽采机电动机周期性动态交变负荷引起的系统不稳定,在能量传输和分配层分析并讨论了一种基于虚拟阻抗的直流微网稳定性控制策略,以及利用下垂控制实现负荷功率动态平衡分配的方法。进一步利用阻抗匹配原则求解多项式1/(1+Zo(s)/Zin(s))主导极点,比较采取该稳定性控制策略前后的主导极点位置并分析直流微网系统稳定性。最后基于Matlab/Simulink搭建由光伏阵列、储能单元和煤层气抽采机组成的煤层气抽采直流微网系统模型,系统仿真证明了稳定性控制策略的有效性。     

SQP-GA混合遗传算法在接地网腐蚀诊断中的应用研究

针对应用在接地网腐蚀诊断中基本遗传算法(genetic algorithm,GA)局部寻优能力较差现象,提出了一种改进的遗传算法,即序列二次规划-遗传算法(sequential quadratic program-ming-genetic algorithm,SQP-GA)。SQP-GA混合遗传算法引入序列二次规划(sequential quadraticprogramming,SQP)算法作为基本GA的局部搜索算子,有效地提高了基本GA的性能,该混合算法充分利用了序列二次规划法的强大的局部搜索能力和遗传算法优秀的全局寻优能力,使得诊断结果得到改善并且减少仿真时间。通过ATP-Draw软件模拟一个41节点、61支路实例接地网进行腐蚀仿真实验,仿真结果表明,SQP-GA混合遗传算法在接地网腐蚀诊断中的收敛速度与寻优精度均优于基本GA,验证了该算法的有效性。     

连续刚构桥与拱桥动力特性对比分析

桥梁结构的动力特性包括固有频率和振型,是结构动力分析、抗震分析的重要参数。运用有限元的分析方法,进行模态分析,建立有限元模型,对比分析了连续刚构与拱桥动力特性,发现了二者在频率、周期和振型的一些不同之处。