极限电流型氧传感器的数值仿真及优化设计
| 摘要 | 第5-6页 |
| abstract | 第6-7页 |
| 第1章 绪论 | 第12-24页 |
| 1.1 课题研究背景、意义及目的 | 第12-13页 |
| 1.1.1 课题研究背景及意义 | 第12页 |
| 1.1.2 课题研究目的 | 第12-13页 |
| 1.2 氧化锆氧传感器的研究现状 | 第13-18页 |
| 1.2.1 氧化锆氧传感器工作原理 | 第13-16页 |
| 1.2.2 极限电流型氧传感器研究进展 | 第16-18页 |
| 1.3 数值仿真方法在氧传感器设计中的应用 | 第18-21页 |
| 1.3.1 基于热力学分析的数值仿真应用现状 | 第19-20页 |
| 1.3.2 基于流体电化学分析的数值仿真应用现状 | 第20-21页 |
| 1.3.3 氧传感器研究现状总结 | 第21页 |
| 1.4 本文主要解决的问题及方法 | 第21-22页 |
| 1.5 本文主要研究内容 | 第22-24页 |
| 第2章 极限电流型氧传感器的工作机理及参数设计 | 第24-34页 |
| 2.1 引言 | 第24页 |
| 2.2 极限电流型氧传感器的工作机理分析 | 第24-30页 |
| 2.2.1 固体电解质氧泵反应机理 | 第24-25页 |
| 2.2.2 YSZ电解质离子电导机理 | 第25-27页 |
| 2.2.3 氧气在小孔中的扩散机理 | 第27-28页 |
| 2.2.4 极限电流产生机理 | 第28-30页 |
| 2.3 氧传感器工作特性影响因素分析 | 第30页 |
| 2.4 航天器中氧传感器工作环境分析 | 第30-31页 |
| 2.5 极限电流型氧传感器的设计参数 | 第31-33页 |
| 2.5.1 氧传感器结构组成 | 第31-32页 |
| 2.5.2 氧传感器性能指标 | 第32页 |
| 2.5.3 氧传感器参数化设计 | 第32-33页 |
| 2.6 本章小结 | 第33-34页 |
| 第3章 氧传感器流体仿真输出特性研究 | 第34-52页 |
| 3.1 引言 | 第34页 |
| 3.2 氧传感器流体电化学仿真数学模型 | 第34-38页 |
| 3.2.1 质量传输 | 第34-35页 |
| 3.2.2 动量传输 | 第35-36页 |
| 3.2.3 组分传输 | 第36页 |
| 3.2.4 能量传输 | 第36-37页 |
| 3.2.5 电流传输 | 第37-38页 |
| 3.3 氧传感器电化学-热耦合模型分析 | 第38-40页 |
| 3.4 氧传感器流体数值仿真 | 第40-43页 |
| 3.4.1 模型建立 | 第40-41页 |
| 3.4.2 网格划分与边界设定 | 第41-42页 |
| 3.4.3 流体电化学-热耦合分析流程 | 第42-43页 |
| 3.5 结果与分析 | 第43-51页 |
| 3.5.1 不同边界条件下氧传感器内部流场分析 | 第43-46页 |
| 3.5.2 响应时间与孔隙率关系 | 第46-47页 |
| 3.5.3 响应时间与小孔尺寸关系 | 第47-49页 |
| 3.5.4 响应时间与微腔室厚度关系 | 第49页 |
| 3.5.5 输出电流与电压关系 | 第49-51页 |
| 3.6 本章小结 | 第51-52页 |
| 第4章 极限电流型氧传感器的热力学分析 | 第52-68页 |
| 4.1 引言 | 第52页 |
| 4.2 氧传感器温度场数学模型 | 第52-54页 |
| 4.2.1 热传导控制方程 | 第53页 |
| 4.2.2 热对流控制方程 | 第53页 |
| 4.2.3 热辐射控制方程 | 第53-54页 |
| 4.3 氧传感器热力学数学模型 | 第54-55页 |
| 4.3.1 热应变控制方程 | 第54页 |
| 4.3.2 热应力控制方程 | 第54-55页 |
| 4.4 氧传感器电-热-力耦合模型 | 第55-56页 |
| 4.5 氧传感器电-热-力耦合分析 | 第56-59页 |
| 4.5.1 模型建立 | 第56-57页 |
| 4.5.2 网格划分与边界条件 | 第57-58页 |
| 4.5.3 电-热-力耦合分析流程 | 第58-59页 |
| 4.6 结果与分析 | 第59-65页 |
| 4.6.1 电-热耦合分析 | 第59-61页 |
| 4.6.2 热-力耦合分析 | 第61-64页 |
| 4.6.3 电解质材料对热应力的影响 | 第64-65页 |
| 4.7 本章小结 | 第65-68页 |
| 第5章 极限电流型氧传感器结构优化设计 | 第68-80页 |
| 5.1 引言 | 第68页 |
| 5.2 氧传感器的多目标优化数学模型 | 第68-70页 |
| 5.2.1 设计变量 | 第69页 |
| 5.2.2 目标函数 | 第69-70页 |
| 5.2.3 约束条件 | 第70页 |
| 5.3 氧传感器的多目标优化 | 第70-76页 |
| 5.3.1 多目标优化流程 | 第70-71页 |
| 5.3.2 灵敏度分析 | 第71-74页 |
| 5.3.3 优化结果及分析 | 第74-76页 |
| 5.3.4 优化区间合理性验证 | 第76页 |
| 5.4 加热电极形状优化 | 第76-78页 |
| 5.4.1 加热电极形状设计 | 第76-77页 |
| 5.4.2 优化结果分析 | 第77-78页 |
| 5.5 本章小结 | 第78-80页 |
| 第6章 极限电流型氧传感器性能测试研究 | 第80-90页 |
| 6.1 引言 | 第80页 |
| 6.2 实验装置与测试条件 | 第80-82页 |
| 6.3 性能测试结果与分析 | 第82-85页 |
| 6.3.1 氧传感器输出特性曲线 | 第82-83页 |
| 6.3.2 IL与工作温度的关系 | 第83-85页 |
| 6.4 氧传感器响应时间测定 | 第85页 |
| 6.5 氧传感器加热功率与预热时间测定 | 第85-87页 |
| 6.6 氧传感器精度测试 | 第87-89页 |
| 6.6.1 环境温度对氧传感器精度的影响分析 | 第87-88页 |
| 6.6.2 长期通断电实验 | 第88-89页 |
| 6.7 本章小结 | 第89-90页 |
| 结论 | 第90-92页 |
| 参考文献 | 第92-97页 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 | 第97-98页 |
| 致谢 | 第98页 |
