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天然气发动机爆震特性研究

天然气发动机爆震特性研究

作者：咸凯山东大学

学位级别：硕士

随着传统石油资源的短缺和排放标准的升级,天然气作为可替代燃料具有较好的经济性和排放性,使得天然气发动机广泛应用于客车、重卡等领域,但爆震已经成为制约点燃式天然气发动机提升动力性和经济性的重要因素之一。因此,研究发动机不同... 详细信息

随着传统石油资源的短缺和排放标准的升级,天然气作为可替代燃料具有较好的经济性和排放性,使得天然气发动机广泛应用于客车、重卡等领域,但爆震已经成为制约点燃式天然气发动机提升动力性和经济性的重要因素之一。因此,研究发动机不同工作参数和天然气中其它组分对天然气发动机爆震的影响,便于深入理解爆震趋势和爆震成因,对探索爆震控制策略具有重要指导意义。本课题针对点燃式天然气发动机,构建了满足爆震预测的天然气简化机理,分别建立了三维进气流动仿真模型和基于G方程耦合天然气简化机理的三维燃烧仿真模型,验证了简化机理对滞燃期的预测精度以及三维燃烧模型对正常燃烧和爆震燃烧的预测精度,三维燃烧仿真模型可靠性得到保证。利用建立的三维燃烧模型研究分析了当量比、进气温度和燃料中乙烷体积分数对包含爆震燃烧阶段的整个燃烧过程和爆震特性的影响规律,研究过程中控制进入气缸燃料总热值不变。当量比对爆震特性的影响主要通过两种途径。其一,当量比增大,缸内火焰向四周传播的速度加快,燃烧放热越快,第一个放热峰值越高,爆震前未燃混合气的温度越高,加快了甲烷低温氧化速率,缩短了滞燃期;其二,当量比越大,末端未燃混合气中甲烷浓度越高,滞燃期越短。因此当量比为0.85时,甲烷低温氧化中间产物CH20生成速率较快,爆震发生时刻最早,爆震燃烧导致的第二个放热峰值也提前,缸内产生了明显的剧烈压力震荡,爆震强度大于其他三种当量比工况。当量比为0.7时,燃烧后期没有明显的放热峰值,缸内压力震荡也较小,可视为没有发生爆震。减小当量比,对爆震的抑制效果明显。本文选取进气门关闭后10℃A缸内混合气的温度作为进气温度进行对比研究。结果表明,计算温度范围内,进气温度因进气压力差异导致对火焰传播速度影响不明显,进气温度对发动机爆震特性的影响主要是通过改变混合气的滞燃期实现的。进气温度升高,甲烷氧化反应速率加快,爆震始点提前,爆震强度越大,爆震燃烧放热速率越快,导致缸内整体压力和温度增大。乙烷体积分数通过改变燃料滞燃期对天然气发动机的燃烧过程和爆震特性产生影响,具体表现为乙烷氧化分解产生的活性自由基促进了甲烷的氧化过程。在甲烷中添加乙烷,因乙烷活性较高,优先进行低温氧化反应,因此乙烷消耗较快且混合气滞燃期较短,更易发生爆震。

关键词：天然气发动机简化机理燃烧过程爆震特性 CH2O

面向订单生产企业的订单选择及车间调度方法研究

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面向订单生产企业的订单选择及车间调度方法研究

作者：咸凯合肥工业大学

学位级别：硕士

面向订单生产(Make-To-Order,MTO)企业以订单驱动生产作业,能够有效规避市场风险、满足多样化的市场需求,是中小型企业最为广泛的生产组织方式。柔性制造能力是MTO企业满足客户多样化需求、快速响应市场需求、提高企业市场竞争力的关键... 详细信息

面向订单生产(Make-To-Order,MTO)企业以订单驱动生产作业,能够有效规避市场风险、满足多样化的市场需求,是中小型企业最为广泛的生产组织方式。柔性制造能力是MTO企业满足客户多样化需求、快速响应市场需求、提高企业市场竞争力的关键,而订单选择与排产调度是影响企业柔性制造能力的关键环节,因此研究MTO企业订单选择与排产调度方法对提高企业的市场竞争力具有十分重要的作用。本文以MTO企业为研究对象,在调研国内外学者、企业管理人员关于MTO企业柔性作业能力研究的基础上,对MTO企业订单选择与排产调度、智能调度系统进行了深入研究:首先,提出了基于云模型的模糊层次分析法用于订单综合评价,进而以订单综合评价为前提,提出并验证了基于资源约束的订单选择方法;其次,为了优化企业生产作业计划,减少企业不必要的生产成本,建立了基于分批生产的订单排产调度模型,并以改进的遗传算法对模型进行求解。基于企业实际生产数据的案例研究表明,本文提出的基于分批生产的订单排产调度模型与求解方法,能够显著降低企业生产成本、提高企业利润;最后,为了加强企业对生产作业现场的控制,充分发挥生产线的生产能力,本文以某MTO企业的车载雷达智能组装生产车间为应用对象,设计并开发了组装生产线智能调度系统。

关键词： MTO企业订单选择订单排产调度制造执行系统柔性制造

直流电弧放电数值模拟及单壁碳纳米角生长机理研究

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直流电弧放电数值模拟及单壁碳纳米角生长机理研究

作者：苏咸凯昆明理工大学

学位级别：硕士

单壁碳纳米角（Single-wall carbon nanohorns,SWCNHs）是一种具有独特锥形结构的碳纳米材料,因其优异的理化特性而在世界范围内受到研究人员的重视。直流电弧放电法具有合成速度快、产物纯度高和环境友好等优点,被视为制备SWCNHs最有... 详细信息

单壁碳纳米角（Single-wall carbon nanohorns,SWCNHs）是一种具有独特锥形结构的碳纳米材料,因其优异的理化特性而在世界范围内受到研究人员的重视。直流电弧放电法具有合成速度快、产物纯度高和环境友好等优点,被视为制备SWCNHs最有效的方法之一。由于电弧放电产生的等离子体气氛涉及复杂的多物理场耦合作用,导致等离子体参数难以通过常规的实验手段获取,这也制约了SWCNHs生长机理的发展,至今没有完全统一的认识。为了解决上述问题,本文在无催化剂的氮气条件下通过直流电弧放电制备出SWCNHs,对其实验过程进行了数值模拟,并结合均相成核理论探究了SWCNHs的生长机理。首先,在不同的电流和气压条件下制备SWCNHs并对其进行相关表征,实验结果表明,70 KPa氮气时,随着电流从100 A增大到250 A,SWCNHs的平均粒径从42.72 nm增加到47.07 nm,200 A电流时,随着气压从40 KPa增大到70 KPa,SWCNHs的平均粒径从39.17 nm增加到45.61 nm,并且氮原子被掺杂进SWCNHs中,提高了其缺陷程度。随后,利用COMSOL软件建立电弧等离子体的电-磁-热-流耦合的二维数学物理模型,通过磁流体动力学方程组的稳态计算获得了等离子体区域的电流密度分布、温度场分布和流场分布,在稳态计算结果的基础上进行碳蒸气质量守恒方程的瞬态计算,得到了等离子体区域的扩散系数分布、碳质量分数分布和碳簇数密度分布。由模拟云图可知,随着电流的增大,等离子体区域的同一位置具有更大的电流密度、温度、速度、扩散系数和碳质量分数。同时,更大的电流对应着更大的阳极表面温度,温度的提高促使阳极表面的蒸发过程变得更加强烈,碳蒸发质量通量也随之增大,这与实验得到的阳极表面蒸发速率变化趋势相一致。将碳纳米颗粒的最高成核温度4900 K和氮气的电离初始温度3300 K之间的温度范围所对应的区域视作SWCNHs锥形结构的生长区域,在该区域内,碳簇数密度随着电流和气压的增大而呈现上升趋势。最后,结合均相成核理论建立了SWCNHs生长过程与数值模拟结果之间的联系,随着电流和气压的增大,碳纳米颗粒的成核温度和冷凝系数随之提高,导致SWCNHs具有较大的平均粒径,并提出了直流电弧放电制备SWCNHs的生长机理:阳极石墨棒的表面蒸发出大量C原子,C和C分子,彼此相互结合形成线性碳链,氮掺杂降低了能量势垒,有利于形成碳五元环和七元环,碳链变长并逐渐接近于环状结构,并进一步发展成为石墨片层结构,在范德华力的作用下,石墨片层结构聚集成球形粒子,球形粒子的外围结构在高温淬火后卷曲形成角状结构,得到SWCNHs。上述工作为SWCNHs的可控制备和规模化生产奠定了良好的理论基础,有助于深入挖掘SWCNHs在相关领域内的应用潜力。

关键词：单壁碳纳米角直流电弧放电等离子体数值模拟生长机理

计及纹波影响的电动汽车直流计量误差分析与改进算法研究

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计及纹波影响的电动汽车直流计量误差分析与改进算法研究

作者：咸凯耀山东科技大学

学位级别：硕士

随着技术的飞速发展,电动汽车逐渐成为人们关注的焦点。但目前大多数电动汽车充电站和充电桩由交流占据主导位置,通过车载充电机输出小功率直流充电,其充电速度很慢。而且当前大部分研究都是针对交流电,对充电速度更快且更加符合未来发... 详细信息

随着技术的飞速发展,电动汽车逐渐成为人们关注的焦点。但目前大多数电动汽车充电站和充电桩由交流占据主导位置,通过车载充电机输出小功率直流充电,其充电速度很慢。而且当前大部分研究都是针对交流电,对充电速度更快且更加符合未来发展趋势的直流充电的研究却很少。目前市场上已经有了用于直流电能计量的电能表,但将其应用于大功率电动汽车直流充电计量系统中,会存在计量误差大、适用范围小、安全性低等问题。因此,本文对电动汽车直流计量误差分析和改进算法进行了深入研究。本文从电能计量原理入手,理论分析了交流计量原理与现有的三种直流计量算法的原理。根据充电纹波特点分析了对平均值法和有效值法两种算法的误差,并利用推导出来的误差公式进行MATLAB仿真分析影响误差的因素,进而提出了提高计量准确性的两种方法—自适应滤波算法和改进计量算法。为了减小纹波含量,对自适应滤波算法进行研究,详细分析了三种基本自适应算法的原理、优点和局限性,引出了基于Sigmoid函数的变步长LMS算法,并对该算法深入研究。在不影响稳态误差的同时,优化了目标函数,提高了收敛速度,进而得到一种改进SVSLMS自适应滤波算法。为了减小纹波对计量算法的影响,针对实际单片机系统对计量算法的影响进行了研究,根据直流计量系统的硬件特点,分析了传统计量算法的误差,提出了更加适合单片机系统的改进计量算法,先使用模拟信号仿真验证了本文提出的改进算法的性能,进一步建立了电动汽车直流充电桩整流系统仿真模型得到实际输出信号进行仿真实验,结果表明本文提出的改进SVSLMS自适应滤波算法配合改进直流算法可以获得最小的误差,最快的收敛速度,具有更加优良的性能,适用于电动汽车直流计量系统。

关键词：电动汽车直流纹波改进SVSLMS算法改进直流计量算法

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基于线结构光的核燃料棒表面裂缝尺寸测量

激光与光电子学进展 2020年第22期57卷 147-157页

作者：咸凯强庞静珠胡俊东华大学机械工程学院上海201620

为实现复杂水下环境中裂缝尺寸的准确测量,提出了一种基于线结构光的核燃料棒表面裂缝尺寸测量方法。首先,对获取的图像进行灰度二维搜索,框选出待处理区域,再对该区域进行水平投影和一阶微分,进一步确定裂缝区域;然后,对裂缝区域进行... 详细信息

为实现复杂水下环境中裂缝尺寸的准确测量,提出了一种基于线结构光的核燃料棒表面裂缝尺寸测量方法。首先,对获取的图像进行灰度二维搜索,框选出待处理区域,再对该区域进行水平投影和一阶微分,进一步确定裂缝区域;然后,对裂缝区域进行阈值分割以缩小该区域范围,再利用种子点判断法确定出裂缝的上下边界;最后,使用最小二乘法拟合结构光中心线,用中心线方程与裂缝边界点集求交点来确定裂缝的具体位置,再将裂缝边界点转化为三维坐标进行距离采样,计算实际尺寸。实验结果表明使用该方法能精确快速测量出燃料棒表面裂缝的尺寸,并且使误差保持在0.03mm以内,可有效满足测量的便捷性和精确性。

关键词：图像处理线结构光表面裂缝水平投影种子点判断法最小二乘法距离采样

基于订单拆分生产的MTO企业生产调度及算法研究

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制造技术与机床 2018年第3期 143-148页

作者：姜康咸凯郝宇合肥工业大学汽车与交通工程学院安徽合肥230009

为提高面向订单(make to order,MTO)企业利润,在研究MTO企业车间调度特点的基础上,设计了适应MTO企业车间生产的二级调度方案——订单排产调度和工序调度。建立了基于订单可拆分生产的订单排产调度模型,并运用基于非线性寻优的改进遗传... 详细信息

为提高面向订单(make to order,MTO)企业利润,在研究MTO企业车间调度特点的基础上,设计了适应MTO企业车间生产的二级调度方案——订单排产调度和工序调度。建立了基于订单可拆分生产的订单排产调度模型,并运用基于非线性寻优的改进遗传算法对模型进行求解。将模型求解结果和基于传统最早交货优先(EDD)原则的调度结果进行比较,结果显示基于订单可拆分生产的订单排产调度可以显著地提高企业利润。

关键词：订单拆分二级调度遗传算法非线性寻优

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基于云模型的MTO企业订单选择方法研究

组合机床与自动化加工技术 2019年第1期 157-160页

作者：郝宇咸凯姜康合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009

针对订单式生产(Make-To-Order,MTO)企业的订单选择问题,提出了基于订单综合评价和资源约束的订单选择流程。为了提高订单选择决策的科学性,运用基于云模型的模糊层次分析法对待选订单进行综合评价与排序,利用云模型对模糊事件的处理方... 详细信息

针对订单式生产(Make-To-Order,MTO)企业的订单选择问题,提出了基于订单综合评价和资源约束的订单选择流程。为了提高订单选择决策的科学性,运用基于云模型的模糊层次分析法对待选订单进行综合评价与排序,利用云模型对模糊事件的处理方法,解决了订单综合评价结果相同时,订单排序盲目性的问题。最后,以订单综合评价结果为基础,提出了基于企业资源约束的订单选择策略,并通过实例对该订单选择方法的可行性与有效性进行了对比验证,结果表明该方法能够得出最优的订单选择方案。

关键词： MTO企业订单选择层次分析法云模型

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近代物理实验教程 1

面向离散制造业的生产调度算法研究与系统设计

丛书名：武汉大学本科生系列教材

1998年

作者：周孝安赵咸凯谭锡安郭玉华

本书是依据1989年审订的《综合大学物理专业近代物理实验教学基本要求》，在武汉大学物理系近代物理实验教学实践和历届近代物理实验讲义的基础上编写的。本书共收进八个单元27个实验，撰写入的姓名已在各篇的末尾载明。

ISBN: (纸本)7307025485

关键词：物理学学科:实验学科:高等学校学科:教材

来源：汇雅图书（南通市图书馆... 评论

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汇雅图书（南通市图书馆）

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组合机床与自动化加工技术 2016年第11期 154-156,160页

作者：姜康庄怀天咸凯合肥工业大学交通运输工程学院合肥230009

针对离散制造业的单件、小批量生产模式,分析其特点与企业需求,设计合理的系统流程和功能组成。构建以生产批次为单位的,基于时间和成本约束的多目标优化模型,利用改进的遗传算法求解调度模型的最优解。开发出符合离散生产模式的调度管... 详细信息

针对离散制造业的单件、小批量生产模式,分析其特点与企业需求,设计合理的系统流程和功能组成。构建以生产批次为单位的,基于时间和成本约束的多目标优化模型,利用改进的遗传算法求解调度模型的最优解。开发出符合离散生产模式的调度管理系统,通过实例验证其有效性及可行性。

关键词：遗传算法时间和成本设计开发调度管理系统