新型钍基熔盐堆多物理计算模型及分析 被引量：2

1

作者 司胜义 陈其昌 +1 位作者 卑华 赵金坤 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期71-78,共8页

针对熔盐堆系统特点,提出了包含堆芯及其他主回路系统在内的多物理紧密耦合计算模型,并在此基础上自主开发了多物理分析程序TANG-MSR。利用该程序进行了新型钍基熔盐堆(TMSR)的设计,并对设计方案进行了稳态及瞬态分析。相关计算结果表明... 针对熔盐堆系统特点,提出了包含堆芯及其他主回路系统在内的多物理紧密耦合计算模型,并在此基础上自主开发了多物理分析程序TANG-MSR。利用该程序进行了新型钍基熔盐堆(TMSR)的设计,并对设计方案进行了稳态及瞬态分析。相关计算结果表明,TANG-MSR所采用的多物理模型能够很好地捕捉熔盐堆的主要物理现象,提出的新型熔盐堆设计在安全性和可持续性方面表现优异。 展开更多

关键词 多物理模型 新型钍基熔盐堆 稳态 瞬态

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电力装备多物理场数值计算发展现状

2

作者 杨帆 郝翰学 +4 位作者 王鹏博 姜慧 夏依莎 罗澳 廖瑞金 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期2348-2364,共17页

随着我国加快构建新型电力系统、助力实现“碳达峰、碳中和”战略的实施,全行业对电网的数字化转型和安全运行提出了更高要求。基于多物理场仿真技术实现电力装备运行状态的实时监测和故障预警,提高电力装备的数字化程度,实现电网核心... 随着我国加快构建新型电力系统、助力实现“碳达峰、碳中和”战略的实施,全行业对电网的数字化转型和安全运行提出了更高要求。基于多物理场仿真技术实现电力装备运行状态的实时监测和故障预警,提高电力装备的数字化程度,实现电网核心设备的数字化、智能化运维是当前电网安全运行亟待解决的关键问题。本文首先简要回顾数值计算的发展历程,包括数值计算方法、语言和工程领域发展应用情况;在电气工程领域,除了应用于传统电力系统分析和电机设计分析的数值计算,以多物理场耦合数值计算为核心的计算高电压学可为传统的高电压试验研究提供重要的补充和支撑,已成为电力装备的研究热点。然后针对变压器、电抗器、套管等典型电力装备运行中常见的热故障、绝缘故障和机械故障,整理分析了各类故障所涉及的工程背景、计算分析内容、多物理场耦合模型、计算关键问题和关键材料特性,并指出目前多物理场数值计算面临材料非线性、多场耦合准确性和快速计算方法等方面的难题。此外,汇总了包括典型商业软件和开源软件在内的电力装备多物理场仿真计算平台,进一步指出目前国内高压电力装备计算正面临软件卡脖子的严峻形势。最后,从高压电力装备中如放电等复杂的多物理场过程、新型电工材料研究、高性能计算方法和数字孪生应用的角度,提出电力装备多物理场数值仿真的研究思路和发展方向。 展开更多

关键词 电力装备 多物理场模型 材料特性 数值求解算法 仿真计算平台

原文传递

电化学能量储存和转换体系多物理场模型的建立及其应用 被引量：2

3

作者 林楠 KREWER Ulrike +3 位作者 ZAUSCH Jochen STEINER Konrad 林海波 冯守华 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1149-1164,共16页

电化学能量储存和转换技术已成为解决能源和环境问题的重要手段。如何解决大规模工业化应用过程中电化学能量储存和转换体系相关材料、器件的研发、设计、优化以及管理控制等关键科学和技术问题已经成为一个热点。本工作以锂离子电池、... 电化学能量储存和转换技术已成为解决能源和环境问题的重要手段。如何解决大规模工业化应用过程中电化学能量储存和转换体系相关材料、器件的研发、设计、优化以及管理控制等关键科学和技术问题已经成为一个热点。本工作以锂离子电池、超级电容器和电解水制氢3个具体实例为对象,建立电化学系统多物理场模型。基于实验验证模型,探索了大容量软包电池内芯传递现象、电化学反应过程及电流分布间的相互作用;引入“静电像相关性”概念,研究超级电容器多级孔道内双电层及赝电容的分布规律;考虑PEM电解水制氢工程学上的瞬态问题,研究制氢装置电化学表征特性模拟及两相流传递现象对电解性能的影响。结果表明,大电流操作、导热性差的电池内芯材料显著加剧电池内芯内部电流及反应非均匀性,超级电容器微孔和介孔配比影响双电层及赝电容分布及离子传递过程,制氢装置部件需要高亲水性材料且保持流道中高液相饱和度来增强电解性能。由此可见,多物理场模型可以为材料设计、实际物理过程分析以及系统优化等方面提供理论和设计指导。 展开更多

关键词 多物理场模型 电化学储能 电化学工程 锂离子电池 超级电容器 电解水制氢

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金属支撑型固体氧化物电解池的3D建模与性能分析

4

作者 张梦茹 王恩华 +3 位作者 胡浩然 欧阳明高 王贺武 卢兰光 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期69-75,共7页

建立了一种铈基电解质的金属支撑型固体氧化物电解池的三维模型,通过多物理场耦合分析了其电化学工作性能.设计的3层电解质结构为10Sc1CeSZ|GDC|10Sc1CeSZ,以GDC为主电解质.针对连接体、流体域和多层单电池结构建立了三维模型,将质量、... 建立了一种铈基电解质的金属支撑型固体氧化物电解池的三维模型,通过多物理场耦合分析了其电化学工作性能.设计的3层电解质结构为10Sc1CeSZ|GDC|10Sc1CeSZ,以GDC为主电解质.针对连接体、流体域和多层单电池结构建立了三维模型,将质量、动量、能量控制方程与物质输运方程和电化学反应耦合建立多物理场分析模型.研究了设计的金属支撑型固体氧化物电解池的电化学工作性能,详细分析了电池内部的速度场、浓度场和温度场分布.结果表明,设计的金属支撑型固体氧化物电解池在650℃下,电流密度为2.4 A/cm^(2)时,电压损失为0.38 V,欧姆损失和极化损失分别占33.72%和66.28%.采用金属支撑对气体的输运仅有轻微的影响,但是整个电池内部的温度分布均匀性得到明显改善. 展开更多

关键词 固体氧化物电解池 金属支撑 铈基电解质 多物理场模型 极化曲线

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三元软包锂离子电池放电过程扩散诱导应力与热应力对比研究

5

作者 王瑞梓 刘训良 +2 位作者 豆瑞锋 周文宁 方娟 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1128-1141,共14页

为了明晰锂离子电池在放电过程中产生的扩散诱导应力和热应力对电池的影响,使用Comsol Multiphysics 6.0建立了18.5 Ah软包NCM111锂离子电池的电化学-力-热耦合模型,基于该模型对不同放电倍率下电池的负极颗粒中心表面锂浓度差、扩散诱... 为了明晰锂离子电池在放电过程中产生的扩散诱导应力和热应力对电池的影响,使用Comsol Multiphysics 6.0建立了18.5 Ah软包NCM111锂离子电池的电化学-力-热耦合模型,基于该模型对不同放电倍率下电池的负极颗粒中心表面锂浓度差、扩散诱导应力、热应力及膨胀行为进行了仿真分析。扩散诱导应力可通过一维电化学模型及其衍生的颗粒维度进行仿真分析,而热应力则需要通过三维固体力学和传热模型进行仿真。研究结果表明,随着放电倍率的增加,电池产生的扩散诱导应力和热应力都会增大,因此,低放电倍率有助于降低电池产生的应力。负极颗粒产生的扩散诱导应力与颗粒中心表面锂浓度差相关,颗粒中心与表面的锂浓度差随着放电过程的进行逐渐增大。将一维模型中的负极视为由无数负极颗粒组成的线段,放电前期,靠近隔膜端的颗粒中心与表面锂浓度差高于集流体端,放电后期则相反,这个变化发生的转折点在放电深度为60%~70%之间。这也意味着放电前期隔膜端的负极颗粒产生的扩散诱导应力大于集流体端的负极颗粒,也更容易破裂,而放电后期则相反。负极颗粒产生的扩散诱导应力大小为兆帕级,远高于电芯产生的大小为千帕级的热应力。同时,电芯产生的热应力和最大位移与电池温差呈线性关系,随着放电倍率的增加而增大。值得注意的是,与圆柱形电池不同,软包电池的极耳与电芯连接处会产生较大的热应力。本研究对比分析了软包NCM111锂离子电池放电过程产生的扩散诱导应力与热应力,为电极和电芯的制造及应力监测提供理论支撑。 展开更多

关键词 三元软包锂电池 多物理场耦合模型 扩散诱导应力 热应力

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考虑频率波动的微波加热数值模拟模型 被引量：1

6

作者 易正凯 程裕东 金银哲 《微波学报》 CSCD 北大核心 2020年第5期92-98,共7页

家用微波炉内磁控管的频率会有波动,且难以测定。为考查微波频率波动对样品温度分布的影响,获得更加精确的仿真结果,研究假设家用微波炉的频率以2.45 GHz为中心波动,并对不同波动范围的频率(2.44~2.46 GHz,2.43~2.47 GHz,2.41~2.49 GHz... 家用微波炉内磁控管的频率会有波动,且难以测定。为考查微波频率波动对样品温度分布的影响,获得更加精确的仿真结果,研究假设家用微波炉的频率以2.45 GHz为中心波动,并对不同波动范围的频率(2.44~2.46 GHz,2.43~2.47 GHz,2.41~2.49 GHz)与单个频率(2.45 GHz)的基于有限元模型的仿真结果与实验结果进行了比较分析。实验对象是放置于微波炉内加热60 s的土豆泥。对于不同的频率范围分布,每隔0.005 GHz计算一次电磁功率密度,并根据余弦分布对它们进行加权平均,最后将电磁功率作为热源加热土豆泥。模拟结果分别与用热成像仪和光纤热电偶测定的土豆泥表面温度分布和各部位瞬时温度的实验值进行比较。结果显示频率波动范围在2.44~2.46 GHz预测的温度场与实验值有较好的一致性;而在2.41~2.49 GHz范围内,温度分布的均匀性最好。该模型也可为指导微波食品的开发提供理论依据。 展开更多

关键词 多物理场模型 微波加热 频率波动 磁控管 均匀性 数值模拟

原文传递

基于三维构型与电热传感的特高压换流变压器出线装置区域数字孪生模型研究 被引量：5

7

作者 张施令 彭宗仁 +1 位作者 程建伟 何永胜 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期128-140,共13页

特高压换流变压器出线装置区域绝缘结构复杂且体积巨大,承受大电流、高电压长时间作用,对其开展现场运维试验将耗费较大代价。目前数字孪生技术日益完善,逐渐从汽车、航空等制造业引入电力行业。基于此,文中将数字孪生技术引入特高压换... 特高压换流变压器出线装置区域绝缘结构复杂且体积巨大,承受大电流、高电压长时间作用,对其开展现场运维试验将耗费较大代价。目前数字孪生技术日益完善,逐渐从汽车、航空等制造业引入电力行业。基于此,文中将数字孪生技术引入特高压换流变压器高端电力设备,考虑到换流变压器本体结构复杂且其出线装置及换流变套管区域为其重要典型附件,因此重点研究该区域数字孪生3D模型构建,依据其孪生模型进行现场运维模拟试验和大电流、高电压载荷下的功能性响应分析。出线装置区域数字孪生模型依据电热耦合物理场仿真模型构建,应用电热传感器实时监测其承受在线电压、电流波形,并实现了现场运行参数与数字孪生模型加载数据之间的交互联动。另一方面,实现了数字孪生模型中材质区域智能提取辨识,并可依据物理场环境变换材料参数性能,以适应不同运行环境的结构设计与性能考核。进一步,为分析换流变套管内部暂态温度与其短时载流能力和长时老化性能间关系,提出了高压套管长时内绝缘性能评估流程方法。文中聚焦于换流变压器出线区域的数字孪生模型3D构建,其研究方法可推广延拓至换流变本体绕组结构、油纸绝缘区域与有载开关等关键部件。文中研究结果可为换流变压器本体绝缘结构设计,特别是出线装置区域的结构设计与运行维护提供理论指导和技术参考,对在线分析换流变压器出线装置区域运行中的短时载流能力和长时老化性能有一定的理论指导作用。 展开更多

关键词 特高压换流变压器 绝缘结构 数字孪生 出线装置 多物理场仿真模型 电热联合老化模型

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考虑电流谐波的车用IPMSM振动仿真模型研究

8

作者 李晓华 汪月飞 +2 位作者 田晓彤 章李烽 吕舒艺 《微特电机》 2020年第2期9-12,16,共5页

为研究电流谐波对永磁同步电机振动的影响,搭建仿真平台,以一台48槽8极内置式永磁同步电机(IPMSM)为研究对象,分析了两种考虑电机电流谐波的振动仿真模型的异同。理论分析了引入电流谐波的永磁同步电机振动源,建立基于MATLAB-ANSYS的联... 为研究电流谐波对永磁同步电机振动的影响,搭建仿真平台,以一台48槽8极内置式永磁同步电机(IPMSM)为研究对象,分析了两种考虑电机电流谐波的振动仿真模型的异同。理论分析了引入电流谐波的永磁同步电机振动源,建立基于MATLAB-ANSYS的联合仿真模型和实测电流-ANSYS多物理场模型,并通过有限元法计算两种仿真模型的电磁激振力和振动加速度频谱,用振动实验验证了两种模型的有效性。 展开更多

关键词 内置式永磁同步电机 联合仿真模型 多物理场耦合模型 电磁振动

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考虑抱紧力退化和不同对接角度下的GIL触头温升特性

9

作者 梁睿 朱思尧 +1 位作者 王业宁 张禹 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期4401-4410,共10页

气体绝缘输电线路(GIL)因高运行可靠性而得到广泛使用,但随着运行年限增长和载荷循环变化,其触头不可避免会出现接触劣化,进而引起过热故障。温升作为表征热故障演变的关键参量,论文由此出发,建立了GIL触头三维结构力学–温度–电磁场... 气体绝缘输电线路(GIL)因高运行可靠性而得到广泛使用,但随着运行年限增长和载荷循环变化,其触头不可避免会出现接触劣化,进而引起过热故障。温升作为表征热故障演变的关键参量,论文由此出发,建立了GIL触头三维结构力学–温度–电磁场耦合模型,计算正常工况下触头的电流密度、接触电阻、接触压力和温度场分布;研究抱紧力退化时弹簧变化量与边界载荷、接触电阻、接触压力和最高温度的变化关系;基于不同对接角度下触头的温升特性和温度场分布,探索各触指的接触状态以及接触面电流密度、接触压力和接触收缩电导的分布规律。仿真实验及其分析表明:边界载荷和接触压力均与弹簧变化量成正比,而最高温度和接触收缩电阻的趋势均与前者相反;当对接角度大于1.5°时,触头可能存在接触失效且接触不良时的触指温升较大,而对接角度小于1°时各触指温升较小。 展开更多

关键词 气体绝缘输电线路 触头 温升特性 多物理场耦合模型 接触失效

原文传递

油纸绝缘水分迁移特性研究综述 被引量：2

10

作者 吴治诚 周俊杰 +3 位作者 张乔根 张锐 朱文兵 顾朝亮 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期781-792,共12页

油纸绝缘作为电力变压器的主要绝缘形式,其绝缘性能与水分含量密切相关,准确获得油纸绝缘的水分含量对变压器故障预警至关重要。在油浸式变压器内部电场、温度场等多物理场梯度的驱动下,水分始终处于动态迁移过程中,时空分布复杂,难以... 油纸绝缘作为电力变压器的主要绝缘形式,其绝缘性能与水分含量密切相关,准确获得油纸绝缘的水分含量对变压器故障预警至关重要。在油浸式变压器内部电场、温度场等多物理场梯度的驱动下,水分始终处于动态迁移过程中,时空分布复杂,难以直接测量,因此需深入研究水分迁移特性。文中综述了油纸绝缘水分迁移机理、模型及特性研究上取得的成果:水分迁移是不同存在形式的水分子与绝缘油纸微观结构相互作用的过程,受多物理场的影响显著。现有油纸绝缘水分迁移研究多基于Fick定律,利用扩散系数表征水分梯度及温度对水分扩散速度的影响,但未能深入耦合多物理场的作用,不能获得温度梯度下的水分不均匀分布特性。研究获得了材料性质、温度、电场等多因素作用下扩散系数的变化规律及相应水分迁移过程,但将影响因素耦合于扩散系数的方式不能准确描述多物理场对水分迁移的作用,且缺少电场作用下的宏观水分迁移规律研究。根据驱动势平衡原理建立的热湿耦合模型能够描述水分的时空分布,量化电场对水分动态迁移特性的影响。进一步需推进基于水分时空分布无损测量的实验研究,深化多物理场耦合下水分迁移建模,构建多物理场下理论体系,以准确表征油浸式变压器中油纸绝缘水分迁移的时空分布。 展开更多

关键词 油纸绝缘 水分时空分布 迁移机理 水分迁移特性 多物理场模型

原文传递

GIS异常发热故障分析及仿真研究

11

作者 于倩 俞隆 +2 位作者 王继伟 秦诚意 张腾 《山东电力高等专科学校学报》 2023年第5期1-5,共5页

针对气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)由环流导致的异常发热故障,通过对实际案例的调查分析,研究了异常发热的机理,借助红外测温仪等工具,确认了故障位置和原因,并提出了相应的解决方案。应用有限元仿真软件构建了“电-磁-热”多物理场耦... 针对气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)由环流导致的异常发热故障,通过对实际案例的调查分析,研究了异常发热的机理,借助红外测温仪等工具,确认了故障位置和原因,并提出了相应的解决方案。应用有限元仿真软件构建了“电-磁-热”多物理场耦合模型,并通过模型对GIS异常发热机理及抑制措施进行了深入研究。 展开更多

关键词 GIS 异常发热 环流 多物理场模型

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基于数值模拟的电镀3D打印厚度均匀性研究

12

作者 汤家港 葛大丽 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期318-326,共9页

目的优化电镀3D打印工艺,提高单层电沉积厚度的均匀性。方法建立耦合电解液流动、物质传递、电极反应的多物理场模型,并数值求解,研究反应离子浓度和电解液电势的分布云图,以及沉积层截面形貌随时间的演化规律,分析影响沉积层厚度均匀... 目的优化电镀3D打印工艺,提高单层电沉积厚度的均匀性。方法建立耦合电解液流动、物质传递、电极反应的多物理场模型,并数值求解,研究反应离子浓度和电解液电势的分布云图,以及沉积层截面形貌随时间的演化规律,分析影响沉积层厚度均匀性的直接因素。最后讨论抑制剂本体浓度CS、对流流速u0、电解液电导率κ及阴极电位φc等因素对沉积层厚度均匀性的影响规律。结果随着沉积时间的增长,沉积层的形貌越发不平整,反应离子浓度和电解液电势的分布云图随沉积层截面形貌的变化而变化。加入40μmol/L抑制剂后,沉积层表面的反应离子浓度和过电势的分布更加均匀。抑制剂本体浓度越高,沉积层截面形貌越平整,沉积层厚度均匀性越好,但存在一个饱和抑制剂浓度40μmol/L。沉积层厚度均匀性随对流流速或电解液电导率的增大先增后减,随阴极电位增大单调递增。结论阴极表面反应离子浓度和过电势的不均匀分布是导致沉积层厚度不均匀性的直接因素。添加抑制剂可有效改善沉积层厚度的均匀性,过大或过小的流速或电导率都会降低沉积层的厚度均匀性,适当提高阴极电位可提高沉积层厚度均匀性。 展开更多

关键词 增材制造 电镀3D打印 厚度均匀性 电极反应动力学 物质传递 多物理场模型

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一种输出特性可调的双电极袋式静电驱动器

13

作者 陈逸星 李宝福 《计量与测试技术》 2023年第12期58-61,共4页

通过对袋式马达型液压放大自愈静电(Peano-HASEL)驱动器的结构设计改进,使用双电极和单元模块化设计,放大驱动器在高度方向上的输出应变率,对并联堆叠的驱动器施加宽度方向上的预紧力,形成输出特性可调节的双电极Peano-HASEL驱动器。根... 通过对袋式马达型液压放大自愈静电(Peano-HASEL)驱动器的结构设计改进,使用双电极和单元模块化设计,放大驱动器在高度方向上的输出应变率,对并联堆叠的驱动器施加宽度方向上的预紧力,形成输出特性可调节的双电极Peano-HASEL驱动器。根据系统平衡理论,对单元模块建立理论分析模型,使用COMSOLMultiphysics建立多物理场仿真模型,并搭建实验平台,对理论分析模型进行验证,并分析影响驱动器驱动性能的主要因素。 展开更多

关键词 袋式马达型液压放大自愈静电驱动器 系统平衡理论 多物理场仿真模型

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PIN限幅器电磁脉冲效应数值模拟与验证 被引量：11

14

作者 赵振国 周海京 +2 位作者 马弘舸 赵强 钟龙权 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期81-85,共5页

基于电磁脉冲对半导体器件效应的电-热多物理场模型,利用Sentaurus-TCAD仿真器建立了PIN限幅器电磁脉冲效应数值模型,研究了不同峰值功率的电磁脉冲作用下限幅器的输入/输出特性,以及大功率电磁脉冲注入PIN器件热损伤阈值与脉冲宽度的... 基于电磁脉冲对半导体器件效应的电-热多物理场模型,利用Sentaurus-TCAD仿真器建立了PIN限幅器电磁脉冲效应数值模型,研究了不同峰值功率的电磁脉冲作用下限幅器的输入/输出特性,以及大功率电磁脉冲注入PIN器件热损伤阈值与脉冲宽度的关系。模拟与实验结果表明:基于器件热效应影响载流子输运过程的电-热多物理模场型,模拟限幅器在大功率电磁脉冲注入下输入/输出功率的结果与实验结果吻合较好;模拟大功率电磁脉冲注入PIN器件热损伤阈值与脉冲宽度的关系式,与Wunsch-Bell半经验关系式符合较好。 展开更多

关键词 PIN限幅器 电磁脉冲 多物理场模型 器件仿真

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金属氢化物反应器吸氢过程的热质传递特性分析 被引量：9

15

作者 鲍泽威 杨福胜 +1 位作者 吴震 张早校 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期49-54,共6页

为了研究金属氢化物反应器内吸氢过程的热质传递特性,建立了圆柱形反应器的二维多物理场模型.新建立的模型考虑了换热流体流速与温度变化对反应器吸氢过程的影响,采用COM-SOL Multiphysics V3.5a软件来求解,并探讨了一些重要参数变化对... 为了研究金属氢化物反应器内吸氢过程的热质传递特性,建立了圆柱形反应器的二维多物理场模型.新建立的模型考虑了换热流体流速与温度变化对反应器吸氢过程的影响,采用COM-SOL Multiphysics V3.5a软件来求解,并探讨了一些重要参数变化对反应器性能的影响.结果表明:接近换热管壁处的氢化物床的温度较低,吸氢反应更快,换热流体入口附近床层的吸氢反应比出口附近的快;减小氢化物床层与换热管壁面之间的接触热阻和增加氢化物床层有效导热系数都可以增强换热效果,从而加快吸氢反应,当接触热阻从0.002m2.K/W减小到0.000 5m2.K/W时,吸氢反应时间大约缩短了15.5%;采用强化换热措施可以减少吸氢反应时间,提高反应器平均功率. 展开更多

关键词 金属氢化物 反应器 热质传递 多物理场模型

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板式固体氧化物燃料电池的数值模拟与动态性能分析 被引量：6

16

作者 刘欣 郝晓弘 +2 位作者 安爱民 杨新华 张浩琛 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期1869-1875,共7页

为更好地了解单电池内复杂的气相流动结构、质量平衡及能量守恒,运用COMSOL软件建立用于数值模拟的固体氧化物燃料电池仿真模型。通过该模型分析电池阳极和阴极内反应气体的质量和浓度的变化、内部压力分布等情况,从而得到单电池内电流... 为更好地了解单电池内复杂的气相流动结构、质量平衡及能量守恒,运用COMSOL软件建立用于数值模拟的固体氧化物燃料电池仿真模型。通过该模型分析电池阳极和阴极内反应气体的质量和浓度的变化、内部压力分布等情况,从而得到单电池内电流分布与反应气体浓度的动态变化关系,更准确地获得电池内部电流场的分布,为电池结构设计的优化、控制参数的确定提供依据。 展开更多

关键词 板式固体氧化物燃料电池 多物理场耦合模型 数值模拟 动态性能分析

原文传递

计及内部材料疲劳的压接型IGBT器件可靠性建模与分析 被引量：4

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作者 李辉 王晓 +3 位作者 姚然 龙海洋 李金元 李尧圣 《中国电力》 CSCD 北大核心 2019年第9期30-37,共8页

大功率压接型IGBT器件更适合柔性直流输电装备应用工况,必然对压接型绝缘栅极晶体管(IGBT)器件可靠性评估提出要求。提出计及内部材料疲劳的压接型IGBT器件可靠性建模方法,首先,建立单芯片压接型IGBT器件电–热–机械多物理场仿真模型,... 大功率压接型IGBT器件更适合柔性直流输电装备应用工况,必然对压接型绝缘栅极晶体管(IGBT)器件可靠性评估提出要求。提出计及内部材料疲劳的压接型IGBT器件可靠性建模方法,首先,建立单芯片压接型IGBT器件电–热–机械多物理场仿真模型,通过实验验证IGBT仿真模型的有效性;其次,考虑器件内部各层材料的疲劳寿命,建立单芯片压接型IGBT器件可靠性模型,分析了单芯片器件各层材料薄弱点;最后针对多芯片压接型IGBT器件实际结构,建立多芯片压接型IGBT器件多物理场仿真模型,分析器件应力分布,并对各芯片及多芯片器件故障率进行计算。结果表明,压接型IGBT器件内部的温度、von Mises应力分布不均,最大值分别位于IGBT芯片和发射极钼层接触的轮廓线边缘;多芯片器件内应力分布不均会导致各芯片可靠性有所差异,边角位置处芯片表面应力最大,可靠性最低。 展开更多

关键词 压接型IGBT器件 多物理场模型 材料疲劳 可靠性模型

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微生物封堵对砂土渗透性能影响的数值模拟

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作者 邓温妮 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第A01期159-163,共5页

为研究微生物封堵在地下结构防渗补漏中的作用机理,通过建立二维多物理场耦合模型,考虑土层中微生物生长动力反应、营养液传输以及地下水渗流的相互作用,分析2种不同砂土在不同水流速度下的微生物封堵效果.数值模拟结果表明,微生物封堵... 为研究微生物封堵在地下结构防渗补漏中的作用机理,通过建立二维多物理场耦合模型,考虑土层中微生物生长动力反应、营养液传输以及地下水渗流的相互作用,分析2种不同砂土在不同水流速度下的微生物封堵效果.数值模拟结果表明,微生物封堵能有效降低土体的渗透系数,上部土体的渗透系数在5 d和10 d后分别约降低为原来的80%和40%.同时,水流速度越大,土体的封堵效果越差,而且在高水流速度下,不同砂土的封堵效果区别不大.土体的渗透性能同样对封堵效果影响较大,渗透系数越大越难封堵. 展开更多

关键词 微生物封堵 相对渗透系数 微生物生长反应方程 多物理场耦合模型

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电力电子系统建模关键技术综述及展望 被引量：29

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作者 杭丽君 闫东 +7 位作者 胡家兵 沙德尚 宁圃奇 王智强 张哲宇 何远彬 何震 曾平良 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第9期2966-2979,共14页

随着电力电子技术应用领域的快速发展,电力电子系统的复杂度进一步增加,给系统高效和可靠运行带来了巨大的挑战。电力电子系统是一种典型的多时间尺度非线性系统,为了充分发挥电力电子系统的优势,国内外学术界和工业界通过对其多时间尺... 随着电力电子技术应用领域的快速发展,电力电子系统的复杂度进一步增加,给系统高效和可靠运行带来了巨大的挑战。电力电子系统是一种典型的多时间尺度非线性系统,为了充分发挥电力电子系统的优势,国内外学术界和工业界通过对其多时间尺度下的动力学行为进行建模,揭示了不同时间尺度下电磁特性及相互作用机理。该文从器件级、变换器级、系统级3个层级对比不同时间尺度下电力电子系统建模方法,并总结技术演进中面临的新的关键问题及对应的最新研究成果,主要包括高可靠的器件驱动及保护方法、良好的变换器动静态控制方法和电磁干扰抑制策略及电力电子系统的电磁暂态仿真及稳定性分析技术。最后,指出现有研究中仍需解决的问题,并对未来建模关键技术的发展方向进行展望。 展开更多

关键词 电力电子技术 多时间尺度建模 功率器件开关瞬态模型 多物理场模型 变换器模型 电磁暂态仿真 稳定性分析

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扩散应力诱导的锂离子电池失效机理研究进展 被引量：3

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作者 王亚楠 李华 +3 位作者 王正坤 厉青峰 练晨 何鑫 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期1071-1087,共17页

在锂离子电池的充放电过程中,由锂离子扩散过程产生的浓度梯度和活性材料锂化膨胀产生的变形会导致扩散应力。过大的扩散应力会造成活性颗粒的破裂、活性颗粒之间的分离、活性层的断裂以及活性层与集流体的分层等多种力学失效形式,并最... 在锂离子电池的充放电过程中,由锂离子扩散过程产生的浓度梯度和活性材料锂化膨胀产生的变形会导致扩散应力。过大的扩散应力会造成活性颗粒的破裂、活性颗粒之间的分离、活性层的断裂以及活性层与集流体的分层等多种力学失效形式,并最终导致电池出现容量衰减、阻抗上升和寿命缩短等一系列失效现象。因此扩散应力及其诱导的锂离子电池失效机理已经成为锂离子电池研究领域的热点之一,具有重要的理论研究意义和实际应用价值。本文尝试从活性颗粒、活性电极、半电池、电池单元和电池单体等不同尺度,综述近年来与扩散应力诱导的锂离子电池失效机理相关的研究进展,介绍各尺度下扩散应力的产生机制和研究手段,分析扩散应力对电池力学和电化学性能的影响规律,梳理和总结扩散应力的影响因素,最后对该领域今后的研究方向与发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 锂离子电池 扩散应力 失效机理 多物理场耦合模型 综述

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