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腔体谐振式三维无线供电技术研究

腔体谐振式三维无线供电技术研究

作者：韩守鹏大连理工大学

学位级别：硕士

本文旨在为三维空间中自由移动的便携式设备进行灵活供电,探究腔体谐振原理在无线供电技术中的应用。无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)技术目前普遍应用的传输方式指向性强且缺少灵活性,不适合为三维空间中的设备灵活地供电... 详细信息

本文旨在为三维空间中自由移动的便携式设备进行灵活供电,探究腔体谐振原理在无线供电技术中的应用。无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)技术目前普遍应用的传输方式指向性强且缺少灵活性,不适合为三维空间中的设备灵活地供电。准静态谐振腔(Quasi-Static Cavity Resonator,QSCR)利用腔体谐振原理,在内部激发三维电磁场并传输能量,腔体中的便携设备可以在移动工作的同时灵活地接收电能。因此,本文选取准谐振腔作为研究目标,从理论、仿真和实验的角度探究其规律。使用单元辐射子模型分析准谐振腔场分布趋势,通过准谐振腔与谐振腔结构相似性分析准谐振腔场分布。根据输入系统总功率守恒,从能量耗散的角度推导系统传输效率并分析影响因素,同时使用实际参数验证所推导传输效率。推导结果显示,传输效率与准谐振腔表面材料、接收线圈尺寸、接收线圈位置等相关,使用实际参数计算的系统最高传输效率为48%。为了开展实验研究,设计并制作了准谐振腔和接收机构。接收机构包括利兹线平面螺旋线圈和PCB线圈分别用于系统特性实验以及无线供电实验。使用仿真和实验手段分析腔体谐振式无线供电系统中谐振电容对系统工作频率的影响以及接收线圈到电极距离、垂直高度、自转角度、公转角度对传输效率的影响。实验结果表明,接收线圈远离电极与自转运动对传输效率影响较大,垂直高度、公转角度对传输效率影响比较小。另外,仿真比较准谐振腔与磁耦合式WPT的发射线圈产生的磁场得知,准谐振腔内部磁场要比磁耦合式WPT技术稳定,因此准谐振腔适合进行大范围的灵活供电。研制了适用于腔体谐振式无线供电系统的高频逆变电源和便携式测量的电压电流无线测量模块。使用自制耦合机构、高频电源和测量模块进行无线供电实验;使用直接电流激励而不是波激励为准谐振腔提供能量。实验中分别以智能手机、灯珠、手持式风扇作为负载。结果显示,准谐振腔可以为内部空间自由移动的便携式设备灵活供电,智能手机无线供电实验的效率为31.25%,空间照明实验的效率为23.07%,为手持式风扇供电时效率为14.28%。腔体谐振技术作为一种新兴WPT技术,具有非常优越的供电灵活性,便携式设备可以在准谐振腔中边移动边充电。本文的理论研究和实验展示了腔体谐振技术在三维空间无线供电方向的应用前景。

关键词：无线电能传输技术腔体谐振便携式设备三维空间供电灵活性

应用面向对象数据模型设计的DIS仿真数据库

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计算机工程 2003年第12期29卷 195-196,F003页

作者：韩守鹏李庆民海军工程大学研究生院武汉430033

介绍用面向对象的分析方法设计分布式交互仿真(DIS)仿真数据库，具体描述对象定义语言(ODL)模型映射为关系模型实现数据库的方法。

关键词： DIS仿真面向对象数据模型关系型数据库映射

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基于DEVS的通用数据驱动实时仿真环境

系统仿真学报 2006年第9期18卷 2473-2476,2520页

作者：韩守鹏姚新宇黄柯棣国防科技大学机电工程与自动化学院军用仿真研究室湖南长沙410073

良好的适应性是仿真系统生命力的重要保证之一。提高仿真的适应性需要规定良好的模型和系统描述规范,并借助于规范的仿真系统开发模型,建立集成的仿真应用环境。基于实时网络的分布式硬实时仿真在很多领域有着广泛的应用,为适合硬实时... 详细信息

良好的适应性是仿真系统生命力的重要保证之一。提高仿真的适应性需要规定良好的模型和系统描述规范,并借助于规范的仿真系统开发模型,建立集成的仿真应用环境。基于实时网络的分布式硬实时仿真在很多领域有着广泛的应用,为适合硬实时仿真的需求,将离散事件系统形式化规范进行了适当扩展,并以面向对象模型和数据驱动的仿真系统开发方法为基础,建立了一集设计、试验与分析于一体的适应性集成实时仿真环境。文章详细介绍了硬实时仿真运行支撑件及其辅助工具的具体设计,并以其在“柔性数字化航天器设计”项目中的应用举例验证了该仿真环境的合理性。

关键词：实时仿真集成环境离散事件系统规范数据驱动动态数据驱动应用系统

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热水锅炉锅水汽化研究现状及数值模拟分析

热能动力工程 2017年第6期32卷 62-67页

作者：韩守鹏李宇翔王迪徐洪涛上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 榆林市特种设备检验所陕西榆林719000 上海市特种设备监督检测技术研究院上海200062

本文对热水锅炉锅水汽化原因及目前的研究现状进行了文献综述。利用CFD(计算流体力学)技术,对QXL-14-1.0/115/70-AⅡ型管架式锅炉内部水循环系统进行模拟分析,并与额定设计运行参数进行了对比验证。研究发现:在正常运行状态(工况一)和... 详细信息

本文对热水锅炉锅水汽化原因及目前的研究现状进行了文献综述。利用CFD(计算流体力学)技术,对QXL-14-1.0/115/70-AⅡ型管架式锅炉内部水循环系统进行模拟分析,并与额定设计运行参数进行了对比验证。研究发现:在正常运行状态(工况一)和回水流量降低60%(工况二)的情况下,模拟得到的热水锅炉管道内部温度场和速度场与锅炉设计额定参数基本一致;工况一中锅筒尾部第一根侧墙水冷壁和前墙水冷壁温度较高;工况二中侧墙水冷壁中上部温度较高,此处容易发生超温汽化;工况二中由于水流量下降,容易在侧墙水冷壁上部形成超温汽化现象,且锅炉管道和锅筒内积聚了大量水蒸气,使热水锅炉的正常使用功能遭到严重破坏。

关键词：热水锅炉锅水汽化数值模拟

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TNT装药渗出过程的数值模拟

兵工学报 2014年第4期35卷 547-551页

作者：孟祥尧邱志明张鹏韩守鹏宋保维西北工业大学航海学院陕西西安710072 海军装备研究院北京100073

根据溶解—扩散—解吸的基本微观过程,基于Fick定律和双膜理论建立了TNT装药渗出的数学模型。利用该模型对一维情况下水下及空气中爆炸物装药主要成分TNT通过橡胶材料的渗出过程进行了数值仿真,得到了材料内不同时刻的炸药浓度分布以及... 详细信息

根据溶解—扩散—解吸的基本微观过程,基于Fick定律和双膜理论建立了TNT装药渗出的数学模型。利用该模型对一维情况下水下及空气中爆炸物装药主要成分TNT通过橡胶材料的渗出过程进行了数值仿真,得到了材料内不同时刻的炸药浓度分布以及稳定后炸药渗出的扩散通量,仿真结果与文献[8]中的实验数据吻合,验证了该模型的合理性。对炸药的包覆材料厚度及外围介质等影响渗出的主要因素进行了仿真分析,结果表明TNT炸药在水中比在空气中更容易渗出。

关键词：兵器科学与技术爆炸物渗出过程 Fick定律扩散通量

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使用不同燃烧器对火筒式加热炉的影响分析

热能动力工程 2016年第10期31卷 43-49,125页

作者：韩守鹏廖晓炜黎亚洲徐洪涛上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 中国特种设备检测研究院北京100013

利用实验和数值模拟方法,分析了两种不同燃烧器对油田用火筒式加热炉内部温度场、流场以及燃烧过程中NO_x(氮氧化物)生成情况的影响。两种燃烧器功率均为700 kW,通过实验测量和数值模拟得到以下结论:在相同的功率情况下,采用强制鼓风式... 详细信息

利用实验和数值模拟方法,分析了两种不同燃烧器对油田用火筒式加热炉内部温度场、流场以及燃烧过程中NO_x(氮氧化物)生成情况的影响。两种燃烧器功率均为700 kW,通过实验测量和数值模拟得到以下结论:在相同的功率情况下,采用强制鼓风式燃烧器的加热炉炉内具有更高的平均温度;大气式燃烧器产生的火焰偏斜严重,炉顶部容易受到烟气冲刷而产生高温区域,炉底部烟气流量较小温度较低,换热条件较差;大气式燃烧器和强制鼓风式燃烧器在加热炉炉内燃烧所排放的烟气中NO_x质量—体积浓度差别较小,分别为118.3和108.1 mg/m^3。

关键词：燃烧器加热炉数值模拟

支持多剧情并发执行的仿真克隆中间件机制研究

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国防科技大学学报 2008年第5期30卷 108-113页

作者：周云韩守鹏刘焱黄柯棣胡德文国防科技大学机电工程与自动化学院湖南长沙411073 海军装备研究院北京100073 山东济宁电业局山东济宁272000

仿真克隆可以提高分布式离散事件仿真的效率和并行性,方便快捷地对仿真中的多种可能性进行分析、比较和评估。介绍仿真克隆的相关概念,分析HLA环境下封装式仿真克隆中间件的不足,提出并设计一种支持多剧情并发的拦截式HLA仿真克隆中间件... 详细信息

仿真克隆可以提高分布式离散事件仿真的效率和并行性,方便快捷地对仿真中的多种可能性进行分析、比较和评估。介绍仿真克隆的相关概念,分析HLA环境下封装式仿真克隆中间件的不足,提出并设计一种支持多剧情并发的拦截式HLA仿真克隆中间件,讨论基于该拦截式仿真克隆中间件的HLA仿真成员体系结构,并对联邦成员的时间延迟性能进行测试,测试结果表明该松耦合结构使联邦成员产生的时间延迟是有限且基本稳定的,基于拦截式仿真克隆中间件方法是可行的。

关键词：多剧情并发仿真克隆中间件本地RTI组件

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用准静态谐振腔实现自由空间无线电能传输

电机与控制学报 2023年第3期27卷 69-78页

作者：陈希有韩守鹏齐琛王杨周思岑大连理工大学电气工程学院辽宁大连116024 大连理工大学物理学院辽宁大连116024 上海核工程研究设计院有限公司上海200030

为了使运动工作和随意摆放的设备得到高效利用,从而不断提高人们生活品质和生产效率,人们迫切希望能够以无线方式为这些设备提供电力,而不是依赖导线连接电源或者停下工作来充电。据此,利用准静态谐振腔原理,初步研究了在特定三维空间内... 详细信息

为了使运动工作和随意摆放的设备得到高效利用,从而不断提高人们生活品质和生产效率,人们迫切希望能够以无线方式为这些设备提供电力,而不是依赖导线连接电源或者停下工作来充电。据此,利用准静态谐振腔原理,初步研究了在特定三维空间内,为静止或运动设备无线供电的技术。根据准静态谐振腔结构和电磁场分布特点,给出了准静态谐振腔电磁场各坐标分量的直观近似表达式。在此基础上,分析了接收线圈的感应电动势和腔体的功率损耗,以及传输效率的一般表达式。制作了2.08×2.08×1.12 m^(3)的立方体且带一对电极的准静态谐振腔,并针对接收线圈的自转和公转等运动,开展了传输功率与传输效率的实验研究和相同条件下的仿真研究,实现了在手持且运动状态下为手机无线充电的功能。

关键词：无线电能传输动态无线供电准静态谐振腔运动设备功率损耗公转

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DEVS/HLA分布仿真系统的时间推进方法研究

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系统仿真学报 2008年第7期20卷 1744-1748页

作者：韩守鹏张鹏邱晓刚黄柯棣海军装备研究院北京100073 国防科技大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073

离散事件系统规范(DEVS)和高层体系结构(HLA)关注于不同的系统层次,将它们结合起来可以有效实现模型重用并利于仿真系统的校核和测试。DEVS/HLA分布仿真环境是将两者集成在一起的实现形式,该环境的核心在于如何利用时间管理服务在HLA分... 详细信息

离散事件系统规范(DEVS)和高层体系结构(HLA)关注于不同的系统层次,将它们结合起来可以有效实现模型重用并利于仿真系统的校核和测试。DEVS/HLA分布仿真环境是将两者集成在一起的实现形式,该环境的核心在于如何利用时间管理服务在HLA分布模式下实现DEVS协议。在对DEVS/HLA环境的体系结构进行详细分析的基础上,详细研究了协调者控制和基于映射机制的两种时间推进方法,着重针对映射式方法提出了一种改进的时间推进算法,该算法能够为成员提供尽可能大的前瞻量,从而改进了DEVS/HLA系统的时间推进效率,算法的实际性能通过实验进行了验证。

关键词：离散事件系统规范高层体系结构时间管理前瞻量