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斜坡式重力储能系统机械与电气联合仿真的多软件协同建模方法

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储能科学与技术 2024年

作者：刘大猛牟雪鹏石博豪陈巨龙王斌罗晨钟承君陈思哲贵州电网有限责任公司电网规划研究中心广东工业大学自动化学院

重力储能具有安全性高、成本低、寿命长、存储能量无衰减、建设周期短及环境友好等优势。其中，斜坡式重力储能可以利用山体自然落差降低建设成本，并减少占用平地资源，是长时大容量储能领域的重要前瞻性技术之一。然而，斜坡式重力储... 详细信息

重力储能具有安全性高、成本低、寿命长、存储能量无衰减、建设周期短及环境友好等优势。其中，斜坡式重力储能可以利用山体自然落差降低建设成本，并减少占用平地资源，是长时大容量储能领域的重要前瞻性技术之一。然而，斜坡式重力储能系统具有机械与电气动态高度耦合的特点，现有仿真模型难以完整描述其动态特性。针对该问题，本文提出了一种斜坡式重力储能系统机械与电气联合仿真的多软件协同建模方法。首先，采用三维机械设计软件Solidworks建立包括斜坡、轨道、载重小车和质量块的机械系统框架模型；然后，将Solidworks中建立的模型导入多体动力学仿真软件Adams，并建立载重小车与链传动机构的联系，获得机械系统完整模型；最后，将Adams中的机械模型导入Simulink，并建立与电气模型的联系，从而获得机电联合仿真模型。将所提出的多软件协同仿真模型与Simulink独立仿真模型，在电网正常和异常工况下分别进行仿真对比，结果表明多软件协同仿真模型能够更加全面地描述斜坡式重力储能系统的动态特性。因此，多软件协同仿真模型能够更好地支撑对斜坡式重力储能的功率特性分析、安全性评估和机械参数优化设计等工作。

关键词：斜坡式重力储能机电联合仿真建模多软件协同仿真建模

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无人车用高速永磁电机转子优化设计

微电机 2024年第1期57卷 1-6页

作者：关涛刘大猛文喆裴彬清华大学高端装备界面科学与技术全国重点实验室北京100084 清华大学天津高端装备研究院天津300300 中国第一汽车股份有限公司长春130000

随着车用电机高压化、高速化、高效化和高舒适性方向发展,对永磁电机的设计提出了更高的要求。本文以一台峰值功率65 kW,峰值转速9500 r/min,峰值扭矩650 Nm的车用高速轮毂永磁电机转子设计为例,对电机转子的电磁特性、传热特性与机械... 详细信息

随着车用电机高压化、高速化、高效化和高舒适性方向发展,对永磁电机的设计提出了更高的要求。本文以一台峰值功率65 kW,峰值转速9500 r/min,峰值扭矩650 Nm的车用高速轮毂永磁电机转子设计为例,对电机转子的电磁特性、传热特性与机械特性建立有限元和热路模型进行研究分析。为了提高车辆运行的舒适性,本文以转子磁路结构参数为优化参数,采用田口法对轮毂电机转子进行优化设计,在保证输出转矩不降低的情况下降低电机转脉动,优选齿槽转矩和绕组反电势THD最低的参数组合.仿真结果表明,优化前后转矩脉动降低了1.3%。针对轮毂电机大直径转子高速下转子强度问题,重点研究热态工况高速离心力作用下转子强度分析。该研究对于重载无人车用高速永磁电机设计具有理论指导意义。

关键词：轮毂电机田口法转矩脉动转子结构

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基于改进Faster RCNN的金属丝网缺陷检测方法

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中国科技论文 2024年第2期19卷 153-159页

作者：姜菲菲李宁邱翠翠刘大猛季华实验室广东佛山528251 清华大学天津高端装备研究院天津300300 高端装备界面科学与技术全国重点实验室(清华大学) 北京100084

作为一种传统的纺织产品,金属丝网在工业生产、日常生活、科研等领域起着举足轻重的作用,而金属丝网在编制过程中,表面会产生斑点、断线等缺陷,严重影响金属丝网的质量。为保障产品质量,研究了一种基于改进Faster RCNN算法的金属丝网表... 详细信息

作为一种传统的纺织产品,金属丝网在工业生产、日常生活、科研等领域起着举足轻重的作用,而金属丝网在编制过程中,表面会产生斑点、断线等缺陷,严重影响金属丝网的质量。为保障产品质量,研究了一种基于改进Faster RCNN算法的金属丝网表面缺陷检测方法。首先,为提高模型缺陷特征提取能力,特征提取网络选用深度残差网络(ResNet50)代替原视觉几何群网络(VGG16),并引入注意力模块;随后,训练过程中利用有预热的余弦退火学习率衰减机制,以提高网络检测精度;同时引入k-means算法和遗传算法,设计了更适合金属丝网数据集的锚框尺寸,以提高候选框的精度,解决缺陷定位不准的问题。经实验验证,利用改进Faster RCNN算法检测的平均精度均值(mean average precision,mAP)达86.95%,较原Faster RCNN算法提高18.81%,为金属丝网缺陷的检测提供了一个有效可行的方案。

关键词：金属丝网 Faster RCNN 缺陷检测深度学习

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原子级制造测量与表征研究现状综述

中国科学基金 2024年第1期38卷 132-145页

作者：居冰峰姜澜孙立涛陈远流胡洁韩伟娜徐涛刘大猛杨琛张军辉唐金岩孙靖雅郭宝山浙江大学流体动力基础件与机电系统全国重点实验室北京理工大学机械与车辆学院东南大学电子科学与工程学院/集成电路学院清华大学高端装备界面科学与技术全国重点实验室浙江大学杭州国际科创中心国家自然科学基金委员会工程与材料科学部

原子级制造是指将能量作用于原子，通过原子级材料的可控去除或者原子/分子级结构的大规模操控及组装，实现产品性能与功能跃迁的前沿制造技术，是一种可以大规模、批量化的先进制造技术。该过程需要在10-10m空间尺度下精确操控原子。... 详细信息

原子级制造是指将能量作用于原子，通过原子级材料的可控去除或者原子/分子级结构的大规模操控及组装，实现产品性能与功能跃迁的前沿制造技术，是一种可以大规模、批量化的先进制造技术。该过程需要在10-10m空间尺度下精确操控原子。同时，制造过程中原子的键合时间、电子动力学变化均发生在飞秒(10-15s)至阿秒(10-18s)量级。因此，只有具备超快时间和空间分辨在线检测与表征能力，才能够深入了解并利用原子级制造过程中原子尺度的新原理、新效应，保障原子级制造的可达性与可控性；只有实现原子级制造过程的高通量、大范围的在线监测，才能保障原子级制造的可靠性。基于此，原子级制造的测量与表征是指在原子级的时间、空间、能量尺度上对材料、结构或器件进行精确的测量和表征，以保障原子级制造的可达性、可控性与可靠性。本文介绍了原子级制造所需的测量表征手段的研究现状，从原子级超快动力学过程观测、原子结构演变原位表征、原子级制造过程在线质量监测三大方向进行系统梳理，总结了目前原子级制造测量与表征的挑战并针对未来发展给出建议。

关键词：原子级制造测量与表征超高时空分辨原子结构演变动态表征原子级制造过程在线监测

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基于微服务开发框架PigX的汽配件仓储管理系统设计与实现

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基于微服务开发框架PigX的汽配件仓储管理系统设计与实现

作者：刘大猛华东师范大学

学位级别：硕士

进入“互联网+”时代,运输货物的数量和种类迅速增加,这给某企业的仓储管理带来了很大挑战。在货物规模方面,快速增加的货物量使得某些人工参与环节（如验货、拣货）消耗了大量时间,为了提升仓储管理的效率,仓储管理系统的功能需要进一... 详细信息

进入“互联网+”时代,运输货物的数量和种类迅速增加,这给某企业的仓储管理带来了很大挑战。在货物规模方面,快速增加的货物量使得某些人工参与环节（如验货、拣货）消耗了大量时间,为了提升仓储管理的效率,仓储管理系统的功能需要进一步的扩展与迭代。在业务范围方面,某企业计划从当下小轿车拓展到配件、化妆品等业务,但这些业务的入出库流程、权限管理等方面并不一致,因此,仓储管理系统的业务功能应具备良好的维护性和扩展性。某企业原来有一套基于单体架构的仓储管理系统,随着功能的不断开发与迭代,系统的复杂度在持续上升,代码的可扩展性与可维护性、新需求开发周期、持续交付等方面问题变得越来越严重。基于此背景,本文基于微服务开发框架PigX重新设计并实现了一个仓储管理系统。全文的主要工作可以分为三个方面:一、设计与实现业务功能。在对仓储业务进行了需求分析后,详细设计了系统的业务功能,然后利用PigX嵌入的Spring Boot、My Batis、Avue等技术栈实现了入库管理、库存管理、出库管理等常见功能。二、设计与实现系统的定制功能。为了让微服务更安全有效地运行,本文调用了PigX整合的组件来实现安全认证、分布式事务、网关限流功能的主体部分,然后基于组件的某些API或方法来进行定制开发,以更好地满足系统使用需求。三、设计与实现自动配板算法。在出库阶段,为了让出库的小轿车与运输板车实现良好的匹配,尽可能避免板车容量的浪费,本文基于回溯与剪枝、分枝与定界的思想设计并实现了两种自动配板算法,提高了配板效率,避免了不必要的板车容量浪费,降低了运输成本。本文最后还对系统进行了功能性和非功能性的测试,测试结果达到了系统设计的预期目标。本文的研究对于基于PigX的系统设计与实现、车货匹配算法实现、整数规划问题解决等方面有一定的参考价值。

关键词：单体架构微服务 PigX 仓储管理自动配板

MXenes及其纳米复合涂层在硅/聚合物基接触面上的摩擦学行为

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北京化工大学学报（自然科学版） 2023年第6期50卷 74-84页

作者：庞皓升刘大猛柴春鹏尹绚中国航空研究院北京100012 清华大学机械工程系高端装备界面科学与技术全国重点实验室北京100084 北京理工大学材料学院北京100081 北京化工大学机电工程学院北京100029

为了探究MXenes及其纳米复合涂层的摩擦学行为,以硅片(单晶硅)为基底,分别制备了Ti_(3)C_(2)-MXenes涂层、Ti_(3)C_(2)-MXenes/纳米金刚石复合涂层以及Ti_(3)C_(2)-MXenes/石墨烯复合涂层,测定了硅基底、MXenes及其纳米复合涂层与多种... 详细信息

为了探究MXenes及其纳米复合涂层的摩擦学行为,以硅片(单晶硅)为基底,分别制备了Ti_(3)C_(2)-MXenes涂层、Ti_(3)C_(2)-MXenes/纳米金刚石复合涂层以及Ti_(3)C_(2)-MXenes/石墨烯复合涂层,测定了硅基底、MXenes及其纳米复合涂层与多种材质轴承球对磨的摩擦系数,并采用光学显微镜、三维白光干涉扫描仪和Raman光谱法对球斑及磨痕的表面形貌及组成进行了表征。结果表明:在所测试的不同材质摩擦球中,在循环次数为1200下硅基底与聚四氟乙烯(PTFE)球对磨时的摩擦系数最低,硅基底表面的磨痕边缘处有明显的沟壑,其磨损机理以磨粒磨损和黏着磨损为主,聚合物球表面的磨损机理以磨粒磨损和疲劳磨损为主;当硅基表面的Ti_(3)C_(2)-MXenes涂层与PTFE球对磨时,PTFE球的自润滑作用使得在1 N载荷下MXenes涂层的摩擦系数稳定在0.14,磨痕表面有明显的PTFE转移层;在1 N载荷下,与PTFE球对磨的Ti_(3)C_(2)-MXenes/纳米金刚石复合涂层的摩擦系数稳定在0.15;在0.5 N载荷下,与PTFE球对磨的Ti_(3)C_(2)-MXenes/石墨烯复合涂层的摩擦系数稳定在0.18,与未加入石墨烯时相比,硅基表面的聚合物转移层减少。

关键词：表面工程 MXenes 纳米涂层固体润滑摩擦学性能磨损机理

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基于差分反射高光谱成像的薄层TMDC材料检测技术研究

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光散射学报 2022年第1期34卷 60-65页

作者：胡香敏刘大猛清华大学摩擦学国家重点实验室北京100084

二维过渡金属硫化物(TMDC)材料因为独特的激子效应和材料学性质,在太阳电池、光催化、传感器、柔性电子器件等领域得到广泛的应用。层数对其性质有显著的调控作用,自动检测识别所需层数的样品是其从实验室走进半导体制造工业的重要技术... 详细信息

二维过渡金属硫化物(TMDC)材料因为独特的激子效应和材料学性质,在太阳电池、光催化、传感器、柔性电子器件等领域得到广泛的应用。层数对其性质有显著的调控作用,自动检测识别所需层数的样品是其从实验室走进半导体制造工业的重要技术需求。本文结合反射高光谱成像技术与图像处理算法,发展了一种二维TMDC薄层样品的显微成像自动检测技术。基于自主搭建的反射高光谱成像系统,对制备的不同层数TMDC标准样品进行了光学对比度的系统研究,阐明了层数的差分反射光谱机理,提出了可靠的层数判定方法。基于传统边缘检测技术优化设计了一套图像处理算法,实现了TMDC样品的图像检测及层数鉴定。本文方法具有普遍性、实用性,结合自动对焦的扫描控制,能够实现大规模的自动化样品检测,这也为其他表面目标的显微识别和检测提供了新的灵感和参考。

关键词：差分反射光谱高光谱成像过渡金属硫化物图像检测

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含生化反应的固定化细胞光生物制氢反应器内的多相传输模型

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含生化反应的固定化细胞光生物制氢反应器内的多相传输模型

作者：刘大猛重庆大学

学位级别：硕士

当前,能源需求的不断增加,有限储量化石燃料的减少以及燃烧造成的环境污染等问题使本世纪的能源问题面临巨大挑战。光生物制氢技术将太阳能利用、废水处理以及氢能源回收等有机地结合起来,集环境资源化、能源化等优点而具有广阔的应用前... 详细信息

当前,能源需求的不断增加,有限储量化石燃料的减少以及燃烧造成的环境污染等问题使本世纪的能源问题面临巨大挑战。光生物制氢技术将太阳能利用、废水处理以及氢能源回收等有机地结合起来,集环境资源化、能源化等优点而具有广阔的应用前景,备受国内外学者的关注。细胞固定化技术与光生物制氢的结合可使单位反应器的产氢率和运行稳定性提高,因此,深入研究固定化细胞光生物制氢反应器内多相流体流动特性、有机物组分传输特性以及光合细菌通过生化反应降解有机物的产氢特性,将为固定化细胞技术在光生物制氢领域的应用奠定理论基础,具有重要的学术价值。本文以两种固定化细胞填充床光生物制氢反应器内的底物降解和产氢特性为研究对象,建立了一个能够完整描述包埋颗粒填充床内气液两相流动、光传递、有机物传输以及光合细菌生化反应的两相混合模型,以及描述固定化生物膜制氢反应器内多相流动与底物降解特性和产氢特性相耦合的两相混合模型,并将计算结果与实验结果进行了对比,获得了较好的吻合度。主要研究内容及结果如下:1)针对包埋细胞颗粒填充床光生物制氢反应器,建立了含生化反应的单个包埋颗粒内质量传输理论模型,并以该颗粒内底物降解产生氢气作为源或汇,分析了反应器内流动特性以及操作参数对底物降解和产氢特性的影响,在此基础上,首次建立了包埋颗粒填充床内两相流动、底物及产物传输的一维稳态气液两相混合模型。2)以包埋颗粒填充床一维两相混合模型为基础,研究了光生物制氢反应器各操作参数及结构参数对填充床内葡萄糖降解效率和产氢速率的影响模型计算结果和实验数据吻合良好。研究结果表明:入射光照强度、溶液pH值及温度主要影响微生物生化反应速率及代谢能力,进而影响微生物底物降解速率及产氢速率;进口底物流量主要影响物质相对传输通量及传质阻力;而填充床结构参数,如孔隙率、颗粒半径以及反应器高度等则通过改变填充床底物及产物的传质面积,进而影响到反应器底物降解特性及产氢特性。3)针对颗粒内微生物、底物溶液及反应器材料对光能的吸收等实际情况,考虑包埋颗粒填充床内光衰减,结合光传递Lambert-Beer定律,建立了能够描述光生物制氢反应器内光分布的传递表达式。以此为基础,建立了包埋颗粒填充床内含生化反应、光衰减、流体流动、底物及产物传输相耦合的二维稳态两相混合模型。模型研究结果表明:在低光照强度下,填充床降解效率和产氢速率随光照强度的增大而增大;沿流体流动方向,底物浓度降低,沿光传递方向,底物浓度增大。产氢率则相反。4)以生物膜填充床光生物制氢反应器为研究对象,将反应器内多孔填充床通道简化为平行平板通道,建立了生物膜内物质传输的生化反应动力学模型。在此基础上,将底物降解及氢气产生处理为质量传递的源或汇,建立了含组分扩散、光生化反应的生物膜多孔填充床内一维稳态气液两相混合模型。模型计算值与实验值基本吻合。结果表明:反应器降解效率和产氢速率随孔隙率的增大而减小;而随着入射光照强度或者溶液pH值的增大,反应器降解效率和产氢速率则均先增大后减小。

关键词：光生物制氢填充床反应器多孔介质两相流动多相混合模型

n型掺杂半导体In/Nb-SrTiO3金属异质结变温J～V特性的研究

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低温物理学报 2004年第4期26卷 358-363页

作者：刘大猛连贵君熊光成北京大学物理学院北京大学物理学院北京100871

利用Nb替代Ti的导电Nb SrTiO3(Nb STO)衬底我们制备得到了Nb STO/金属异质结并测量了异质结的J～V曲线 .氧化物半导体Nb STO/金属异质结的J～V曲线显示出与由Schottky势垒模型描述的理想半导体 /金属二极管有很多不同 .利用对数据拟合... 详细信息

利用Nb替代Ti的导电Nb SrTiO3(Nb STO)衬底我们制备得到了Nb STO/金属异质结并测量了异质结的J～V曲线 .氧化物半导体Nb STO/金属异质结的J～V曲线显示出与由Schottky势垒模型描述的理想半导体 /金属二极管有很多不同 .利用对数据拟合的结果 ,我们讨论了与理想半导体模型的差别 .在Nb STO作为新的氧化物半导体材料被引入器件时 ,偏离理想的半导体模型应该是正常的

关键词：氧化物半导体/金属异质结 Schottky势垒耗尽层模型