土压平衡盾构渣土改良泡沫发生性能试验

泡沫性能对于土压平衡盾构渣土改良效果有重要影响。采用实验室自制的泡沫发生设备进行了一系列泡沫性能测试,主要研究了气体流量、液体流量以及发泡液浓度对泡沫流量、发泡倍率、半衰期以及泡沫细观形态的影响,并分析了泡沫宏观性能与细观粒径之间的相关性。研究结果表明：气液比相同时,随着气体流量的增加,泡沫流量先增大后减小,发泡倍率逐渐减小,泡沫半衰期先增大而后减小。气体流量一定时,随着液体流量的增加,泡沫流量近似线性增长,发泡倍率略有下降并趋于稳定,泡沫半衰期先增大后减小。发泡液浓度在2%以下时,泡沫流量、发泡倍率以及半衰期随着发泡液浓度的增大迅速增长,发泡液浓度大于3%时,泡沫性能受发泡液浓度的影响较小。气体流量为21 L·min^-1、液体流量为0.3～0.5 L·min^-1、发泡液浓度为3%条件下,该泡沫发生系统的发泡性能最佳。相对于液体流量和发泡液浓度,气体流量对泡沫气泡初始粒径分布的影响最为显著,随着气体流量的增大,泡沫变得更细更均匀。发泡倍率与泡沫粒径之间存在明显的相关性,泡沫越细,发泡倍率越低;泡沫半衰期与粒径之间的关系不如发泡倍率明显。在实际...     

热辐射触发锂离子电池热失效行为及其射流热特性

实验研究了辐射加热器非接触式触发动力锂离子电池热失效过程中的温度特性、质量损失、产热行为变化等特性及其空间射流温度与热流分布特性。以50 Ah的Li(Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2) O₂电池为对象,基于锂离子电池燃烧实验平台进行。结果表明：电池热失控实验过程中发生了2次喷发现象,电池表面最高温度为489.2℃;最高温升速率为27.7 K·s^-1;最大质量损失速率为32.7 g·s^-1;电池本体总产热量为1.05 MJ;环境最高温度为705.3℃;烟气总释放热为6.56 MJ·m^-2;射流空间环境最高温度比电池表面最高温度高。这表明,高温高速的易燃气体会加剧热失控危害的风险。本结果有助于电池失效初期预警、热失控抑制、火灾风险控制。     

质子交换膜燃料电池低电密运行参数的优选分析

通过对质子交换膜燃料电池低电密运行的正交试验研究,分析了过量空气系数、冷却水入口温度、阴极入口处的相对湿度以及阴极入口压力这4个运行参数对质子交换膜燃料电池性能的影响。     

燃料电池汽车阳极喷射系统控制策略开发

提出了在燃料电池汽车阳极系统采用阳极喷射器(In-jector)技术调节氢气流量的方案;利用计算机仿真技术,建立用4个凸轮控制阳极喷射器4个喷嘴的开启时刻及开启时间长度的控制策略及其仿真模型;仿真结果和实验数据相吻合,为燃料电池汽车供氢系统的发展提供参考,也为整车供氢系统控制策略开发储备了技术.     

基于MotoTron平台的燃料电池共轨喷射系统的研发

针对目前常用的燃料电池氢气供应方式存在氢气利用率低、耗能大和使用范围小等缺点,本文中提出了基于MotoTron平台的氢共轨喷射系统快速原型开发技术.通过对控制参数的整定,达到共轨喷射系统氢气输出稳态误差合理、出口流量动态可调的目的.结果表明,该方法能使氢气在燃料电池阳极分布更为均匀,提高了氢气利用率,延长了燃料电池寿命,为后续的整车开发奠定了基础.     

具有辅助动力源的燃料电池汽车功率平衡控制算法

建立了包括燃料电池发动机、电机及其控制器、动力蓄电池组在内的燃料电池汽车动力系统的动态数学模型。通过设计线性二次型调节器得到最优控制律;通过构造状态观测器解决状态变量蓄电池开路电压不可测量的问题,从而建立了基于全状态反馈的燃料电池汽车动力控制算法。离线仿真和实车转鼓试验证明,所建立的动力控制算法达到了既定的控制目标,并且充分考虑了动力系统主要部件的动力性和经济性。     

基于WO3阵列的高效PEM电解水铱负载电极

PEM电解水阳极面临高电位强氧化的环境，同时受限于金属铱的高昂价格，开发低成本、高活性与稳定性的析氧电极面临巨大挑战。本文通过操作简单的浸渍法在WO₃阵列表面进行铱负载，得到的Ir@WO₃电极在PEM电解水析氧电极中具有较高的活性与应用化价值。通过优化铱前驱体的浸渍量，当载量为0.15 mg_Ir·cm^-2时，电极呈无序多孔结构，铱在电极表面均匀分布。单电解池测试膜电极2.0 V下性能达到2.3 A·cm^-2，此时铱质量比活性提高至15.5 A·g_Ir^-1，传质极化区域tafel斜率降低至360 m V·dec^-1；相比商业化铱黑喷涂电极，WO₃阵列载体的电极在提高催化剂质量活性与降低电极的传质极化方面具有优势。本研究提供的电极制备方法与性能研究思路对于发展低成本高活性PEM电解水膜电极具有一定的价值。     

阳极灌浆溶液对电渗加固软土地基的影响

为改善土体电渗处理效果，研究了电渗期间在阳极处添加化学试剂对地基加固处理的影响。试验采用自制模型箱，共设置5组试样，电势梯度为0.5 V·cm^-1。通过电渗过程中在土体与阳极电极板脱离处灌入等量氢氧化钠、氯化钠、氢氧化钙和氯化钙溶液，进行室内试验研究。试验控制添加的阴离子数量相同，钠溶液浓度为2.0 mol·L^-1，钙溶液浓度为1.0 mol·L^-1。当电渗进行到15 h时，各试验组试样添加50 mL相应溶液。比较分析排水、电流、能耗及处理后抗剪强度、含水率、电导率等参数。试验结果表明：添加化学试剂能明显改善排水效果和土体强度，相比对照组，灌浆处理后抗剪强度提升了27.3%~44.6%，平均含水率降低了10.5%~34.7%；羟基与土体成分反应生成的物质填充孔隙，增大土体密实度和强度，同时会堵塞排水路径等；氯盐综合处理效果较好，但电极腐蚀和平均能耗较大；钙离子较钠离子能更好地改善排水和导电效果；在4种化学试剂中，氯化钙处理效果最佳。     

SOC不一致的电池并联性能研究

此文从实验角度考察了当SOC状态不一致的两电池(0%/100%)并联时并联搁置阶段、放电阶段以及放电结束后的静置阶段的干路电压及支路电流变化情况,并比较了并联充放电与单体单独充放电的放电容量间的差异。实验结果表明:当开路电压相差较大时,其接触时的瞬间电流非常大,此情形可能会对电池造成伤害,因此应尽量避免开路电压相差较大的电池直接并联;在并联搁置时,电压较高的电池会对电压较低的电池进行充电,起到自我均衡的作用;并联恒流放电过程中,经过并联单体的支路电流不断变化;并联放电结束后,两电池之间仍然在相互充电以达到电压平衡;无论并联整体放电还是并联后单体单独放电,其容量均与单体独自放电容量相当。SOC不一致电池并联不会对容量产生不利影响。     

脲酶诱导碳酸钙沉淀固化黄土界面强度优化试验研究

为了研究脲酶诱导碳酸钙沉淀固化黄土界面联结性能,采用正交设计,针对影响碳酸钙沉淀生成的主要因素,开展了原状黄土拼接后的直接剪切试验,在基液浓度充足的条件下,通过极差分析和方差分析相结合的方法,分析了海藻酸钠浓度、氯化钙浓度、脲酶浓度等因素对界面直接剪切强度的主次影响因素顺序及演变规律,基于正交设计得到的最优组合开展了不同基液浓度对最优组合的影响。研究结果表明:影响脲酶诱导碳酸钙沉淀的主次影响顺序为:氯化钙浓度、脲酶浓度、海藻酸钠浓度;试验得出的最佳组合为B₄C₄A₄,即氯化钙浓度为2.0 mol·L^-1,脲酶浓度为40 kU·L^-1,海藻酸钠浓度为40 g·L^-1;随着尿素浓度的增加,抗剪强度逐渐增大,且尿素浓度从0.8 mol·L^-1升高至1.2 mol·L^-1时的增加趋势明显,从1.2 mol·L^-1升高至1.6 mol·L^-1的增加趋势减缓。工程建议值为1.2-1.4 mol·L^-1。     

基于大数据的车用动力电池开路电压估计方法研究

开路电压是电动汽车动力电池的重要参数之一,对电池电量(SOC)参数的估计具有关键作用。然而,在电动汽车实际使用过程中,动力电池的稳定开路电压状态却往往很难得到。传统的试验获取开路电压的方法难以满足动力电池复杂的实际工况条件。为准确获取实车动力电池的开路电压值,通过大数据分析电动汽车在充电完成状态及下次启动状态的动力电池电压状况,利用随机森林回归(RFR)算法预测动力电池电压变化特性,实现了对充电完成状态的开路电压预估,估计精度可以达到87%,为SOC标定、电池等效电路参数辨识和SOH估计工作实现奠定了基础。     

汽车铅酸蓄电池SOC的实时估计方法

为应对汽车铅酸蓄电池荷电状态在线估计的需求,分析了现有SOC估计方法不足;在给出Thevenin电路模型基础上,结合铅酸电池的开路电压与SOC关系曲线,获得SOC估计线性化的输出方程,进而提出采一种基于卡尔曼滤波的铅酸电池SOC在线估计方法。通过卷绕式铅酸电池实验和计算结果表明,该算法能够实时估计电池SOC状态,最大误差小于5%,相比于传统的安时积分法更适合用于在线检测。     

基于低温启动特性的PEMFC水热性能仿真与分析

为在控制燃料电池生成水量时,最大限度提升其发热功率及冷启动成功率,建立了质子交换膜燃料电池3D仿真模型,并引入水伴热值概念,对不同输出电压、阴极计量比下的电池内部热源发热功率占比、阴极催化层发热功率密度分布情况进行了计算.结果表明:当电压从0.6 V降低至0.1 V时,相同产水速率下,总发热功率可提升约1倍;在特定输出...     

布袋除尘罐中灰渣吹喷过程的流态分析

采用COMSOL Multiphysics软件中的单相流模块对气体在布袋除尘罐的布袋管中的流动进行了数值模拟。研究了无喷嘴、有喷嘴和喷嘴-文丘里三种布袋管喷吹方式下高压气体在布袋管内的流动特征和速度场分布。结果表明,采用喷嘴直喷所需的高压气体总量约为无喷嘴时的1/9,且穿越布袋管时的气体流速仅降低一半。但是,射入的高压高速气流会由于卷吸效应而难以对布袋管入口0～400 mm段的灰渣进行喷吹。布袋管入口处设置文丘里并不能削弱高速射流在布袋管入口段所带来的卷吸效应,还会降低吹喷时进入布袋管内的空气总量。因此,在实际生产实践中应注意撤销布袋管文丘里结构,增大喷嘴与布袋管入口处的距离或者增大高压喷嘴出口管径来改善喷嘴对布袋管入口段的喷吹效果。     

考虑燃料电池衰退的FCHEV反馈优化控制策略

为了提高插电式燃料电池混合动力汽车的经济性和燃料电池耐久性，在构建燃料电池衰退模型的基础上，制定等效氢气消耗最小（ECMS）的反馈优化控制策略。ECMS反馈优化控制策略中目标价值函数的等效氢气消耗除包括燃料电池氢气消耗和动力电池等效氢气消耗外，还将燃料电池开路电压衰退转化成等效的氢气消耗加入到目标价值函数之中，以电机需求功率P_m、动力电池SOC值为状态变量，动力电池目标功率为控制变量，取使目标价值函数最小的动力电池目标功率作为参考动力电池目标功率输出，并根据反馈的燃料电池电压衰退速率对燃料电池系统输出功率限制变化值ΔP_f进行动态调整，最终得到燃料电池目标功率。通过MATLAB/Simulink建立插电式燃料电池汽车前向仿真模型，采用城市道路循环（UDDS）工况进行验证。研究结果表明：相比基于规则的能量管理策略，电量保持（CS）阶段采用ECMS反馈优化控制策略，氢气消耗量降低2.6%，同时燃料电池的开路电压衰退降低4.1%，基于ECMS的反馈优化控制策略相比基于规则的能量管理策略在高效区间的工作点占比更高；与ΔP_f分别为1，2，3 kW时相比，采用燃料电池系统电压衰退速率反馈调节ΔP_f策略的氢气消耗量为0.105 3 kg，相比ΔP_f为1，2 kW的氢气消耗量（0.121 3，0.110 2 kg）有明显优化，接近ΔP_f为3 kW的氢气消耗量（0.102 9 kg），同时燃料电池电压衰退速率有明显的减小，整车经济性与燃料电池耐久性都得到了改善。     

能量桩桥面除冰融雪的能源需求与供给能力案例分析

基于能量桩的桥面除冰融雪技术，克服了传统融雪剂对桥面板结构的腐蚀问题，且具有节能环保等技术经济优势。能源需求与能量桩供热能力的计算是能量桩桥面除冰融雪系统设计的关键。为达到除冰融雪目的，桥面板表面温度需维持在0℃以上；基于桥面板的热响应试验与除冰试验得到桥面板温度与换热效率、流体温度的关系，根据热传导定律，推导出桥面除冰融雪所需的换热效率与流体温度的计算公式；探讨了能量桩热泵系统的供热能力。计算得到换热管埋深和间距分别为14 cm和25 cm的桥面板，在环境温度为-1℃～0℃时，系统的热有效率(有效热流密度与换热效率的比值)约为50%,系统的热有效率随着环境温度的降低而降低。选取3座具有不同板桩比(桥面板面积与能量桩总长比值)的桥梁为案例，进一步分析了环境温度-10℃～0℃,降雪量水当量0.1～1.0 mm·h^-1范围内，能量桩的供热比，以及满足融雪需求入口流体温度的计算表达式。结果表明：能量桩的供热比与环境条件和桥梁的板桩比有关，板桩比为0.7 m²·m^-1时，环境温度为-5℃,降雪量不大于0.4 mm·h^-...     

燃料电池汽车碰撞后技术要求及测试方法研究

基于对燃料电池汽车结构特点的分析,并在参考GB、GTR、ECE等关于燃料电池汽车碰撞后相关标准技术要求的基础上,提出了燃料电池汽车碰撞后电堆残余电能和储氢瓶瓶阀状态监控的技术要求。同时,针对燃料电池汽车的特殊性和碰撞后涉氢系统安全性的技术要求,提出了关于燃料电池汽车气体置换和碰撞后涉氢系统安全性技术要求的测试方法,为燃料电池汽车开展碰撞测试提供了测试方法。     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2/Li4Ti5O12全电池的制备及电化学性能测试

为了提高LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂/Li₄Ti₅O₁₂全电池的电化学性能,本文通过对比实验,研究了在不同的N/P比以及充放电电压区间下的全电池性能表现。经对比数据发现,当正极材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂(NCM111)和负极材料Li₄Ti₅O₁₂(LTO)的N/P比为1.0:1.0,充放电电压区间为0.5～3.2V时,电池具备较好的比容量、库伦效率和循环稳定性。本文为后续LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂/Li₄Ti₅O₁₂全电池的工业化制造提供了帮助。     

排气温度、排气流量和海拔高度对SCR系统NOx转化率和NH3泄漏量的影响研究

为研究不同海拔下SCR系统性能,分别在80、90、100 k Pa大气压力下对一台满足国五排放标准的高压共轨柴油机进行性能与排放试验,以研究排气温度、排气流量和海拔变化对NO_x转化率和NH₃泄漏量的影响。结果表明:在排气流量为350 kg/h情况下,NO_x转化率随排气温度升高呈现先增后减的趋势,不同温度下NO_x转化率最大差值为43.4百分点;NH₃泄漏量随着温度的升高大体上呈下降趋势,不同温度下NH₃泄漏量最大差值为328×10^-6;NO_x转化率随排气流量升高呈现先增后减的趋势,在250℃时,不同排气流量下NO_x转化效率最大相差21.5百分点;NH₃泄漏量随排气流量的增大而增加,在250℃时,不同排气流量下NH₃泄漏量最大差值为90.8×10^-6。相同工况下,海拔越高,NO_x转化率越高,NH₃泄漏量越小,大气压力为80和100 k Pa下NO_x转化率最大相差20.1百分点,NH₃泄漏量最大相差54.6×10^-6。     

考虑温度影响和滞回效应的锂电池特性建模

为提高锂电池建模精度,对滞回电压引起的SOC估计误差进行分析,表明锂电池建模不可忽略滞回效应的影响。通过对不同温度下滞回电压变化规律和影响锂电池动态特性的内部电化学过程的分析,提出锂电池等效滞回模型。利用不同温度下小倍率恒流充放电实验和城市道路循环工况分别对电池模型开路电压和阻抗参数进行辨析。最后将模型输出端电压和SOC估计值与实验值进行对比,结果表明在锂电池建模时考虑滞回效应的影响可将模型精度提高一倍。