锂离子电池热失控气体燃烧对热失控传播影响的量化方法

为量化锂离子电池热失控过程产生热失控气体对热失控传播的影响,基于能量守恒方程和铜基电池量热法,提出了一种计算热失控气体燃烧对热失控传播贡献占比的方法。选取商用18650型电池,利用自主设计搭建的热失控气体释能测算实验平台获取计算所需参数。实验结果表明：第1节电池热失控气体燃烧释放的能量在第2节电池热失控所需能量中占比达到5.42%,使第2节电池自产热增加了42%,热失控时间提前了29%。研究结果有助于进一步探索热失控传播过程中的能量传递效率,为单元层级和系统层级的电池安全设计提供理论支持。     

基于锂离子电池温降指数的细水雾添加剂筛选方法

为对比细水雾添加剂抑制锂离子电池热失控多米诺效应的效果,提出锂离子电池火灾温降指数模型及其测试方法。利用自主设计的锂离子电池热失控实验平台开展含不同添加剂细水雾抑制多米诺效应实验,确定每种添加剂作用后的温降指数,对每种添加剂的作用机理进行分析。结果表明:加入添加剂后温降指数明显增大,表明添加剂可显著提高细水雾阻断热失控连续传播效果;无机盐类添加剂作用后抑制效果高于表面活性剂类添加剂,主要增强了细水雾的化学灭火作用;进一步对比温降指数发现,几类样品中NH₄H₂PO₄加入后细水雾抑制效果最好。利用温降指数对细水雾添加剂抑制热失控多米诺效应进行评估,为筛选细水雾添加剂灭火剂提供理论基础。      

气压及加热功率对锂离子电池热安全的影响机制

随着锂离子电池的普及应用,其在航空低气压环境下的热安全问题受到广泛关注。对此,在20～95 kPa的气压环境下,以30～100 W的加热功率诱导电池热失控,通过电池热失控现象、温度及时间的分析,研究航空低气压环境下加热功率对锂离子电池热安全行为的影响机制。研究表明：气压的降低导致电池安全阀打开时间提前,但由于低气压环境下对流换热系数和特征达姆科勒数的减小,电池从安全阀开启到热失控的过渡时间延长;而加热功率的提高显著缩短了电池的热失控时间,加剧了电池热失控燃爆,同时也缩短了电池的加热时间,导致外部热源传递给电池的热量减少,热失控过程中电池表面峰值温度降低;在二者的综合作用下,电池的热失控时间总体呈现出随功率增加而减小的趋势,但气压的作用导致其变化规律呈现出明显差异。为实现气压及加热功率综合影响下电池热失控时间的预测,通过多项式拟合,构建电池热失控时间预测模型,预测精度控制在(3±2) s。     

基于指数回归模型的可靠性综合评价方法初探

针对我国军工产品在研制过程中由于投试样品相对较少、可靠性信息量不足这一问题,通过引入环境应力严酷程度因子,环境应力综合因子以及产品技术状态因子,利用指数回归模型,建立了多因素多元回归的可靠性综合评价方法,实现了基于性能试验,环境试验及可靠性试验的产品可靠性综合评价.该方法避免了不同环境条件下寿命数据的折合过程,而通过对回归系数的求解给出可靠性指标的估计,与经典的变环境变母体的可靠性综合评价方法有所差别.     

基于多米诺效应的锂离子电池热释放速率分析方法

常用实验手段测得单节锂离子电池热释放速率无法真实反映航空运输包装件内大量锂离子电池因发生多米诺效应导致热量散失及传递过程间歇性变化。本文提出一种基于多米诺效应的锂离子电池热释放速率等效分析方法,即通过自主设计的实验平台对3×3排布的典型18650型锂离子电池热失控后发生的多米诺效应及各节电池表面温度进行分析。利用FLUENT使用标准18650型锂离子电池热释放速率曲线用于同等实验条件下的锂离子电池热失控传播仿真模拟,采用二分法逐次修正标准热释放速率、使仿真和实验的锂离子电池表面温度相符。将获得等效的锂离子电池热释放速率曲线再次应用于仿真,得到各电池的最高温度及达到最高温度的时间和实验数据相吻合,验证了修正后的等效热释放速率模型可靠性。该方法可适用于各型号及不同数量包装件内锂离子电池热释放速率获取,指导航空运输锂离子电池火灾防控工程实际。     

基于模糊评价与GIOWA算子的技术风险评估方法

将不确定多属性决策方法应用到风险评估当中,给出了一种定性与定量相结合的飞行器型号研制项目技术风险评估方法.采用基于广义导出的有序加权平均(GIOWA,Generally Induced Ordered Weighted Averaging)算子的模糊综合评价系统去处理风险评估中的专家语言信息,通过对风险概率与后果的分别量化并结合风险矩阵确定单个技术风险事件等级,从而进一步获得整个项目的风险状况.结合一个航空研制项目分系统的风险评估实例,阐述了方法的详细实施步骤与实用性,为型号研制过程中技术风险评估工作的开展提供了一种方法.      

基于火灾疏散安全指数的飞机客舱防火设计

为研究飞机客舱设计对防火性能的影响,首次提出火灾疏散安全指数(FESI) 的概念.利用PyroSim及Pathfinder仿真软件对飞机客舱的火灾场景和疏散过程进行模拟,确定不同客舱内表面积、出口宽度和高度及搭载人数下出口的FESI,分析以上设计因素对客舱火灾疏散能力的影响.使用BP神经网络算法确定几种窄体飞机在确保火灾疏散安全情况下的最大搭载人数.并以B737-800飞机为例对其疏散方案进行优化,模拟结果表明:客舱的内部表面积、舱门尺寸及座位数都是显著影响客舱防火性能的设计因素,典型布置下的B737-800飞机最大承载人数为154人,在疏散方案优化后可增加至175人.所提出的FESI不仅可对现有飞机的防火性能进行评估,优化客舱布局及人员疏散方案,还可为国产大型飞机客舱防火设计提供依据,同时为其他领域的消防研究提供参考.      

基于改进相关向量机的锂电池寿命预测方法

锂电池具有轻便安全、循环寿命长和安全性能好等优点,作为一个被广泛应用的储能电源,锂电池健康管理和寿命预测是国内外研究的热点。建立锂电池寿命预测方法和模型,基于实验历史数据,建立电池衰减模型从而对整个电池的工作状态进行评估,及时对设备进行维护和替换,以确保电池工作的稳定。对相关向量机（RVM）的核函数进行了组合改进,优化了RVM的性能,减小了锂电池寿命预测的偏差度,提高了预测精度。      

基于DW-MEE的不停航施工情境下机场安全风险预警

为开展不停航施工情境下机场安全风险预警,集成了动态权和物元可拓分析法（DW-MEE）,构建风险预警模型。通过历史事故分析、文献及规章制度分析、专家访谈的方式初步构建不停航施工情境下机场安全风险预警指标体系,采用德尔菲法筛选出33个指标。将不停航施工情境下机场综合安全风险警情和单指标警情分成无警、轻警、中警、重警4个等级。构建基于动态权和物元可拓分析法的动态预警模型。结果表明：10个样本机场,1个机场处于红色重警状态,3个机场处于黄色轻警状态,6个机场处于绿色无警状态。飞行员的情境意识、业务技能水平、机场不停航施工安全监管能力3个指标对综合警情影响最敏感,施工对地勤工作的影响、不停航施工应急预案的科学性、供电设备的维护保养情况3个指标对综合警情影响最不敏感。     

锂离子动力电池系统多尺度热安全研究

锂离子动力电池系统作为电动汽车最重要的核心部件,其动力性能和安全可靠性的提升是中国电动汽车进一步规模化发展的重大需求。锂离子动力电池的热安全问题贯穿于电池系统的整个生命周期,且在单体-模组-系统不同空间尺度下的表现形式不同。针对锂离子动力电池系统多空间尺度热安全问题,分别从单体电池生热、模组温度均一性、电池系统安全可靠性3个方面归纳总结了目前动力电池热安全设计的最新进展,并对一些重要研究成果进行了着重介绍,总结了锂离子动力电池系统热安全设计亟待解决的关键问题,提出了可行的解决方案,对今后的研究方向进行了展望,旨在为电池系统动力性能和安全可靠性提升提供有益的借鉴和参考。     

锂电池相变材料/风冷综合热管理系统温升特性

锂电池在高倍率充放电过程中会产生大量热量,此热量不及时散出会导致电池超温进而影响电池的使用寿命,甚至导致安全事故。本文设计了一种新型相变材料/风冷综合热管理系统(TMS),并对综合热管理方式下的电池温升特性进行了实验和理论研究。基于集总参数法,结合电池生热及散热机理,建立了电池发热功率计算模型以及相变材料/风冷综合TMS电池温度场数学模型,计算了电池单体发热功率,分析了环境温度、电池充放电循环初始温度、相变温度、对流热阻以及电池和相变材料之间的导热热阻对电池综合TMS性能的影响。结果表明:综合TMS的冷却性能优于纯风冷热管理系统;电池充放电过程为非稳态传热过程,因此较高的初始温度带来超温风险;电池温度场数学模型能准确反映电池升温行为;较高的环境温度下,电池最大温升幅度降低,但可能导致电池最高温度超过安全温度;相变材料的相变温度越低,电池最大温升越低;减小导热热阻及对流热阻能显著提高TMS性能。     

基于改进ELECTRE法的舰船气流场方案评估方法

从气流场对舰载机作业的影响出发,构建了气流场评估指标体系。针对层次分析法一致性检验的缺陷,结合群决策特征根法（GEM）和决策熵理论,提出了结果可靠性可量化的气流场评估的赋权方法。结合模糊集理论知识,将经典ELECTRE法拓展到模糊环境下;排序计算中涉及到的指标评价值以三角模糊数的形式给出;使用改进ELECTRE法进行气流场方案的排序,模糊数计算保证了对大量模糊数据的完整处理。通过对3种不同气流场方案进行评估应用实例结果表明,所提出的舰船总体方案群决策方法具有较好的可行性,为舰船气流场方案评价提供了一种新的方法。