分子筛氧浓缩器非等温吸附模型

介绍了机载分子筛产氧系统OBMSOGS(OnBoard Molecular Sieve Oxygen Generating system)的工作原理和变压吸附PSA(Pressure Swing Adsorption)的基本理论,建立了分子筛氧浓缩器MSOC(Molecular Sieve Oxygen Concentrator)的数学模型.模型考虑了筛床的传热传质、压力变化和吸附热引起的吸附等温梯度的变化等因素对吸附性能的影响.动力方程采用线性推动力方程,采用混合Langmuir吸附等温理论计算吸附量.用所建立的数学模型对MSOC的吸附过程进行了模拟并对结果进行了分析.     

三床机载制氧系统性能仿真及影响因素分析

建立了三床机载分子筛制氧系统的数学模型,对系统性能进行仿真.仿真结果与实验值进行了对比,两者吻合较好,验证了模型和求解的正确性.在此基础上,对不同飞行高度和工作条件下系统的性能进行仿真预测,研究了产品气流量、吸附压力、冲洗定径孔大小和循环时间对系统工作性能的影响,为三床机载分子筛制氧系统的设计和优化提供了依据.      

分子筛氧浓缩器的串联混合池计算模型

把吸附床看作由n个等体积的混合池串联而成,可将筛床的控制方程转化为容易求解的常微分方程,考虑了筛床内压力的变化以及吸附热引起的亨利系数的变化等因素.在此基础上,建立了机载分子筛氧浓缩器的非等温吸附数学模型,并对其在不同条件下的工作过程进行了模拟分析.模拟结果与文献结果一致,反映了温度对系统性能的影响.     

多应力耦合条件下氧气浓缩器退化建模

耦合应力条件下的建模是故障预测与健康管理领域的难点问题。以氧气浓缩器地面试验退化建模为例，针对试验中2种应力线性相关且耦合作用于氧气浓缩器退化的问题，提出了一种机理模型与数据驱动联合的偏微分方程建模方法。基于退化机理分析建立偏微分方程的基本形式，利用数据驱动的方法确定方程具体参数。通过偏微分方程建模，对2种应力进行解耦分析，确定引气湿度的增加会加快氧气浓缩器的退化速率，发现随着氧气浓缩器工作性能的退化，氧气浓缩器氧分压对引气压力的敏感性减弱，确定氧分压随引气压力变化斜率为健康因子。通过卡尔曼滤波器模式识别，确定氧气浓缩器退化可分为平稳阶段与退化阶段，与实际服役环境下氧气浓缩器退化数据对比，验证了氧气浓缩器两阶段退化特性。     

三床型机载制氧系统控制设计与实验验证

为解决两床型机载制氧系统在实际应用过程中出现的输出压力波动大及低空氧浓度偏高等问题,需研制与开发三床型机载制氧系统。为此,依据系统控制逻辑,采用电磁阀驱动电控气动阀循环工作的控制模式,开展了三床型机载制氧系统的控制设计,提出了高低空分段调节循环周期的控制方法,并在不同输入压力、流量条件下,对三床型机载制氧系统进行了循环周期实验,探索了产品气氧浓度随循环周期时间的变化规律。研究结果表明:当采用高空循环周期为6 s,低空循环周期为9 s,高低空分段高度为3.5 km等控制参数时,系统控制设计可适用于三床型机载制氧系统,并满足三床型机载制氧系统控制设计的需求。      

测试氦质谱检漏仪线性的一种新方法

根据氦质谱检漏仪中机械泵的抽速在某真空范围内恒定的特性,首次提出了一种考察检漏仪线性能力的新方法,并通过试验验证了该方法的合理性.该方法通过调整检漏仪的入口压力来改变进入检漏仪的气体流量,对于氦气浓度恒定的混合气体则可以改变进入检漏仪中的氦气流量,从而改变检漏仪的输出读数;通过分析检漏仪的入口压力与最终输出读数间的关系...     

富氢/富氧燃气同轴直流喷嘴燃烧过程数值模拟

为研究全流量补燃FFSC(Full Flow Staged Combustion)循环发动机气-气喷注器性能,以气氢/气氧(GH2/GO2)预燃室提供的758K富氢燃气和676K富氧燃气为推进剂对同轴直流喷嘴燃烧流场进行了数值模拟.考察了相同燃烧室结构、流量、入口燃气温度条件下,富氧燃气压降、富氢燃气和富氧燃气的速度比、氧喷嘴厚度和氧喷嘴缩进变化对燃烧性能的影响,获得了4个参数的影响规律.数值模拟结果对燃气气-气喷注器结构设计有参考价值.     

氧-乙炔烧蚀试验中热流密度的计算

通过氧-乙炔烧蚀试验中改变氧气与乙炔气流量比值的一系列试验,研究了热流密度随其变化的规律,并利用一元线性回归方法,分区间拟合得到了热流密度与两种气体流量比值的数学关系式,经检验该关系式适用性较好,为防热复合材料在氧-乙炔烧蚀试验中热流密度的变化提供了可靠的计算依据.     

压力对离心式喷注器雾化特性影响的试验研究

针对不同入口压力对喷注器雾化特性的影响的问题,对某一双组元姿控推力器的离心式喷注器进行大气环境下不同入口压力的雾化试验.高速摄影试验对喷注器雾化形成过程进行了拍照与分析,PDA试验对喷注器稳态工作时的雾化特性进行了测量与分析,并对试验结果进行了拟合计算.试验结果表明该喷注器有良好的雾化性能,入口压力的增加使得喷雾场可以更加快速的形成和稳定,雾化锥角变大,雾化质量更好,但是变化趋势随压力增大而减缓;计算得到的关系式可预测该喷注器不同工况下液滴的索太尔平均直径,对喷注器优化设计有一定的指导意义.     

H2O对空间站5A分子筛CO2去除性能影响

为进一步研究分子筛CO2去除系统应用于空间站的工作可靠性和鲁棒性,针对空间站4床分子筛(4-BMS)系统中可能出现的湿度失效保护问题展开了实验研究.测试了两种载人航天分子筛材料TC-5A与PSA-5A,研究了不同相对湿度对CO2吸附性能的影响;比较了相同湿度条件下,进口气体CO2浓度、粒径及吸附温度的变化对分子筛吸附CO2性能的影响,采用不同实验方法探究了H2O和CO2在两种分子筛材料中的竞争吸附关系.结果表明:PSA-5A吸附CO2性能优于TC-5A,但对H2O的吸附率略低于TC-5A.H2O的存在对分子筛吸附CO2影响非常大,空气中相对湿度达到60%时,分子筛基本失去了吸附CO2的能力.此外,温度升高会造成CO2的吸附量显著下降,但对H2O的吸附量影响相对较小,尤其是当相对湿度较高时.这对中国未来长期运行的空间站分子筛CO2去除系统工作有效性与工作鲁棒性的评价具有指导意义.     

航空供氧系统高空性能参数数值仿真

根据航空供氧系统高空性能的工作原理,利用理论简化结构模型和气体动力学知识,建立了供氧系统部分高空性能参数的数学模型.在Matlab/Simulink系统仿真环境下,对高空部分性能参数进行了数值仿真计算,分析了高空性能中的充氧时间控制以及供氧面罩余压与拉力管内压力的比值特性和各种结构参数对面罩余压大小的影响.通过对仿真计算结果与试验结果的对比分析,表明所建立的数学模型是有效的,采用的仿真计算方法符合计算精度要求,对供氧系统高空性能的设计和改进工作具有一定的参考作用.     

分子筛供氧爆炸减压过程的数值模拟

 建立了爆炸减压时肺泡氧分压随时间变化的房室数学模型,对于分子筛供氧情况下爆炸减压过程进行了数值模拟,模拟结果和实测结果能够很好的符合.分析了飞行高度及供氧浓度对过程的影响.此模型为求解爆炸减压时肺泡氧分压降到临界值的时间提供了一种简单的方法,对高空飞行医务监督和应急供氧装备的设计有实际意义.     

航空氧气调节器结构参数设计计算

阐述了某型航空氧气调节器肺式机构和空气进气机构的工作原理,对运动部件进行了受力分析并建立相应的数学模型.以供氧系统的性能技术指标和使用条件作为设计计算约束,根据数学模型,利用MATLAB/simulink软件建立仿真计算模型.在此基础上通过仿真计算特性曲线分析完成了系统主要结构参数的选取,并得出了系统的流量特性以及整个飞行高度上的含氧百分比特性.仿真结果表明:以上提出的设计计算方法对航空氧气调节器进行设计与改进是可行的.      

飞机机载综合热管理系统稳态仿真

建立机载综合热管理系统的稳态仿真数学模型,在MATLAB软件平台上搭建仿真模块,针对同一高度不同飞行速度以及同一马赫数不同高度进行系统稳态仿真,得到系统中关键部件的进出口温度和流量,并分析了马赫数以及高度对各状态点温度的影响.分析得出,飞机在同一高度、亚音速区以不同的马赫数飞行时,在燃油子系统中,除个别状态点外,其它各点的温度都随马赫数的增加而增加;在空气循环子系统中,各状态点的温度随马赫数的增加而先减后增.飞机以同一马赫数在不同高度飞行时,在燃油子系统中,除个别状态点外,其它各点的温度都随飞行高度的增加而减小;在空气循环子系统中,各状态点的温度都随飞行高度的增加而减小.      

供氧系统爆炸减压动态特性地面实验方法研究

介绍了一种供氧系统高空爆炸减压动态特性的地面模拟实验方法,并将实验结果与在爆炸减压舱的实验结果进行了比较分析.实验结果表明:地面模拟与爆炸减压舱模拟供氧系统动态特性的实验曲线基本吻合,两者的卸压时间存在一个比例关系,从而说明了所提出的地面模拟实验方法的有效性.     

基于Flowmaster的运输机供氧系统仿真

研究运输机供氧系统,建立相应的系统仿真模型,对整个管网系统中氧气的流动及分配进行仿真分析.系统由高压氧源、机组供氧点和座舱乘员供氧点3部分组成,各部分分别建模,然后集成系统;为了方便设计者针对不同的管路布置进行系统仿真分析,利用Flowmaster的外部元件模块开发出了氧气系统特有的元件,包括氧气调节器、减压器和快戴式氧气面罩;在某任务航程下利用此仿真模型对氧气系统进行了仿真计算,得到各气瓶耗氧量和各供氧点氧气流量的变化情况,验证了系统是否满足设计需求.     

中板加热炉高效燃烧控制系统

介绍了控制系统在热值比较稳定的前提下,依靠控制加热炉排气中的残氧量以降低空燃比,达到降低排气热损失的目的,实现了加热炉节能降耗.     

空间站轨道高度选择

有许多因素影响空间站轨道高度的选择,包括:任务要求,辐射环境,微流星和空间垃圾,空间站构型,运载器能力,发射窗口以及空间站的补给要求等。从补给运输系统性能考虑,要求空间站的轨道高度低一些,但是从轨道维持出发,希望空间站轨道高度高一些。该文讨论了补给、轨道维持和太阳活动对轨道高度的影响,给出了空间站的最佳运行高度。文中还以载人飞船和航天飞机为运输系统进行了数值计算,得到的主要结论是空间站的最佳运行高度不是常数,而是随着太阳活动情况和补给频繁次数变化。在太阳活动高年期间,空间站轨道高度应提高。当空间站的补给次数增加时,空间站的最佳运行高度应该下降。     

伺服系统用反馈电位计故障分析及对策CSCD

电位计以其结构简单,性能稳定,能适应恶劣环境等特点,广泛应用于伺服系统中。然而在使用过程中时常出现输出信号异常或中断,使伺服系统性能下降或无法正常工作,严重影响伺服系统的使用。根据多年来伺服系统用反馈电位计的应用情况得知,引起电位计输出信号异常的故障原因主要有电刷断裂、铆钉松动、垫片断裂、引出线断裂、电刷与中心抽头银带接触以及电阻膜或导电条表面有异物或瑕疵点等。通过故障模式机理分析确定了故障的原因,给出了控制和消除故障的方法与建议,并应用于反馈电位计产品整个研制生产过程中,从而提高了伺服系统的可靠性和安全性。