小型UUV电池组热仿真与试验

来源 :水下无人系统学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhrwudi
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小型无人水下航行器(UUV)电池组一般使用18650锂离子电池成组,其产热特性直接影响使用性能与热安全.为了更好地指导电池组的散热设计和安全策略制定,深入研究其产热特性十分重要.文中搭建了圆柱形锂离子电池单体等效电路-热耦合模型,辨识了18650电池单体等效电路参数和热参数.针对小型UUV电池组进行了热仿真和试验研究,结果显示仿真和试验结果吻合度较高,证明了等效电路-热耦合模型的有效性,可为UUV电池组热管理提供技术参考.
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为提升水下涡轮机动力系统的深度适应性,提出2种半闭式循环动力系统构型方案,分别是基于乏气掺混冷凝与气液混合物分离后单相增压排放的分离增压方案以及基于乏气掺混冷凝与气液混合物直接增压排放的混合增压方案.建立了水下开式涡轮机动力系统与半闭式系统增压排放的理论计算模型,并通过计算流体力学方法加以验证.多工况性能分析结果表明:相比开式循环系统,半闭式系统在大航深工况下的燃烧室压力与燃气耗量显著降低,其在600 m工况下的燃气消耗量仅为开式动力系统的60%左右,在1000 m工况下的运行参数仅相当于开式系统200~
为提高无空气推进闭式动力装置的热效率和续航能力,建立了一种基于金属铝水反应的固体氧化物燃料电池(SOFC)/氦氙布雷顿双闭式循环联合动力系统.首先建立了该系统的数学模型,将系统输出功率设计为100 kW,对系统主要参数进行了敏感性分析,分析结果表明:影响系统工况性能的主要参数包括SOFC的工作温度、工作压力和布雷顿循环压气机压比;在固定系统输出量级的情况下,提高SOFC的工作温度与压力增加了其工作效率和功率分担比,对SOFC的增益影响大于对布雷顿循环的增益;压气机压比的变化影响了布雷顿循环的功率分担比,对
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锂/六氟化硫热源的启动技术是制约闭式循环动力系统在无人水下航行器应用的关键技术之一.文中根据锂/六氟化硫启动过程的特点,确定了启动剂的基础配方,制备了小尺寸启动剂样品,开展了启动剂的点火性能试验和小功率锅炉反应器快速启动试验.试验结果表明,启动剂释放的热量在几秒内实现了金属锂的液化且锂液温度超过400℃,点火后合理控制氧化剂和冷却水的进入时间次序和流量匹配方式可实现锅炉反应器的持续稳定工作.
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