目的:设计制造低温的催化氢气燃烧器,并对其进行相关功能性测试.
创新点:成功设计并制造出一个集成流量分配器的催化低温氢气燃烧器.
方法:1. 基于树状分叉方法,设计燃烧器的流量分配器,均匀分配气体到催化表面,并利用熔融沉积成型技术制备原型样机. 2. 基于测试结果,利用选择性激光熔化技术对燃烧器进行最优化设计. 3. 对设计的催化燃烧器的相关功能进行验证.
结论:1. 设计的低温催化燃烧器与传统的非催化燃烧器相比具有很多优势,尤其是实现了无焰均匀低温(约200 °C)的产热;这一技术有望运用于化工领域的增材制造. 2. 本文不但用选择性激光熔融技术制备了最终产品,而且利用了熔融沉积成型技术进行快速的样机制备. 3. 催化剂多孔载体的调控和催化剂的负载方式研究有望进一步提升燃烧器的综合性能.

关键词组：选择性激光熔化;催化燃烧器;实验室规模;流量分布器;氢气燃烧

目的:低温风洞运行时大流量低温氮气被排放到大气环境中,对周围环境造成潜在的低温、缺氧危险.本文旨在研究羽流扩散过程中各变量(环境风速、环境风温度、相对湿度和排气出口流速)对羽流沉降的影响.
创新点:采用考虑相变的低温羽流扩散模型,通过数值模拟对影响羽流扩散的各参数进行敏感性分析.
方法:1. 基于Hertz-Knudsen关系修正,考虑空气中水的相变,构建低温羽流扩散的数值模型; 2. 对照美国National Transonic Facility的羽流扩散数据和NASA的二阶分析模型的计算结果,验证本文所采用的数值模型的准确性; 3. 利用数值模拟,比较不同排放条件下近地面的最低氧含量和最低温度,并对各变量进行敏感性分析.
结论:1. 考虑相变的羽流扩散数值模型,相比NASA的二阶分析模型拥有更好的准确性. 2. 对于0.3 m低温风洞的羽流扩散,高环境风速有利于羽流消散;高环境温度和高相对湿度能提升近地面的最低温度,但对近地面的最低氧含量影响甚微. 3. 当排气速度小于2 kg/s时,排气流速增大不利于羽流消散; 当羽流速度大于2 kg/s时,排气流速增大有利于羽流消散.

关键词组：低温风洞;羽流扩散;计算流体动力学;相变

目的:制荡挡板由于其安装方便并可以大幅减弱液舱半载时的晃荡效应而备受关注. 本文基于试验验证的计算流体动力学方法,对环型挡板的制荡效应影响因素进行分析,以确定环形挡板中影响制荡效率的主要参数.
创新点:1. 通过正交设计与数值模拟的结合,得到影响环形挡板制荡效率的主要因素. 2. 结合正交试验的分析结果及环形挡板制荡机理数值分析,得出改进环形挡板制荡效率的方案.
方法:1. 通过物理试验对数值模拟方法进行验证; 2. 通过正交试验设计,制定环形挡板参数的数值试验表(表7),并根据计算结果,对参数的制荡效率影响进行分析(表8和9); 3. 对主影响参数进行重点分析,得出其制荡效率的变化规律(图19); 4. 对环形挡板的制荡机理进行分析,并对正交试验结果中各参数水平的影响进行验证.
结论:1. 环形挡板的高度、倾斜角度以及安装位置均对其制荡效率有显著影响,而环形挡板的厚度影响较小. 2. 环形挡板的4个参数中,高度因素的影响效果最显著,但是,当高度增至罐体直径的20%时,制荡效率提升速度变得不明显. 3. 相比于倾斜挡板会产生较多涡流耗散,当环形挡板处于竖直状态时,其较强的阻隔效应可以提供更多的制荡效果;挡板倾斜的方向对制荡效果有一定的影响,但该影响会随着倾斜角度的增大而减小. 4. 增大两个环形挡板的间距,将增加自由液面的长度,并延缓挡板约束流速的效率,从而减弱挡板的制荡效果.

关键词组：晃荡;环形挡板;LNG独立C型罐;敏感性分析

目的:通过对万米深海环境中的高压和低温环境的模拟,研究深海环境对水下潜行器中动力电池性能所产生的影响以及该影响对电池剩余电量(SoC)估计精度的影响.
创新点:1. 通过压力桶和恒温箱模拟万米深海高压低温环境; 2. 通过实验计算环境对电池模型参数的影响; 3. 利用UPF算法对电池SoC进行估计并根据环境影响情况对开路电压(OCV)和SoC的关系进行补偿.
方法:1. 建立等效电路模型,建立电池系统状态空间方程(公式(1)~(16)); 2. 通过混合功率脉冲测试(HPPC)对处于模拟深海环境中的电池进行等效电路模型参数辨识(图6); 3. 通过对OCV-SoC关系进行补偿得到低温高压环境下电池的OCV-SoC关系式(公式(17)和(18)); 4. 利用无迹卡尔曼滤波算法对常温常压环境和低温高压环境中的电池SoC进行估计(图8).
结论:1. FeLiPO₄聚合物锂离子电池能够在深海环境中正常使用,但深海环境的高压低温特性会对电池参数本身产生影响; 2. 由于电池参数受高压低温 特性的影响,SoC的估计误差会变大; 3. 通过对OCV-SoC关系的补偿能够在一定程度上提高电池SoC的估计精度,从而减小由于参数变化带来的估计误差.

关键词组：锂离子聚合物电池性能;深海环境;剩余电量 估计;自治;自治遥控潜水器

目的:研发一种新型氧化锌薄膜体声波滤波器,建模进行理论分析,并给出设计工具.
创新点:提出一种氧化锌薄膜体声波滤波器的新结构.
方法:用Tiersten-Stevens方程进行理论分析与计算; 方程及其求解和计算简单易行.
结论:具有环形-圆形电极的氧化锌薄膜可以作为体声波滤波器. 圆形和环形电极具有简单和易加工等优点,并且工作模态的振动分布与材料的对称性高度一致,避免了矩形电极角点引起的电场集中等缺点. 该滤波器的最优工作状态需要通过精密设计实现,本文提供了理论和计算设计工具.

关键词组：薄膜;声波;滤波器

目的:1. 探究如何在有限的室外空间下简便地计算换气质量; 2. 建立利用采光井进行建筑通风的应用模型.
创新点:1. 案例研究评估的成熟方法论应用; 2. 得到采光井对室内空气通风促进度的速算图表.
方法:1. 采用风洞分析的两步确认法; 2. 对实际采光井模型进行计算流体动力学应用.
结论:1. 高长比小于3的采光井表现出了不错的换气能力; 2. 对空气质量要求更高的居住空间(如卧室和起居室)而言,室内通风口必须被设在高度低于24米的采光井的上半部分或者其他采光井中距离顶部12米以内的位置.

关键词组：室外空气质量;采光井;自然通风;计算流体动力学;换气效率