王靖亭[1]2003年在《催化装置压缩机建模与仿真研究》文中研究说明本论文根据催化压缩机仿真的需要，建立了催化装置压缩机数学模型，开发出催化压缩机的仿真软件。 在建模过程中，重点对离心式压缩机的热力特性和机械特性做了较深入的研究，其中热力特性着重于离心式压缩机中的气流在各个关键截面参数和特性曲线，机械特性着重于压缩机转子轴系的振动和轴向力。本论文在熟悉和掌握离心式压缩机结构和原理的基础上建立了反映压缩机热力特性和机械特性的数学模型，取代了以往常用的回归模型和逻辑模型，较全面地描述了离心式压缩机的运行规律。 仿真实验表明，本论文所建立的数学模型思路正确，结构合理，能够反映离心式压缩机的实际运行过程，能够满足仿真的要求，可供设计和操作人员参考。
《中国公路学报》编辑部[2]2017年在《中国汽车工程学术研究综述·2017》文中指出为了促进中国汽车工程学科的发展,从汽车噪声-振动-声振粗糙度(Noise,Vibration,Harshness,NVH)控制、汽车电动化与低碳化、汽车电子化、汽车智能化与网联化以及汽车碰撞安全技术5个方面,系统梳理了国内外汽车工程领域的学术研究进展、热点前沿、存在问题、具体对策及发展前景。汽车NVH控制方面综述了从静音到声品质、新能源汽车NVH控制技术、车身与底盘总成NVH控制技术、主动振动控制技术等;汽车电动化与低碳化方面综述了传统汽车动力总成节能技术、混合动力电动汽车技术等;汽车电子化方面综述了汽车发动机电控技术、汽车转向电控技术、汽车制动电控技术、汽车悬架电控技术等;汽车智能化与网联化方面综述了中美智能网联汽车研究概要、复杂交通环境感知、高精度地图及车辆导航定位、汽车自主决策与轨迹规划、车辆横向控制及纵向动力学控制、智能网联汽车测试,并给出了先进驾驶辅助系统(ADAS)、车联网和人机共驾等典型应用实例解析;汽车碰撞安全技术方面综述了整车碰撞、乘员保护、行人保护、儿童碰撞安全与保护、新能源汽车碰撞安全等。该综述可为汽车工程学科的学术研究提供新的视角和基础资料。
孟石[3]2014年在《催化裂化装置叁维教学培训系统的研究与开发》文中研究指明本文主要介绍了虚拟现实、叁维模拟、工艺过程仿真等计算机技术在工艺教学领域的研究进展、叁维空间数据的处理技术和国内外的研究进展、在对前人工作进行总结的基础上提出了以叁维引擎为平台,建立石化生产装置的虚拟模型,并力求在装置外观与内在工艺流程上与真实生产装置保持一致。本文以典型的重油催化裂化装置为对象,分别利用3DMAX与AUTOCAD等叁维建模软件建立了其核心区域的精密几何模型,利用组态模拟软件MCGS建立其工艺流程模型,实现了催化裂化反应再生系统工艺仿真模拟。工艺仿真模拟与叁维模型一起构成了催化裂化装置叁维教学培训系统。该系统可用于高校的工艺教学以及企业的生产培训中。该系统能实现装置虚拟叁维漫游与工艺模拟仿真,可以在没有任何安全风险的环境下给参训人员最真实的教学环境,实现情景化教学。由于系统基于PC机平台,对计算机要求不高,可以在计算机教室完成部署,培训人数不受限制。虚拟场景能够为传统的工艺教学带来新的方式,为学校与生产企业的交流提供了新的平台。叁维化的虚拟漫游能够大幅提高学生的学习兴趣,将被动接受知识变为主动学习。
田奇琦[4]2016年在《大型空气分离系统建模与低能耗化研究》文中提出空分系统是典型的高耗能系统,由于近年来其规模不断增大,导致其总能耗、关键部机设计难度与各子系统复杂程度与日俱增,大型空分系统理论层面存在的障碍亟待深入研究与强化。面向12万Nm3/h产氧量等级外压缩空分系统与其关键子系统展开建模与低能耗化研究,力图阐明并解决空分系统在大型化过程中存在的部分问题,并促进大型空分系统的低能耗化。在分析了12万Nm3/h等级外压缩空分流程主要参数的基础上,对常规外压缩空分系统进行了(?)分析,发现空分系统的(?)损在六大子系统中的分布呈现出非常不均匀的特点。压缩冷却系统、精馏系统、吸附纯化系统和主换热器系统是空分系统最主要的(?)损来源,是研究的重点方向。而膨胀制冷系统和液空液氮过冷系统(?)损很小,挖潜增效空间有限。基于此,研究了一种空压机废热用于纯化器解吸过程污氮气加热的方案,强化关键部机间的能量耦合。研究表明,该方案使纯化器电加热器的年耗电量降低1209.4万度电,空气压缩与冷却系统的(?)效率从54.3%提升到55.8%,空分系统的总(?)损降低了5.64%,一定程度上提高了空分系统的能量效率和(?)效率。研究了一种应对大流量场合的多通道并联径流式纯化器,建立了该纯化器的吸附模型,并采用实验数据验证了吸附模型。研究表明,双通道与叁通道径流式纯化器比单通道结构的体积分别减小了27.8%和31.7%,压降分别减小了10.8%和56.4%,降低了空压机排压要求,有助于降低空分系统的能耗。此外双通道结构的击穿时间增大了23.1%,使得吸附剂的吸附容量得到更充分的利用。基于积累热负荷最小化提出了一种多股流板翅式换热器通道排列的方案,采用分布参数传热模型获取了板翅式换热器的换热效果,并与前人的方案进行对比。研究表明,多股流板翅式换热器的积累热负荷的均方差较前人方案减小了2.9%。通过基于分布参数传热模型的优化方案使空气、污氮气、氮气通道出口温度不均匀度分别下降7.8%,4.1%和82.0%,换热器的热负荷均匀度与换热效率得到提高,促进了空分系统的低能耗化。此外,为了降低建模的复杂性,将Modelica建模引入空分精馏过程,并与常规的BP算法建模方式展开对比,分析了二者获取的氧、氮浓度分布的准确性。通过对大型空分系统开展建模与低能耗化研究,优化了空气压缩与冷却系统、分子筛纯化系统、多股流板翅式换热系统等关键子系统的性能,促进了空分系统效率的提高和能耗的降低,取得的结果对今后大型空分系统的研究具有较好的参考价值。
吴涛[5]2011年在《基于PSSP平台的油气初加工装置建模及仿真研究》文中研究表明油气初加工处理过程采用集散控制系统,操作复杂,对操作人员的素质提出了更高的要求,而受实际生产过程的限制,无法在装置上进行人员培训与技能考核,目前仍采用以笔试进行理论考核、口试进行技能评定的形式,不能真正体现其技术水平。本文主要针对油田天然气初加工装置监控点数多、过程控制复杂、操作人员难于掌握等特点,以装置运行过程中的操作参数、控制方案和技术特点为仿真对象建立一套基于微机网络平台的仿真操作系统。通过模拟仿真装置运行过程及事故流程,可以对操作人员进行技术培训与技能考核,在无危险、无须投料的情况下,多次重复强化训练,显着提高操作工的操作技能,为解决企业工人培训和技能考核提供先进的高技术工具及手段。论文首先综述了仿真技术的发展,并对油气初加工装置过程进行了出不介绍。论文详细分析了石油化工过程仿真技术的基本理论及目前主要采用建模方法,即机理建模、辨识建模和混和建模,在此基础上采用了一种具有模型参考自辨识功能的建模方法。该方法建立的工艺算法(模块)具有自辨识参数功能,可以根据设计数据或生产数据实现模型的建立、调试等,模块内部自动实现物料衡算等,并具有常见事设置接口,简化了流程仿真过程。由于化工装置中常见的单元设备模型不完全适用油气初加工装置,因此论文针对油气初加工装置中的压缩机、换热器、原油稳定塔、轻烃储罐、离心泵、阀及压力节点等建立了相应的数学模型。目前油气初加工装置的操作主要通过DCS系统实现,因此针对油气初加工装置中的主要回路如单回路PID反馈控制、分程控制、超驰控制、串级及前馈控制等进行了数学建模,并进行了仿真验证以检验模型的正确性。文中应用了过程仿真平台进行装置的仿真实现,通过所建立的单元及控制系统模型,在平台上进行了二次开发,将各类单元模型加入到平台算法库中,构成单元设备仿真模块,再采用序贯模块进行系统的全流程仿真,实现了包括浅冷、深冷、中冷、国产浅冷及正负压原油稳定等六种典型油气初加工装置的仿真,文中以天然气中冷加工装置及正压原油稳定装置仿真实现为例进行说明。课题研究所开发的仿真系统已在油田应用,取得了很好的效果。最后,对全文进行了总结和展望。
马小波[6]2017年在《滚动活塞压缩机径向间隙工质泄漏的仿真与实验研究》文中研究说明内部工质泄漏是影响滚动活塞压缩机容积效率的一个重要因素,而径向间隙的泄漏在滚动活塞压缩机主要泄漏通道中泄漏量最大,因此研究径向间隙泄漏特性具有重要意义。本文以立式单缸全封闭式滚动活塞压缩机为研究对象,对其径向间隙泄漏特性进行了研究。在分析了滚动活塞压缩机结构原理以及滑片和滚动活塞受力的基础上建立了油膜密封角的理论计算公式,通过实验测量了油膜密封角的大小,以及油膜的不对称度,在此基础上建立了径向间隙泄漏通道的CFD仿真模型。基于CFD仿真模型开展了仿真正交试验,对径向间隙、压差、润滑油粘度和偏心轮轴转速等四个因素进行了显着性分析,最终得到了四个因素对径向间隙泄漏影响的显着性水平,同时分析了径向间隙泄漏通道泄漏形成过程。本文的研究内容如下:(1)首先介绍了滚动活塞压缩机泄漏方向的国内外研究现状,分析了滚动活塞压缩机主要泄漏通道,并对其容积与压力进行了计算。通过对滚动活塞以及滑片进行受力分析获得了关于油膜密封角的理论计算公式。(2)通过MATLAB求解出油膜密封角的理论计算值。然后利用高速摄影机机捕捉到了常压下径向间隙的油膜运动状态图像。通过自编的MATLAB图像识别技术获得油膜密封角与油膜不对称度的实验值。通过与理论计算值对比最终取油膜密封角为:19°,油膜不对称度为:0.4276。(3)进行了叁因素仿真正交试验,通过FLUENT软件进行仿真,获得了每组试验的泄漏量与击穿时间。通过方差分析获得了叁个因素的显着性影响顺序为:径向间隙>压差>润滑油粘度。(4)设计加工了一套径向泄漏模拟观测装置,该装置具有密封性好,间隙可调,实验过程中可以实时观察其内流体变化情况等优点。首先通过径向间隙、压差、润滑油粘度叁个因素,建立3因素5水平的正交表,通过正交表所给出的实验条件进行实验,实验结束后,将拍摄的视频通过自编的MATLAB图像处理程序进行分析,得出气体泄漏量以及击穿时间等实验数据,然后通过方差分析法对实验数据进行分析,得出叁个因素的影响水平及显着性影响顺序。将仿真结果与实验结果进行对比,分析误差原因,综合仿真与实验数据说明叁个因素的显着性影响顺序,即径向间隙>压差>润滑油粘度。(5)在验证了仿真正交试验的正确性与可行性的基础上进行了四因素仿真正交试验,获得了每组试验的泄漏量、击穿时间以及容积损失。通过方差分析获得了四个因素的显着性影响顺序为:径向间隙>偏心轮轴转速>压差>润滑油粘度。在保证容积损失小于5%的情况下获得了每个因素的取值范围为:径向间隙大小<35μm,偏心轮轴转速>2000r/min,压差<0.6Mpa,润滑油粘度>50.35mpa.s。最后结合两次仿真正交试验对径向间隙泄漏过程进行了分析。
邵帅[7]2008年在《R2R型催化裂化装置反—再系统的建模与动态仿真》文中认为本文利用机理分析法建立了R2R型(双段再生)催化裂化反应-再生系统的动态数学模型。本数学模型分为6个部分,分别为提升管反应器、气提分离器、一段再生器、稀相管、二段再生器和控制系统。提升管反应器部分采用六集总动力学模型,建立了以长度为微元的拟稳态模型;稀相管部分与提升管反应器部分同为管式反应器,也采用拟稳态模型;针对气体分离器、一段、二段再生器,本文简化为均匀搅拌槽(CST),建立了它们的集中参数模型。所不同的是,气体分离器中不考虑裂化反应,而两再生器中进行烧炭和烧氢的烧焦反应;根据各个重要变量之间的关系,针对反应-再生系统的控制策略进行了设计,本控制策略包括6个控制回路,本文利用增量式PID控制算法分别对其进行了控制。本文利用Matlab对数学模型进行求解,并对其进行了动态仿真。仿真结果说明了反-再系统数学模型的有效性。本文通过对R2R型催化裂化装置的建模与仿真,使模型与操作情况紧密结合,为编制生产计划,分析装置运行状况,优化生产操作,提高产品收率提供了理论参考,在实际生产中对装置具有指导作用,为今后模型的不断改进奠定了理论基
郭爱[8]2015年在《基于过氧比的车载燃料电池系统控制技术》文中进行了进一步梳理传统车载能源利用方式致使能源短缺与环境污染问题日益突出,严重影响了经济的可持续发展,清洁、可再生能源的开发利用已成为世界能源发展的必然趋势。燃料电池,尤其是质子交换膜燃料电池,具有低噪音、零污染、能量转换效率高和功率可随意缩放等优点,因而引起科研工作者广泛关注。目前以质子交换膜燃料电池为动力源是车辆发展的新领域。首先,本文分析了质子交换膜燃料电池常用的四种等效电路,其中简化等效电路直观地体现了电池电压输出特性和双电层电容效应,其元件参数可以通过电流扰动方法精确计算。以简化电路为基础,结合车载燃料电池电流跳变的特点,提出了一种改进的电路模型。为了表征物料传递时浓度变化,利用动态电阻与动态电感并联环节等效,并与开路电势串联。在改进电路中,根据理论公式计算开路电势和欧姆电阻,电容值采用经验数值,其它参数由电流扰动实验数据计算获得。利用实验数据验证等效电路和参数计算方法的准确性,通过比较仿真与实验结果可知,直线拟合活化电压和活化电阻效果最佳。接着,本文对车载燃料电池系统各个部分进行了建模和仿真分析,完成了以下研究工作：(1)压缩机的流量、压力和功耗的影响分析。供应—定流量和压力的空气,环境温度或海拔越高,压缩机消耗的功率越大。在其出口压力和转速不变的情况下,环境大气压力越大,压缩机流量越大。(2)阴极流场压力和氧气分压力的耦合关系分析。在确定的环境参数和电堆温度下,阴极流场压力和氧气分压力由压缩机转速决定,并且随压缩机转速增大而增大。而电堆温度升高,氧气分压力将降低。(3)电堆电压、净功率和效率的影响分析。若电堆温度升高,电堆电压和净功率将升高,而效率降低。若增大过氧比,功耗会单调增长,用电效率单调下降,而净功率存在最优值。(4)调节阀电压、回流泵转速和排气阀开度对阳极入口压力、流量的耦合关系分析。这叁个量都可以调节阳极流场入口气体流量,回流泵转速调节能力强。阳极流场入口压力主要是通过调节阀进行控制。(5)排气管路压降的动态特性。排气时,其压降受排气阀开度、管路的压力、排气时间长短关系的影响。排气阀开度小、排气管路压力低、排气时间短,压降就越小,反之压降就越大。(6)散热器风机电压、循环泵电压、旁路阀对电堆温度和温度差的影响分析。散热器风机电压能有效调节电堆温度,循环泵电压能够调节温度差,阀门开度能够局部调节电堆温度。风机电压越大,系统响应越快；而风机和泵电压小有利于提高系统效率。最后,本文研究了车载燃料电池系统控制方法,并通过仿真验证了其合理性和准确性。针对空气供应系统,提出了基于最佳过氧比控制方法。该方法首先根据电堆电流计算最佳过氧比参考值,然后利用前馈控制计算压缩机空气流量参考值,采用模糊控制方法实现了对压缩机的有效控制,并比较了两种最佳过氧比的计算方法。然后将过氧比区域划分为氧饥饿、氧适量和氧饱和叁个区域,提出了氧适量区域最小过氧比的计算方法,进而提出了防止‘氧饥饿’和‘氧饱和’的电流调节器。针对氢气供应系统,提出了基于动态矩阵的预测控制。该方法是通过改变调节阀的开度达到控制阳极流场压力。在两个子系统控制方法基础上,提出了基于最佳过氧比的氢气控制系统。针对热管理系统,在稳态工作点线性化,建立了二阶状态方程,分别采用了双PI控制、二次型最优控制和基于状态方程的模型预测控制,对电堆温度及温度差进行调节,并提出了基于最佳过氧比的热管理控制。对燃料电池系统进行了总成控制实验,验证了各个子系统的控制器能够协调工作,并达到满意的控制精度。
张守兵[9]2016年在《双级压缩制冷系统的仿真模拟研究》文中进行了进一步梳理节能减排与保护环境渐渐成为现代社会进步与经济发展的重要主题。制冷与空调的节能与环保一直是相关学者的研究热点,目前仿真技术的快速发展为制冷系统的研究提供了契机,大大缩短了制冷设备的研发周期。结合制冷原理的基础知识,本文对双级压缩机制冷系统的各组成部分进行分析和研究。在一些必要假设的基础上,结合制冷、传热、工程热力学等学科知识,运用相关的经验公式,建立了低温机、高温机、冷凝器、热力膨胀阀、量热器、中冷器、充注量、制冷剂物性参数等部分的数学模型。同时,运用simulink软件平台,建立了低温机、高温机、冷凝器、中冷器、热力膨胀阀、量热器等部分的仿真模型,并结合他们之间的相互关系有机组成了双级压缩机制冷系统的仿真模拟平台。为了把模拟结果与实验结果进行对比,搭建了双级压缩机制冷系统的实验平台,通过实验实现了不同工况下双级压缩机制冷系统的分析,为双级压缩机制冷系统的设计提供了依据。采用仿真模拟与实验验证的方法,对质量流量、输入功率、排气温度、制冷量、COP等模拟结果进行了对比与误差分析,并从理论角度对引起这种误差的原因进行探讨。最后运用BP神经网络对系统仿真平台进行了优化,使各模拟结果的误差降到5%左右。
张海伦[10]2018年在《汽车废热驱动喷射式制冷系统关键技术研究》文中认为汽车尾气是导致雾霾天气的重要原因之一,利用汽车废热驱动喷射式制冷是一种新颖的汽车节能减排思路。通过制冷剂吸收汽车尾气、水箱等废热驱动喷射循环,利用制冷剂汽-液相变放热和液-汽相变吸热,完成汽车驾乘空间的温度调节,无需额外消耗燃料,为能源循环利用开辟了一条新途径。本文针对制约喷射式制冷发展的关键科学问题进行研究,不仅具有重要的理论价值,而且对节能环保也具有重要意义。主要研究工作如下:研制了基于热管的喷射式制冷发生器,并建立了针对废热多工况的面向控制的热回收模型。首先通过实验分析发动机在不同模拟载荷下汽车废热的状态,根据实验数据设计了基于热管的废热回收装置,用作喷射式制冷发生器,同时提出一种对针对热管换热器的混合建模方法。通过大量实验数据,分别验证了在不同工况下预测模型的准确性,同时分析了发动机转速、不同热管数量和排布对于热回收效率的影响。根据研究内容得出汽车废热的可回收量和变化规律,为喷射式制冷平台及其发生器设计提供了基础数据。研究得出了喷射器粗糙度影响其性能的规律,建立了考虑粗糙度、能量损失的校正喷射器一维模型。针对喷射器对摩擦敏感和一维建模中等熵效率值假设情况,通过CFD仿真,探究了喷射器各部件的粗糙度与喷射器性能的关系,同时确定了喷射器部件效率值及损失系数,提高了现阶段一维理论模型的精度,为喷射式制冷系统的设计和控制提供依据。搭建了喷射器性能测试平台,用于验证校正后的喷射器模型。采用可更换部件的喷射器,通过使用不同粗糙度的喷嘴,验证上述仿真中摩擦对喷射器性能的影响以及摩擦损失系数确定后模型的精确度。研究了 NXP和AR与喷射器性能之间的内在规律,得到了喷射器最优几何参数的判定方法。采用CFD数值计算方法模拟并分析了不同工况下各几何参数对喷射器性能的影响。基于CFD数据确定了喷射器几何参数与喷射器工况参数的关系,并通过上述关系得到了最优几何尺寸与工况参数的关系式,得到针对复杂工况的喷射器最优几何尺寸的判定方法。提出一种多模废热驱动汽车空调制冷方案,建立了面向控制的系统模型。针对汽车在启动和低速阶段汽车废热量不够充足的问题,提出一种喷射器-压缩机混合制冷系统:在废热量低时,汽车空调运行在压缩机工作模式;当废热量逐渐增加,喷射器和压缩机同时运行,节省一部分能量;当废热量充足时,系统完全工作在喷射式制冷模式,减少大量能量消耗。同时,根据上述混合制冷系统,提出一个面向控制的模型,为混合系统的进一步研究提供基础。搭建废热驱动喷射式制冷系统的实验平台,并进行了废热制冷实验研究。主要包括变工况废热模拟系统、压缩式制冷循环和喷射式制冷循环叁个子系统。喷射式空调循环系统又包括多参数可变喷射器、循环泵、冷凝器和蒸发器等部分。深入测试不同粗糙度、不同几何尺寸和不同工况下的混合系统的运行性能。同时,验证上述喷射器模型、最优几何尺寸判定方法及面向控制的模型的精确性,为系统控制方案的制定提供基础。
参考文献：
[1]. 催化装置压缩机建模与仿真研究[D]. 王靖亭. 大连理工大学. 2003
[2]. 中国汽车工程学术研究综述·2017[J]. 《中国公路学报》编辑部. 中国公路学报. 2017
[3]. 催化裂化装置叁维教学培训系统的研究与开发[D]. 孟石. 华东理工大学. 2014
[4]. 大型空气分离系统建模与低能耗化研究[D]. 田奇琦. 华中科技大学. 2016
[5]. 基于PSSP平台的油气初加工装置建模及仿真研究[D]. 吴涛. 东北石油大学. 2011
[6]. 滚动活塞压缩机径向间隙工质泄漏的仿真与实验研究[D]. 马小波. 广西大学. 2017
[7]. R2R型催化裂化装置反—再系统的建模与动态仿真[D]. 邵帅. 北京化工大学. 2008
[8]. 基于过氧比的车载燃料电池系统控制技术[D]. 郭爱. 西南交通大学. 2015
[9]. 双级压缩制冷系统的仿真模拟研究[D]. 张守兵. 郑州大学. 2016
[10]. 汽车废热驱动喷射式制冷系统关键技术研究[D]. 张海伦. 山东大学. 2018