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燃料电池扩散层与流道中液态水传输数值模拟与协同优化
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作者 杨家培 马骁 +2 位作者 雷体蔓 罗开红 帅石金 《清华大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期580-586,共7页
燃料电池流道或扩散层结构的优化是改善高电流密度下排水性能的重要措施,已有研究多集中于流道或扩散层的独立优化,缺少针对穿孔型扩散层与波浪形流道中水输运的协同优化。该文采用多松弛时间格子Boltzmann高密度比多相模型,模拟了高电... 燃料电池流道或扩散层结构的优化是改善高电流密度下排水性能的重要措施,已有研究多集中于流道或扩散层的独立优化,缺少针对穿孔型扩散层与波浪形流道中水输运的协同优化。该文采用多松弛时间格子Boltzmann高密度比多相模型,模拟了高电流密度工况下燃料电池流道和扩散层孔隙尺度下水的输运过程,分析了扩散层中Re大小和波浪形流道角度、以及扩散层中开孔形状和位置对燃料电池水管理的影响。结果表明:对扩散层以及流道的形状进行协同优化可以更有效地提高燃料电池的排水速率;同时发现扩散层中水开始排出的时刻随着Re的增加而减小,而与波浪形流道角度、开孔形状以及位置无关。该文针对锥孔型扩散层和波浪形流道的优化对未来的燃料电池在高电流密度下的水管理优化设计具有指导意义。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 扩散层 流道 水输运 格子BOLTZMANN方法
高强度湍流预混火焰NO生成特性的研究
2
作者 金台 王旭江 +2 位作者 罗开红 罗坤 樊建人 《工程热物理学报》 CSCD 北大核心 2018年第9期2056-2061,共6页
本文采用直接数值模拟方法对不同湍流强度下预混CH_4/H_2/air平面火焰进行了计算,并对湍流火焰中NO的生成规律进行了研究。采用了28组分268步反应的详细化学反应机理。研究表明高Karlovitz数下,湍流微团能穿透火焰面并存在于内反应区中... 本文采用直接数值模拟方法对不同湍流强度下预混CH_4/H_2/air平面火焰进行了计算,并对湍流火焰中NO的生成规律进行了研究。采用了28组分268步反应的详细化学反应机理。研究表明高Karlovitz数下,湍流微团能穿透火焰面并存在于内反应区中。在强拉伸作用下,局部燃烧热释率达到层流火焰峰值的1.8倍。湍流作用下湍流燃烧速率显著提高,而NO的总生成速率增加不明显。高湍流强度下由于快速型NO的生成率的显著减小,湍流火焰中NO的总生成速率降低。 展开更多
关键词 预混燃烧 湍流强度 NO生成路径 直接数值模拟
非平衡等离子点火中放电过程的数值模拟
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作者 张泽华 罗开红 陈阳 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2478-2483,共6页
非平衡等离子点火是一种利用非平衡等离子体的化学效应和热效应来引燃混合物的新型点火方式。具有拓宽稀燃极限、降低点火延迟等优点,近年来引起研究人员的关注。等离子体是一个带电粒子的复杂系统,粒子间存在电离、激发、离解、电荷转... 非平衡等离子点火是一种利用非平衡等离子体的化学效应和热效应来引燃混合物的新型点火方式。具有拓宽稀燃极限、降低点火延迟等优点,近年来引起研究人员的关注。等离子体是一个带电粒子的复杂系统,粒子间存在电离、激发、离解、电荷转移等复杂的相互作用。本文分析了非平衡等离子体中电子影响下的碰撞,以氮氧混合物为例模拟了约化电场强度高于100 Td时电子对分子的激发和电离作用。采用高约化电场强度下的简化机理,对氮气氧气中的介质阻挡放电过程进行了模拟,分析了激发态粒子的产生和O自由的生成过程。 展开更多
关键词 非平衡等离子体 等离子点火 等离子助燃 介质阻挡放电
气垫船的摇荡控制与分析 预览 被引量:1
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作者 B.R.克莱顿 R.威珀 王剑 《江苏船舶》 1990年第2期 30-37,共8页
所有的海上气垫船(包括侧壁气垫船和全垫升气垫船)均有不尽人意的适航性能,尤其是在高速迎浪航行时。这是由于气垫易受到波浪扰动而引起的。并且,除非强行限制速度,否则会发展到毁坏船体和货物,伤害旅客和船员的严重程度。通过采取诸如... 所有的海上气垫船(包括侧壁气垫船和全垫升气垫船)均有不尽人意的适航性能,尤其是在高速迎浪航行时。这是由于气垫易受到波浪扰动而引起的。并且,除非强行限制速度,否则会发展到毁坏船体和货物,伤害旅客和船员的严重程度。通过采取诸如侧壁、围裙和浮力室等固体接触水的方法后,摇荡得到很大缓和。调节进入气垫的空气流量能够显著改变艇的响应。如果加以正确应用,将得到更安稳的航行品质。然而,既必须快捷有效地得到令人满意的航态,又应当具有最小的扰动幅度以及适于推广应用的低廉成本。可能的话,应拥有改进现有艇全套控制系统的附加装置。在伦敦大学学院,风扇的流量控制被选作改善小艇摇荡的最有效最灵敏的手段。本文描述了这种改进的技术方法,包括硬件和软件两个方面,以及在一艘质量为120kg、悬浮于特制波带上的大型模型上所进行的试验。气垫的气量控制获得了垂荡幅度的有效减弱,特别是在共振状态。对于实船有望取得更大程度的衰减。若使用独立充气的尾复囊式围裙,纵摇运动同样可以明显减弱。 展开更多
关键词 气垫船 航行 性能 控制
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新型低品位热驱动CO2-[emim][Tf2N]吸收制冷循环性能 预览 被引量:2
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作者 何丽娟 袁致林 +2 位作者 庞赟佶 王征 高嵩 《河南科技大学学报:自然科学版》 CAS 北大核心 2015年第5期25-29,共5页
针对传统低品位驱动的吸收制冷系统不能连续工作且制冷效率低的缺陷,本文依据热力学第二定律和能量梯级利用原理,提出了一种新型双低品位热驱动CO2-[emim][Tf2N]吸收制冷系统。在阐述双低品位热驱动CO2-[emim][Tf2N]吸收制冷系统工作... 针对传统低品位驱动的吸收制冷系统不能连续工作且制冷效率低的缺陷,本文依据热力学第二定律和能量梯级利用原理,提出了一种新型双低品位热驱动CO2-[emim][Tf2N]吸收制冷系统。在阐述双低品位热驱动CO2-[emim][Tf2N]吸收制冷系统工作原理的基础上,建立了制冷系统各部件的数学模型,计算并分析系统高低温发生制冷剂配比、高压箱体压力以及冷却水入口温度等操作参数,对新系统热力学性能的影响规律。模拟结果表明:双低品位热驱动新型吸收制冷系统不仅可以连续工作,而且具有较高的制冷效率。与传统CO2-[emim][Tf2N]吸收制冷系统相比,新系统的制冷因数提高了48.5%。 展开更多
关键词 双低品位热源 CO2-[emim][TfN] 吸收制冷 传热传质 循环性能
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折纸机器人
6
作者 冯慧娟 杨名远 +2 位作者 姚国强 陈焱 戴建生 《中国科学:技术科学》 CSCD 北大核心 2018年第12期1259-1274,共16页
21世纪以来,随着折纸结构在工程领域日益广泛的应用,折纸工程学这一新兴的交叉学科越来越受到人们的重视.刚性折纸作为折纸的一个重要分支,以其折展过程中面内无应变的特点而被应用于工程结构的设计中.此外,刚性折纸结构凭借良好的折叠... 21世纪以来,随着折纸结构在工程领域日益广泛的应用,折纸工程学这一新兴的交叉学科越来越受到人们的重视.刚性折纸作为折纸的一个重要分支,以其折展过程中面内无应变的特点而被应用于工程结构的设计中.此外,刚性折纸结构凭借良好的折叠特性也被大量用于机器人的设计中,由此产生了折纸机器人.它兼具折纸结构和机器人各自的优点,成为折纸工程学发展的新方向.根据折纸机器人中折纸结构所起的不同作用,可将其分为三类:骨架型折纸机器人、驱动型折纸机器人和外壳型折纸机器人.本文在总结国内外学者在此三大方向研究成果的基础上,概述了其中的科学问题和技术方法,最后得出未来折纸机器人骨架驱动一体化的发展是必然趋势的结论. 展开更多
关键词 折纸工程学 刚性折纸结构 骨架型折纸机器人 驱动型折纸机器人 外壳型折纸机器人
一种新型四足变胞爬行机器人的步态规划研究 预览 被引量:9
7
作者 甄伟鲲 康熙 +1 位作者 张新生 戴建生 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期26-33,共8页
随着移动机器人在探测救援中的应用逐渐增多,活动灵巧、环境适应能力强的多足机器人越来越受到国内外学者的关注。介绍一种腰部可以活动的四足机器人的设计及其步态生成,并展示了活动腰部可提升机器人对极端环境的适应性。提出三个基本... 随着移动机器人在探测救援中的应用逐渐增多,活动灵巧、环境适应能力强的多足机器人越来越受到国内外学者的关注。介绍一种腰部可以活动的四足机器人的设计及其步态生成,并展示了活动腰部可提升机器人对极端环境的适应性。提出三个基本假设以简化机构模型,提出腰部构态变换规则,并用几何方法说明了腰部构型变化可扩大机器人腿部活动空间,从而提升对复杂环境的适应性。另外,腰部运动与步态融合,生成了两种新的基本步态——扭腰直行步态和原地旋转步态。基于提出的两种步态,对比了固定腰部与可动腰部条件下运动稳定裕度的变化,分别计算了狭窄弯道通过条件,并分析了所设计步态对头部视觉的影响,从而证明所设计机器人具有较高的极端环境适应能力。 展开更多
关键词 四足变胞爬行机器人 步态规划 可动腰部
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无限深水中具有指数密度变率的周期性永形内波渐进解析解 预览
8
作者 邹丽 宗智 +2 位作者 王振 赵勇 梁辉 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2015年第1期99-109,共11页
采用同伦分析方法研究了一系列有限振幅的周期深水驻波问题.水密度在垂直方向的分布可以是变化的,假设为指数连续分布.提出一种新形式的偏微分方程作为辅助方程,获得解的新的表达形式来满足底部的边界条件和无限大的刚性假设.给出了解... 采用同伦分析方法研究了一系列有限振幅的周期深水驻波问题.水密度在垂直方向的分布可以是变化的,假设为指数连续分布.提出一种新形式的偏微分方程作为辅助方程,获得解的新的表达形式来满足底部的边界条件和无限大的刚性假设.给出了解的表达式中系数的递推关系和周期海洋内波形成的永久驻波的显式表达式.得到垂直方向和水平方向的全局收敛解,揭示了密度变量和内波幅度间的关系.同伦分析方法对求解具有指数密度率周期性的永形波解是一致有效的. 展开更多
关键词 内波 深水波 非线性 指数密度
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描述变胞机构构态变换的邻接矩阵法 预览 被引量:15
9
作者 吴艳荣 金国光 +2 位作者 李东福 杨世明 戴建生 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期 23-26,共4页
根据变胞机构的变胞原理,提出变胞机构的三种变胞过程:杆件增加、杆件减少和杆件数不变仅拓扑结构发生变化。在研究变胞机构的三种变胞过程后,提出用邻接矩阵变换的方法来描述变胞机构的变胞过程,同时提出用于相应邻接矩阵变换的4种初... 根据变胞机构的变胞原理,提出变胞机构的三种变胞过程:杆件增加、杆件减少和杆件数不变仅拓扑结构发生变化。在研究变胞机构的三种变胞过程后,提出用邻接矩阵变换的方法来描述变胞机构的变胞过程,同时提出用于相应邻接矩阵变换的4种初等矩阵。矩阵变换法能清楚地描述机构在变胞过程中,各构件的邻接特性变化以及增加或减少的构件数。采用矩阵变换法来描述机构的变胞过程,将变胞机构的构态变换转化为一系列矩阵运算,普遍适用于各种变胞机构的构态变换分析。变换过程全部由矩阵实现,且不需对新机构重新编号,易于计算机编程运算。 展开更多
关键词 变胞机构 构态变换 邻接矩阵
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连杆铰接轮腿式机器人的运动学与步态分析
10
作者 王雁东 唐昭 戴建生 《机械工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第7期11-19,共9页
将平行四边形机构应用于轮腿的设计中,提出了一种新型连杆铰接轮腿式机器人的设计方案。针对该新型轮腿式机器人的特点,提出了三种不同的步态:爬行步态、对角步态和滚动步态。借鉴了腿式机器人的一些概念和方法,对三种步态的生成原理和... 将平行四边形机构应用于轮腿的设计中,提出了一种新型连杆铰接轮腿式机器人的设计方案。针对该新型轮腿式机器人的特点,提出了三种不同的步态:爬行步态、对角步态和滚动步态。借鉴了腿式机器人的一些概念和方法,对三种步态的生成原理和运动特性进行分析,并研究了该机器人在采用这三种不同步态情况下的重心高度变化规律、步距、占空比以及稳定裕度。运用ADAMS软件对平地和沟渠两种地形进行了仿真试验。仿真结果表明,该新型轮腿式机器人在稳定性、环境适应能力、步行速度等方面有明显的优势,同时也证明了三种步态的可行性和有效性。 展开更多
关键词 移动机器人 轮腿 步态分析 ADAMS仿真
基于抓持矩阵的二指多关节手抓持规划和丝传动设计 预览 被引量:1
11
作者 马学思 戴建生 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期17-23,共7页
二指手的欠驱动手指,能够模仿人的拇指和中指,实现对不同物体的抓持并完成抓放的任务。针对一般物体,利用丝传动的欠驱动手能更好地模仿人的手指,从而实现两个手指对于物体的抓持,并完成抓放任务。利用抓持矩阵的方法,建立二指多... 二指手的欠驱动手指,能够模仿人的拇指和中指,实现对不同物体的抓持并完成抓放的任务。针对一般物体,利用丝传动的欠驱动手能更好地模仿人的手指,从而实现两个手指对于物体的抓持,并完成抓放任务。利用抓持矩阵的方法,建立二指多关节手对物体有摩擦接触的抓持模型,并将抓持矩阵逐步向外扩展到手指的各个关节处,进而建立扩展抓持矩阵。利用接触点处抓持矩阵确定了一类平面物体抓持规划中接触点的位置应该满足的条件,并在最小力的原则下计算物体在不同的位姿下抓持力的大小。利用上述规划的接触点进行运动学反解,进而从联动关节处的抓持矩阵提取出欠驱动手指两个耦合关节力矩信息,得出丝传动的半径设计和反向弹簧设计的原则。利用扩展抓持矩阵求得力矩分量并用之验证此法与常规求法求得的力矩是等效的,从而验证此方法的正确性并对丝传动进行位置与力的计算。 展开更多
关键词 扩展抓持矩阵 抓持规划 欠驱动手指 丝传动
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