發(fā)布時(shí)間：2022-01-13 07:27

　　近年來(lái),隨著傳統(tǒng)能源的逐漸枯竭,人類將目光瞄向資源更豐富的海洋。為了更好的探索海洋資源,需要借助水下觀測(cè)儀器和設(shè)備。眾所周知,海洋是一個(gè)高壓低溫的環(huán)境,這會(huì)嚴(yán)重降低儀器電池的放電效率,減少其工作時(shí)間。因此,本文設(shè)計(jì)一種為海洋觀測(cè)儀器供電的高能效電池艙,通過(guò)加入保溫材料在一定程度上提高了低溫環(huán)境下電池放電效率,延長(zhǎng)了觀測(cè)儀器的工作時(shí)間。首先,本文根據(jù)海洋潛標(biāo)系統(tǒng)觀測(cè)儀器工作時(shí)間和所需要的工作功率等信息,按照壓力容器設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)出“黃金比例”圓筒形電池艙與“大浮力”球形電池艙兩種電池艙為觀測(cè)儀器供能,對(duì)兩種電池艙進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算和穩(wěn)定性校核,確立電池艙結(jié)構(gòu)和尺寸,并利用Solidworks軟件建立三維模型,利用有限元軟件對(duì)兩種電池艙進(jìn)行進(jìn)一步有限元仿真分析,用數(shù)值模擬的方法進(jìn)行應(yīng)力分析與優(yōu)化,確定最終方案。然后從研究鋰電池放電時(shí)發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)入手,研究熱量傳遞的基本途徑。以鋰亞硫酰氯電池為研究對(duì)象,分析化學(xué)反應(yīng)原理及鋰電池從內(nèi)向外熱量的傳遞規(guī)律,從理論方面計(jì)算出鋰電池放電所釋放的熱量;根據(jù)電池艙結(jié)構(gòu)及觀測(cè)儀器工作電壓設(shè)計(jì)電池組,利用ANSYS Workbench模擬仿真軟件對(duì)其模擬仿真,研究... 

【文章來(lái)源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：101 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圓筒壁中扇形微元體Fig.2-1Fan-shapedmicroelementincylinderwall

青島科技大學(xué)研究生學(xué)位論文90rrrddr（2-2）對(duì)容器設(shè)計(jì)中所關(guān)注的點(diǎn)，需對(duì)每一種載荷類型計(jì)算其應(yīng)力張量（6個(gè)單位的應(yīng)力分量）。對(duì)每一計(jì)算得到的應(yīng)力張量給與分類中的P（mP、bP、LP）、Q、F（Q、F用于彈性分析時(shí)的疲勞和棘輪評(píng)定）不同類別。每個(gè)符號(hào)均代表6個(gè)應(yīng)力分量。分析設(shè)計(jì)中，將各類應(yīng)力中的各應(yīng)力分量按同種應(yīng)力分別疊加，得到mP組、LP組、LP+bP組、LP+bP+Q組和LP+bP+Q+F組，共5組應(yīng)力分量[37]。用應(yīng)力分量來(lái)計(jì)算每組的主應(yīng)力1、2、3。得到的主應(yīng)力計(jì)算VonMises當(dāng)量應(yīng)力eS：2221223311()()()2eeS（2-3）式中：mP—沿整個(gè)平均的薄膜應(yīng)力，MPa；bP—沿整個(gè)厚度分布的彎曲應(yīng)力，MPa；LP—薄膜應(yīng)力，MPa；Q—彎曲應(yīng)力，MPa。由于受到壓力的作用，微元體的各點(diǎn)都發(fā)生變形，如圖2-2所示�？傻脧较蛐巫價(jià)和環(huán)向形變的表達(dá)式：()rdruduudrdudrdrrudrdurdr（2-4）圖2-2微元體形變示意圖Fig.2-2Schematicdiagramofmicroelementshapechange對(duì)求導(dǎo)，有：

深海裝備用高能效電池艙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及熱特性研究10()rddrr（2-5）應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系滿足胡克定律，有表達(dá)式：()/()/rrzrzEE（2-6）其中，E為彈性模量，為泊松比，z為常數(shù)。將上式中的r、帶入到公式（2-6）中整理可得：1()rrdddrdrr（2-7）化簡(jiǎn)可得應(yīng)力：212212//rCCrCCr（2-8）其中，1C、2C可以由邊界條件確定。若iR表示腔體的內(nèi)半徑，oR表示腔體的外半徑。且系數(shù)/ioKRR，腔體承受均布的外壓強(qiáng)P，則有邊界條件：irR時(shí)，0r；orR時(shí)，rP，可得：1222211iPCKPCRK（2-9）對(duì)于承受外壓的厚壁容器，軸向的應(yīng)力均布分布。如圖2-3所示。軸向內(nèi)力與外力平衡，可以得到：222()ozoiPRRR（2-10）圖2-3軸向應(yīng)力分布示意圖Fig.2-3Schematicdiagramofaxialstressdistribution根據(jù)公式（2-10）能夠推導(dǎo)出軸向應(yīng)力的表達(dá)式：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[2]基于載人潛水器的深海多參數(shù)化學(xué)傳感器封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及系統(tǒng)集成[D]. 李國(guó)棟.青島科技大學(xué) 2019
[3]激光多普勒深海熱液流速測(cè)量系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[D]. 杜照遠(yuǎn).青島科技大學(xué) 2018
[4]可拋棄式深海表層沉積物抗剪強(qiáng)度測(cè)定裝置的研發(fā)[D]. 宿曉峰.青島科技大學(xué) 2018
[5]某型水下航行器電池艙段的動(dòng)力學(xué)仿真分析[D]. 孔祥意.沈陽(yáng)航空航天大學(xué) 2018
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[7]環(huán)保真空靜電噴涂生產(chǎn)線關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)[D]. 邱建春.廣東工業(yè)大學(xué) 2013
[8]海底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)儀器插座模塊機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和研究[D]. 樂(lè)業(yè)清.浙江大學(xué) 2013
[9]載人潛水器耐壓殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析[D]. 曲文新.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[10]海流作用下潛標(biāo)及其系留系統(tǒng)耦合作用的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 田偉輝.中國(guó)海洋大學(xué) 2012



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