Les03_RW(基于性能的设计和开发 )
基于OpenFOAM的正十二烷喷雾燃烧数值模拟
基于 ＯｐｅｎＦＯＡＭ 的正十二烷喷雾燃烧数值模拟
李文刚， 肖隐利， 路易聘， 曹志博， 吴娟
（ 西北工业大学 动力与能源学院， 陕西 西安 ７１００７２）
摘 要：为了深入理解喷雾射流的燃烧特性，基于 ＯｐｅｎＦＯＡＭ 平台，采用有限速率 ＰａＳＲ 燃烧模型和 详细化学反应动力学相结合的方法，对 ＥＣＮ（ｅｎｇｉｎｅ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ）Ｓｐｒａｙ Ａ（正十二烷喷雾燃烧） 无反应和有反应 ２ 种情况进行数值计算。 无反应情况下验证了该喷雾模型的适用性和精确性，发现 预测的液体和蒸气穿透长度、混合分数等喷雾特性参数与试验结果吻合很好；反应情况下分析了正十 二烷喷雾点火经历的低温反应和高温点火 ２ 个过程，发现低温反应在未发生高温点火前持续放热，在 高温点火后仍持续稳定进行，起到促进高温点火和稳定火焰作用；研究了不同燃油注入压力对点火延 迟时间和火焰浮升高度的影响。
ＥＣＮ 将正十二烷的喷雾燃烧称为 Ｓｐｒａｙ Ａ，由于 常用柴油的化学成分复杂，其热力学性质和化学性 质很难获得。 因此，ＥＣＮ 刚开始数值模拟时采用易 于操作且化学反应动力学已被广泛验证的正庚烷替 代柴油。 然而典型柴油碳链是由 １０ ～ ２５ 个碳原子 组成，因此正庚烷并不能较好地反映柴油的热物理 性质，尤其是柴油的沸腾和蒸发等性质，而这些性质 对准确预测柴油喷雾燃烧的点火延迟时间和火焰浮 升高度等参数至关重要。 而正十二烷有更长的碳 链，热物理性质和输运性质明确，更适合替代柴油燃 料。 近年来，许多学者和研究人员意识到开发正十 二烷合适的化学反应机理的重要性，Ｌｕｏ 等［２］ 开发 并验证了一个包含 １０６ 组分 ４２０ 基元反应的正十二 烷骨架机理，采用非定常雷诺时均法（ ＵＲＡＮＳ） 验证 了射 流 喷 雾 燃 烧； 斯 坦 福 大 学 的 Ｎａｒａｙａｎａｓｗａｍｙ
Solaris 8 (SPARC 平台版) 发行说明说明书
Solaris8(SP ARC平台版)10/00发行说明更新Sun Microsystems,Inc.901San Antonio RoadPalo Alto,CA94303-4900U.S.A.部件号码806-6267–102000年10月Copyright2000Sun Microsystems,Inc.901San Antonio Road,Palo Alto,California94303-4900U.S.A.版权所有。
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基于FDS_的飞机客舱内饰材料的参数优化研究
Science and Technology & Innovation｜科技与创新2024年第08期DOI：10.15913/ki.kjycx.2024.08.028基于FDS的飞机客舱内饰材料的参数优化研究陈莹隆，伍毅（中国民用航空飞行学院，四川广汉618307）摘要：为了优化飞机客舱火灾数值模型并提高其模拟的精确度，采用火灾动力学三维模拟软件FDS（Fire Dynamics Simulator）建立全尺寸A320客舱火灾模型，通过对飞机客舱典型内饰材料热物理性参数的敏感性分析，探究这些参数对飞机客舱火灾动态模拟结果的影响程度。
结果表明，飞机内饰材料的密度、比热系数、参考温度等参数都会对火灾的热释放速率（Heat Release Rate，HRR）和燃烧过程产生影响，在不同误差范围内的变化会导致热释放速率的增加或减少，其中参考温度的变化会导致热释放速率的峰值提前90 s到达。
关键词：FDS；飞机客舱火灾；数值模拟；参数分析中图分类号：TP391.9 文献标志码：A 文章编号：2095-6835（2024）08-0101-03为实现飞机的轻量化和提升内饰工艺性能的目的，如今在现代民用飞机的机舱内广泛采用了大量的复合材料，这也同时加大了潜在的火灾风险，特别是在飞机发生碰撞后火势蔓延到飞机客舱时，这些复合材料可能会迅速燃烧并释放出大量热量、烟气、毒气和固体颗粒，对机上人员造成严重伤害[1]。
为了降低飞机火灾的危害性，开展飞机火灾数值模拟，进而探究飞机内饰材料的燃烧性能，是合理制订飞机客舱火灾防治措施的基础。
近年来，基于计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）数值模拟技术的场模拟软件FDS正迅速成为飞机火灾学术研究和实际问题分析及设计中不可或缺的工具[2]。
然而，要想实现科学和逼真的飞机客舱火灾数值模拟，往往需要评估模型假设和简化对模拟结果的影响，同时评估对特定火灾场景有重要影响的主要物理过程和涉及的经验参数，这些参数控制着网格大小、时间步长和收敛公差等，模型涉及的热解方案越复杂，需要在数值逼近方法中引入的变量就越多，从而增加了数值模拟运算成本。
宽带近红外荧光粉KScP2O7∶Cr3+的发光特性研究及近红外LED_器件应用
第 44 卷第 12 期2023年 12 月Vol.44 No.12Dec., 2023发光学报CHINESE JOURNAL OF LUMINESCENCE宽带近红外荧光粉KScP2O7∶Cr3+的发光特性研究及近红外LED器件应用马子婷，张先哲，戴鹏鹏*，沈丽娜*（新疆师范大学物理与电子工程学院，新疆发光矿物与光功能材料研究自治区重点实验室，新疆乌鲁木齐 830054）摘要：近红外（NIR）器件的小型化和智能化需求推动了高效宽带近红外荧光粉的设计与发展。
目前，Cr3+激活的宽带近红外荧光粉主要采用传统的多格位共占据策略设计实现。
然而，由于处在不同晶体学格位的Cr3+热猝灭行为不一致和光谱稳定性差等问题，导致其实际应用受限。
本文基于单格位占据策略，采用高温固相法制备了一系列宽带近红外荧光粉KSc1-x P2O7∶x Cr3+（x = 0.01~0.09），并对其晶体结构、发光性能及热猝灭机理进行分析。
研究结果表明，在x = 0.03 时，KSc0.97PO7∶0.03Cr3+（KSP∶0.03Cr3+）样品发光强度达到最大值，随后出现浓度猝灭现象，该现象主要归因于相邻Cr3+‐Cr3+之间的能量传递。
在蓝光激发下，KSP∶0.03Cr3+样品光谱覆盖700~1 200 nm，发射主峰位于857 nm，半高宽为149 nm。
此外，通过晶体结构和低温光谱分析以及对Cr3+所处晶体场强度计算，表明该宽带近红外发射的实现归因于Cr3+占据处于弱晶体场（D q/B = 1.98）的Sc3+晶体学格位。
在高温373 K时，样品的发光强度为室温下发光强度的60.2%，表明该荧光粉具有良好的热稳定性。
最后，利用该荧光粉与蓝光LED芯片制备了近红外荧光粉转换型LED（NIR pc‐LED）器件，证实该荧光粉在生物医学成像、夜视以及食品检测方面具有潜在应用价值。
关键词：近红外荧光粉；单格位占据策略；宽带发射； Cr3+掺杂； NIR pc-LED中图分类号：O482.31 文献标识码：A DOI： 10.37188/CJL.20230218Luminescence Properties of KScP2O7∶Cr3+ Broadband Near-infraredPhosphor and Application of Near-infrared LED DeviceMA Ziting， ZHANG Xianzhe， DAI Pengpeng*， SHEN Lina*（Xinjiang Key Laboratory for Luminescence Minerals and Optical Functional Materials，School of Physics and Electronic Engineering， Xinjiang Normal University， Urumqi 830054， China）* Corresponding Authors， E-mail：394641236@；94423609@Abstract：The miniaturization and enhanced intelligence of near infrared （NIR）devices have stimulated the de‐sign and advancement of high-efficiency broadband NIR phosphors. It is widely believed that multisite co-occupancy strategy by Cr3+ ions is a very effective method for designing broadband near-infrared phosphors. However， Cr3+ ions at different crystallographic sites often exhibit distinct thermal-quenching behaviors， leading to poor spectral stabili‐ty，which hampers their practical applications.In our work，we prepared a series of KSc1-x P2O7∶x Cr3+（x= 0.01-0.09） broadband NIR phosphors via the high temperature solid-state method using the one-site occupation strategy.The crystal structure， luminescence performance and thermal quenching mechanism of KSc1-x P2O7∶x Cr3+ were inves‐tigated in detail. At x = 0.03 ， the luminescence intensity of KSc0.97P2O7∶0.03Cr3+（KSP∶0.03Cr3+） reaches its maxi‐mum. The concentration quenching appears when x exceeds 0.03， which is attributable to energy transfer between文章编号： 1000-7032（2023）12-2158-10收稿日期：2023‐09‐20；修订日期：2023‐10‐08基金项目：国家自然科学基金（62264014，52262029，51762040）；新疆维吾尔自治区自然科学基金（2021D01E19，2022TSY‐CXC0016）；新疆师范大学青年科技创新人才项目（XJNUQB2022‐15）；新疆维吾尔自治区研究生科研创新项目（XSY202201013）Supported by National Natural Science Regional Foundation of China（62264014，52262029，51762040）； Natural Science Foun‐dation of Xinjiang Uygur Autonomous Region（2021D01E19，2022TSYCXC0016）； Project of Youth Science and Technology In‐novation Talent Project of Xinjiang Normal University（XJNUQB2022‐15）；Postgraduate Research and Innovation Project ofXinjiang Uygur Autonomous Regions（XSY202201013）第 12 期马子婷，等：宽带近红外荧光粉KScP2O7∶Cr3+的发光特性研究及近红外LED器件应用adjacent Cr3+-Cr3+. Under blue light excitation of ~ 471 nm， the KSP∶0.03Cr3+ phosphor exhibits a broadband emis‐sion ranging from 700 nm to 1 200 nm， with a peak centered at 857 nm and a full width at half-maximum （FWHM）of ~149 nm. Structural analysis and low temperature spectroscopy indicate that the broadband NIR emission originate from Cr3+ occupying a single Sc3+ site with the weak crystal field （D q/B = 1.98） in the KSP host. At 373 K， the inte‐grated emission intensity of KSP∶0.03Cr3+ sample keeps 60.2% of that at room temperature， suggesting good PL ther‐mal stability.Finally，we prepared a near-infrared phosphor-converted LED device （NIR pc-LED）by utilizing the KSP∶0.03Cr3+ NIR phosphor and a blue light LED chip， and confirm its potential applications in night vision， bio‐medical imaging， and food detection.Key words：near-infrared phosphor； one-site occupation strategy； broadband emission； Cr3+； NIR pc-LED1 引 言近红外光谱分析是一种高效、无损的分析技术，广泛应用于夜视照明、植物生长和生物成像等领域。
基于FPGA的智能小车设计
基于FPGA的智能小车设计焦健雄;赵贺;罗应龙;尹鹏程;刘紫燕【摘要】针对目前由于各种人为因素造成的交通事故频发的问题,提出一种基于FPGA的智能小车的设计方案.在该方案中设计了颜色处理模块、图像压缩模块、SOPC模块等.通过该平台,可以实现红绿灯识别,并在SoPC中嵌入代码实现中心定位,控制小车在道路的正确轨迹行驶,从而实现自动驾驶.【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2016(035)011【总页数】3页(P22-24)【关键词】智能小车;FPGA;颜色处理;图像压缩【作者】焦健雄;赵贺;罗应龙;尹鹏程;刘紫燕【作者单位】贵州大学大数据与信息工程学院,贵州贵阳550025;贵州大学大数据与信息工程学院,贵州贵阳550025;贵州大学大数据与信息工程学院,贵州贵阳550025;贵州大学大数据与信息工程学院,贵州贵阳550025;贵州大学大数据与信息工程学院,贵州贵阳550025【正文语种】中文【中图分类】TP273.5引用格式：焦健雄，赵贺，罗应龙，等. 基于FPGA的智能小车设计[J].微型机与应用，2016,35(11)：22-24.汽车保有量的增加给人们出行带来了极大的便利，但同时也带来了很多交通安全的隐患，如何减少交通安全事故的发生成为了一个亟需解决的问题。
自动驾驶控制系统的出现提供了一个全新的思路，其主要依靠车内计算机系统为主的智能驾驶仪来实现自动驾驶，并根据视觉感知获得车辆周围环境信息以此控制车辆行驶。
例如谷歌研发的无人驾驶系统就是一种自动驾驶控制系统。
目前智能小车大部分使用ARM或DSP平台，对图像的处理速度慢，影响图像识别和处理的速度。
本文设计了基于FPGA的智能小车，利用机器视觉感知技术，提高了图像识别的实时性，从而增强了车辆的安全系数，对交通安全产生了深远的影响，也对人民群众的生命财产安全有重大意义。
整个智能小车系统由摄像头、FPGA、存储器、视频显示、直流电机及驱动器模块组成[1]，系统的设计框图如图1所示。
三岵Siemens SIRUS 3RW30 31软启动器说明书
Siemens LV 1 · 20066■OverviewVarious versions of the SIRUS 3RW30/31 soft starters are available:•Standard version for fixed frequency three-phase motors, sizes S00, S0, S2 and S3•Version for fixed-speed three-phase motors in a 22.5mm enclosure•Special-purpose version 3RW31 for Dahlander motors only in size S0•Version for soft starting single-phase motors of sizes S0, S2 and S3.SIRIUS 3RW30/31 for three-phase motorsSoft starters rated up to 55kW (at 400V) for standard applica-tions in three-phase networks. Extremely small sizes, low power losses and simple commissioning are just a few of the many ad-vantages of this soft starter. The special feature of the 3RW31 series is that it allows independent definition of two separate acceleration ramps (Dahlander motors).SIRIUS 3RW30 for single-phase motorsThe additional version for standard applications in single-phase networks. Its voltage edge function reduces the motor's inrush current and effectively lowers the torque at the point of starting up. The load and the supplying network are thus protected.■ApplicationThe SIRIUS 3RW30/31 solid-state soft starters are suitable for soft starting and stopping of three-phase asynchronous ma-chines.Due to two-phase control, the current is kept at minimum values in all three phases throughout the entire starting time. Due to continuous voltage influencing, current and torque peaks, which are unavoidable in the case of wye-delta starters, for instance, do not occur.Application areas •Fans •Pumps•Building/construction machines •Presses •Escalators•Transport systems•Air conditioning systems •Ventilators•Assembly lines•Compressors and coolers •Operating mechanisms6■Selection and ordering dataSelection of the soft starter depends on the motor’s ratedcurrent.3RW30 03-2CB543RW30 25-1AB14*You can order this quantity or a multiple thereof.6/6Siemens LV 1 · 2006Siemens LV 1 · 200661)Rated control supply voltage U s 110 ... 230 V AC/DC.Selection of the soft starter depends on the motor’s rated current.The SIRIUS 3RW3 solid-state soft starters are designed for easy starting conditions. J Load < 10 x J Motor . In the event of deviating conditions or increased switching frequency, it may be neces-sary to choose a larger device. Siemens recommends the use of the selection and simulation program Win-Soft Starter.See LV 1 T for information about rated currents for ambient temperatures >40 °C.Ambient temperature 40 °C Ambient temperature 50 °CSize DT Order No.Price per PUPU (UNIT, SET, M)PS*PG Weightper PU approx.Rated opera-tional current I e Rated output of three-phase induction motors for rated operational voltage U e Rated opera-tional currentI e Rated output of three-phase induction motors for rated operational voltage U e115 V 230 V 400 V 500 V 115 V 200 V 230 V 460 V 575 V AkWkWkWkWAhphphphphpkg12.5--3 5.5--11--337.5--S0 B 3RW31 24-1CB141 1 unit 1310.46816--47.5--14--3310--S0 B 3RW31 25-1CB141 1 unit 1310.47525-- 5.511--21--5515--S0B3RW31 26-1CB141 1 unit 1310.46412.5------7.511------7.510S0 B 3RW31 24-1CB151 1 unit 1310.46716------1114------1010S0 B 3RW31 25-1CB151 1 unit 1310.47625------1521------1520S0B3RW31 26-1CB151 1 unit 1310.47525 2.24----21 1.533----S0 A 3RW30 26-1AA121 1 unit 1310.439383 5.5----32255----S2 B 3RW30 35-1AA121 1 unit 1310.689755.511----6451010----S3B3RW30 45-1AA121 1 unit 1311.393*You can order this quantity or a multiple thereof.6Accessories1)With internal soft starter power supply.Forsoft startersSize Version DT Order No.Priceper PUPU(UNIT,SET, M)PS*PG Weightper PUapprox.Type kg3RW39 26-8A3RW39 36-8A3RW3 . 2.S0To increase switching frequencyand for device mounting in posi-tions different from the normal posi-tion.The fan is snapped into the enclo-sure from below.During operation, (control signalinput "IN" at potential A1), the fan isrunning. After a stop, the fan contin-ues to run for about another 60 min-utes.}3RW39 26-8A1 1 unit1310.008 3RW30 3.and3RW30 4.S2S3}3RW39 36-8A1 1 unit1310.030CoversTerminal covers for box terminals3RT19 36-4EA23RW30 3.S2Additional touch protection to befitted at the box terminals(2 units required per device)}3RT19 36-4EA21 1 unit1010.016 3RW30 4.S3}3RT19 46-4EA21 1 unit1010.023Terminal covers for cable lugs and bar connections3RT19 46-4EA13RW30 4.S3For complying with the phaseclearances and as touch protec-tion if box terminal is removed(2 units required per contactor)}3RT19 46-4EA11 1 unit1010.037Version FunctionalityFunctionsUse DT Order No.Priceper PUPU(UNIT,SET, M)PS*PG Weightper PUapprox.kg Sealable caps Forsecuringagainstunauthorized adjust-ment of setting knobsFor deviceswith 1 or2 COcontacts}3RP1 9021 5 units1010.004Push-in lugsfor screw mountingFor deviceswith 1 or2 COcontacts}3RP1 903110 units1010.002*You can order this quantity or a multiple thereof.6/8Siemens LV 1 · 20066/9Siemens LV 1 · 20066Note:The covers and connection modules listed here are also used for load feeders (3RV motor starter protector + 3RT contactor). For further technical specifications see Controls –> Contactors and Contactor Assemblies.For fuseless load feeders with size S00 soft starter, the link module has an integrated conductor routing.1)Computer labeling system for individual labeling of device labeling platesavailable from:murrplastik Systemtechnik GmbHFor soft starters Size Version DT Order No.Price per PUPU (UNIT, SET, M)PS*PGWeight per PU approx.Typekg3RA19 11-1A3RA19 21-1A3RA19 31-1AElectrical and mechanical linkbetween motor starter protector and soft starter.Single unit packaging 3RW30 1..S00 }3RA19 11-1AA001 1 unit 1010.0273RW30 2..S0 }3RA19 21-1AA001 1 unit 1010.0373RW30 3..S2 }3RA19 31-1AA001 1 unit 1010.0423RW30 4..S3 }3RA19 41-1AA001 1 unit 1010.090Multi-packs 3RW30 1..S00 }3RA19 11-1A 110 units 1010.0193RW30 2..S0 }3RA19 21-1A 110 units 1010.0283RW30 3..S2 }3RA19 31-1A 1 5 units 1010.0333RW30 4..S3}3RA19 41-1A15 units1010.072*You can order this quantity or a multiple thereof.6/10Siemens LV 1 · 200661)Without connectors for data and auxiliary power (yellow and black).2)With one connector each for data and auxiliary power (yellow and red).For busbar accessories, see SIVACON Switchgear,Distribution Systems and Cabinets –> 8US Busbar Systems.For soft starters Version DT Order No.Price per PUPU (UNIT, SET, M)PS*PGWeight per PU approx.Typekg3RK14 00-1KG01-0AA13RK14 00-1MG01-0AA1AS-Interface load feeder modulesFor standard rail mounting sizes S00 and S0. For mounting onto 40 mm or 60 mm busbar systems and SIRIUS stan-dard mounting rail adapters the matching support is required (see 3RK1 901-3GA00); the AS-Interface connectors for the data and auxiliary power cable (yellow and black) must be ordered separately (see 3RK1 901-0.A00)Rated opera-tional voltage U e2 inputs / 1 output 24 V DC 1)}3RK1 400-1KG01-0AA11 1 unit 1210.0974 inputs / 2 outputs A 3RK1 400-1MG01-0AA11 1 unit 1210.1002 inputs / 1 relay output 120/230 V AC 2)C3RK1 402-3KG02-0AA11 1 unit 1210.1243 inputs / 2 relay outputsB3RK1 402-3LG02-0AA111 unit 1210.143Manuals for AS-Interface load feeder modules German, English }3RK1 701-2GB00-0AA01 1 unit 1920.197French, ItalianA 3RK1 701-2HB00-0AA01 1 unit 1920.196Supports for AS-Interface load feeder modulesWidthFor mounting onto 3RA19 22-1A SIRIUS standard mounting rail adapter45 mmB3RK1 901-3GA0011 unit 1210.048Support with mounted power connector couplingPower connector sets 5-pole, 2.5 mm 2(1 package = 5 connec-tors and 5 couplings)C 3RK1 901-0EA001 5 sets 1210.1113RK19 01-0NA003RK19 01-0PA00AS-Interface connectors for data and auxiliary supply cablesColorWith insulation displace-ment terminals for 2 x (0.5 to 0.75 mm 2) flexible leadYellow C 3RK1 901-0NA001 5 units 1210.015BlackC3RK1 901-0PA001 5 units 1210.0153RA19 223RW30 1.Standard mounting railadapter for mechanical mounting of motor starter protector and contactor; can be snapped onto standard mounting rail or for screw mounting, suit-able for size S00}3RA19 22-1A1 5 units 1010.095Surge suppressors3TX7 462-3.RC elementsRated opera-tional voltage U eFor lateral snapping onto auxiliary switch or 35 mm standard mounting rail127 ... 240 V AC A 3TX7 462-3T 1 1 unit 1010.081*You can order this quantity or a multiple thereof.6/11Siemens LV 1 · 20066■More informationConfigurationThe 3RW solid-state motor controllers are designed for easy starting conditions. In the event of deviating conditions or in-creased switching frequency, it may be necessary to choose a larger device. For accurate dimensioning, use the Win-Soft Starter selection and simulation program.If necessary, an overload relay for heavy-starting must be se-lected where long starting times are involved. PTC sensors are recommended. This also applies for the smooth ramp-down be-cause during the ramp-down time an additional current loading applies in contrast to free ramp-down.In the motor feeder between the SIRIUS 3RW soft starter and the motor, no capacitive elements are permitted (e.g.no reactive-power compensation equipment). In addition, neither static sys-tems for reactive-power compensation nor dynamic PFC (Power Factor Correction) must be operated in parallel during starting and ramp-down of the soft starter. This is important to prevent faults arising on the compensation equipment and/or the soft starter.All elements of the main circuit (such as fuses, controls and over-load relays) should be dimensioned for direct starting, following the local short-circuit conditions. Fuses, switching devices and overload relays must be ordered separately. Please observe the maximum switching frequencies specified in the technical specifications.Power electronics circuit diagram 1)Status graphs1)Circuit diagram applies to sizes S0 and S2;for size S00, phase L3 is bridged;for size S3, phase L2 is bridged.Control with a PLCWhen a 3RW30 is operated with a triac output or thyristor output, the leakage current at the PLC output should be <1mA be-cause otherwise the 3RW30 will interpret the resultant voltage drop at the input as an "On command". As a corrective measure for PLC outputs with a higher leakage current, an RC element with >100nF and 220W can be connected in series between "IN1" and terminal "A2" of the 3RW30 (Order No.: 3TX7 462-3T see Selection and Ordering Data).Win-Soft Starter selection and simulation programWith this software, you can simulate and select all Siemens soft starters, taking into account various parameters such as mains properties, motor and load data, and special application requirements.The software is a valuable tool, which makes complicated, lengthy manual calculations for determining the required soft starters superfluous.You can order the CD-ROM under the following order number:Order No.: E20001-D1020-P302-V2-7400.You can find more information on the Internet at:/sanftstarter3RW31。
3RW简介
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我们的太阳系卓尔不群 — 颇富灵性，运行稳定...
如今，西门子SIRIUS产品已是大放异彩，辐射整个西门子低压控制产品线，并
通过模块化设计，自成体系。各种可和谐搭配，简捷组合的标准器件，加上西
门子源源不断的创新动力，将完美满足客户对开关、保护和起动的任何需求。
SIRIUS 3RW30：平滑起动传送 带，最小化设备磨损，延长维护 和保养时间。
nN
起动器的额定电流Ie与电机的额定电流IN一致 3根电缆连接到电机
过载保护如何？ 坦白地说：对于许多应用，在我们的软起 动器中都集成有电机过载保护功能。这就
内三角接线方式
L1 L2 L3 N PE
软起动，但动力足— S IRIUS 软起动器的 优 点 一 览 ・软起动，软停车 ・平滑起动 ・降低峰值电流 ・避免起动时的电网 电 压 波 动 ・减轻电网压力 ・降低传动系统中的 机 械 冲 击 ・与常规起动器相比 ， 显 著 节 省 空 间 和 布 线 成 本 ・免维护开关 ・操作简便 ・与模块化 SIRIUS 系 统 和 谐 搭 配
M direct
start
I stardelta
58%
M star-
I soft
starter
delta
M M soft N
Speed
starter
I N
Speed
nN
nN
UL1L3
L1
L2 U L1
L3
-L3
软起动器使用半导体元件进行
α α α α ϕ
G1
电压相位控制
α = 相位控制角
M 3~
越来越多的公共事业公司希望能将起动电 流限定在特定值内。通过降低起动电流 , 来减轻对电网的压力。西门子软起动器的 限流功能即是实现这种要求的首选解决方 案。
潮流能水轮机尾流场及涡特性DDES模拟
第40卷第3期2021年9月海岸工程C O A S T A L E N G I N E E R I N G V o l .40 N o .3S e pt e m b e r ,2021潮流能水轮机尾流场及涡特性D D E S 模拟何 聪,史宏达,张 嶔*,赵昌宇,翟仁彬(中国海洋大学工程学院,山东青岛266100)收稿日期:2021-05-24资助项目:国家重点研发计划项目 基于我国资源特性的海洋能高效利用创新技术研发(2018Y F B 1501900);山东省重点研发计划(重大科技创新工程)项目 海洋可再生能源互补利用关键技术研究与示范(2019J Z Z Y 010902);山东省自然科学基金项目 潮流㊁波浪能高效捕获与转换基础研究(Z R 2017Z A 0202);海洋可再生能源专项项目 100k W 潮流能发电装置研究安装(G HM E 2010G C 02-2)作者简介:何 聪(1994-),男,硕士研究生,主要从事海洋可再生能源开发与利用方面研究.E -m a i l :o u c _h e c o n g @163.c o m *通信作者:张 嶔(1983-),男,副教授,博士,硕士生导师,主要从事旋翼类尾流方面研究.E -m a i l :z h a n g q i n 2000@o u c .e d u .c n (李 燕 编辑)摘 要:为研究潮流能水轮机尾流场流动特性及涡结构组成,基于D D E S (D e l a y e dD e t a c h e dE d d y S i m u l a t i o n )模型对不同流速和转速的4种工况下水轮机尾流场进行数值模拟,并进一步探究其尾流场空间涡结构的变化特性㊂结果表明,水轮机的数值模拟结果与试验结果能够较好吻合㊂对比不同工况下的尾流场模拟结果可知:水轮机尾流区域流动复杂,延迟分离涡模拟方法能有效模拟水轮机旋转过程中产生的叶尖涡㊁叶尖脱落涡㊁轮毂涡等不同涡结构,并能完整观察到叶尖涡的产生㊁脱落㊁失稳㊁破碎过程㊂转速一定时,流速越大,叶尖脱落涡㊁轮毂涡的发展距离越远;流速一定时,转速越大,涡的发展距离越短㊂本文数值模拟计算结果可为实际海况中潮流能阵列水轮机的布局提供可靠依据㊂关键词:潮流能;尾流场;数值模拟;D D E S 模型;涡结构中图分类号:T K 73 文献标志码:A 文章编号:1002-3682(2021)03-0187-09d o i :10.3969/j .i s s n .1002-3682.2021.03.003引用格式:H EC ,S H IH D ,Z HA N G Q ,e t a l .S i m u l a t i o n o fw a k ef i e l d a n d v o r t e x p r o p e r t i e s o f t i d a l t u r b i n e b a s e d o nD D E S [J ].C o a s t a l E ng i n e e r i n g ,2021,40(3):187-195.何聪,史宏达,张嶔,等.潮流能水轮机尾流场及涡特性D D E S 模拟[J ].海岸工程,2021,40(3):187-195.潮流能因可预测性高㊁储量丰富而被广泛研究㊂水平轴潮流能水轮机能很好地转换利用潮流能,但高昂的发电成本影响了潮流能的商业发展㊂采用多机组潮流能水轮机阵列能有效节省发电成本㊁增加供电量,通过对尾流结构研究可以确定相邻水轮机之间的最佳距离,从而获得更高的转换效率[1]㊂同时,水轮机尾流对海床冲刷㊁积淤等也有重要影响[2]㊂因此研究潮流能水轮机的尾流结构有重要意义㊂在潮流能尾流场研究中,G a u r i e r 等[3]利用实验对比了不同湍流下的水轮机性能,结果表明低流速下水轮机荷载会受内部湍流结构的影响㊂张玉全等[4]讨论了水轮机安装高度对尾流扩散的影响,提出增加水轮机与池底的距离可以加快尾流恢复速度,减小尾流长度㊂但尾流复杂的物理规律没有被完全揭示,随着科学技术进步,数值模拟因成本低㊁效率高逐渐应用于潮流能水轮机尾流的空间演变过程研究㊂L e r o u x 等[5]使用R A N S -S S T 模型对潮流能水轮机进行了数值模拟研究,结果表明稳态和瞬态的方法在潮流能水轮机性能模拟方面精确度相似,都能较好预测推力系数和功率系数,但是在对尾流的数值模拟中,瞬态模拟的结果更加符合实验结果㊂A f g a n 等[6]对比了基于R A N S 和L E S 模型对潮流能水轮机尾流场的数值模拟差异,结果表明L E S 模型可以捕捉到叶片尖端旋涡及解释支撑塔架对尾流的相互影响,而R A N S 未捕捉到这2种旋涡㊂相比R A N S 模型,L E S 模型对流场的描述更加准确详细㊂但需要昂贵的计算成本,且受限于计算设备㊂为了减少求解边界层湍流结构的计算量,D E S 模型被提出并后续优化为D D E S 模型㊂本文基于D D E S 方法对潮流能水轮机尾流场进行数值模拟,通过与实验结果对比,验证数值模拟的计188 海 岸 工 程40卷算精度和可靠性,叙述数值模拟的网格类型㊁模型参数㊂重点分析水轮机尾流场的典型物理量的分布特征,以及研究水轮机的涡结构发展过程㊂1 几何模型与计算区域潮流能水轮机几何模型采用P a yn e 等[7]设计的三叶片水平轴水轮机模型(图1)㊂转盘半径(R )为0.6m ,叶片翼型为N A C A63-8X X ㊂水轮机尾舱由两部分组成,直径(D )由0.12m 增加至0.16m ㊂数值模拟的计算域大小与实验水槽尺寸相符,长11D ,宽3.3D ,高1.7D (图2)㊂计算域原点位于水轮机转子顶部中心㊂图1 水轮机模型F i g .1 M o d e l o f t h ew a t e r t u r b i n e 图2 计算域尺寸F i g .2 D i m e n s i o no f t h e c o m p u t a t i o nd o m a i n 对入口的边界条件设定为速度入口,(x ,y ,z )向流速分别为(0.81,0,0)m ㊃s -1,湍流强度为12%㊂顶部㊁两侧和底部的边界类型为对称边界条件 s y mm e t r y ,出口处设置为压力出口,水轮机的叶片和尾舱部分设置为无滑移壁面边界类型㊂2 数值模型建立2.1 湍流模型D DE S 模型较D E S 模型[8]引入一个延迟函数,重新构造了D D E S 的长度尺度,同时考虑了网格尺度和涡黏场,避免了从R A N S 到L E S 的切换太过靠近壁面,也防止模型预测过早分离㊂本文基于S S T 模型的D DE S -S S T 方法[9],其控制方程为∂ρk ∂t +Ñ㊃ρU k ()=Ñ㊃μ+σk μt ()Ñk []+P k -ρk 3/l D D E S ,(1)∂ρω∂t +Ñ㊃ρU ω()=Ñ㊃μ+σωμt ()Ñω[]+21-F 1()ρσω2Ñk ㊃Ñωω+αρμt -βρω2,(2)μt =ρa 1㊃k m a x a 1㊃ω,F 2㊃S (),(3)式中:ρ为流体密度;U 为速度;k 为瞬时湍流动能;l D D E S 为D D E S 长度尺度;ω为比耗散率;σk =0.85㊁σω=0.5㊁σω2=0.856㊁a 1=0.31㊁α=1㊁β=0.09,均为模型系数;S 为应变力张量;P k ㊁P w 为结果项;P 为压力;μt 为湍流涡黏度;F 1㊁F 2为S S T 的混合函数㊂式(1)中D D E S 的长度尺度l D D E S 为l D D E S =l R A N S -f d m a x (0,l R A N S -l L E S ),(4)式中:I L E S ㊁I R A N S 分别为L E S ㊁R A N S 的长度尺度㊂D D E S 的长度尺度l D D E S 和涡黏性场㊁时间有关,其作用能使R A N S 湍流模型具有自我延续功能㊂如果3期何 聪,等:潮流能水轮机尾流场及涡特性D D E S 模拟189 数学函数f d 表明某点位于边界层内,则使用长度尺度l D D E S 的模型可以判断转变为LE S 模式的时机㊂当出现大范围的分离流动时,f d 值就会从0转变为到L E S 模型㊂流体发生分离后从R A N S 到L E S 的转换比D E S 方法更迅速㊂D E S 结合了R A N S 和L E S 的优势同时相比L E S 计算量减少,而D D E S 改善了D E S 存在的灰色区域和模化应力不足的问题㊂2.2 网格划分结构化网格能够对尾流场信息捕捉效果更好,网格较为规整㊂非结构化网格对复杂区域处理更为高效,同时也能保证数值模拟的精确性[10]㊂因此本文利用P o i n t w i s e 18网格划分软件,采用混合网格类型对潮流能水轮机进行网格生成㊂即水轮机叶片面网格㊁叶片周围的体网格以及水轮机尾流区域采用结构化网格,转子顶部㊁尾舱表面网格使用非结构化三角形网格(图3)㊂借助软件中的 V o e x l 算法完成计算域中体网格的填充,该算法以四面体㊁金字塔㊁棱柱等类型填充过渡区域,在尾流区域填充六面体结构化网格(图4)㊂网格拓扑结构分为动域与静域两部分,动域包含水轮机叶片与转子,静域为流场其余部分(图5)㊂此拓扑结构有利于水轮机进行定常的多重参考系㊁非定常的滑移网格方法计算㊂图3 水轮机面网格划分F i g .3 S u r f a c e g r i dd i v i s i o n s o f t h ew a t e r t u r b i n e 图4 V o e x l 算法对叶片附近填充的体网格F i g .4 T h e v o l u m e g r i d s f i l l e dn e a r t h eb l a d e s b a s e do n t h eV o e x l a l g o r i t h m图5 计算域网格F i g .5G r i d s o f t h e c o m p u t a t i o nd o m a i n 2.3 网格无关性分析以粗网格㊁中网格㊁细网格类型,设计了3种密度的水轮机网格数量,详见表1㊂在加密动域的同时,静域网格数也在增加,使得动域㊁静域交界面网格尺寸大小相近,以保证网格连续性和良好的过渡性,提高数值模拟计算的精确性㊂采用湍流 S p a l a r t -A l l m a r a s 模型进行稳态计算,停止标准为迭代5000次,在迭代3000次时水轮机推力值趋于稳定㊂水轮机网格在计算得出壁面的最大Y +值在5以内,出现在叶尖处,最小首层网格厚度为1ˑ10-7m ㊂随着水轮机网格的不断加密,推力系数也在增加㊂当网格加密至4182W 时,推力系数监测值变化190 海 岸 工 程40卷幅度减小,而粗网格和细网格的推力差距较大㊂综合计算精度㊁计算资源成本,本文最终选择细网格作为数值模拟的最终网格㊂表1 5种网格的静域、动域网格数T a b l e 1 T h e g r i dn u m b e r o f t h e s t a t i c a n d t h e d y n a m i c d o m a i n s o f 5k i n d s o f g r i d s 网 格动域网格数/个静域网格数/个总网格数/个推力系数粗网格1719564356641252859760.78中网格482838710613844154422310.80细网格1544223126375841418180720.813 计算结果与讨论3.1 水轮机性能结果验证水轮机性能与流场参数定义如下:R T S =ωR U 0,(5)C T =T 0.5ρU 20A ,(6)C P =P 0.5ρU 30A =Q ωR 0.5ρU 30A ,(7)E T K =U '2x +U '2y +U '2z 2,(8)式中:R T S 为转速比;C T ,C P 分别为水轮机的推力系数和功率系数;P 为功率;E T K 为湍流动能(m ㊃s -1)2;ω为水轮机旋转速度(r a d ㊃s -1);R 为水轮机半径(m );U 0为入口流速(m ㊃s -1);T 为转子推力(N );ρ为水的密度(k g ㊃m -3);A 为转盘面积(m 2);Q 为水轮机转矩(N ㊃s );U x ㊁U y ㊁U z 分别为x ㊁y ㊁z 流向的瞬时速度与平均速度差值(m ㊃s -1)㊂以细网格进行定常计算,设置水轮机R T S 分别为5.37,5.52,5.75,5.98,6.52,6.97和7.51㊂通过功率系数㊁推力系数式(6)~式(7)计算得出水轮机在不同转速下的推力系数与功率系数㊂由图6可见,数值模拟结果低于实验结果的7%,但是仍处于实验采集数据的相对误差10%范围内㊂由于本文主要对尾流场发展规律进行研究,未考虑实验中的支撑结构,该部分误差可能来源于支撑结构的影响[11]㊂图6 实验与数值模拟的功率系数和推力系数对比F i g .6 C o m p a r i s o no f p o w e r c o e f f i c i e n t a n d t h r u s t c o e f f i c i e n t b e t w e e n t h e e x p e r i m e n t s a n d t h en u m e r i c a l s i m u l a t i o n s3期何聪,等:潮流能水轮机尾流场及涡特性D D E S模拟191 3.2水轮机尾流结果验证在入口x向流速为0.81m㊃s-1㊁转速为9.01r a d㊃s-1工况时,非定常模型计算的时间步长为9.69ˑ10-4 s,每步最大迭代次数8次㊂达到停止时间32s后,水轮机在旋转10圈后流场达到稳定状态㊂取数值模拟结果中水轮机旋转最后5圈数据进行相位平均处理㊂由此得出水轮机尾流场中X=0.1D,0.5D和1.0D截面上监测点的平均速度,并与实验监测数据[7]进行对比㊂在Y=0处,因为尾舱的存在,X=0.1D,0.5D截面下,尾舱直径的部分实验与数值数据均无法采集㊂由图7可见,数值模拟的尾流速度与实验尾流的截面数据吻合良好,下游数值结果中出现的差异主要与数值模拟中使用的简化有关,其中没有对支撑结构进行建模,而尾舱被短圆柱代替㊂上述结果说明数值计算模型的计算精度较高,对后续尾流场及涡特性分析具备一定的可信度㊂图73个截面下数值模拟与实验尾流监测点速度对比F i g.7C o m p a r i s o n o f t h ew a k e s p e e d s a t t h em o n i t o r i n gp o i n t s o f t h r e e s e c t i o n s b e t w e e n t h e e x p e r i m e n t s a n d t h e n u m e r i c a l s i m u l a t i o n s3.3水轮机尾流特性分析本文以不同转速㊁不同流速设计了4种工况,以此进行尾流场结果的对比分析,并研究尾流场的发展规律㊂同时借助高性能计算集群,以192核的计算资源对潮流能水轮机单个工况并行计算,各算例详细信息及计算所耗时间见表2㊂表2数值模拟中各工况详细信息及计算耗时T a b l e2 T h e d e t a i l e d i n f o r m a t i o na n d c o m p u t a t i o n t i m e o f e a c hw o r k i n g c o n d i t i o n s i n t h en u m e r i c a l s i m u l a t i o n s 工况流速/(m㊃s-1)转速/(r a d㊃s-1)总耗时/h10.617.35102.520.619.0198.430.817.35102.740.819.0198.5湍流是非常复杂的随机过程,对湍流动能的分析可以了解流场湍流随时间和空间变化的情况㊂为贴近真实的海洋流场情况,入口边界至X=3D处的湍流动能值较高㊂对湍流动能数值高于10-4的区域进行遮192 海 岸 工 程40卷挡,以便对尾流场湍流动能观察更为清晰㊂由图8可见,4种工况中流场湍流动能均沿Z =0对称分布,低流速流场在X =5D 处湍流动能开始减弱㊂此后,流场的发展以自由剪切流与尾流混合发展为主㊂湍流动能在X =8.5D 处向中心聚集㊂高流速流场中,尾舱后的湍流动能数值为低流速流场3倍,高转速下的流场,湍流动能在发展至X =6D 时,湍流动能有增加的趋势,在X =9.5D 处湍流动能明显增加㊂这说明在高转速情况下,流场与水轮机转速后的尾流与自由流存在混合现象,增强了尾流的湍流效应,从而导致湍流动能增加㊂低转速下,湍流动能从X =5.5D 开始减弱,但流场发展仍以水轮机旋转产生的尾流为主㊂图8 4种工况下Y =0截面的湍流动能云图F i g .8 C l o u dm a p o f t h e t u r b u l e n t k i n e t i c e n e r g y a t Y =0s e c t i o nu n d e r t h e f o u rw o r k i n g c o n d i t i o n s 图9中给出了4种工况下的涡量云图㊂涡量是描述流体的旋转运动特性的物理量,能表征涡特性及涡分离㊁脱落演化过程,由对速度的旋度计算得来㊂x ,y ,z 方向涡量的计算公式为ωx ωy ωz éëêêêêùûúúúú=∂w ∂y -∂v ∂z ∂u ∂z -∂w ∂x ∂v ∂x -∂u ∂y éëêêêêêêêêùûúúúúúúúú,(9)3期何聪,等:潮流能水轮机尾流场及涡特性D D E S模拟193式中:u㊁v㊁w分别为x㊁y㊁z方向的速度㊂涡量(单位为S-1)值大小的计算方法为 ω =ω2x+ω2y+ω2z㊂由图9可见,从Y=0截面观察到水轮机叶尖后产生2个主涡带,转轴后为2个次涡带,轮毂涡在经过尾舱后发展成为一个涡带㊂由于叶片的高速旋转,而叶尖处形成叶尖涡,并逐步脱落形成叶尖脱落涡㊂4种工况下的叶尖脱落涡以规则圆形向后发展㊂并且沿流场方向直径增加,涡结构失稳直至消散㊂在工况1与工况2中能清晰观察到绕尾舱旋转的轮毂涡㊂由水轮机叶片根部旋转与尾舱的相互作用产生,并从尾舱末端脱落㊂高流速流场叶尖脱落涡在X=7D处开始减弱㊁消散,而低流速流场叶尖脱落涡在X=5D处开始消散㊂图94种工况下的涡量云图F i g.9 C l o u dm a p o f t h e v o r t i c i t y u n d e r t h e f o u rw o r k i n g c o n d i t i o n s图10为4种工况下的尾流场涡量等值面图,通过对水轮机的三维涡量等值面图分析,可以观察到水轮机中涡结构的详细发展过程㊂为了更清晰地观察流场涡结构的变化,以不同涡量值形成等值面,设置工况1~工况4的显示涡量值分别为3.0㊁3.8㊁3.5和5.0㊂图中展现的叶尖脱落涡最终都是以椭圆形状脱落,但是脱落过程不同,低流速流场较高流速流场的脱落过程往往更加迅速,叶尖脱落涡形成的涡环连续性更强,涡环之间的距离减少0.1D㊂高流速流场中,在叶片旋转与流场作用下,转盘中间形成的涡数量更多㊂轮毂涡在低流速流场下,绕尾舱旋转发展的迹象更突出,能观察到轮毂涡旋转时形成的涡环㊂轮毂涡在经过直径变194海岸工程40卷大的尾舱时,部分轮毂涡发生破碎㊂流场速度增加时,叶片与尾舱㊁流场之间的相互作用增强,轮毂涡的发展情况更为复杂,涡破碎现象更为明显㊂当流速一定时,转速增加,叶尖涡脱落形成的涡环直径增加㊂具体变化为工况1涡环直径由0.18D增加至与工况3的0.2D,工况2涡环直径由0.19D增加至与工况4的0.22D㊂注:涡量颜色根据速度渲染,各工况涡量等值面设置:(a)涡量值为3;(b)涡量值为3.8;(c)涡量值为3.5;(d)涡量值为5.0图10尾流场的涡量等值面云图F i g.10 C l o u dm a p o f t h e v o r t i c i t y i s o s u r f a c e o f t h ew a k e f i e l d4结论本文采用D D E S方法对水轮机尾流场进行数值模拟研究,通过对比不同入流与水轮机转速尾流场的数值模拟结果,得出以下结论:①4种工况下湍流动能均沿Z=0轴对称分布,转速一定时,流速越大湍流动能越高㊂流速一定时,转速越大流场的自由流与尾流混合现象越明显㊂②水轮机尾流场涡结构主要由叶尖涡㊁叶尖脱落涡和轮毂涡组成㊂流场的入流速度与转速会影响尾流场中涡结构发展距离与涡量形成大小㊂转速一定时,流场流速越大,叶尖脱落涡㊁轮毂涡的发展距离越远㊂流速一定时,转速越大,涡的发展距离越短㊂本文对比了不同工况潮流能水轮机尾流涡结构发展变化规律,研究结论可为潮流能水轮机的阵列布局提供技术支持,对未来环境保护㊁海床冲刷研究奠定基础㊂同时,研究结论可为潮流能水轮机的阵列布局提供技术支持,对未来环境保护㊁海床冲刷研究奠定基础㊂参考文献(R e f e r e n c e s):[1] G A J A R D O D,E S C A U R I A Z AC,I N G R AM D M.C a p t u r i n g t h ed e v e l o p m e n t a n d i n t e r a c t i o n so fw a k e s i nt i d a l t u r b i n ea r r a y su s i n g ac o u p l e dB E M-D E Sm ode l[J].O c e a nE n g i n e e r i n g,2019,181:71-88.3期何聪,等:潮流能水轮机尾流场及涡特性D D E S模拟195 [2] H I L LC,MU S A M,C H AMO R R OLP,e t a l.I n t e r a c t i o nb e t w e e n a n a x i a l-f l o w m o d e l h y d r o k i n e t i c t u r b i n e a n d a n e r o d i b l e c h a n n e l[J].O p e n J o u r n a l o fO b s t e t r i c s&G y n e c o l o g y,2013,3(7):573-576.[3] G A U R I E RB,I K H E N N I C H E U M,G E 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i s n u m e r i c a l l y s i m u l a t e du n d e r f o u r c o n d i t i o n so f d i f f e r e n t f l o wv e l o c i t i e s a n d r o t a t i n g s p e e d s b a s e do nD D E Sm e t h o d,a n d t h e s p a t i a l v a r i a t i o no f t h e v o r t e x s t r u c t u r e o f t h ew a k e f i e l da r e f u r-t h e r e x p l o r e d.T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h e s i m u l a t i o n s o f t h e t u r b i n e a r e i n g o o d a g r e e m e n tw i t h t h e e x p e r i-m e n t s.F r o mt h e c o m p a r i s o no f t h ew a k e f i e l d s i m u l a t i o n s u n d e r d i f f e r e n t c o n d i t i o n s i t c a nb e l e a r n e d t h a t t h e f l o wi n t h ew a k e a r e a o f t h e t u r b i n e i s c o m p l e x,a n dd i f f e r e n t v o r t e x s t r u c t u r e s s u c h a s t i p v o r t e x,t i p s h e d d i n g v o r t e x a n dh u b v o r t e x g e n e r a t e dd u r i n g t h e r o t a t i o n o f t h e t u r b i n e c a nb e e f f e c t i v e l y s i m u l a t e db y t h em e t h o d o f d e l a y e d s e p a r a t i o nv o r t e x,a n d t h e p r o c e s s e s o f g e n e r a t i o n,s h e d d i n g,i n s t a b i l i t y a n db r e a k-i n g o f t h e t i p v o r t e x c a nb e o b s e r v e d c o m p l e t e l y.W h e n t h e s p e e d i s c o n s t a n t,t h e l a r g e r t h e f l o wv e l o c i t y, t h e f a r t h e r t h e d e v e l o p m e n t d i s t a n c e o f t h e t i p s h e d d i n g v o r t e x a n d h u b v o r t e x;a n dw h e n t h e f l o wv e l o c i t y i s c o n s t a n t,t h e l a r g e r t h e s p e e d o f t h e r o t a t i o n,t h e s h o r t e r t h e d e v e l o p m e n t d i s t a n c e o f t h e v o r t e x e s.T h e n u m e r i c a l s i m u l a t i o n s o f t h e s t u d y c a n p r o v i d e a r e l i a b l e b a s i s f o r t h e l a y o u t o f t i d a l c u r r e n t t u r b i n e a t t h e a c t u a l s e a c o n d i t i o n s.K e y w o r d s:t i d a l e n e r g y;w a k e f i e l d;n u m e r i c a l s i m u l a t i o n;D D E Sm o d e l;v o r t e x s t r u c t u r eR e c e i v e d:M a y24,2021。
斜齿轮参数化设计系统开发
１ 引言
渐开线斜齿轮因其 良好的啮合性能和承载能力 ， 成为机械 传动中的重要零件。现代设计 方法 已广泛应用于齿轮设计 中， 该 方法可以完成对齿轮传动系统的虚拟装配 、 运动仿真 、 结构分析
的关键点 ， 再将关键点连成线 ， 由线构成面 ， 最后通过面生成齿轮
实体。
２斜齿轮三维精确造型原理
（ ｏ Ｃ１６ ）ｒ ｎｃ ｔ￣ ＋ ／
ａ， ￣
－
Ｘｌ ｌｌ
Ｕ 二次 开 发 的参 数 化 设 计 方 法 包 括 基 于 图形 模 板 和基 于 式 中 ：—分 度圆半 径 ； Ｇ ｒ 一参变量 ， ∈［ ，／］ｐ、 和 ６ 刀具 ０ ａ２ ；０ ｘ ａ 一 的 参 数 ， 参 数 意 义 ， 图 １ 示 。图 中 ： 双 圆 弧 刀 具 ； 各 如 所 一
＿
ｉｉ ａ ｚ（ ； ｎｔ ｌ ｅ ） ｉｉ
ｉ（ ＝ ｅｒｒ ｄ ） ｆ ０ ＝ ｒｏ Ｃｏ ｅ
ｆ Ｔ ＯＤＯ： Ａｄｄｙ ｕ ｐ ｌ ａ ｉｎ ｃ ｄ ｅ ｅ ｏ ｒ ｐ ｉ ｔｏ ｏ ｅｈ ｒ ／ ａ ｃ
中线
基于PLC自动配料控制系统的设计与实现
摘 要 : 设计了一个骨料、 粉料配料系统 , 系统采用 DCS 结构 , 可动态移动配料称量车, 计量精度较 高, 定位准确。 对带有公共料仓的双通道取料控制 , 建立了一个基于计数器的控制模型, 较好地解 决了公共料仓的取料冲突及称量车的等待问题, 采用循环优先级使整个系统的设备利用率较高, 整 个设计可根据生产工艺要求在较宽的范围内调整 。 关键词: P L C; DCS; 计量精度 ; 计数器模型 中图分类号 : T P23 文献标志码: A
5
结
语
系统应用表明 , 整个系统结构先进, 控制精度较
4
4. 1
系统关键技术
料位识别及密封 料位识别采用计数器的方式, 首先由称重仪表
高 , 质量计 量精度 0. 15% 以 上, 定位 精度 2 cm 以 内 ; 控制范围、 吞吐能力在较宽的范围内可以调整, 可满足 60 万 t/ a 的工厂的原材料配料; 控制配方使 用范围广泛, 支持 50 种以上的配方选择 ; 对带有公 共存储区的配料系统, 根据控制规模 , 可以调整计数 和设定值的大小来适应公共存储区的变化 ( 理论上 公共存储区的规模不受限制 ) , 采用的控制策略具有 普遍性 ; 双通道取料车负荷均衡 , 在能够保证避免冲 突的情况下 , 平均等待时间小, 整个系统设备利用率 均衡, 设备时间利用率可以达到 80% 以上 , 可为各 ( 下转第 176 页)
3
系统工作过程
1) 在工控机中管理取料配方, 决定称重取料车
去哪些料位取料及要称取的质量 , 将完整的取料配 方通过通信总线传给称重仪表 , 由工控机分别发送 启动控制命令给称重仪表及 PL C, 系统开始工作。 2) PL C 控制取料车的运行 , 通过采集称重仪表 发出的编码器的信息控制取料车到达指定的料位 , 称重仪表发出应该取料的料位编码信息。取料车每 经过一个料位, PL C 中设置的计数器都会自动进行 计数 , 当计数器的值与编码器的值相同时, 表明要在 这个料位取料, PL C 就会控制变频电机停车。 3) 取料车到达料位后, 由 P LC 控制取 料车的 密封升 降, 与 料 位 口 密封 对 接。 对 接 完成 后 , 由 PL C 和称重 仪表共 同控制料 位的绞刀 开始喂料。 到达计量要求时, 称重仪表关闭喂料, P L C 降下密 封对接 , 启动取料车走向下一个待取料的料位。当 一个配方所取料全部完成后, P L C 控制电机反转 , 高速驶回。 4) 搅拌仓的定位同样采用计数器控制 , 到达搅 拌仓的上方, 如果搅拌机此时可用则开启卸料阀门 及进水装置, 启动搅拌机搅拌。料全部卸完后 , 取料 车进行下一次取料, 循环往复。
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良好的数据库连接 使用游标 最小化 parsing 使用绑定变量
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共享游标(Sharing Cursors)的重要性
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Reduces parsing Improves memory usage
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专注于关键业务表
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Index设计
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Index keys
– Primary key – Unique key – Foreign keys
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Index data that is frequently queried Use SQL as a guide to index design
设计简单
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Simple tables Well-written SQL Indexing only as required Retrieving only required information
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积极主动的调整方法
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设计简单 数据建模 表和索引的设计 适当使用views 编写高效的SQL 游标共享 使用绑定变量 SQL 和 PL/SQL 动态 SQL
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数据建模
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正确代表业务需要 专注于最频繁和重要的业务事务 使用建模工具 规范的数据
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表设计
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灵活性和性能之间的折衷 使用Oracle的性能特性
– 默认值 (Default) – 检查约束 (Check constraints) – 物化视图 (Materialized views)
基于性能的设计和开发
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目标
介绍基于性能的设计和开发的大体步骤
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可扩展性的认识
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可扩展性意味着,当对系统资源进行扩容时，可以相应 的比例的提高处理负载的能力 .
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Performance 检查
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设置初始化参数和存储选项。 验证SQL语句的资源使用。 由中间件验证连接。 验证游标共享。 验证有效性和优化统计数据。
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Using Views
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简化应用设计 前端用户透明 可能会导致不理想的执行计划
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高效的SQL
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控制Shared Cursors
The CURSOR_SHARING initialization parameter can be set to: • EXACT (default) • SIMILAR (not recommended) • FORCE
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编写共享Cursors的 SQL
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
编写如下的代码:
– 存储过程和包
使用如下标准的格式:
– – – – – Case 空白 Comments 对象引用 Bind variables
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应用的设计，实施和配置对可扩展性的影响
以下方面对可扩展性有较大的影响： • Poor schema design can cause expensive SQL that does not scale. • Poor transaction design can cause locking and serialization problems. • Poor connection management can cause unsatisfactory response times and unreliable systems.