Effects of coolant channels on large-scale Polymer Electrolyte Fuel Cells (PEFCS)

Fully coupled simulations of two-phase transport in Polymer Electrolyte Fuel Cells (PEFCs) and heat transfer in coolant channels are performed in order to investigate the effects of cooling channel configuration on the distributions of temperature and water within PEFCs. When a practical coolant flow rate is applied to large-scale cells for automotive applications, a significant coolant temperature rise is expected from the coolant inlet to the outlet, particularly under high current density operations, creating a significant cell temperature gradient along the flow direction as well. Consequently, a two-phase water profile resulting from evaporation-condensation processes inside PEFCs is also strongly influenced by the cell temperature gradient from the hot coolant inlet toward the cold coolant outlet regions, demonstrating that both temperature and liquid saturation strongly depend on the thermal gradient along the coolant flow path.     

淳安南浦大桥结构内力非线性分析

同时考虑了几何非线性和材料非线性等因素对淳安南浦大桥进行结构内力分析 ,结果表明对淳安南浦大桥这种大跨 ( 30 8m)、宽跨比小 (接近 1/19.81)的钢管混凝土拱桥 ,几何非线性和材料非线性的影响均较大 ,在设计和施工时不应忽略     

钢桁结合梁斜拉桥非线性稳定性分析

基于几何和材料双重非线性理论,该文研究了连续钢桁结合梁多塔斜拉桥裸塔状态和成桥状态风荷载作用下结构非线性稳定性,并探讨焊接残余应力对桁架结构稳定承载力的影响。结果表明:风荷载作用下,裸塔状态和成桥状态风荷载作用下结构非线性稳定安全系数均大于6,非线性稳定系数比线弹性稳定系数约折减40%～50%,材料非线性比几何非线性对非线性稳定的影响大;同时,焊接残余应力对稳定系数影响较大,最大折减13%。     

大跨桁式钢管混凝土拱桥空间非线性有限元分析

采用共旋坐标法导出钢管混凝土杆单元在大位移、大应变条件下的空间几何、材料非线性耦合的单元切线刚度矩阵;提出了在n 1维荷载-位移空间Rn 1中求解非线性有限元方程组的位移增量法迭代格式,该格式保留了迭代刚度矩阵的部分带状性能;在此基础上编制相应的有限元程序NSTSAP(几何非线性)和NSTSAP2(双重非线性)。通过与湖南茅草街大桥拱顶节段试验模型进行对比分析发现:该方法能较好地反映桁式拱肋钢管混凝土拱桥空间受力的非线性性能。     

空间梁单元显式切线刚度矩阵推导

在开展桥梁、房屋、网壳、网架等杆系结构几何非线性分析或极限承载力计算时,需要空间梁单元的切线刚度矩阵。基于非线性问题的一般平衡方程和空间梁单元的非线性几何方程,推导应力应变一般线弹性关系下的空间梁单元显式切线刚度矩阵,该刚度矩阵中包含了由初应力和初应变产生的初应力刚度矩阵,为空间有限元程序的编制奠定了基础。     

汽车转向非线性平衡点求解新方法及其应用

针对汽车转向非线性稳定性平衡点确定问题,提出了求解汽车转向非线性平衡点的一种新方法。建立了汽车转向非线性2自由度模型,采用简化魔术公式轮胎模型描述非线性轮胎侧向力。给出了转向非线性平衡点的表示,对粒子群算法进行了简要分析,提出了求解转向平衡点的粒子群算法。设计了前轮转角、路面附着系数和车速分别变化的3种行驶条件,对3种行驶条件下的转向非线性平衡点进行了求解。结果表明,粒子群算法可以准确求得汽车转向非线性平衡点,适应值小于设置的10-4的精度。     

饱和冲量及其等效方法在舱室内爆炸中的应用

[目的]对于受到爆炸脉冲载荷冲击作用的船体结构,基于饱和冲量现象的相关研究表明,仅根据最大载荷幅值和脉冲总冲量来设计船体结构是不合理的,需探究工程应用中的饱和冲量现象.[方法]首先,总结饱和冲量概念的提出及研究发展;然后,以舱室内爆炸为典型算例,分析内爆炸载荷的曲线特性及结构响应特征;最后,基于饱和等效方法将复杂的内爆...     

交互式水域环卫机器人的避障路径规划算法

为使交互式水域环卫机器人（Interactive Water Sanitation Vehicle，IWSV）在进行垃圾收集时成功捕获水中浮动垃圾并顺利规避水域障碍物，提出一种将基于采样的快速搜索随机树（Rapidly-exploring Random Tree，RRT）算法与速度障碍模型相结合的路径规划算法。利用双目摄像头基于视差定位法获取水域动态障碍物的位置坐标，利用IWSV搭载的感应元件获取其自身与障碍物的相对方位角，基于速度障碍法计算可成功避开障碍物的移动角度调整范围，对更优的RRT*算法中的随机采样过程进行进一步优化，得到改进的避障路径规划算法。考虑实际应用场景，引入抗积分饱和比例积分微分控制（Proportional Integral Differential Control，PID Control）法使航向控制器的控制效果更为精准有效。在实景测试时避障路径规划算法存在稳健性，基于到达时间（Time of Arrival，TOA）定位法进行仿真分析。仿真试验结果表明，该路径规划算法比RRT算法和改进前的RRT*算法路径规划效果更优，可靠性更好，可在较短时间内避障并得到较优移动路径。在实景测试时基于TOA的Chan算法更加符合定位估计需求，且IWSV本体感应装置的噪声测算宜在10 m以内。     

电动汽车用内置式永磁同步电机气隙磁场解析建模与多目标优化

为提高电动汽车用内置式永磁同步电机气隙磁场解析计算精度和优化效率，利用混合解析法建立考虑转子铁心磁桥饱和效应的电机气隙磁场参数化解析模型。首先利用联合等效磁路法的子域法建立内置式永磁同步电机开路气隙磁场解析模型；然后利用同样方法建立转子磁桥虚拟磁场解析模型，从而得到考虑转子磁桥饱和效应的电枢反应磁场解析模型；最后通过叠加原理建立内置式永磁同步电机合成气隙磁场解析模型。通过有限元仿真和转矩测试验证内置式永磁同步电机气隙磁场解析模型的准确性。基于所建立的解析模型，以永磁体极弧宽度、定子槽口宽度和转子端部磁桥厚度为优化变量，以特定阶次频率的径向力波、转矩和效率为优化目标，利用带精英策略的非支配排序遗传算法，对一台电动汽车用内置式永磁同步电机样机进行多变量多目标优化。研究结果表明：与试验结果相比，解析计算误差小于5%,而计算时间较有限元仿真缩短90%以上；优化后，电机特定阶次频率的径向力波减小了9.2%,最大转矩提升了2.49%,最大效率提升了0.69%,高效区面积扩大了约54.46%;所提方法既解决了内置式永磁同步电机强非线性和高饱和的解析建模共性难点，又极大提高了电机多目标优化效率；研究可...     

饱和潜水系统试验气体估算方法

分析饱和潜水系统气体试验阶段氦气估算的重要性和饱和潜水气体试验的相关内容。根据试验内容和要求,对饱和潜水系统试验阶段氦气用气量公式计算进行总结和实船示例,明确试验氦气的估算方法和估值大小,并进一步探讨优化试验方案的可行性以减少试验气体的方案选择。研究内容可作为类似饱和潜水船舶建造过程中的重要参考。