船用柴油机减压阀静态特性建模及仿真

研制了一种可正、反双向安装的某型船用柴油机气体减压阀,采用阀瓣大端作为压力反馈部件,输出压力在1.3~1.5 MPa内可连续可调.通过建立考虑非线性因素--摩擦力和流体流动作用力的减压阀静态特性数学模型,对影响减压阀压力特性的阀瓣大端直径、弹簧刚度以及阀座倾角进行了仿真研究.构建了减压阀性能测试装置,并进行了相关试验.仿真与试验结果表明,考虑非线性因素的仿真模型能较好地预报减压阀静态性能,所研制的减压阀能够满足使用要求.     

AIP系统吸收器传质系数实验关联模型研究

通过对不依赖空气动力装置（AIP）排出CO2气体旋转床水吸收体积传质系数（Kla）的理论分析及实验研究，得到了波纹碟片填料旋转床吸收器Kla的半径验关联模型，该模型计算值与实验值相对误差小于20％，可用于实际AIP系统旋转床CO2吸收器的设计计算。实验结果表明，Kla值与旋转床的转速和气、液流量等操作条件有关，当转速从0r/min升高到1000r/min时，Kla值从0.02s^-1增大到0.30s^-1以上。     

AIP吸收器传质特性中试装置及KLa测试方法研究

基于不依赖空气动力装置（AIP）排出CO2气体旋转床吸收器传质特性研究要求，选择S-195型柴油机为AIP排出气体发生器，优化设计了气、水流程，建立了波纹碟片填料旋转床吸收器的传质特性中间试验装置（简称中试装置），该装置具有多参数调节和测试功能。针对在较高气体压力下，AIP排出气体旋转床传质试验无法直接测算其体积传质系数（Kla），提出了一种间接测算Kla实验值的方法。实验结果表明，用间接测算方法求取的Kla实验值与直接测算值相对误差小于10％。     

超声液位传感器有限元模型及其声学特性分析

运用ANSYS有限元软件建立超声液位传感器有限元模型,利用其谐波响应、瞬态响应分析技术分析了超声液位传感器声学特性．阐明了超声液位传感器声学特性分析的有限元理论,给出了建模过程若干关键问题的解决方法．研究了保护膜厚度、材料及压电元件的电学品质因数对传感器声学特性的影响,并通过实验验证了谐振频率和最大发射电压响应的仿真计算结果的合理性．由此可见,所建立的分析模型可较准确地对超声液位传感器的声学特性进行仿真模拟,为该传感器的优化设计提供了一种有效的方法．     

一种船用超声液位传感器的优化设计模型

针对一种船用超声液位传感器数学建模和多目标优化设计的问题,提出了一种基于等效电路和遗传算法的优化设计方法.将电-力-声类比的方法应用到建模中,由此建立了传感器的等效电路模型,并推导出传感器频率和输出特性参数的相关方程.在等效电路模型的基础上,以压电陶瓷尺寸、保护膜厚度和工作间隙为设计变量,以输出电压的峰-峰值和信号特征值为优化目标,建立了超声液位传感器的多目标优化模型.采用遗传算法(GA)进行优化计算,并利用MATLAB和GA优化工具箱进行求解.实例分析表明,优化后传感器性能得到了显著提高,数值计算结果和实测结果吻合良好,从而证明了等效电路模型的准确性.     

AIP系统丝网填料旋转床功耗研究

对不依赖空气动力装置(AIP)系统的水吸收CO2不锈钢丝网填料旋转床吸收器功耗特性进行了理论分析和实验研究,建立了该型吸收器功率消耗模型.设计了合适的实验方案并依此进行了实验,根据实验采集的大量数据经回归分析得到了计算旋转床吸收器功率消耗的半经验公式.理论模型计算值与实验值的对比表明,两者相对误差小于±5%.研究得到的模型为AIP系统旋转床吸收器电机选配提供了重要参考依据.     

一种基于小波变换的次级通道在线辨识方法

针对实际主动控制系统中,次级通道随着传感器位置、作动器输出特性变化而实时改变这一问题,将小波变换思想引入到在线辨识算法结构中,改进在线辨识算法.通过小波变换将误差信号中控制信号相关分量与随机噪声相关分量分离开来,极大程度削弱甚至消除了辨识环节和控制环节之间相互影响,提高了算法的收敛性能和控制精度.基于Matlab/Similink进行控制仿真,搭建试验台架进行控制试验.仿真和试验结果表明:改进后算法辨识精度高,收敛速度快,控制效果好.     

基于ELM的动力排气系统喷雾降温研究

研究了动力排气系统集水箱内高温烟气的喷雾降温问题.基于欧拉-拉格朗日方法(ELM)对烟气与水雾两相流的流动和能量方程进行求解计算.分析了集水箱内部分流管的结构对集水箱温降和压降特性的影响,以及喷雾流量对烟气温降的影响,并通过实验数据对仿真结果进行了校验.结果表明:内层管长大于外层管长的弯管结构模型的综合特性较好;随着喷雾流量的增加,烟气温度、水雾的相对蒸发率和烟气进出口压差均呈降低趋势;当喷雾流量为0.04 kg/s时,未蒸发的水雾量增加,继续增加喷雾流量,烟气温度变化不明显.     

旋流强度对气/雾两相传热传质的影响

为进一步提高发动机排气集水箱对高温烟气的降温性能,研究了旋流强度对高温烟气与冷却水雾两相流传热传质的影响．利用欧拉 拉格朗日方法和离散相模型对集水箱内横流喷雾冷却过程进行了三维数值模拟．对排气集水箱涡流室某一截面处的气流旋流数进行了理论推导,并将得到的旋流数解析解与数值解进行了比较．结果表明：集水箱涡流室内的旋流是强旋流动,理论解析解与数值解基本吻合;在集水箱排气室形成了一道“屏障”,在其上游区域内雾滴的有效运动行程比其下游区域内雾滴的有效运动行程长;提高烟气旋流强度,可增强两相掺混,延长液滴有效运动行程和蒸发时间;应使水雾雾滴进入烟气流场的初始位置位于“屏障”上游区域,以提高喷雾冷却效果．     

柴油机气体减压阀内部流场及结露机理研究

应用计算流体力学（CFD）方法研究了某型减压阀的内部流场分布,对稳态工况的减压阀3维单相流模型进行了CFD数值模拟,并对模型进行了试验验证,证明了数值模拟模型的准确性．对阀门内部流道的质点流线特征、速度场、温度场情况进行了研究,结合试验观察到的减压阀内部结冰及外部凝露的结露现象,指出常规气源条件下,通流介质温度的降低和减压阀内部机械结构是导致阀门结露现象的主要因素,同时阐明了出现结露现象的基本机理．