基于模糊PI控制的瞬态高温控制策略研究

目的通过地面环境试验研究气动热引起的瞬态高温环境对飞行器结构的影响。方法设计基于石英灯和离心机的瞬态高温-加速度复合试验系统,研究温度和加速度同步控制系统的结构和原理,分析无制冷装置环境下瞬态高温控制的难点,提出基于模糊PI控制器的温度控制策略。结果通过MATLAB仿真验证,设计的模糊PI控制器相比传统的PI控制器能够有效提高温度控制的动态性能与精确性。结论将基于模糊PI控制的瞬态加热控制策略应用于瞬态高温控制是可行、有效的,能为地面气动热模拟环境试验提供技术保障。     

压电主动振动控制系统受噪声影响时域仿真研究

目的基于逆压电效应的热弹性比拟原理,提出压电主动振动控制系统噪声时域的研究方法。方法首先建立压电结构系统的状态空间模型,选择一定的控制策略设计控制器,然后考虑压电控制系统噪声干扰问题进行控制系统闭环仿真,考察不同测试噪声水平对振动控制效果的影响。结果算例结果表明,采用神经网络(NNP)控制策略实施振动控制时,50 Hz工频噪声对控制效果影响不大。结论该方法可方便地考虑各种实际噪声情况,快速直观地给出噪声对控制效果的影响。     

环境风洞中动态风速的控制系统

提出了一种基于组态王6 0平台的环境风洞动态风速控制系统的调控方法。使用RS2 32 RS4 85接口和Modbus通讯协议,实现了“组态王”平台与ACS4 0 0变频器间的连接和通讯,通过变频器完成对风洞动力系统的控制,完成了微机监控下环境风洞中正弦型风谱的模拟。为进一步研究各种典型阵风风谱的模拟,提供了研究基础和有效手段。     

加热炉富氧燃烧特性的实验及数值模拟

通过实验及数值模拟手段对120 kW级别加热炉实验装置进行了富氧助燃特性及NO_X排放特性的研究。实验装置设置单火嘴、单助燃气主管以及双助燃气副管的设计结构。分别考察了常规空气助燃、局部射流空气助燃以及局部射流富氧助燃等方式下,不同局部射流流量对燃烧烟气温度、烟气NO_X排放量的影响。参照实验设置建立数值模拟模型,考察了局部射流助燃方式下炉膛内流场、温度场的分布情况。研究结果表明,局部射流富氧助燃方式在所考察条件下可提高燃烧温度10%,降低NO_X排放90%,在保持原加热炉设计温度不变的条件下,本燃烧方式具备节能减排效果。     

不锈钢-气氮板式热沉仿真研究

目的研究不锈钢-气氮板式热沉中,氮气压力、氮气入口流速以及热沉自身流道深度对热沉传热性能的影响。方法利用AnsysFluent软件,对板式热沉壁面温度分布情况以及进出口压力损失进行模拟仿真。结果提高氮气压力和氮气入口速度可以提升热沉的温度均匀性,但热沉进出口压力损失也会增大。对于气氮-板式热沉而言,流道深度的改变对热沉温度均匀性的影响不大,但流道深度较小时,进出口压力损失较大。结论建议在设计气氮-板式热沉时,流道深度选择在8~10 mm,外流程中氮气压力控制在0.3~0.4 MPa,氮气流速控制在20 m/s为宜。     

精馏过程动态建模与安全控制研究进展

介绍了精馏过程的动态建模与安全控制等方面的研究现状,提出了基于塔板力学模型动态建模与安全分析技术,通过对精馏塔动态特性分析,可准确反映精馏过程的动态变化。根据动态响应规律,建立基于智能调控的先进性控制系统,指导精馏塔、阀门、泵等设备进行变频调节,从而保证精馏塔的稳定运行。     

含油污泥-煤混合燃料燃烧特性研究

利用热重分析法研究了含油污泥-煤混合燃料在不同条件下的燃烧特性,分析了不同配比下混合燃料的挥发份析出特性、着火特性和燃尽性能。研究表明:不同配比混合燃料的燃烧阶段都可分为100~450℃和500~800℃2个温度区间;升温速率对混合燃料燃烧曲线影响不大;混合燃料的燃尽温度从空气条件下的800℃降低到富氧80%条件下的600℃,燃烧曲线向低温侧移动。混合燃料的挥发分初析温度从单煤时的410℃迅速降低到油泥含量40%时的200℃,煤中继续掺入油泥混合燃料,挥发分初析温度变化不大;随油泥含量增大,混合燃料的着火温度逐渐从510℃降低到275℃,燃尽温度逐渐从900℃降低到605℃,燃尽时间逐渐从60 min降低到41 min;混合燃料的油泥含量为40%时,稳燃特性指数最大。因此,混合燃料具有较好的燃烧特性。     

尿素溶液热解制取氨气特性研究

目前采用尿素作为还原剂进行SCR脱硝已经成为一种趋势,利用热解尿素溶液制备SCR还原剂NH3即尿素热解制氨技术在运行管理等方面的优势,使得越来越多的电厂倾向于采用尿素热解技术。利用热重分析方法对尿素溶液的热失重规律进行了实验研究,在简易管式炉和小型尿素热解实验台上研究了尿素溶液高温热分解特性,不同工况(热解温度、尿素溶液浓度、载气流量、添加剂)下尿素溶液热解的氨气产率,从而为尿素溶液热解制氨提供一些基础性的理论依据。结果表明:尿素热重分析发现尿素从室温升至600℃过程中,涉及众多中间反应;热解温度对尿素温度有着显著的影响,随着温度升高,热解效率增大,温度达到650℃时,效率最高;尿素溶液初始浓度对尿素热解效率影响不大,推荐采用50%的初始溶液浓度。     

废轮胎流化床气化特性试验研究

为了掌握废轮胎在流化床内的气化特性,利用自行设计的小型流化床试验装置系统,对废轮胎在不同的过量空气系数下在400～700℃温度范围内进行了空气气化实验.分析了废轮胎气化效率、固定碳转化率、气化气热值、产气量以及气化气成分随气化温度、过量空气系数的变化规律.结果表明,废轮胎气化的最佳运行条件为气化初始温度700℃,过量空气系数α=0.4.在此条件下得到的气化气成分主要包括CH₄、CO、H₂、C₂H₆和高分子有机化合物,此时的气化效率为47.96%,气化气低位热值为4 804kJ/m³.     

增湿除湿太阳能海水淡化系统的试验研究

基于增湿-除湿原理,设计了一种新型的太阳能海水淡化装置,该装置包含太阳能空气集热器、太阳能热管集热器、横管蒸发器、竖管冷凝器以及冷却水箱。介绍了各部件的尺寸结构和工作原理,研究了影响系统产水量的各因素。结果表明:热海水温度、进口空气流量以及冷凝海水流量对产水量影响较大,而一定范围内环境温度的变化对产水量影响较小。数据显示,系统的产水率和效率分别为5.79×10-4kg/kJ和43.5%。     

Detailed design features of a new wind tunnel for studying the effects of thermal stratification

A new wind tunnel has been developed for the Sonderforschungsbereich 210 at the University of Karlsruhe to study the effects of thermal stratification on flow and diffusion in the atmospheric boundary layer, particularly to simulate a convective boundary layer and diffusion processes in this flow condition. The wind tunnel is of the closed circuit type. The return section is subdivided into 10 layers, each of which is heated individually and driven by a separate fan. The temperature in the return section can be controlled in the range of 20–200°C and the velocities in the range of 0.5–8 ms⁻¹. The individual control of temperature and velocity in each layer generates temperature and velocity profiles at the test section entrance. Thus, the test section length and the energy requirements can be reduced considerably in comparison with conventional stratified wind tunnels, and a wide range of thermal stratifications can be generated.In this paper the concept and details of the construction will be discussed; furthermore, details of the control device and the facility safety system will be presented.     

Wind tunnel simulation of airflow and pollutant diffusion over complex terrain

A wind tunnel simulation of airflow and pollutant diffusion has been conducted for Mt. Tsukuba, a rather isolated mountain. the wind tunnel simulation was carried out in the Thermally Stratified Wind Tunnel of the National Research Institute for Pollution and Resources. The scale of the topographic model was 1/7500 for the horizontal and 1/5000 for the vertical. A nocturnal inversion was simulated in the wind tunnel by heating the airflow to 40°C and chilling the floor of the test section at 10°C. The wind tunnel free stream speed was 0.5 m s⁻¹. The airflow was found to be satisfactorily simulated in the wind tunnel.The upstream flow stagnation, the dividing streamline and the wake in the lee of the mountain were reproduced.     

管道消声器测试系统

研制了完全符合ISO7135-2003和GB/T 25516-2010新标准的管道消声器测试系统。为噪声控制、气动声学、声隐身、环境声学研究工作提供科研支撑和保障条件。解决目前国内管道消声器测试系统不标准、测量不确定度偏大,测试结果难以比对的问题。该测试系统可满足较大气流(≤16.5m3/s)、较大尺度消声器的以下测试功能:——有气流和无气流状态下,管道消声器的频带插入损失;——消声器的气流再生噪声的频带声功率级;——有气流通过时,管道消声器的全压损失;——风道末端单元的频带传声损失。     

环境实验箱气流组织与围护结构耦合传热研究

目的研究环境实验箱在升、降温过程中气流组织与围护结构的耦合传热行为,为环境实验箱制冷/加热能力的确定提供精确的设计方法。方法首先利用UC240环境实验箱搭建实验平台,测量环境箱送风口速度分布,以及升、降温过程中室内及壁面的温度曲线,然后对环境箱进行建模,以实测的送风速度、温度作为边界条件,利用CFD方法进行仿真,最后对比分析实验值与CFD仿真的结果。结果利用CFD方法计算得到的环境箱升、降温曲线与实测值吻合较好,尤其是壁面温度曲线,误差不超过4℃。送风温度可以根据蒸发器理论或加热功率和回风温度而动态地确定。结论利用CFD方法分析环境实验箱气流组织与围护结构的耦合传热是可行的,FLUENT的UDF功能可根据需要扩展,以协助设计蒸发器和控制策略。     

焊接工艺多源散发的高温颗粒污染物扩散特性数值模拟

为探究热工艺过程产生的热气流作用下颗粒的迁移规律,基于气固两相离散粒子模型(DPM)对多源浮射流伴生的高温颗粒的扩散特性进行了数值研究,讨论了两相流运动过程中热气流与颗粒群的温度和速度的瞬时变化情况.结果表明,对于473K£T₀£673K的高温颗粒群,温度衰减趋势类似,颗粒群温度分布呈中心对称;当5μm£d_p£20μm时,颗粒与气流之间的跟随性随着粒径的增大而降低;热羽流随时间经历了独立发展和相互合并的过程,羽流之间涡旋结构的消失导致中心位污染源散发的d_p=10μm的颗粒更容易发生沉降.     

城市中心街道交通隧道废气排放模拟

利用风洞试验、模式预测和现场监测的方法,对某城市中心街道交通隧道汽车废气的扩散特征作了模拟研究。结果表明,环境中汽车尾气污染程度与隧道中汽车行驶工况、车流量、气象条件（温度、风速、风向）等诸多因素有关。随着环境风速减小或环境气温升高,隧道外废气浓度显著增加。隧道出口至离出口90m处的引道范围是污染物高浓度区域,但废气排放对引道两侧离地面较高的匝道影响较小。对模式预测结果和风洞测量结果、现场监测结果作了比较,一致性良好     

高炉出铁场高温烟尘扩散与捕集特性模拟

高炉出铁场在出铁过程中产生的高温烟尘污染范围广、时间长、阵发性强。高温铁水上方的气流运动为热羽流,受通风气流影响极大,现有除尘罩设计方法无法有效解决高温烟尘的污染问题。针对我国中小型高炉出铁场厂房形式及出铁特点,建立了出铁场厂房内的两相流动模型及高温烟尘扩散与捕集过程的数值模拟方法。模拟发现,高炉前方的气流上升速度先增加后减小,形成了典型的受限空间热羽流。由于出铁口除尘罩与高炉间存在间隙,在抽吸作用下,底部气流在高炉壁面产生向上的高速气流,使除尘罩对高炉间的气流不具有捕集作用。因屋顶通风量较自然通风少2/3,在仅设屋顶通风除尘时,带走的热量减少,使厂房内温度整体偏高。加设出铁口除尘罩后,厂房整体温度明显降低。出铁口除尘罩对颗粒物的整体捕集率可以达到89.66%,但主沟前方颗粒物大量逃逸,捕集率仅为47.71%,铁水沟后方释放的颗粒物距除尘罩较远,捕集率为86.34%,造成的污染范围较大,是目前出铁场作业环境质量不达标的主要原因。     

高铁隧道环境下的智能除尘器设计与实现研究

在高铁隧道环境下进行智能除尘,保护高铁隧道的内部环境,设计一款基于嵌入式ARM的高铁隧道除尘器,设计的高铁隧道除尘器包括扬尘传感器模块、AD模块、上位机模块、控制模块和执行器模块等子系统.扬尘传感器使用DS18B20,测量量程20%~90%RH,采用ADSP21160处理器进行除尘器的控制系统设计,控制器将常开节点输出低电平,实现灰尘浓度的自适应感知,外加转换模块进行时钟采样,通过构建时钟电路进行高铁隧道除尘器的低电复位和高压控制,DSP控制D/A转换器实现功率放大,降低除尘器功耗,并提高除尘器的输出功率.通过硬件电路模块化设计方法实现除尘器设计.系统测试结果表明,该除尘器能有效实现高铁隧道除尘功能,工况稳定,系统可靠性较强.