流动电流混凝控制技术的研究与应用
摘要：本文论述总结了以流动电流为参数进行水处理混凝控制的工艺原理与技术特性，并对其应用情况进行了评价。
1 前言
水是生命之源。水与国民经济和人民生活息息相关。为了满足生产和生活对水质的要求，必须进行水处理。保证处理质量、降低处理费用是水处理技术研究的核心内容。
在常规地表水处理工艺中，最重要的环节是投药混凝，即向待处理原水中投加化学药剂（混凝剂），使之与水中的胶体杂质相互作用，形成絮凝体以被后续工艺去除。在此环节中，准确投加所需要的药量是取得较好混凝效果的最关键问题。此外，混凝剂投量还是影响水处理成本的重要因素。在水厂实际运行过程中，水质水量不断波动，达到准确投药非常困难。国内外对混凝投药的控制技术进行了大量的研究，但一直未有有效的方法。直到80年代有了突破性进展，产生了流动电流混凝投药控制技术。我国在80年代后期也由笔者率先开展了对该项技术从工艺、设备到应用的全面研究[1]，取得了具有国际领先水平的成果，并已在生产上大面积应用推广。本文拟对此进行概括性论述和介绍。
2 流动电流的原理与检测
2.1 流动电流原理
根据胶体化学理论，水中胶体表面带有电荷，并影响到其附近的离子分布，构成胶体的双电层结构。当双电层受到外力扰动时，产生一系列电学现象，从不同侧面反映胶体荷电的同一特性，统称为电动现象。流动电流（位）就是电动现象之一。
所谓流动电流(位)是指在外力作用下，液体相对于静止的固体表面流动而产生电场的现象，即电渗的反过程。当水流过毛细管时，就可观察到流动电流现象：毛细管表面由于电离或吸附作用而带电，形成双电层。当水在压力差作用下通过毛细管流动时，双电层平衡结构受到扰动，在液相的吸附层与扩散层之间产生相对运动。伴随扩散层随水发生的移动，其中的反电荷离子亦相应的定向运动而形成电流，即为流动电流；在毛细管两端产生的电位差则为流动电位。若配以适当的装置，将该电流收集并检测，就可得到该条件下毛细管表面的流动电流值。
在水处理工艺理论中，常用ζ电位来描述胶体表面（即固液界面）的荷电特性。根据流动电流原理，可以得到ζ电位与流动电流之间的数学关系[2]：
I=πεpγ2ζl(η·l)(1)
式中I为流动电流，p为毛细管两端压力差，r为毛细管半径，ζ为ζ电位，ε为水的介电常数，η为水的粘度，l为毛细管长度。
式(1)揭示了ζ电位同流动电流之间的内在关系，说明二者是对固液界面电动现象从不同侧面的描述，流动电流同ζ电位之间存在线性关系。
2.2 流动电流的生产检测技术
生产上用于过程控制的流动电流检测装置必须能连续检测，实验室用的毛细管装置是难以胜任的。当今用于生产的流动电流检测器原理如图1[3]。
传感器是流动电流检测器的核心部分。被测水样以一定的流量进入检测室。在圆型检测室内有一活塞，作垂直往复运动。活塞和检测室内壁之间的缝隙构成一个环形空间，类似于毛细管。当活塞作往复运动时，就象一个柱塞泵，促使水样在环形空间中作相应的往复运动。水样中的微粒会附着于活塞与检测室内壁的表面，形成一个微粒“膜”。环形水流的运动，带动微粒“膜”扩散层中反离子的运动，从而在环状“毛细管”的表面产生电流。在检测室的两端各设一环形电极，将产生的电流收集并送给信号处理部分进行处理，获得该仪器的输出信号。这种装置通过活塞的往复运动而生成交变信号，克服了电极的极化问题；采用高灵敏度的信号放大处理器，使微弱交变信号被放大整流为连续直流信号，克服了噪声信号的干扰，成功地实现了胶体电荷的连续检测。
3 流动电流混凝控制工艺
3.1 流动电流与混凝工艺的相关性
常规的地表水处理工艺，皆以除浊澄清作为主要目标之一，即采用混凝、沉淀（或澄清）、过滤这样一种基本工艺。能否使水中的浑浊杂质（主要为胶体物质）聚结形成具有一定粒度及表面特性的絮凝体，为后续的沉淀或过滤去除创造良好条件，关键就在于混凝效果如何。在工艺一定的条件下，混凝效果主要由混凝剂的投加量所决定。通常所用的混凝剂都属于电解质物质，在水中与胶体杂质发生电中和，压缩胶体的双电层，降低ζ电位，使之脱稳凝聚。若混凝剂投量偏少，胶体杂质达不到应有的脱稳程度，自然混凝效果不好；相反若投量过多，使胶体表面吸附过量的反电荷，改变电性而使ζ电位重新变大，胶体发生再稳定而不能聚结，同样达不到混凝的目的。投加适量的混凝剂，保障混凝效果，是使处理水质合格的前提。传统上都是以ζ电位作为衡量胶体杂质脱稳程度以及混凝效果的指标。一般情况下，当ζ电位在0～-5mV范围内时即可获得良好混凝效果。由式（1）已知，流动电流与ζ电位在理论上存在对应关系，因此流动电流与混凝效果必然也是相关的。大量的实验结果证实了这一点。图2是一组典型的实验曲线[4]，随混凝剂投加量的增加，流动电流代数值增大。更进一步，生产上常以沉淀池出水浊度作为评价混凝效果的指标。大量的实验证实该出水浊度确与流动电流有相关性，典型结果如图3。表明随着混凝后水的流动电流代数值升高，出水浊度降低。二者的关系可以如下的经验方程描述：
y=a·e b/（10+x）（2）
式中y为沉淀水浊度，x为流动电流，a、b为经验系数。对于不同的原水，经验系数是不同的，ａ、ｂ值反映了水质及处理工艺特性，而且与流动电流数值的相对性有关，不同仪器的测定值是不能直接比较的。范围广泛的实验包括了国内外、南北方、江河水库等多种原水及处理工艺，一些有代表性的统计数据列于表1。证明在α=1%的置信水平下，混凝效果与流动电流之间存在显著的相关性，而且这种相关性是普遍存在的，流
动电流是影响混凝的主要因素，其它各种因素对混凝的影响是次要的。这一结论为以流动电流为因子控制混凝投药提供了决定性的依据。
b/（10+x）
3.2 流动电流混凝控制系统的组成
以流动电流技术构成的混凝控制系统典型流程如图4，它主要由流动电流检测器、微电脑控制器和混凝剂投加装置所组成。
向原水中投入混凝剂后，首先进行充分混合。然后一部分水作为检测水样，经过预处理后通过取样管进入流动电流检测器。检测后得到的检测值，代表水中胶体在加药混合后的表面荷电情况、亦即胶体的脱稳程度。由前述可知，生产工艺条件参数一定时，沉淀池的出水浊度与混合后的胶体脱稳程度相对应。按工艺要求选择一个出水浊度标准，就相应有一个特定的检测值，可将此检测值作为控制目标的期望值，即控制系统的给定值。控制系统的工作就是调整混凝剂的投量，以改变水中胶体的脱稳程度，使流动电流检测值围绕给定值在一个允许的误差范围内波动，达到混凝控制的目的。
在图4的系统中，只需要检测流动电流一项参数就可完成控制，不再需要测量任何其它参数，这是该技术有别于现行其它混凝控制技术的一个主要特点。这一特点大大简化了控制系统，为生产应用创造了良好条件。
3.3 流动电流混凝控制系统的工艺特性
作为一个混凝控制系统，它的工艺特性体现在多个方面。从生产应用的角度，最主要的包括：调控能力——在变化的条件下，系统的调节性能；沉淀水浊度的稳定性——反映水质控制结果；节药情况——控制系统所产生的经济效益。下面以牡丹江某水厂的应用为例[5]，对上述特性进行研究。
(1).调节速度评价
各种干扰，例如原水水质、水量、药剂性能等因素的变化，作用于混凝过程，都会使流动电流检测值偏离给定值。控制系统的作用就在于通过对投药量的自动调整，消除偏差，维持混凝效果稳定。消除偏差的速度（在此以调节时间表示），就反映了系统的调控能力的强弱。
通过一些实验对调节速度进行评价：人为改变系统的给定值，相当于给控制系统输入一个阶跃干扰，然后观察控制系统消除干扰、亦即调节投药量使检测值基本稳定在新给定值附近所需要的时间。实验结果表明偏差越大，消除偏差的时间越长。图5是一组实测结果。实际运行中，偏差值一般不超过0.5个流动电流单位，对应的调节时间在4min 之内；更常见的实际干扰造成的偏差多在0.2个流动电流单位以内，相应的调节时间则在2min之内。实践证明，在这样短的时间内投药工况的波动不会对水处理过程产生明显的影响，亦即控制系统的调节速度是满足生产要求的。
(2).沉淀水浊度的稳定性
对投药自动控制系统调节性能的最终评价是其维持水处理工艺系统工况稳定的能力。如果在生产运行中，投药量不能得到及时调节或调节不准，势必影响水处理工况，使沉淀水浊度发生波动。在此以沉淀水浊度的方差值评价其波动程度，作为衡量投药控制系统性能的一项指标。表2是一组典型的生产运行数据统计值。与原有的人工投药比较，以自控投药时沉淀水浊度方差小，水质更为稳定，而且合格率更高。
(3)节药情况
表3列出了该厂应用流动电流控制系统前后的混凝剂消耗对比。表明流动电流技术
能够在保证水质合格率较高的基础上，还取得明显的经济效益。事实上，该厂仅用了4个月的时间就通过节药收回了流动电流混凝控制设备的投资。
表3 节药情况对比
4 评价与结论
研究与生产实践表明，流动电流混凝控制技术具有显著的先进性和实用性，因而在国内外迅速推广，仅国内就已有上百座水厂应用，并获得好评。表4是对国内应用国产设备部分用户的调查评价结果。用户总平均沉淀水浊度合格率提高了9.5个百分点，总平均节药率达到26.1%，普遍获得了良好的社会效益与经济效益。
应用实践表明，流动电流混凝控制技术解决了水处理工艺控制中关键性的技术难点，为安全经济供水提供了有效的技术保证，并为全处理系统的自动化、最优化运行奠定了基础。该项技术有广阔的发展前途。当然也还有一些应用中的具体问题有待解决。特别是在水源污染日益严重的形势下，水中污染物十分复杂，该项技术对各种污染物的承受能力及有效范围，还是一个有待进一步研究的课题。表4 流动电流设备与技术用户评价。
表4 流动电流设备与技术用户评价
参考文献
1 崔福义，李圭白，流动电流及其在混凝控制中的应用，黑龙江科学技术出版社，1995.
2 Dentel， S K， Thomas， A V， Kingery， K M. Evaluation of the Streaming Current Detector-I. Use in Jar Test， Water Research， Vol.23， No.4， 1989.
3 崔福义，李圭白，曲久辉，流动电流的原理、测定与应用，给水排水，No.4，1991.
4 崔福义，混凝剂投加的优化自动控制——检测器法的试验研究，给水排水，No.3，1989.
5 崔福义，曲久辉，李虹，李圭白，国产流动电流投药控制系统的基本性能与应用评价，给水排水，No.8，1994.
电流变液性能及制备 韦佳佳, 李酽，刘刚 中国民用航空学院理学院，天津 300300 liyan01898@https://www.doczj.com/doc/d316570144.html, 摘要：本文介绍了电流变液力学、光学性能，以及电流变效应的四种理论模型，特别对电流变液的制备技术进行了详细的综述与讨论。指出了电流 变液研究亟待解决的问题及研究热点。 关键词：电流变液；制备；性能；机理 电流变液是一类均匀的悬浮液体系。基于其在电场中流变性能会发生显著变化这种优良的机电耦合性能，可作为便于控制、连续可调的阻尼介质，广泛用于民用航空、机械工程、控制工程和机器人等领域。因其特殊的光学特性，可以用于各种光学器件及光学控制系统。本文介绍了电流变液的性能、电流变机理，重点对电流变液的制备进行了综述与讨论。 1电流变液的性能与机理 1.1 电流变液的性能 1.1.1力学性能 静屈服应力（τS）是电流变液在流动前所能承受的最大静态剪切应力，它随电场强度增大而急剧增大，且重量比越大，增大得越快。当电场强度达到某一临界值时趋于饱和。实验表明[1]，在较低电场强度下，τS∝E2；反之，τS∝E。添加剂是影响τS的一个重要因素。在一定范围内使用较高介电常数和较低漏电流的添加剂可以有效提高电流变液的性能[2]。无添加剂时，电流变液的τS与E呈近似线形关系，而有添加剂时呈非线形关系，可近似用二次多项式进行拟合[1]。电流变液开始流动后，维持使其继续变形的是一个比静态屈服应力小的力——动态屈服应力（τl），对于同一体积比的电流变液，动屈服应力较静态屈服应力约小25%左右[ 3]。τl随重量比或电场强度而增大。目前对于电流变液动态特性的研究只限于低电场强度[4]。茅海荣等[5]对电流变液准静态挤压过程中的力学行为进行了研究，发现在外加电场作用下，电流变液有一定的压缩应力，而且随电压的升高和压缩量的增大而增强。电流变液的拉伸可分为三个阶段[6]：第一阶段，拉伸应力随应变的微小变化呈线形急剧增加，应变值小于0.05；第二阶段，拉伸应力增加减缓，拉伸应变增加较快，并很快达到一个最大值，称为电流变液的屈服阶段；第三阶段，拉伸应变继续增加，拉伸应力的增加也缓慢降低到零。称为屈服后电流变液的粘连阶段。各力学特征量之间的关系为[6]：压应力约为相同电场作用下静态屈服应力的10倍，是拉应力的2～3倍，拉应力是相同电场作用下静态屈服应力的3～4倍。应用上述力学性能可开发出各种工程应用器件。例如利用电流变液屈服应力特性制造电流变液光栅、艺术印刷中的ER油滴等。基于电流变液的压缩效应，则可制造减震器件，有研究者将电流变阻尼绞应用于机翼操纵面[7]，并进行了风洞实验，结果证明通过 - 1 -
东 北 大 学 继 续 教 育 学 院 现代电力电子及变流技术试 卷（作业考核 线下） A 卷 答案1027888482 一、单选题（每题2分，共10分） 1. 晶闸管的额定电流是以（ ）的形式定义的。 A.电流峰值 B.电流有效值 C.电流平均值 D.电流瞬时值 2. （ ）是电流控制型电力电子器件。 A.GTR 、SITH B.TRIAC 、GTR C.P-MOSFET 、IGBT D.GTO 、MCT 3. 晶闸管变流电路逆变工作时，（ ）。 A. 90≤α B. 90>α C ． 180>α D ． 90>β 4. 场效应管三个电极分别为( )。 A.发射极，基极，集电极； B.第一基极，发射极，第二基极； C.源极，栅极，漏极； D.阴极，门极，阳极。 5. 120°导电型交-直-交电流变频器，任意时刻有（ ）导通。 A. 一只开关管 B. 两只开关管 C. 三只开关管 D. 四只开关管 二、多选题（每题3分，共15分） 1. 全控型电力电子器件有（ ）。 A. Thyristor 、GTR 、P-MOSFET 、IGBT B. GTR 、P-MOSFET 、IGBT 、IGCT C. IGBT 、MCT 、GTR 、GTO D. Power Diode 、MCT 、GTO 、IGBT 2. 晶闸管导通的条件是（ ）。 A. 阳极电位高于阴极电位 B. 在控制极施加对阴极为正的且满足要求的触发脉冲 C. 阴极电位高于阳极电位 D. 在控制极施加对阳极为正的且满足要求的触发脉冲 3. 交流调功电路（ ）。 A. 通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率； B. 靠改变移相触发角来改变输出功率； C. 将电源接通几个周波，再断开几个周波； D. 每个周期的控制触发角固定不变。 4. 三相桥式全控整流电路，自然换相点是（ ）。 A. 三相电源线电压的过零点 B. 三相电源相电压正半周波形的交点 C. 三相电源相电压负半周波形的交点 D. 三相电源线电压正半周波形的交点
东北大学继续教育学院 现代电力电子及变流技术试卷（作业考核线上2） A 卷 （共 4 页） 、单选题（每小题2分，共10 分） 1. （B）是电流控制型电力电子器件。 A. GTR、SlTH B.TRIAC、GTR C.P-MOSFET、IGBT D.GTO、MCT 2. 180°导电型交-直-交电压变频器，任意时刻有（ C ）导通。 A. 一只开关管 B.两只开关管 C.三只开关管 D.四只开关管 3. 三相半波可控整流电路，大电感负载，晶闸管的电流有效值是（ D ）。 A. B. C. D. 4. 三相桥式全控整流电路，电阻性负载，脉冲的移相范围是（B ）0 A. 90 ° B. 120° C. 150° D. 180° 5. 同步信号为锯齿波的触发电路，双窄脉冲中第一个主脉冲由本相触发单元产生，第二个补脉冲 （B ）o A. 由超前本相60°相位的前一相触发单元产生； B. 由滞后本相60°相位的后一相触发单元产生； C. 由超前本相120°相位的前一相触发单元产生； D. 由滞后本相120°相位的后一相触发单元产生。 二、问答题（每小题5分，共35分） 1. 列举出至少三种晶闸管变流装置的过电流保护方法。答：用快速熔断器切断过电流； 用直流快速开关切断过电源； 用桥臂电抗器制元件过电流； 用过电流继电器控制过电流大小。 2. 触发电路中设置控制电压U Ct和偏移电压U b各起什么作用？如何调整? 答：对于同步电压为锯齿波的触发电路，工作时，把负偏移电压Ub 调整到某值固定后，改变控制电压Uc,就能改变ub4波形与时间横轴的交点，就改变了V4由截止转为导通的时刻从而改变了触发脉冲产生的时刻也就是改变控制角
第44卷 第7期 2017年7月 天 津 科 技 TIANJIN SCIENCE & TECHNOLOGY V ol.44 No.7Jul. 2017 收稿日期：2017-06-14 基础研究 聚合氯化铝、硫酸铝混凝效果分析与选择 王 泰 (天津滨海新区环塘污水处理有限公司 天津300454) 摘 要：聚合氯化铝及硫酸铝作为混凝剂被广泛应用于城镇污水处理厂的化学除磷工艺，混凝剂的选择、投加量的大小对出水水质的TP 、SS 等指标及污水厂运行成本有着不容忽视的影响。通过试验，分析查找不同混凝剂的最佳投药范围，同时关注加药过程对最终水质的其他影响，在确保水质稳定达标的前提下，优化药剂成本控制。 关键词：聚合氯化铝 硫酸铝 除磷 最佳投药量 中图分类号：TQ324.4 文献标志码：A 文章编号：1006-8945(2017)07-0059-04 Coagulate Effect of PAC and Aluminum Sulfate ：Analysis and Selection WANG Tai (Tianjin Binhai New Area Huantang Sewage Treatment Co.，Ltd.，Tianjin 300454，China ) Abstract ：The polymerization of aluminum chloride and aluminum sulfate as coagulant has been widely used in the chemi-cal dephosphorization process of urban sewage treatment plants ．The selection of coagulant and the dosage have a significant effect on the effluent TP ，SS and the operation cost of sewage plants ．Through test and analysis ，the best coagulant dosage and range of different coagulants were analyzed and other effects on the final water quality during the dosage process were studied ．In the end ，the water quality standards can be ensured and the reagent cost control can be optimized. Key words ：PAC ；aluminum sulfate ；dephosphorization ；optimum dosage 聚合氯化铝及硫酸铝作为混凝剂被广泛应用于城镇污水处理厂的化学除磷工艺，混凝剂的选择、投加量的大小对出水水质的TP 、SS 等指标及污水厂运行成本有着不容忽视的影响。 大港港东新城污水处理厂(一期工程)设计规模1.25万t/d ，采用A-A-O+活性砂过滤工艺，出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB 18918—2002)中一级A 标准。其中，在除磷工艺选择上，采用生物除磷及化学除磷相结合的方式。化学除磷阶段，在药剂投加点位选择上，采取后置沉淀的方式，即在活性砂滤池前段设置机械混合池，利用搅拌器的机械搅拌，实现混凝剂与二沉池出水的充分混合，经活性砂滤池进行过滤处理。 1 试验目的 对PAC 及硫酸铝的投加效果进行定性及定量分 析，确定不同混凝剂的最佳投药范围，同时关注加药过程对最终水质的其他影响，并在此基础上，结合港东污水厂自身水质、水量特点，进行加药成本估算。 2 过程设计 试验过程总体分为定性试验和定量试验两部分， 即首先通过定性试验确定药剂投加的适宜范围，再通过定量试验对上述投加范围进行校核及细致划分，摸索药剂的最佳投加区间。二者除在药剂分界点位选取上有所不同外，其他试验过程并无特殊区别。 2.1 定性试验 2.1.1 PAC 定性试验 取二沉池出水作为原水，定量加入1 000mL 烧杯，测定TP 、pH 值；取PAC 原液测定pH 值；取PAC 原液1mL 用容量瓶定容至100mL ，定容过程使用纯水，设置10mL 、20mL 、30mL 、40mL 、50mL 、60mL 、70mL 、80mL 、90mL 9个药剂分界点位；从容量瓶中吸取稀释过的10mL 药液加入装有原水的烧杯中，设置磁力搅拌器为150r/min ，搅拌2min 后，观察并记录感官效果，测定混合液pH 值，记为 DOI:10.14099/https://www.doczj.com/doc/d316570144.html,ki.tjkj.2017.07.020
流动控制技术研究方法及进展 流动控制可以分为被动流动控制和主动流动控制（AFC），被动控制技术目前已有广泛的应用，如机翼上的翼刀、涡流发生器等。主动流动控制技术是现在流体力学中研究的热点，它是提升未来飞行器性能的主要途径之一，但距离工程应用还有很长得路要走。 被动流动控制是通过被动控制装置来改变流动环境，这种控制是预先设定的，当流场偏离设计状态时，就无法达到最佳控制效果。主动流动控制则是在流场中施加适当的扰动模式与并与流动的内在模式相互耦合来实现对流动的控制。主动流动控制的优势在于它能在需要的时间和部位出现，通过局部能量输入，获得局部或全局的流动改变，进而使飞行器飞行性能显著改善。 一、被动流动控制技术的主要方法 1.1翼刀的使用 高速飞机经常在翼尖处出现气流分离（即高速气流使翼尖失去升力），从而降低了飞机的操纵性能，带来安全隐患。翼刀是用物理的方法阻止附面层向外翼流动，以缓和翼尖分离。 1.2涡流发生器 涡流发生器多指易产生涡流的物体，多用于控制流动分离。它的作用机理是利用漩涡使主流中的高动量流体和物面边界层内的低动量气流进行交换或平衡，从而向边界层内注入了高动量流体，推迟了流动分离，已经在控制飞机抖振、上仰、摇摆、及失速尾旋中得到应用。中国空气动力研究与发展中心的倪亚琴对涡流发生器的机理和用途进行了介绍{1}，并对涡流发生器研制中的重要参数进行了分析和验证。通过风洞实验段侧壁边界层和马赫数分布测量及半模型试验，证明涡流发生器的研制是成功的，使半模型试验有所改善。西安交通大学的刘小明等对涡流发生器在流体机械流动控制中的应用研究进展进行了介绍{2}。 1.3控制件方法研究 中国科学院力学研究所的邵传平等人对钝体尾流的控制机理及方法进行了系列研究{3}。在研究中等雷诺数（300 第1章习题解答 1 什么是变频技术？ 变频技术，简单的说就是把直流电逆变成为不同频率的交流电，或是把交流变成直流再逆变成不同频率的交流，或是把直流变成交流再把交流变成直流。在这些变化过程中，一般只是频率发生变化。 现在人们常说的变频技术主要是指交流变频调速技术，它是将工频交流电通过不同的技术手段变换成不同频率的交流电。 2 变频技术的类型有哪几种？ 变频技术主要有以下几种类型： 1）交—直变频技术（即整流技术）。它通过二极管整流、二极管续流或晶闸管、功率晶体管可控整流实观交—直流转换。 2）直—直变频技术（即斩波技术）。它通过改变功率半导体器件的通断时间，即改变脉冲的频率（定宽变频），或改变脉冲的宽度（定频调宽），从而达到调节直流平均电压的目的。3）直—交变频技术（即逆变技术）。振荡器利用电子放大器件将直流电变成不同频率的交流电（甚至电磁波）。逆变器则利用功率开关将直流电变成不同频率的交流电。 4）交—交变频技术（即移相技术）。它通过控制功率半导体器件的导通与关断时间，实现交流无触点开关、调压、调光、调速等目的。 3 简述变频技术的发展趋势？ 变频技术的发展趋势如下： （1）交流变频向直流变频方向转化 （2）功率器件向高集成智能功率模块发展 （3）缩小装置的尺寸 （4）高速度的数字控制 （5）模拟器与计算机辅助设计（CAD）技术 第2章习题解答 1.使晶闸管导通的条件是什么? ①当门极电流IG=0时，如果在晶闸管两端施加正向电压，则J2结处于反偏，晶闸管处于正向阻断状态。 ②如果正向电压超过临界极限即正向转折电压Ubo时，则漏电流急剧增大，晶闸管导通。 ③导通期间，如果门极电流为零，并且阳极电流降到维持电流IH以下，则晶闸管又回到正向阻断状态。 2. 什么是晶闸管的浪涌电流？ 浪涌电流ITSM是一种由于电路异常情况（如故障）引起的并使结温超过额定结温的不重复性最大正向过载电流。浪涌电流有上下限两个级，这些不重复电流定额用来设计保护电路。 3.如何判断晶闸管管脚极性？ 用万用表R×1kΩ挡测量晶闸管的任意两管脚电阻，其中有一管脚对另外两管脚正反向电阻都很大，在几百千欧以上，此管脚是阳极A。再用万用表R×10Ω挡测量另外两个管脚的 主动间隙控制技术 T来提高发动机的性在进行航空发动机性能设计时,经常会陷入一个死循环:通过提高* 3 能,涡轮温度提高,需要更多的冷却空气,则从压气机抽出的气体多,空气流量下降,性能降低,为了解决这样的问题,采用主动间隙控制技术. 主动间隙控制技术,即减小高压涡轮的叶尖间隙,减小损失的气流量,使尽可能多的燃气对涡轮做功,提高燃气利用率,从而提高发动机的性能. 若装配时减小间隙,则地面试车时,叶片受离心力拉长,可能打到机匣,起动降落时就会很危险,需要扩大间隙,在巡航状态时,则缩小间隙,提高性能. 间隙控制的实现方式及所存在的难点: (一):轴的偏转,需要采用空气/磁悬浮轴承,技术难度较大,同时,由于使用偏心结构,振动较大,对薄壁刚性轴的变形分析与设计的要求很高. (二):机匣平移,需要采用摇臂结构,难点在于:平移机匣的结构设计(重量增加),流道面积变化下的性能匹配(效率,推力). (三):机械式机匣变形,弹簧与压力平衡的问题需要格外关注,弹簧学,机械式推进结构的设计,变形机匣的结构设计,各腔之间的压力平衡设计. (四):热响应式机匣变形,热响应,热平衡,记忆金属,记忆金属的选择与训练,变形机匣的结构设计,加温/冷却空气的热平衡设计. 叶尖间隙的测量技术: 压气机的叶尖间隙,通电,电感,电容,(若叶片为复合材料,则不能采用通电的方法). 涡轮的叶尖间隙,光学测量(燃气不纯净,折射),电方法(燃气中带电颗粒多,影响因素多). 被动控制:CFM56 2/3,A320. 半主动控制:(开环)V2500,空客,150座左右. 主动控制:(闭环)若叶尖有磨损,则间隙变大,损失会变大很多. 国内对于主动间隙控制技术的研究现状:南京航空航天大学在全国处于领先水平,采用半主动控制技术(基于可控热变形),重视叶尖间隙的测量,核心问题在于空气系统的热分析,科学的顶层设计是保障. 保持叶尖接触,没有间隙,采用石墨材料,刮掉涂层,采用封严齿. 我的感受与体会:控制叶尖间隙可以减少燃气流量的损失,提高燃气利用率,增强涡轮的做功能力,从而能够提高发动机的性能,由于涡轮处温度非常高,叶片及各部件均处在极其恶劣的工作条件下,因而间隙控制的难点在于涡轮叶片的叶尖间隙控制,对于这样一项精确性要求极高的操作,需要有非常好的材料保障和工艺支持,此外,间隙的测量也是个重点,国内目前的主流是基于可控热变形的半主动控制,南京航空航天大学在这方面处于国内领先水平,主动间隙控制技术的研究可以用较小的设计制造成本获得非常巨大的性能提高,具有广阔的发展应用前景,是提高发动机性能的重要研究方向. 020810324赵祥成 2011.11.29 电流型矢量控制技术 摘要: 本文介绍了矢量控制技术的原理和基本方程式,提出了矢量 控制系统的总体设计案。 关键词:矢量控制技术 变频调速 电动机 Abstract: The paper introduced the principle and the fundamental equation of the vector control technique,then put forward the total desion scheme for the vector control technique. Key words: the vector control technique,frequency-conversion timing Motors 一、引言 科学技术的发展，对于改变社会的生厂面貌，推动人类文明向前发展具有特别重要的意义。电气自动化技术是多种学科的交叉综合。特别在电力电子，微电子及计算机技术迅速发展的今天，电气自动化技术更是日新月异。毫无疑问，电气自动化技术必将在建设“四化”，提高国民经济水平发挥重要的作用。 矢量控制技术是上世纪70-80年代发展起来的新技术，正逐步取代传统的直流调速。 交流电动机相对直流电动机结构简单，成本低，维修方便，但变频装置昂贵及交流调速性能差。长期以来，在调速领域里，一直都是直流传动占统治地位。近年来，随着电力电子技术的发展，情况有了很大的改变，与直流调速相比，交流调速用变频装置增加的成本已能被采用交流电动机而节约的成本所补偿。采用矢量控制后，交流调速的性能也能做到和直流一样。因此，在许多直流调速的世袭领域里出现了用交流调速取代直流调速的趋势。交-直-交变频传动是一种在大功率（500KW 以上）低速（600r/min 以下）范围内广泛采用的交流调速方案，正在轧机，矿山卷扬，电力机车，船舶推进，水泥，风洞等传动中逐步取代传统的大功率直流调速，取得了良好的经济效益，并提高其运行可靠性和生厂过程的自动化水平。 二、矢量控制的原理 任何拖动控制系统都服从于基本运动方程式: M -z M =2 )(GD /375X n d (/t d ) 由此可以看出,在恒转矩负载的起动、制动和调速，如果能够控制电磁转矩M 恒定，即可获得恒加（减）速运动，在突加负载扰动时，如果能 智能材料电流变液在机械领域的应用 摘要：电流变液是一种新型智能材料，在机械领域有广阔的应用前景。本文首先介绍了新型智能材料电流变液的结构和原理，其次介绍电流变液在机械领域的运用。 关键词：智能材料；电流变液；应用 1 引言 智能材料目前还没有统一的定义。不过，现有的智能材料的多种定义仍然是大同小异。大体来说，智能材料就是指具有感知环境(包括内环境和外环境)刺激，对之进行分析、处理、判断，并采取一定的措施进行适度响应的智能特征的材料。具体来说，智能材料需具备以下内涵： (1)具有感知功能，能够检测并且可以识别外界(或者内部)的刺激强度，如电，光，热，应力，应变，化学，核辐射等； (2)具有驱动功能，能够响应外界变化； (3)能够按照设定的方式选择和控制响应； (4)反应比较灵敏,及时和恰当； (5)当外部刺激消除后,能够迅速恢复到原始状态。 智能材料又可以称为敏感材料，其英文翻译也有若干种，常用的有Intelligent material，Intelligent material and structure，Smart material，Smart material and structure，Adaptive material and structure等.。电流变液(electro—rheological fluid，又称ER流体)是一种新型的智能流体。通常它是指一种含两相或两相以上的悬浮体，在外加电场作用下，能在极短的时间内(毫秒级)，其流变性能发生显著的变化，如表观粘度和弹性模量剧增几个数量级，由液体向固体转变，而且这种转变是可逆的，当电场除去后，固体又很快变回液体。1949年美国的Winslow最早报道了电流变效应。他给这种液体命名为电流变液体。在描述电流变效应时，通常认为电流变液从零电场下的牛顿流体变成在外加电场作用下的宾汉流体。无外加电场时，液体的切应力τ等于剪切速率γ，和液体粘度η0之积，为牛顿流体，外加强电场之后，电流变液产生一个电场强度E导致的屈服应力τ（E)，为宾汉流体，如下公式所示 τ=τ（E)+η0γ 由于电流变液的流变性能可由外加电场控制，而且响应速度很快，可广泛用于机械传动、减振隔振、液压阀、机器人和智能执行机构等机械领域。其良好的调控特性可以大大简化机械结构，提高系统的控制性能，降低成本，完成一些传统机械结构很难实现的功能。它在航空航天、生产自动化、武器控制、机器人工程、噪声防治、汽车工程、船舶工程、液压工程、农业机械、体育用品和体育机械等领域的广阔应用前景使电流变技术在过去的半个世纪中得到广泛研究，目前仍然为国内外研究热点之一[1]。 2 电流变液的机理和材料 （1）电流变效应的机理 主动控制技术在设备减振中的应用 章艺1，代学昌1，张志谊2 （1. 上海船舶设备研究所，上海，200031，2. 上海交通大学振动研究所，上海，200240） 摘要：论文从设备减振降噪角度出发，通过应用振动主动控制技术中的自适应对 消方法进行结构振动控制。仿真和台架试验表明主动控制能够取得良好的减振效 果，为设备的主动减振进行了有益的探索。 1.概述 随着对船舶舒适性要求的不断提高，如何进一步降低船舶动力装置振动对船体的影响成为舰船设备研究的重点。针对上述问题目前采用的降噪措施主要包括两种途径：1）采用振动噪声更低的船用设备，2）用更为高效的隔振消声装置。随着计算机技术的发展，应用主动控制的隔振消声技术成为研究的热点。1989年日本神户大学的Mitsuhashi等人研究的带有液压伺服机构的船用柴油机双层隔振系统在拖船Fukae Maru Ⅲ上进行了试航试验，在（1-100）Hz频带范围内，中间质量的速度级衰减量大于30dB。2004年川崎重工的Moriyuki 等人采用电磁式主动执行机构的柴油发电机组主动隔振技术的研究成果。瑞典的Johansson 和Winberg等人在1995年承担的船用主动隔振的项目（A VIIS-Active Vibration Isolation in Ships），澳大利亚的Hansen等人承担的针对现役柯林斯级潜艇（Collins Class Submarine）进行的主动控制的海军咨询项目，这些研究均采用电磁式或电动式的执行器，研究成果已经成为产品，如法国的Metravib公司生产的电动式惯性质量执行器。该执行器已有成功应用的例子，如MTU公司针对游艇主机12V4000 M70进行的主动隔振等等。 2. 主动控制原理 图1理论分析模型图2 自适应控制原理图 考虑图1所示系统的主动减振，其中M1为设备，k1，c1为被动隔振器的刚度和阻尼，M2，k2为作动器的质量和刚度，其余质量和刚度为弹性基础的集总参数，f1为激励源的干扰力，f2为主动控制力。 考虑周期激励的控制问题，如图1所示的自适应控制，干扰力f1作为被控系统的干扰输入，x(n)是与f1相关的参考信号，x(n)经过FIR滤波器生成y(n)，再经过激振器产生控制力f2，f2作为被控系统的控制输入。e(n)为系统输出，也就是M3的加速度，e(n)反馈回自适应滤波器。 y(n)=w T(n)×X(n)，w(n)为滤波器系数，干扰力f1使M3产生振动，控制力f2的作用是使M3产生方向相反的振动，从而抵消由f1产生的振动，达到减振的目的。根据线性系统叠加原理将原系统按输入拆成两个系统的叠加，如图2所示，将前向通道（控制通道）近似地看成一个系数为H的FIR滤波器，通过系统辩识测出前向通道的脉冲响应函数，这样通过x(n)，w(n)，H就可以得到yc(n)的近似表达式。 1电力变换分类：①交流AC（整流）?逆变直流DC②逆变，有源。无缘 ③直流（斩波）→直流④交流（变频）→（变相）交流 2主电路：电气设备中直接承担电能的变换或控制任务的电路。 3电力器件的损耗：通态，断态，开关。 4通态损耗是器件功率损耗的主要成因。 5电力系统由：控制电路驱动电路保护电路和主电路 6控制程度分类：①不可控器件（二极管）不需要驱动电路②半控型器件（晶闸管） 不能控制其关断③全控器件（场效应管）可控导通，可控其关断。 7晶闸管工作特性：①承受正向电压时仅在门极有触发电流的情况下才能导通。 ②关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值一下。 8电力晶体管特性：耐高压电流大开关特性好 9效应管特点：驱动电路简单，需要驱动功率小，开关速度快，工作频率高 10它与GRT（双极性）相比较耐压和导通能力进一步提高，保持开关频率高 11I擎住电流：由断态转变成通态所需的最小电流 12维持电流：导通所需要的最小电流il=2~4in 13mct-mos-gto:优点高电压大电流承受功率大开关损耗小 14驱动电路任务：使电力电子器件工作在较理想的开关状态，缩短开关时间 15晶闸管的触发电路要求: ①触发脉冲有足够的幅度。②有良好的抗干扰性 ③不超过门极电压④脉冲宽度保证可靠导通前沿要陡。作用：产生符合要求的门极 触发脉冲保证晶闸管在需要的时刻由阻断转为导通。 16过电压①外因过电压：主要来自雷击和系统操作②内因：主要来自电力电子装置 内部器件的开关过程。 17快溶对器件的保护方式：全保护短路保护 18触发角：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲的电角度。 19导通角：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度。 20相位控制方式：通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式。 21阻感负载的特点：电感对电流变化有阻抗作用，是的流过电感的电流不发生突变 22电感作用：平波延长导通时间 23续流二极管的作用：避免可能发生的失控现象。 24自然换向点：二极管换向时刻。 25三项半波阻感负载特点：L值很大ID值波形基本平值。移向范围90度 26变压器漏感对整流电路的影响：整流电路工作状态增多。出现换向重叠角 整流输出电压平均值降低 28整流电路多重化目的：随着整流装置进一步加大它所产生的谐波无功功率对电网 干扰随之加大，为了减轻干扰采用多重化整流电路。 29多重化电路：将两个或者更多个相同结构进行组成，将整流电路进行移向范围连接 可以减小交流侧输入电流谐波而对串联整流电路采用顺序控制方法可提高功率因素。 30无功的危害：①导致设备容量增加②使设备和线路的损耗增加③线路降压增大 31谐波的危害：①降低设备的效率②影响设备正常工作③对通信系统造成干扰 ④导致继电保护和自动装置误动作⑤引起电网局部谐波； 32变频：交交变频，直交变频 32换流方式：器件换流，电网换流，负载换流，强迫换流 33逆变产生的条件：有直流电动势极性和晶闸管导通方向一致：晶闸管控制角>9Ud为负值。34逆变失败的原因：晶闸管发生故障，触发电路工作不可靠，交流电源缺相或突然消失， 第41卷 第3期 核 技 术 V ol.41, No.3 2018年3月 NUCLEAR TECHNIQUES March 2018 —————————————— 基于同步加速器的质子放疗系统研发项目(No.2016YFC0105402)资助 第一作者：黄山，男，1994年出生，2015年毕业于杭州电子科技大学，现为硕士研究生，研究领域为电力电子技术 通信作者：谭松清，E-mail: tansongqing@https://www.doczj.com/doc/d316570144.html, 收稿日期：2017-11-13，修回日期：2017-12-18 Supported by the Research and Development Project of Proton Radiotherapy System based on Synchrotron (No.2016YFC0105402) First author: HUANG Shan, male, born in 1994, graduated from Hangzhou Dianzi University in 2015, master student, focusing on power electronic technology Corresponding author: TAN Songqing, E-mail: tansongqing@https://www.doczj.com/doc/d316570144.html, Received date: 2017-11-13, revised date: 2017-12-18 030104-1 加速器电源电流突变补偿技术的研究 黄 山1,2 谭松清1 李 瑞1 1（中国科学院上海应用物理研究所 嘉定园区 上海 201800） 2（中国科学院大学 北京 100049） 摘要 为解决加速器电源因电网电压陷落导致电源输出电流突变问题，提出一种基于磁铁负载侧的动态电流补 偿方法，该方法以并联方式在负载端进行电流补偿。本文对其原理进行了可行性分析，用带通滤波器提取突变 波形并实时计算通过比例积分(Proportional Integral, PI)控制产生反向突变电流以达到抑制的效果，并通过了原 理性仿真以及样机验证。从实验结果验证了方案的合理性，补偿电流的响应速度能够跟上突变电流，对于突变 电流确实有明显的抑制效果。 关键词 加速器电源，突变电流，带通滤波，PI 控制 中图分类号 TL503 DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.030104 Compensating abrupt current for accelerator power supply HUANG Shan 1,2 TAN Songqing 1 LI Rui 1 1(Shanghai Institute of Applied Physics , Chinese Academy of Sciences , Jiading Campus , Shanghai 201800, China ) 2(University of Chinese Academy of Sciences , Beijing 100049, China ) Abstract [Background ] Shanghai Synchrotron Radiation Facility (SSRF) is an advanced third-generation synchrotron radiation electron accelerator, it requires the magnetic field of long-term stability and high-accuracy. Hence the accelerator power supply is requested to keep the exciting current stable. [Purpose ] This study aims to propose a dynamic current compensating method based on the load side of magnet to solve the problem of abrupt current caused by power grid voltage drop. [Methods ] Band-pass filter was applied to the extraction of the abrupt current waveform, and the opposite polarity with the abrupt current was generated by real-time computation of the proportional integral (PI) controller. The compensator compensates the abrupt current by paralleling this opposite polarity current to inhibit the abrupt current at load side. [Results ] Simulation and experiment results showed that the above-mentioned method has obvious effect for inhibition of abrupt current on load side. [Conclusion ] The compensator is proved to be practical in restraining abrupt current. Key words Accelerator power supply, Abrupt current, Bandpass filtering, PI control 上海光源(Shanghai Synchrotron Radiation Facility, SSRF)是一台高性能的中能第三代同步辐 射光源。同步辐射装置对磁场的长期稳定度以及精 度有很高的要求，为其供电的电源必须提供高稳定 的励磁电流。 通常加速器电源一般采用深度负反馈维持电流的稳定性，但由于电压陷落[1]，会导致电源的直流母线电压波动，磁铁电源本身由于受带宽限制，无 万方数据 开关电源的冲击电流控制方法 开关电源的输入一般有滤波器来减小电源反馈到输入的纹波，输入滤波器一般有电容和电感组成∏形滤波器，图1. 和图2. 分别为典型的AC/DC电源输入电路和DC/DC电源输入电路。 由于电容器在瞬态时可以看成是短路的，当开关电源上电时，会产生非常大的冲击电流，冲击电流的幅度要比稳态工作电流大很多，如对冲击电流不加以限制，不但会烧坏保险丝，烧毁接插件，还会由于共同输入阻抗而干扰附近的电器设备。 图3.通信系统的最大冲击电流限值（AC/DC电源） 图4.通信系统在标称输入电压和最大输出负载时的冲击电流限值（DC/DC电源） 欧洲电信标准协会(the European Telecommunications Standards Institute)对用于通信系统的开关电源的冲击电流大小做了规定，图3为通信系统用AC/DC电源供电时的最大冲击电流限值[4]，图4为通信系统在DC/DC电源供电，标称输入电压和最大输出负载时的最大冲击电流限值[5]。图中It为冲击电流的瞬态值，Im为稳态工作电流。 冲击电流的大小由很多因素决定，如输入电压大小，输入电线阻抗，电源内部输入电感及等效阻抗，输入电容等效串连阻抗等。这些参数根据不同的电源系统和布局不同而不同，很难进行估算，最精确的方法是在实际应用中测量冲击电流的大小。在测量冲击电流时，不能因引入传感器而改变冲击电流的大小，推荐用的传感器为霍尔传感器。 2. AC/DC开关电源的冲击电流限制方法 2.1 串连电阻法 对于小功率开关电源，可以用象图5的串连电阻法。如果电阻选得大，冲击电流就小，但在电阻上的功耗就大，所以必须选择折衷的电阻值，使冲击电流和电阻上的功耗都在允许的范围之内。 图5. 串连电阻法冲击电流控制电路（适用于桥式整流和倍压电路，其冲击电流相同）串连在电路上的电阻必须能承受在开机时的高电压和大电流，大额定电流的电阻在这种应用中比较适合，常用的为线绕电阻，但在高湿度的环境下，则不要用线绕电阻。因线绕电阻在高湿度环境下，瞬态热应力和绕线的膨胀会降低保护层的作用，会因湿气入侵而引起电阻损坏。 图5所示为冲击电流限制电阻的通常位置，对于110V、220V双电压输入电路，应该在R1和R2位置放两个电阻，这样在110V输入连接线连接时和220V输入连接线断开时的冲击电流一样大。对于单输入电压电路，应该在R3位置放电阻。 2.2 热敏电阻法 在小功率开关电源中，负温度系数热敏电阻（NTC）常用在图5中R1，R2，R3位置。在开关电源第一次启动时，NTC的电阻值很大，可限制冲击电流，随着NTC的自身发热，其电阻值变小，使其在工作状态时的功耗减小。 用热敏电阻法也由缺点，当第一次启动后，热敏电阻要过一会儿才到达其工作状态电阻值，如果这时的输入电压在电源可以工作的最小值附近，刚启动时由于热敏电阻阻值还较大，它的压降较大，电源就可能工作在打嗝状态。另外，当开关电源关掉后，热敏电阻需要一段冷却时间来将阻值升高到常温态以备下一次启动，冷却时间根据器件、安装方式、环境温度的不同而不同，一般为1分钟。如果开关电源关掉后马上开启，热敏电阻还没有变冷，这时对冲击电流失去限制作用，这就是在使用这种方法控制冲击电流的电源不允许在关掉后马上开启的原因。 现代电力电子及变流技术+A+卷 东北大学继续教育学院 现代电力电子及变流技术试卷（作业考核线上2） A 卷 （共 4 页） 一、单选题（每小题2分，共10分） 1. （ B ）是电流控制型电力电子器件。 A.GTR、SITH B.TRIAC、GTR C.P-MOSFET、IGBT D.GTO、MCT 2. 180°导电型交-直-交电压变频器，任意时刻有（ C ）导通。 A. 一只开关管 B. 两只开关管 C. 三只开关管 D. 四只开关管 3. 三相半波可控整流电路，大电感负载，晶闸管的电流有效值是（ D ）。 A. B. C. D. 4. 三相桥式全控整流电路，电阻性负载，脉冲的移相范围是（ B ）。 A. 90° B. 120° C. 150° D. 180° 5. 同步信号为锯齿波的触发电路，双窄脉冲中第一个主脉冲由本相触发单元产生，第二个补脉冲（ B ）。 A.由超前本相60°相位的前一相触发单元产生； B.由滞后本相60°相位的后一相触发单元产生； C.由超前本相120°相位的前一相触发单元产生； D.由滞后本相120°相位的后一相触发单元产生。 二、问答题（每小题5分，共35分） 1. 列举出至少三种晶闸管变流装置的过电流保护方法。 答：用快速熔断器切断过电流； 用直流快速开关切断过电源； 用桥臂电抗器制元件过电流； 用过电流继电器控制过电流大小。 2. 触发电路中设置控制电压U ct和偏移电压U b各起什么作用？如何调整？ 答：对于同步电压为锯齿波的触发电路，工作时，把负偏移电压Ub调整到某值固定后，改变控制电压U c，就能改变ub4波形与时间横轴的交点，就改变了V4由截止转为导通的时刻从而改变了触发脉冲产生的时刻也就是改变控制角a，达到移相控制的目的。通常设置 Uc=0对应a角的最大值，Uc增大时，a角随之减小。设置负偏移电压的目的是为了使控制电压Uc为正，以实现单极性调节。在电路中，电路是在V4导通的瞬间，也就是V5转为截止的瞬间，开始产生输出脉冲的，V5截止的持续时间即为输出脉冲的宽度，可见，输出脉冲的宽度，可由C3反充电的时间常数C3R14来设定的大小，可改变输出脉冲的宽度。 3. 生成SPWM波形有几种软件采样方法？各有什么优缺点？ 答：自然采样法：实时计算与控制困难，一般是先计算好，通过查表方式控制。规则采样法：简化了计算公式，但有一定误差。 收稿日期:2003203231;修回日期:2003204222 作者简介:方昌德(19362),男,江苏吴江人,研究员,一直从事情报研究工作。 流动控制技术在航空涡轮推进系统上的应用 方昌德 (中国航空工业发展研究中心,北京100029) 摘 要:介绍了主动流动控制在风扇/压气机、主燃烧室、涡轮和排气系统中的应用情况。阐明了流动控制在大幅度地提高发动机的性能、增加发动机的稳定性、减轻发动机的重量等方面的巨大潜力。同时指出分步实施流动控制的过程也就是应对其重大技术挑战的过程。 关键词:航空发动机;流动控制技术;合成射流;主动控制;吸附式风扇;流体喷射喷管中图分类号:V233.7 文献标识码:A 文章编号:167222620(2003)022******* Application of Flow Control T echnology in Aero Turbine Propulsion System FAN G Chang 2de (Aviation Industry Development Research Center of China ,Beijing 100029) Abstract :Application of active flow control in fan/compressor ,combustor ,turbine and exhaust sys 2tem is introduced in this paper.Great potentials of flow control are presented in significantly improv 2ing engine capability ,stability and reducing weight.Also presented are the steps of applying the tech 2nology ,which will be a great challenge to key technology improvement. K ey w ords :aero engine ;flow control technology ;synthetic jet ;active control ;aspirated fan ;fluidic jet nozzle 1 引言 流动控制的概念并不新,普朗特早在1904年就已经提出用吹/吸附面层来延缓气流分离的办法,并在超音速进气道中得到应用。 本文所述流动控制定义为:用细小的流动变化(例如只占主流流量百分之几的流体射流或零流量 的合成射流)来改变一股比其大得多的流动的特性,如延缓分离、加强或减弱混合、建立“虚拟”形状,以及减少阻力等。在该定义中,有意地使其适用的范围足够广,以便不排除纯粹的被动流动控制。被动流动控制是在设计中就固定下来的,如机翼边条和涡流发生器;而主动流动控制则是在使用或工作过程中根据具体情况所采用的控制,如飞机前后缘襟翼和进气道附面层吸除[1]。 近年来,随着在材料、电子和微型传感器/作动 器等方面进展的加快和人们对三维非定常流动机理 了解的加深,已经为宏观和微观尺度流动特性的主动控制开辟了道路,产生了以微机电系统(M EMS )技术为基础[2],将气动热力学、材料、结构和控制多个学科结合起来的微观自适应流动控制技术———一种先进的主动流动控制技术。它可以应用于航空航天器、舰船和其他流体机械。 合成射流作为主动流动控制中一种潜在的方法,已经引起了广泛的关注。合成射流是由面向主气流的底面封闭的空腔产生的,这种装置被称为合成射流作动器。采用压电、静电或电磁方法可使底面做上下运动。当底面向下运动时,主气流内的部分空气进入空腔;当底面向上运动时,进入的空气又被排出,进入主气流。因此,这种人工射流的质量流量为零,而动量不为零,可用来进行流动控制。 本文将对主动流动控制在航空燃气涡轮推进系 1 第16卷 第2期 燃气涡轮试验与研究 Vo1.16No.22003年 5月 G as Turbine Experiment and Research May. 2003#《变频技术原理与应用(第2版)》习题解答
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