一种小型余压能动力发电装置

设计了一种新型的管道水流余压能利用方案,进行了理论分析和计算,开发了一种新型的小型的余压能发电装置,并进行了性能试验测试;理论分析和计算结果表明:余压能发电装置最大输入功率随着流量的增加,先增加后减小,当流量较大时,末端数少的余压能发电装置最大输入功率较大,末端数多的余压能发电装置最大输入功率较小.试验测试结果表明:小型余压能发电装置平均输出电压测试为34.5 V,平均功率为12.6 W,可驱动LED灯单元及小型风扇.     

基于元胞自动机的高速公路临时瓶颈交通流仿真

为研究强制换道及冲突点分布对高速公路临时瓶颈交通流的影响,在NS(NaSch)模型和STCA(symmetric two-lane cellular automata)模型的基础上,引入强制换道规则,根据瓶颈口上游驾驶员心理状态的变化,建立高速公路瓶颈交通流模型.在开口边界条件下,针对不同的安全换道概率、强制换道概率、冲突点距离和冲突区间长度参数,模拟得到瓶颈交通流量和换道频率与车辆到达率的关系.仿真结果表明,安全换道行为对系统流量影响小;强制换道行为是降低瓶颈系统最大流量的主要因素,当安全换道概率为0.5时,强制换道概率从0.0增加至0.1,最大流量下降了17%;冲突点距离的增加缓解了交通拥堵程度,当冲突点距离从1 cell增加至4 cell时,临界车辆到达率上升了4%;冲突区间长度对交通事故风险的影响较大,最大强制换道频率随冲突区间长度的增加而增加.      

含水乙醇低温等离子体重整制氢研究

基于对含水乙醇等离子体重整制氢的实验研究,实现了利用锥齿形电极结构介质阻挡放电等离子体对乙醇进行重整制氢.实验结果表明:乙醇重整效率及产物中氢气的选择性与反应物初始浓度、注入功率、电源频率、反应物流量等因素有关.含水乙醇体积分数为75%时,氢气的选择性最大;氢气的选择性随着反应器中注入功率增加而增大;放电电源的频率接近负载的谐振频率时,重整率最高;对一定的反应器,反应物的流量太大和太小,都不利于重整反应的进行.锥齿形电极结构介质阻挡放电等离子体反应器的重整效率高于同轴平行电极.乙醇等离子体重整制氢的主要气态产物有H2,CO,CH4,CO2,C2H4,C2H6等,在乙醇体积分数为75%、放电间距为2.0mm,频率为10.5kHz,注入功率为240W的条件下,得到重整率为65%,产物中氢的体积比为67%.     

多车道高速公路出口开口段安全特性分析

为研究不同断面形式下的多车道高速公路出口影响区开口长度及流量与交通安全的关系，针对2种断面形式的高速公路出口，分别设计了3种不同的开口长度，结合3种不同流量条件设计了18个不同的驾驶模拟场景。实验招募30名被试者开展模拟驾驶实验，提取不同开口长度及流量条件下各断面形式高速公路出口的车辆行驶轨迹、换道间隙的选择、减速度、最小 TTC (Time to Collision)等驾驶行为特性参数，综合分析基于驾驶行为数据对不同开口长度的行车风险。结果表明：两种断面形式下，开口长度对于车辆在开口段上的换道点选择存在显著影响；两种断面形式下，1500 m的开口长度能够满足绝大多数驾驶人的换道需求；在换道间隙选择中，大都集中在5~6 s，分离式断面下的开口长度对于低于临界间隙的换道间隙出现的频次具有显著影响；流量及开口长度对于最大减速度及TTC最小值和分布位置均不存在显著性影响，但分离式断面下的最大减速度和最小TTC相较于整体式断面更小；此外，整体式断面中内侧3车道的行车风险低于分离式断面，分离式断面中外侧车道的行车风险低于整体式断面。     

叶顶间隙对喷水推进水力性能的影响

分别以设计参数相同的混流式喷水推进泵与轴流式喷水推进泵为对象, 基于剪切应力运输湍流模型、隐式多网格耦合算法与全结构化网格, 对4种不同叶顶间隙的水力性能进行数值模拟, 分析了叶顶间隙对喷水推进水力性能的影响, 研究了叶顶间隙影响程度与喷水推进器类型的关系。研究结果表明: 2种喷水推进泵的扬程、效率均随叶顶间隙增大而减小; 随着叶顶间隙的增大, 混流泵消耗功率先增大后减小, 当叶顶间隙为1.3mm时消耗功率最大, 而轴流泵消耗功率单调减小; 混流泵叶顶间隙变化引起的喷泵效率改变量不受流量影响, 而轴流泵效率变化量随流量增大而增大, 以较大叶顶间隙为基准, 且叶顶间隙变化量相同时, 混流泵效率变化较大, 轴流泵效率变化较小; 混流泵与轴流泵性能存在差异的主要原因是外形结构不同导致间隙涡对叶顶间隙泄流的作用大小不同; 当叶顶间隙由0.7mm增大至1.6mm时, 2种喷水推进器推力效率变化量在1%以内; 随着叶顶间隙的增大, 2种喷水推进器消耗功率的变化趋势与喷水推进泵相同, 且轴流式喷水推进器总推力、功率变化幅值大于混流式, 即混流式喷水推进器对叶顶间隙变化的适应性更好。      

直流脉冲磁控溅射制备ITO薄膜及其光电性能

利用直流脉冲磁控溅射法在室温下制备ITO薄膜.通过台阶仪、紫外-可见分光光度计、四探针仪等表征技术,研究了沉积气压、溅射功率,以及Ar/O2流量比等对ITO薄膜沉积速率、光学性能,以及电学性能的影响.研究结果表明,薄膜沉积速率随沉积气压的增大而减小,随功率的增大而增大;方块电阻随气压的增大而增大,随功率的增大而减小;可见光平均透过率主要受O2流量的影响.在沉积气压为0.5Pa,Ar/O2 流量比为20:0,溅射功率为250W,膜厚为200nm时,薄膜的方块电阻为27Ω/□,可见光平均透过率为84.1%.     

直流脉冲磁控溅射制备ITO薄膜及其光电性能

利用直流脉冲磁控溅射法在室温下制备ITO薄膜.通过台阶仪、紫外-可见分光光度计、四探针仪等表征技术,研究了沉积气压、溅射功率,以及Ar/O2流量比等对ITO薄膜沉积速率、光学性能,以及电学性能的影响.研究结果表明,薄膜沉积速率随沉积气压的增大而减小,随功率的增大而增大;方块电阻随气压的增大而增大,随功率的增大而减小;可见光平均透过率主要受O2流量的影响.在沉积气压为0.5 Pa,Ar/O2流量比为20∶0,溅射功率为250 W,膜厚为200 nm时,薄膜的方块电阻为27Ω/□,可见光平均透过率为84.1%.     

基于变频控制策略的同相供电装置可靠性优化方法

同相供电技术能有效解决牵引供电系统普遍存在的过分相问题和电能质量问题. 为了保障同相供电系统的安全可靠运行，作为系统的核心设备，同相供电装置的可靠性优化研究至关重要. 针对同相供电装置特殊的变流器拓扑结构，建立可靠性评估模型，分析了牵引负荷特性及主要电气参数对装置可靠性的影响机理；建立以功率模块失效率最低为目标的变频控制优化模型，采用遗传-粒子群混合算法，得到了最优变频控制策略. 研究表明:改变不同负荷区段内变流器的开关频率，可以有效降低功率元件失效率. 最后以山西中南部铁路应用的工程样机为例，基于实测数据和对比分析，表明在变频控制策略下，装置寿命可增加20.90%，可靠度增长率最大可达到54.17%，证明了变频控制策略可以有效提高装置可靠性.      

离心压气机不同结构扩压器与叶轮匹配性能分析

为研究某型压气机叶轮与三种不同结构扩压器的匹配问题,建立了三维数值模型,对该压气机的气动性能进行了仿真,对三种扩压器与叶轮的匹配性能进行了分析.结果表明,扩压器前缘气流滞止,吸力面气流出现较明显的分离流以及尾缘涡流,发现扩压器前缘尾缘圆弧的半径,发现扩压器叶片入口安装角以及叶形曲线半径对压气机性能有较大影响.针对这些问题,对匹配较好的扩压器结构进行了优化,优化后的模拟结果表明,扩压器内部流动得到显著改善,在质量流量4.8kg/s时等熵效率最大提高6.84%.     

车辆通风式制动盘内部通道对流换热研究综述

总结了通风式制动盘内部通道对流换热的研究成果,从内部通道的质量流量、对流换热系数和有效散热表面积三方面,分析了不同结构设计对制动盘内部通道换热的影响;从解析法、数值分析法和试验测试法三方面,综述了国内外在对流换热分析和检测方法的研究概况。研究结果表明:在径向叶片制动盘通道内,主要存在2种流动方式,由紧邻叶片吸力侧气流分离引起的回流和在径向通道内部旋转的二次流,抑制回流区的形成可以提高泵送空气质量流量,使通道内的温度分布更加均匀,二次流将促进通道间的空气混合流动和湍流的发展,加强局部剪切应力,改善制动盘散热性能;综合应用射流冲击强化方式(多束流、旋流和多方向射流等)、高孔隙率和类柱状结构优化设计也能够改变流体在通道中的流动状态,这些措施都会使得通道内流体扰动增大,热边界层变薄,壁面附近的速度梯度增大,有效提高了制动盘的对流换热系数,增强了散热能力;采用解析法和数值分析法得到的结果具有很强的理论参考价值,而采用试验测试法所获得的结果更加接近制动盘实际内部温度和气体流速的变化,因此,若能将三者无缝结合,实现优势互补,则最具有科学研究价值;在对高速车辆制动盘结构进行优化设计时,为了获得最大的散热效率,往往忽略了通道内摩擦压降和流动阻力,因此,如何平衡散热与摩擦压降、流动阻力之间的关系,还需进一步深入探索与研究。      

燃料电池混合动力系统参数匹配与多目标优化

在满足机车动力性能需求的条件下,运用参数匹配方法对燃料电池系统的重量、体积指标进行了优化. 首先,搭建了机车动力学模型,针对列车运行的加速启动、匀速爬坡、最大时速运行3种关键工况,分别得到3个需求功率峰值;其次,基于传统方法,以最大需求功率峰值为目标,分析了超级电容-动力电池配比;然后,在传统方法基础上,采用改进粒子群算法（improved particle swarm optimization,IPSO）,进行了基于系统重量和体积的多目标优化参数匹配计算,得到了最优解;最后,对传统方法和多目标优化方法进行了对比分析. 研究结果表明:两种方法均能满足列车动力需求;采用多目标优化方法,为同型燃料电池混合动力有轨电车配置2套150 kW燃料电池,124个超级电容（48 V,165 F）和337个动力电池（3.7 V,9 A?h）. 车辆经32.24 s加速可达时速70 km/h,最大爬坡能力为85.5‰,持续爬坡能力为732.5 m;相比较传统方法,重量和体积优化率分别达到83.075%和86.696%.      

C80型铁路货车制动装置运用性能预测

运用现场试验与多体动力学仿真相结合的方式,提出一套反映C80单元制动装置真实接触状态的建模与模型验证方法;运用RecurDyn仿真分析平台,通过仿真试验分析法对制动装置的运用性能进行分析预测。研究结果表明:闸瓦靠近轮缘一侧的接触应力较大,2、3位闸瓦下部应力较大,易引起闸瓦偏磨;制动梁立柱连接处存在较大应力,游动、固定杠杆连接部位最大瞬时接触应力分别为137和127 MPa;C80单元制动装置中12号和15号销轴受力最大,在空车与重车制动时销轴所受合力分别超过10和50 kN,现场检修时应着重检查游动杠杆、中拉杆、固定杠杆、制动梁立柱和立式制动杠杆及其连接部;动态运行时,制动梁朝着车辆运行反向窜动导致闸瓦与车轮异常间歇性碰撞接触,且随着运行速度增大轮瓦接触力有增大趋势,易导致车轮非正常磨耗和闸瓦偏磨。研究方法为预测铁路货车制动装置等复杂机构的运行规律与性能预测提供一种新技术,可用于指导C80等铁路货车制动装置的运用检修规程制定与设计改善。      

基于集群效应的独立式冷却模块气动特性研究

为了研究独立式冷却模块中多热交换器气动特性之间的集群效应,以典型双热交换器工程机械独立式冷却模块为例进行试验与数值仿真研究. 采用多孔介质模型模拟热交换器,利用多重参考坐标系方法模拟风扇性能,建立4种不同热交换器布置方案下的独立式冷却模块数值模型,对比分析气动特性,并进行冷却模块气动性能试验;通过改变热交换器间面积比与厚度比,完成独立式冷却模块气动特性主动控制方法的数值仿真研究. 研究结果表明:独立式冷却模块气动特性上具有独特的集群效应,即当热交换器呈对置方式布置时,不论两者的倾斜角度如何,气动阻力都相等;数值仿真发现相比于面积比控制,当采用厚度比控制的主动控制策略时,改变独立式冷却模块热交换器之间的厚度比,流量比变化更为平缓,且受风扇转速的影响更小,并据此得到两热交换器之间冷却风量、气动阻力与结构参数之间的试验关联式.      

Al2O3基陶瓷材料与硬质合金摩擦的应力分析

利用ANSYS有限元分析软件对5种Al2O3基陶瓷材料（纯Al2O3、Al2O3／TiC、Al2O3／（W,Ti）C、Al2O3／Ti（C,N）和Al2O3／SiCw）在MRH-3环块磨损试验机上与硬质合金摩擦进行模拟仿真,得到摩擦磨损过程中的应力及分布,并与室温下的磨损实验结果相比较,同时还探讨了不同添加剂的Al2O3基陶瓷的磨损机理．结果表明：不同成分的Al2O3基陶瓷材料在摩擦磨损过程中最大主应力位于摩擦副接触区中心,最大剪应力位于摩擦副接触区边缘;载荷对主应力和剪应力大小的影响比转速的影响大;在相同的摩擦条件下,受到合应力越大的陶瓷其磨损率越大;合应力越大的陶瓷磨损后陶瓷表面越容易产生微裂纹．5种Al2O3基陶瓷磨损率的大小为：Al2O3〉Al2O3／（W,Ti）C〉Al2O3／Ti（C,N）〉Al2O3／TiC〉Al2O3／SiCw．     

不同空间结构的有轨电车超级电容热行为

为了减轻有轨电车超级电容模组因温度引起的性能衰减，基于超级电容器的单体结构，研究单体不同空间结构对超级电容模组热行为的影响. 首先，建立超级电容电化学-热耦合模型，并搭建实验平台验证模型的有效性；其次，定义“自然对流换热比表面积”，通过最高温度、最大温差、单体温度波动率和空间利用率4个指标对截面为3 × 6、2 × 9的长方体结构、截面为4 × 4的正方体结构和六面体结构的超级电容模组的温度特性和体积特征进行评估. 研究表明:气流路径的长度、对流换热比表面积以及强制对流换热的单体数量会影响散热的效果，具有短而宽流动路径的空间结构冷却效果更好；正方体结构是冷却效果和均温方面的最优选择；对于空间利用率和冷却效率而言，六面体结构是最佳选择.      

基于动车组性能的坡度适应性分析与仿真研究

最大坡度的自由选择与动车组所具备的优越性能密不可分。论文基于CRH型动车组的各项性能,采用仿真分析方法,对动车组的加速性能、动能闯坡、不同坡度起伏坡对速度影响、动车组运行速度与坡度适应性以及长大上坡道对动车组运行速度的影响进行模拟分析,实现了动车组对不同坡度的适应性分析与仿真研究。得到了CRH型动车组在给定功率下列车速度与坡度适应情况,解决了基于动车组性能的高速铁路线路最大坡度确定决策问题,为高速铁路线路最大坡度的选择和动车组车型的选择提供了参考和依据。     

缓和曲线线型对铁道车辆动力学性能的影响

分析了车辆在缓和曲线上的受力情况,利用动力学仿真软件SIMPACK对转向架为ZK6的25t载货车辆通过3次抛物线型、4-3-4型、5次型缓和曲线时的动力学性能进行了仿真计算,并与理论分析结果进行对比。对比结果表明:缓和曲线线型对车辆动力学性能的影响较大,特别是在连接点处;3次抛物线型缓和曲线连接点处的动力学性能相对4-3-4型与5次型较差,车体垂向加速度最大相差达到83%,其他指标相差也在10%左右;4-3-4型相对于5次型只是在缓和曲线上的分段点处的车体垂向加速度相差63%,而其他动力学性能指标相差均在2%以内;4-3-4型和5次型要体现其优势则需要增加其长度。     

强制性换道的空间特征对分流区交通流的影响

为研究车辆在多车道分流区的跟驰换道行为，将强制性换道划分为激进型和保守型.在考虑驾驶员换道需求与空间位置关系的基础上，量化两种强制性换道行为的转换条件，并给出车辆强制性换道规则；对跟驰模型中的减速度参数进行优化，建立多车道下分流车辆的跟驰换道模型；采用实际数据标定模型中关键参数，并验证模型的可行性.仿真结果表明：分流车辆的横向空间分布对交通流的干扰具有显著性影响；当分流车辆集中在最左侧车道时，中间2车道的运行速度波动明显，折减量最大时达到51.4%，恢复稳定所需时间更多；通过 4组实验场景发现，分流车辆的合理空间分布对交通流运行速度有较大的改善作用.     

每管六涡扁长椭圆管换热板芯涡型布局实验研究

采用萘升华传质/传热比拟实验方法,研究了每管六涡扁长椭圆管管片式换热器换热板芯在固定的片间距和三角翼形涡发生器(WVG)翼高比条件下,4种不同涡发生器布局(VGC)的换热和阻力特性.在验证了实验的正确性与可信性的基础上,对实验结果的分析对比研究表明,各种VGC结构均具有较好的强化传热效果,但同时也使阻力系数大幅增加.利用面积最佳因子法进行的综合性能比较表明,在攻击角较小时,VGC1与VGC3综合性能较好;而当攻击角变大时,VGC3与VGC4结构较优.     

舰船雷达T/R组件热管冷却的仿真与实验验证

针对相控阵雷达发射/接收组件冷却存在的问题,基于k-e方程建立了热管换热的物理模型,采用有限容积法对发射/接收组件进行了热管冷却的数值仿真研究,通过实验测试了热管导热系数和热管对组件的冷却效果,研究了热管导热系数的变化规律及其对发射/接收组件冷却的影响,仿真与实验结果表明组件功率为63.8 w时热管可以将壳温控制在70℃左右,实验测试对仿真进行了验证,其最大相对误差为8.72%,研究表明热管应用于某型舰船雷达发射/接收组件冷却是有效的.