考虑笼型转子趋肤效应的无轴承异步电机矢量控制优化

针对无轴承异步电机启动和运行时趋肤效应带来的转子参数变化问题,该文提出了一种基于有限元计算和最小二乘原理的转子参数辨识方法。在分析电机悬浮机理和构建其有限元模型的基础上,计算了不同转子电流频率下转子的电阻、漏感值,获取趋肤系数变化曲线。基于数学模型推导分析了趋肤效应对电机转子磁场定向和悬浮控制的影响。采用最小二乘法对转子参数进行曲线拟合,提出一种考虑趋肤效应的无轴承异步电机矢量控制优化,通过拟合辨识获得转子参数的实时值,提高控制系统转矩和悬浮性能,并搭建电机试验平台进行试验验证。试验结果表明,与未考虑趋肤效应的控制方法相比,采用转子参数辨识能够缩短电机转速响应时间0.05 s,响应速度提高了25%,并且电机转子的x、y方向位移幅值降低50%左右,具有良好的转矩特性和悬浮性能。该研究可为无轴承异步电机控制系统优化提供参考。     

设施园艺电驱移动平台轮毂电机设计及其磁-热耦合性能

针对设施园艺作业场景下电驱移动平台的低速大扭矩牵引作业需求,该研究设计了一种减速内转子轴向磁通轮毂电机,建立电机的电磁有限元模型并分析其电磁和损耗特性。考虑到绕组电阻率受温度变化影响,构建基于热网络法的轮毂电机磁-热耦合改进模型。与台架试验结果相比,基于改进模型获得的转矩预测值较传统模型的精度提高了5.33%,验证了模型的正确性。利用改进模型分析了温度和相电流对电机转矩特性的影响,仿真结果表明,输出转矩随电机温度增加而降低;在0～20 A,电机平均输出转矩与相电流呈线性关系。试验结果表明,轮毂电机功率随转速增加而增大,峰值功率可达4.59 kW,而转矩基本保持恒定;在转速450～900 r/min、转矩300～600 N·m时,电机效率高达93.2%。研究结果可为轴向磁通电机初步设计与多场耦合影响下电机性能分析提供思路。     

农村电网配电变压器选址优化模型改进与系统开发

农村电网多分布在山地、丘陵等地区,负荷点的海拔高度对变压器选址结果有着重要的影响,同时由于在布线过程中弧垂的存在,输电线长度实际并不是直线距离,该文对配电变压器选址优化传统模型进行了改进,引进由于弧垂存在的线路修正系数,并考虑海拔高度对距离计算公式进行了修正,提出了一种配电变压器选址优化改进模型（M-TLOM,modified-transformer location optimization model）,并在Visual Basic 6.0软件下开发了一套配电变压器选址优化系统（DTLOS 1.0）。通过实例分析表明,配电变压器选址优化改进模型可以降低农网配网损耗。     

基于复合滑移理论的轮胎抓地状态建模与验证

为了精确地估计轮胎抓地状态,该文针对影响汽车行驶稳定性和安全性的轮胎和地面之间的相互作用模型进行了深入研究。采用轮胎刷子模型,同时考虑纵向滑移和侧向滑移情况,提出了改进的复合滑移轮胎刷子模型。利用抓地力和最大滚动摩擦系数确定轮胎抓地状态。通过定义复合滑移系数建立了一个关于抓地状态的一元三次方程式,讨论模型中参数对抓地状态的影响,为了提高模型适应性,同时考虑了速度与最大滚动摩擦系数的变化关系。选用225/60R18轮胎的某车型进行3次重复双移线试验,结果显示:在转向时间段内(1.8~2,3.2~3.4,4.4~4.6 s)抓地状态分别为0.54、0.79和0.39,与估计值极限误差分别为4%、5.4%和5.2%,而在直线行驶时测量值与估计值误差小于2%,说明此解析模型可为预测轮胎滑移状态提供一种新的方法。该文对汽车操纵稳定性的研究具有一定的指导意义。     

交变磁场下磁纳米流冷却液强化柴油机缸盖微区域冷却

为能实现柴油机缸盖鼻梁微区域高效冷却兼顾节能化的要求,该文提出了一种通过外部施加交变磁场的方式促进磁纳米流内粒子的微运动达到强化传热的方法,并与传统乙二醇冷却液、Cu-乙二醇纳米流冷却液进行了柴油机缸盖鼻梁微区域传热效果的对比研究。结果表明:在0.17 Hz的磁场交变频率影响下,磁纳米流中加热棒温度值最大下降幅度提升了29.3%,内部粒子运动涡数增加。缸盖鼻梁微区域试验表明:相比传统乙二醇冷却液,稳态工况下,最大扭矩工况点和标定工况点处测点温度值最大下降幅度分别约为12%、14.4%,外特性工况下测点平均温度值降幅为23.7℃,约为9.4%。瞬态工况测试结果表明,采用交变磁场影响下的磁纳米流冷却液,柴油机预热时间较采用传统乙二醇冷却液和Cu-乙二醇纳米流冷却液分别缩短了9.8%和8.2%,柴油机急加速工况下能保持冷却液温度波动性小。能耗率计算结果表明,采用外部施加交变磁场加强磁纳米流冷却液高效传热的方式在达到相同冷却液温度时,可实现节能幅度为7.2%。该研究为柴油机乃至其他高温部件的节能化高效冷却提供科学参考。     

考虑工作压力的垂直摇臂式喷头可调结构参数优化与试验

为了使垂直摇臂式喷头运行时处于最优水力性能状态,采用中心复合试验设计与响应曲面分析对喷头的可调工作参数进行优化研究。以配重与旋转中心的距离、工作压力和喷嘴直径为变量,以喷灌变异系数、平均喷灌强度、正方形布置均匀系数和正三角形布置均匀系数为响应指标,建立了不同响应指标与变量的多元回归模型,研究了各因素及其交互作用对不同响应指标的影响。利用回归模型进行单目标与多目标的参数优化,并对其进行试验验证。结果表明:各因素对喷灌变异系数的影响顺序依次是:工作压力、喷嘴直径、配重与旋转中心的距离;对平均喷灌强度的影响顺序依次是:喷嘴直径、配重与旋转中心的距离、工作压力;对正方形布置均匀系数的影响顺序依次是:工作压力、配重与旋转中心的距离、喷嘴直径;对正三角形布置均匀系数的影响顺序依次是:工作压力、配重与旋转中心的距离、喷嘴直径。多目标优化下的最佳组合参数为:配重与旋转中心的距离116 mm、工作压力543 k Pa、喷嘴直径12.6 mm,其对应的喷灌变异系数、平均喷灌强度、正方形布置均匀系数和正三角形布置均匀系数分别为:0.27、6.37 mm/h、87.60%、87.93%,预测值与试验值的误差小于5%,预测回归模型具有较高的可信度。该研究可为垂直摇臂式喷头的设计以及合理调节配重与旋转中心的距离、工作压力和喷嘴直径使喷头运行时处于最优水力性能提供参考。     

改进层次分析法用于农用运输车综合性能的评价

该文在分析传统层次分析法标度不足的基础上,提出了一种基于转化函数和调和系数的新标度,建立了利用新标度的层次分析法,该方法体现了奖罚原则和合理性原则,且新的标度与传统标度的判断矩阵的一致性相当,因此,改进的层次分析法更加合理、有效。用改进的层次分析法对农用运输车综合性能评价可知,影响农用运输车综合性能评价的主要因素有发动机配套性能、价格、服务网点及服务质量。该研究为农用运输车管理部门、制造企业和用户正确评价农用运输车综合性能提供了一种有效的方法     

水稻灌区水量转化模型及其模拟效率分析

为更合理地定量描述和研究分析南方丘陵水稻灌区水量及其转化关系,在已构建的水稻灌区分布式水量平衡模型（改进SWAT模型）的基础上进一步从模型模拟结构、稻田水量平衡要素（蒸发、降雨、渗漏和灌排）模拟和渠系渗漏影响等方面对模型予以改进完善,以期能合理体现灌区特征,充分描述灌区水文过程,提高模拟精度,为灌区水量转化和节水潜力分析研究提供有效手段。文中将完善相关改进的模型应用于漳河灌区典型流域,并将其模拟结果与原SWAT模型模拟结果比较分析。结果表明：改进SWAT模型径流模拟总量与实测值基本一致,相对误差在±10.0%之内;Nash-Suttclife效率系数达到0.57～0.76;评价系数均在0.85以上。原SWAT模型径流模拟总量仅占实测值的30%～40%;Nash-Suttclife效率系数均低于0.50,甚至出现负值;评价系数在0.76～0.91之间。改进SWAT模型水稻蒸发蒸腾量模拟值与试验值相对误差仅为-4.76%,评价系数为0.93,Nash-Suttclife效率系数高达0.85;而原SWAT模型模拟值与试验值相对误差高达-38.49%,评价系数为0.73,Nash-Suttclife效率系数为负值。可见,改进SWAT模型因全面考虑水稻灌区水文特征,其模拟效率明显优于原SWAT模型,更适合于南方丘陵区水稻灌区的水文循环模拟。     

考虑无形磨损的拖拉机残值系数预测模型

针对当前随着农机设备更新速度加快,无形磨损对农机折旧影响加重的问题,该文在传统拖拉机残值系数预测模型的基础上引入无形磨损系数,构建了考虑无形磨损的拖拉机残值系数预测模型。以来自于农机服务中心农机及农具拍卖结果的25台拖拉机拍卖数据为研究样本,以机龄、年平均工作时长、无形磨损系数为变量参数,分析其价值变化规律;同时,为了进一步综合对比改进模型与原模型的残值系数预测精度,引入基于几何学的"弗雷歇距离"度量法。结果表明,改进模型与原模型相比,预测偏差较小,预测精度大幅度提高,达到24.9%及以上,能够显著地提高拖拉机残值预测准确度,该研究为折旧成本的计算和农机设备的更新决策提供了科学、准确的决策依据。     

基于横向力系数的汽车急转防侧翻车速计算模型与仿真

针对汽车转向行驶时常因车速过快而引发侧翻事故这一问题,通过建立车辆转向行驶的力学模型,分别对刚性车体和考虑悬架作用车体在急转工况下的受力状况进行分析;在分析车辆转向时横向载荷转移、悬架运动等因素对横向力系数影响的基础上,将横向力系数的计算方法进行改进;根据横向力系数与车速间的关系,建立了基于横向力系数的汽车急转工况防侧翻临界安全车速计算模型;选用某型商用车结构参数为例,通过Matlab软件仿真的方法将所建立模型与其他4种弯道安全车速计算模型进行对比分析,该模型所得临界安全车速处于其他4种车速模型所得结果的区间内;同时,采用车辆动力学软件Truck Sim进行不同转弯半径下的车辆转向侧翻仿真对该模型进行验证,模型所得安全车速值比Truck Sim软件仿真所得侧翻临界车速值约小10%。该研究为急转工况下车辆的侧翻评价以及车辆转向行驶的主动安全控制提供了参考。     

感应电场辅助提取鱼骨钙工艺优化

为了实现鱼骨可溶性钙的高效提取,搭建了基于单相变压器结构的试验系统并设计制造了功能性的玻璃腔体,以低频硅钢(400~700 Hz)作为闭合磁路利用感应交变电场对青鱼鱼骨钙进行提取,考察激励电压、电场频率、温度、料液比、溶液p H值对鱼骨钙提取率的影响。结果表明:低p H值环境更有利于鱼骨中钙的溶出,当激励电压一定时,提取率随电场频率增加而减少,感应电场辅助提取的较佳时间和温度分别为25 min和50°C,该技术的最优工艺参数为激励电压160 V、电场频率450 Hz、p H值2.5、料液比1∶5 g/m L,鱼骨钙提取率为88.65%±4.6%。研究结果为农副产品高附加值产物的提取提供了一种参考方法。     

磁场及流速场条件下盐渍液快速腌渍芥菜

为了实现对芥菜的快速腌渍,采用磁场和流动盐液相结合的方式对样品进行处理,并与静置条件下的腌渍进行了对比。利用不同磁感应强度的磁场(200、1 000、2 000 Gs)和流速场(0.03、0.06、0.22 m/s)完成对芥菜的腌渍处理,同时考察了传质动力学方程。结果表明:当腌渍条件于磁感应强度2 000 Gs和流速0.06 m/s时,可在180 min时间内使样品表层盐分达到饱和,盐分扩散系数为k=2.35×10-2 min-1,而当腌渍液处于湍流(0.22 m/s,雷诺数Re=4 132)的情况下则不利于盐分扩散,只施加磁场的静置腌渍对传质无显著提高(P0.05),而当腌渍液在层流状态下(雷诺数Re=563和1 127)则有利于盐分向多孔状原料的渗透,最佳工艺参数为磁感应强度B=2 000 Gs和流速v=0.06 m/s且该条件下的传质动力学模型可采用Logistic方程进行描述,预测方程决定系数为R2=0.976,该研究为农产品快速浸渍加工提供了参考。     

磁场非热杀菌技术初探

该文旨在采用自行设计的磁场杀菌装置，研究磁场非热杀菌技术。以啤酒酵母、大肠杆菌为对象菌，探求磁通密度、磁场极性转换时间等因素对对象菌的致死率影响规律，研究啤酒酵母磁场非热杀菌动力学。试验结果表明：磁通密度对啤酒酵母、大肠杆菌杀菌率有一定影响，对啤酒酵母、大肠杆菌致死效果最好的磁通密度分别为1.5T，1T。初菌浓度、磁通密度对大肠杆菌致死率有显著影响，当磁通密度为1T的磁场作用8 h，磁场对大肠杆菌致死率为78%。对象菌受磁致死的动力学方程的表达与化学一级反应方程相仿。     

笼型异步磁力耦合器机械特性与试验

为有效解决目前机械传动系统中选用电机时功率裕度过大而普遍存在的能源利用效率较低问题,提出一种基于三相异步电机鼠笼转子的异步磁力耦合器(squirrel cage asynchronous magnetic coupler,SCAMC)。结合SCAMC具体结构特点,采用标量磁位法及二维场边界条件,建立气隙磁场数理模型;在气隙磁通密度中引入时间变量,推导出感生电流随时间变化的表达式;基于电流叠加性,将笼条电流折算到转子表面,并沿圆周方向对感生电流所形成的洛伦兹力进行积分,建立了SCAMC的电磁转矩模型。基于上述理论及技术基础,设计并制造出一台37 k W SCAMC样机,并对其机械特性进行理论计算、仿真验证及试验测试。结果表明:转差率相同时,所得的仿真及试验数据与理论计算值相比,误差不超过5%;SCAMC与同容量的三相异步电机相比,线性工作区更宽,过载能力更强,但其机械特性偏软,可有效缓解负载对电机的冲击。该研究可为磁力耦合器在大惯量、难启动及经常性过载机械设备中的应用提供参考。     

变速椭圆齿轮泵的非线性振动模型与拍击特性

变速椭圆齿轮泵是一种具有大排量、低脉动的新型容积泵,为提升其在高转速下的动力学性能,降低振动和噪声,对该齿轮泵在周期负载作用下的拍击振动行为进行研究.阐明了基于外部非圆齿轮变速驱动的椭圆齿轮泵流量脉动平抑原理,给出了变速椭圆齿轮泵中两级非圆齿轮机构的传动比函数;基于集中参数法,考虑轮齿间的弹性变形、静态传递误差、齿侧间...     

苹果炭疽菌低毒性菌株的筛选及控病效果

苹果炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)感染能对苹果采后造成严重经济损失,利用弱致病菌株先侵入寄主组织后诱发植物产生抗病性,可以减轻植物病害的发生和危害。本研究利用离子注入和交变磁场处理的方法诱导产生苹果炭疽菌的低毒株,并进行筛选。通过调查菌株生长情况及在苹果上发生的病斑的大小,获得低毒株,对其在苹果上的保护作用进行测定,发现离子注入C100-2-5低毒株和磁场处理C0.25-1-2低毒株对苹果有较好的保护作用。     

滑切防缠式香蕉秸秆还田机设计与试验

针对香蕉秸秆富含纤维且含水率高等物理特性,现有的秸秆与根茬粉碎还田机田间作业时存在着切割阻力大,秸秆纤维易缠绕等问题。采用理论建模方法确定了秸秆滑切刀片的刀刃曲线方程;设计阐述了还田机的关键结构参数,该文研制出一种滑切防缠式香蕉秸秆还田机,并阐述了还田机械的总体机构与工作原理,同时对其秸秆粉碎率以及功耗进行田间试验。结果表明:各因素对香蕉秸秆粉碎率和功耗影响的显著性顺序从大至小依次均为秸秆粉碎刀辊转速、灭茬刀辊转速、机器前进速度。当机器前进速度为1.39 m/s、秸秆粉碎刀辊转速为1 600 r/min、灭茬刀辊转速为500 r/min时,香蕉秸秆粉碎率为95.2%,功耗为4.96 k W。在最优工作参数情况下,实际香蕉秸秆粉碎率为94.9%,实际功耗为5.1 k W,与软件分析值(95.2%、4.96 k W)间的误差分别为0.31个百分点、0.27%,验证了分析的可信性。通过与甩刀式立式香蕉秸秆粉碎还田机进行性能对比试验,得出所研制的滑切防缠式香蕉秸秆还田机秸秆粉碎率提高1.94个百分点,功耗降低11.3%。该机器的设计为中国南方热带地区香蕉秸秆还田技术的推广与应用提供了基础。     

温室多层覆盖传热的数值模拟与验证

为准确地掌握温室中不同材料和不同使用条件下多层覆盖的传热和保温特性,该文在前人研究的基础上建立了温室多层覆盖传热的理论模型,并开发了模拟其传热过程与计算传热量和传热系数的计算机程序,可根据覆盖材料的红外辐射特性、覆盖层构造参数以及工作环境等条件,定量分析覆盖层的传热情况,得出传热量以及传热系数的理论计算值。实测结果表明,传热量以及传热系数的理论计算值与试验测定值较为一致,表明该多层覆盖传热的理论模型具有较高的准确性。     

生物体低温保存用低频磁场发生装置的研制与应用试验

为了研究在低降温速率条件下,低频磁场对基本生物溶液相变过程冰晶形成的影响,运用开关电容技术研制了低频旋转磁场发生装置。该装置由振荡器、开关电容、二阶跟踪系统、数字开关系统、功放电路及亥姆霍兹线圈组等部分组成,可以产生频率、强度连续可调的旋转磁场。在控制0.9% KMnO₄溶液降温速率的条件下,将该装置产生的低频旋转磁场作用于该溶液。试验结果表明,低频旋转磁场对该溶液相变过程中冰晶的形成有显著影响,冰晶的大小随磁场频率的增加而变小。这对低降温速率下食品及生物组织的低温无损保存具有重大意义。     

土壤磁效应的研究

A study on the effect of applied magnetic field was performed with six types of soils collected from northeastern China.Magnetic field was found to cause changes of soil physico-chemical properties and soil enzyme activities.An appropriate applied magnetic field could cut down soil zeta-potential,soil specific surface,soil water potential and soil swelling capacity;raise the charge density on soil colloids and the activities of invertase,hydrogen peroxidase and amylase in the soils;enhance soil aggregation and improve soil structural status and soil water-releasing capability.