含脉冲负载的综合电力系统储能优化配置研究

考虑到舰船环境限制和高能脉冲负载对储能的需求,有必要对储能装置进行合理的选型和优化配置,来提升综合电力系统性能。为此,基于带权极小模理想点法和层次分析法,提出了一种储能装置性能评价函数,并以其为优化目标,进行储能装置优化配置。所提出的评价函数充分考虑系统需求和脉冲负载特性,以储能装置体积、质量和经济性作为评价函数主要组成部分,同时考虑功率、能量、电压、荷电状态等约束,建立优化配置模型,并采用差分进化算法进行求解。以高性能锂电池和超级电容器为例,对所提模型进行求解计算,结果表明在所给权重系数下锂电池性能更优,更适用于综合电力系统,并给出了优化配置后的指导方案。     

月壤参数对月面着陆气囊缓冲性能的影响

为研究月壤参数对气囊缓冲性能的影响,根据“嫦娥三号”的着陆工况设计了月面着陆气囊,并基于可压溃泡沫模型建立了考虑月壤特性的气囊缓冲动力学模型。对不同月壤下气囊的缓冲过程进行分析,发现月壤越软有效载荷冲击加速度越小,但气囊会陷入月壤中,不利于对外排气,影响其缓冲效果。因此,采用气囊峰值压力、有效载荷最大加速度和最大下落高度3个指标对气囊缓冲性能进行综合评价,定量研究了月壤参数的影响规律。结果表明:月壤密度、剪切模量及屈服参数a₀和a₁对缓冲性能的影响较大,且对前两个指标为正影响,对后一个指标为负影响。进一步研究发现,这4个月壤参数与3个缓冲性能指标之间〖BHDWG8,WK10YQ,DK1*2,WK1*2D〗〖XCZX.TIF;%129%129〗听语音 聊科研与作者互动 均为指数函数关系。     

Investigation of normal,lateral, and oblique impact of microscale projectiles into unidirectional glass/epoxy composites

Spacesuits and spacecraft must endure high velocity impacts from micrometeoroids. This work considers the impact of 100 μm diameter projectiles into composite targets at velocities from 0.5 km/s to 2 km/s. This work begins by presenting an energy-based theoretical model relating depth of penetration (DoP) and impact force to impact velocity, characteristic time, and threshold velocity and force. Next, this work compares numerical simulations of normal impact on composites to the theoretical model. Numerical simulations are conducted with LS-DYNA and the well-known composite model, MAT-162. The numerical models consider unidirectional S2-glass fiber reinforced SC-15 epoxy composite laminates. The numerical model shows good correlation with the theoretical model. The numerical model also investigates lateral impact, parallel to the fiber direction, and oblique impact at angles from 30° to 82.5°. This work decomposes oblique impact into normal and lateral components, and compares them with normal and lateral impact results. The results show good correlation of the normal component of oblique results with the theoretical model. This numerical and theoretical study focuses on DoP, velocity, and penetration resistance force as functions of time. The theoretical model and numerical simulations are used to determine new DoP parameters: characteristic time of depth of penetration and threshold impact velocity. These models are a first step in developing the capability to predict DoP for oblique, microscale, high-speed impact on composite materials.     

An investigation on anti-impact and penetration performance of basalt fiber composites with different weave and lay-up modes

The woven basalt fiber composites (WBFC) and the unidirectional [0°/90°/45°/-45°]_s basalt fiber composites (UBFC) were prepared by hot-pressing. Three-point bending test, low velocity impact test, and ballistic test were performed to the prepared composites. After the tests, the specimens were recovered and analyzed for micromorphology. Three-point bending tests show that both the bending strength and stiffness of the WBFC surpass those of the UBFC. Low velocity impact test results show that the low velocity impact resistance to hemispherical impactor of the UBFC is higher than that of the WBFC, but the low velocity impact resistance to sharp impactor of the UBFC is lower than that of the WBFC. For the ballistic test, it can be found that the ballistic property of the UBFC is higher than that of the WBFC. After the tests, microscopic analysis of the specimens was applied, and their failure mechanism was discussed. The main failure modes of the UBFC are delamination and fibers breakage under the above loading conditions while the main failure mode of the WBFC is fibers breakage. Although delamination damage can be found in the WBFC under the above loading conditions, the degree of delamination is far less than that of the UBFC.     

四支板超声速引射器性能特性试验

对二维喷管构型的四支板超声速引射器进行冷流试验,分析启动、负载匹配方面的性能特性。试验结果表明:启动特性方面,四支板超声速引射系统的盲腔压力低于3 kPa,引射器入口腔压的迟滞压力比启动压力低15.9%。负载匹配特性方面,四支板引射器在小引射系数、大增压比状态下具有十分明显的优势,当引射系数为0.04时,增压比为11.21;当引射系数为0.10时,增压比为7.0。因此,二维喷管构型的多支板超声速引射器具有良好的启动、负载匹配性能,工程应用潜力较大。     

大容量储能发电机并联运行励磁控制算法

大容量储能发电机作为脉冲电源,整流后通过逆变器向大功率脉冲负载供电。采用储能发电机直流侧并联方式工作,可以有效提高系统带载能力与可靠性。当并联运行的储能发电机转速不同时,根据转速合理分配电机释放功率可以有效提高系统工作效能,因此需要设计一种具有功率调节功能的励磁控制算法。在电压、电流双闭环控制的基础上,引入功率前馈控制,推导并求解了前馈功率与励磁电流关系以及控制参数,并根据电机初始转速设计了功率分配算法。仿真试验结果表明,功率前馈控制在励磁控制过程中起主导作用,有效分配储能电机释放功率大小,提高了励磁电流响应速度,抑制了负载功率扰动对励磁控制系统的影响。     

强爆轰驱动超高速碎片发射装置设计因素分析

为了得到发射装置设计因素和超高速碎片性能间的关系,考虑了药型罩的材料、炸药种类、装药长径比、药型罩的锥角、药型罩的厚度、药型罩顶部靠近装药侧的曲率半径等设计因素,采用AUTODYNTM,结合正交试验,对超高速碎片的发射过程进行数值模拟。结果表明,3种发射装置结构分别可以提供质量为1. 533 g的紫铜碎片、速度为11. 649 km/s的铝碎片、动能为85. 6 k J的铝碎片; 2种发射装置结构均可以提供质量大于1 g、速度高于11 km/s的密实结构圆柱状碎片。验证了仿真方法的可信性,对影响碎片性能的设计因素进行了分析、排序,并得到了这些设计因素与碎片质量、速度、动能的关系。     

满足大动压模拟要求的试验弹道优化设计

为了解决弹道导弹在高海拔发射场进行飞行试验时的大动压检验问题,提出一种模拟大动压条件的试验弹道设计方法。针对发射场的实际特点,建立残骸再入的动力学模型与落区边界模型;将大动压模拟条件转化为过程约束,提出一种主动段联合优化策略。基于自适应模拟退火算法,分别设计了三组满足不同大动压模拟条件和各项约束的试验弹道,并给出了对应的落区调整方案,验证了该方法的可行性。设计结果表明,最大动压主要出现在一级,一级最大负攻角增加,则最大动压也明显提高;同时调整发射方位角和二、三级程序角可以保证试验弹道满足弹头落点约束条件。     

目标网络分层描述与自修复机制研究?

针对目标网络分层建模与自修复机制问题展开研究。首先建立了分层次的作战目标网络模型,在此基础上提出六种维度的指标以评价作战目标网络在攻击前后能力的变化情况;其次,从预警网络层、火力网络层、指控网络层分析探索作战目标体系在遭受攻击后的最优自修复策略;最后,通过模拟攻击实验仿真分析上述自修复机制的可行性。实验结果表明该目标网络的自修复机制相比传统方法,能够更好地发挥剩余节点的作战效能。     

考虑载荷作用次数的多失效模式扭力轴灵敏度分析

机械构件的不同的失效模式之间具有一定的相关性,而且随机载荷作用次数对机械构件的可靠性有一定程度的影响。因此对机械构件进行可靠性灵敏度分析时,需要充分考虑其不同失效模式和载荷作用次数的影响。通过运用顺序统计量理论考虑载荷多次作用以及多种失效模式条件下机械构件可靠性及可靠性灵敏度的变化规律,运用随机摄动理论和四阶矩技术,建立一种考虑载荷作用次数的多失效模式机械构件可靠性灵敏度分析数值方法的应力强度干涉模型。在随机变量前四阶矩已知的情况下,结合灵敏度分析的梯度算法,推导出关于随机变量均值和方差的灵敏度计算公式。以某履带车辆底盘扭力轴为例进行计算,得到其可靠度随载荷作用次数、随机变量均值和方差而改变的可靠性灵敏度变化曲线,为扭力轴的可靠性优化提供一定的理论依据。研究成果可以推广到相关机械可靠性灵敏度设计和结构优化领域,具有非常重要的实用意义。