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基于磷酸铁锂电池的液体冷却方案多目标优化

基于磷酸铁锂电池的液体冷却方案多目标优化

作者：刘凯文杭州电子科技大学

学位级别：硕士

锂离子电池作为一种重要的可充电电池,因其高能量密度和轻量化等特性被广泛应用于电动汽车、便携设备等领域。然而,锂离子电池在工作过程中会产生大量的热,长时间运行在高温环境下将对电池性能和寿命构成潜在威胁。因此,开发高效的热管... 详细信息

锂离子电池作为一种重要的可充电电池,因其高能量密度和轻量化等特性被广泛应用于电动汽车、便携设备等领域。然而,锂离子电池在工作过程中会产生大量的热,长时间运行在高温环境下将对电池性能和寿命构成潜在威胁。因此,开发高效的热管理系统,使电池工作在合理的温度范围内尤为重要。本文将磷酸铁锂电池的冷却板结构作为研究重点,对不同工况下电池的温度和温差进行了仿真分析,主要工作内容如下:(1)深入分析了锂离子电池的工作原理和生热传热特性,使用Fluent建立磷酸铁锂单体电池的热模型。针对单体电池引入了斜通道冷却板,将温度控制在安全范围以下,并分析了通道夹角、冷却液进口流速和放电倍率对电池温度的影响。结果发现,通道夹角越大,电池温度和温差越低;电池放电倍率增大时,需要增加冷却液进口流速才能确保电池温度在安全范围内。电池以2C倍率放电时,冷却液进口流速最佳选择为0.15 m/s,而在3C放电时,进口流速不能低于0.35 m/s,才能确保电池在安全范围内。(2)在并行斜通道冷却板的基础上,对磷酸铁锂电池模组引入了蜘蛛网型通道冷却板。首先,根据冷却液流向不同设计了四种方案,结果表明,采用方案4即进出口交叉布置的冷却板能显著提升电池的温度均匀性。其次,考察了初始条件对换热能力和冷却效果的影响,结果显示,减小流道夹角可以增强换热能力,但会导致电池最高温度和最大温差增加,从而减弱冷却效果;增加流道数对换热能力的影响较小,但会增强冷却效果;增加流道宽度有助于降低电池最高温度和最大温差,但降低趋势逐渐减弱;增加进口流速同样能够降低电池最高温度和温差,但当流速增加至一定程度时,降温效果逐渐减缓,反而导致冷却液压降增大,从而增加功耗。(3)为了综合评价多因素的影响,利用正交试验对影响因素的重要程度进行排序,结果发现进口流速对评价指标的影响最大,其次是通道宽度和通道数,而通道夹角的影响最小。在通道夹角固定为75°的情况下,利用最小二乘法拟合了评价指标关于通道数、通道宽度和进口速度的方程,通过NSGA-Ⅱ遗传算法得到pareto最优解集,在解集密集度较高的区间选择出最优方案为:通道数为7、通道宽度为4.5 mm、进口速度为0.18 m/s。最后,从节省能耗的角度,设计出冷却系统时间响应方案,这一创新设计考虑到了系统能耗和电池性能的双重平衡,为未来电动汽车的发展提供了实质性的参考。

关键词：锂离子电池液体冷却流道设计多目标优化时间响应方案

京津冀地区城市韧性时空演变及空间溢出效应研究

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地域研究与开发 2024年第3期43卷 70-76页

作者：邓昊键刘凯中山大学地理科学与规划学院广州510006 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519000

快速城市化导致城市面临的不确定性因素和未知风险增加,评估城市韧性对于了解城市的健康和安全发挥重要作用。基于城市韧性评价模型、Capello模型和有向加权网络指标探析2012—2020年京津冀地区城市韧性的时空演变及其空间溢出效应,利... 详细信息

快速城市化导致城市面临的不确定性因素和未知风险增加,评估城市韧性对于了解城市的健康和安全发挥重要作用。基于城市韧性评价模型、Capello模型和有向加权网络指标探析2012—2020年京津冀地区城市韧性的时空演变及其空间溢出效应,利用参数最优的地理探测器探析京津冀地区城市韧性的驱动因子。结果表明:(1)2019年底发生的新冠疫情造成2020年京津冀地区城市韧性增长速度下降了5.65%,但新冠疫情也提高了京津冀地区城市韧性的协调度。京津冀地区城市韧性存在显著的空间非均衡分布特征,衡水、保定、邢台和邯郸是城市韧性的“塌陷区”。(2)2012—2019年京津冀地区城市韧性空间溢出具有地域性和层级特征,形成以北京-天津为双核心的城市韧性空间溢出结构。(3)2019—2020年京津冀地区城市韧性总溢出强度下降,北京、天津和廊坊的城市韧性溢出为负向溢出。(4)城市GDP、常住人口数量、第一产业产值占GDP比例、高等学校数量、企业利润、客运总量、城市住户存款总额和人均存款余额是2012—2020年京津冀地区城市韧性的主要驱动因子。

关键词：城市韧性空间溢出地理探测器京津冀

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继发性高血压的筛查与处理

中国实用内科杂志 2024年第8期 638-640页

作者：郭艺芳刘凯旋河北省人民医院老年心血管内一科

继发性高血压并不少见，但其诊断率一直处于较低水平。提高继发性高血压的早期诊断率对于降低高血压相关靶器官损害风险、提升我国高血压防治水平具有重要意义。中国大中型医疗机构，制约继发性高血压诊断率提升的主要因素并不是辅助检... 详细信息

继发性高血压并不少见，但其诊断率一直处于较低水平。提高继发性高血压的早期诊断率对于降低高血压相关靶器官损害风险、提升我国高血压防治水平具有重要意义。中国大中型医疗机构，制约继发性高血压诊断率提升的主要因素并不是辅助检查检验手段，而是主动筛查的意识。加强临床医生的教育培训、制定针对继发性高血压的筛查流程有助于提高此类疾病的早期诊断率。对于发病年龄早、血压升高程度重、病情进展快、常规治疗措施效果不佳、合并广泛靶器官损害的高血压患者应常规进行继发性高血压的筛查。

关键词：高血压继发性高血压降压药物

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复合材料固化残余应变应变片原位检测方法

复合材料学报 2024年

作者：孟波孙小巍刘凯刘振东王鹏沈阳建筑大学材料科学与工程学院北京理工大学唐山研究院北京理工大学宇航学院西安航天复合材料研究所

复合材料固化残余应变是导致复合材料固化变形的主要原因，残余应变也会导致复合材料产生裂纹、分层等缺陷，影响复合材料构件装配与构件性能，因此，复合材料固化残余应变原位检测方法研究具有重要意义。本文建立了一种复合材料固化残... 详细信息

复合材料固化残余应变是导致复合材料固化变形的主要原因，残余应变也会导致复合材料产生裂纹、分层等缺陷，影响复合材料构件装配与构件性能，因此，复合材料固化残余应变原位检测方法研究具有重要意义。本文建立了一种复合材料固化残余应变应变片原位检测方法，根据复合材料凝胶点将复合材料固化分橡胶态和玻璃态两个阶段，针对这两个阶段分段式处理应变片原位检测复合材料固化残余应变数据，对应变片原位检测数据分别采取去除应变片热膨胀和不去除热膨胀的处理方法。基于分段式处理方法，测试了碳纤维热固性复合材料真空袋固化成型0°和90°方向上的应变变化，并与光纤光栅(FBG)原位检测结果进行对比分析，揭示了复合材料固化残余应变的形成机理。研究结果表明，应变片原位检测数据分段式处理结果与FBG结果基本吻合，可以有效分析复合材料固化过程残余应变的演化规律。

关键词：碳纤维增强复合材料固化残余应变原位检测应变片光纤光栅

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考虑时频域性能指标的高超声速智能控制方法

宇航学报 2024年第4期45卷 603-612页

作者：安帅斌刘永臻张永亮刘君刘凯大连理工大学力学与航空航天学院大连116081 沈阳飞机设计研究所沈阳110034 北京动力机械研究所北京100074

针对高超声速飞行器在宽飞行包线、强气动不确定性条件下的姿态控制问题,提出了一种考虑系统时频域性能指标的智能最优控制方法。该方法分为离线与在线两部分:离线过程中,根据高超声速飞行器动力学模型与线性二次调节器(LQR)控制设计方... 详细信息

针对高超声速飞行器在宽飞行包线、强气动不确定性条件下的姿态控制问题,提出了一种考虑系统时频域性能指标的智能最优控制方法。该方法分为离线与在线两部分:离线过程中,根据高超声速飞行器动力学模型与线性二次调节器(LQR)控制设计方法,生成大量姿态控制仿真样本数据集,构建控制性能指标评价模型,筛选最优控制参数,建立以飞行状态与气动不确定性为输入,最优LQR控制参数为输出的神经网络映射关系;在线过程中,通过实时气动参数辨识,捕获高超声速飞行器气动不确定性,运用智能参数优化网络,使得在气动不确定性条件下,高超声速飞行器姿态控制仍为满足控制指标的最优控制参数。最后,通过仿真验证了本文提出的方法能够有效提高宽飞行包线、强不确定性情况下高超声速飞行器姿态控制的鲁棒性。

关键词：高超声速飞行器姿态控制深度神经网络最优控制

模拟虚拟技术在外科医师腹腔镜培训中的实践经验

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中华消化外科杂志 2024年第4期23卷 561-565页

作者：胡建昆刘凯彭柏强四川大学华西医院普外科胃癌中心&胃癌研究室成都610041 四川大学华西临床医学院成都610041

随着微创外科的发展和普及应用,腹腔镜技术已成为当代外科医师不可或缺的核心技能之一.随着人工智能和医工融合技术的发展、创新,基于模拟和虚拟现实技术的外科模拟医学亦得到迅速推广和应用,同时也为腹腔镜外科医师的培训提供全新、有... 详细信息

随着微创外科的发展和普及应用,腹腔镜技术已成为当代外科医师不可或缺的核心技能之一.随着人工智能和医工融合技术的发展、创新,基于模拟和虚拟现实技术的外科模拟医学亦得到迅速推广和应用,同时也为腹腔镜外科医师的培训提供全新、有效的手段和平台.笔者单位前期系统性整合腹腔镜模拟虚拟技术,牵头开展腹腔镜虚拟模拟技术在专科医师实践技能考试中应用的实证研究,制定腹腔镜培训理论和操作实践课程、常态化开展基于模拟虚拟系统的腹腔镜培训,制定并构建腹腔镜外科医师分阶段渐进式的培训体系.笔者查阅相关文献,并结合团队实践,介绍和论述腹腔镜模拟虚拟系统在外科住院医师培训中的探索与实践,以期推动我国腹腔镜培训的标准化、规范化和同质化.

关键词：模拟技术虚拟技术培训考核规范化腹腔镜检查

基于贝叶斯网络模型的慢性阻塞性肺疾病伴重症肺炎患者合并低氧血症危险因素分析及气管镜介入治疗的效果观察

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中国急救医学 2024年第3期44卷 226-232页

作者：刘凯跃徐波北京市房山区第一医院呼吸科北京102400 首都医科大学附属北京友谊医院呼吸科北京100050

目的探讨慢性阻塞性肺疾病(COPD)伴重症肺炎患者合并低氧血症的危险因素及气管镜介入治疗的效果。方法回顾性分析2019年10月至2022年10月北京市房山区第一医院收治的183例COPD伴重症肺炎患者的临床资料,采用随机数字法将就诊患者以2∶... 详细信息

目的探讨慢性阻塞性肺疾病(COPD)伴重症肺炎患者合并低氧血症的危险因素及气管镜介入治疗的效果。方法回顾性分析2019年10月至2022年10月北京市房山区第一医院收治的183例COPD伴重症肺炎患者的临床资料,采用随机数字法将就诊患者以2∶1的比例分为训练集(122例)和验证集(61例)。根据是否合并低氧血症,将训练集患者分为合并低氧血症组(37例)和未合并低氧血症组(85例)。比较两组患者临床资料,分析影响患者合并低氧血症发生的危险因素,采用受试者工作特征(ROC)曲线评估各危险因素对患者合并低氧血症发生的预测价值。构建贝叶斯网络模型进行推理预测,利用训练集数据对模型区分度和准确度进行评价,利用验证集数据对模型进行外部评价。比较气管镜介入联合无创机械正压通气(NPPV)治疗与常规NPPV治疗对COPD伴重症肺炎的治疗效果。结果多因素分析结果显示,年龄、体重指数(BMI)、吸烟、白细胞计数、C-反应蛋白、氧合指数、最低氧分压及肺功能(以1秒用力呼气容积/用力肺活量,FEV1/FVC表示)均为低氧血症发生的独立危险因素(P<0.05);8种危险因素均对COPD伴重症肺炎患者合并低氧血症有较高的预测价值[曲线下面积(AUC)=0.816、 0.822、 0.768、 0.839、 0.826、 0.793、 0.802、 0.857],8种因素联合预测结果(AUC=0.899)高于单独指标(Z=2.314、2.067、4.558、1.874、2.013、3.750、3.109、1.422,P<0.05)。训练集和验证集结果均显示贝叶斯网络预测模型具有较好的区分度和准确度。与常规NPPV治疗相比,气管镜介入联合NPPV治疗酸纠正时间、无创通气时间及住院时间均明显缩短;有创通气发生率和病死率均显著降低,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论以年龄、BMI、吸烟、白细胞计数、C-反应蛋白、氧合指数、最低氧分压及肺功能8种因素构建的贝叶斯网络预测模型预测COPD伴重症肺炎患者合并低氧血症的危险因素效果良好,气管镜介入联合NPPV治疗效果明显优于常规NPPV治疗。

关键词：慢性阻塞性肺疾病肺重症肺炎低氧血症危险因素气管镜治疗效果贝叶斯网络模型

1000 MW燃煤锅炉引风机进出口烟道流场及阻力协同治理技术研究与应用

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洁净煤技术 2024年第S2期 573-578页

作者：刘宏芳彭小敏沈利王准刘凯锐浙江浙能电力股份有限公司西安热工研究院有限公司浙江浙能台州第二发电有限责任公司

某1 000 MW燃煤锅炉引风机进出口烟道布置不合理，引风机所处流场环境差，引发了引风机抢风、高负荷下引风机振动等安全问题，且尾部烟道阻力逐年增大，限制了高负荷下引风机出力，导致高负荷工况下引风机处于失速边缘，进一步恶化了引... 详细信息

某1 000 MW燃煤锅炉引风机进出口烟道布置不合理，引风机所处流场环境差，引发了引风机抢风、高负荷下引风机振动等安全问题，且尾部烟道阻力逐年增大，限制了高负荷下引风机出力，导致高负荷工况下引风机处于失速边缘，进一步恶化了引风机运行工况，严重影响了引风机运行安全性和经济性。首先采用CFD模拟计算手段，分析了当前引风机进出口烟道流场存在的问题，诊断分析了尾部烟道阻力集中区域及降阻空间，并通过数值模拟计算试验，显著提升了引风机进出口烟道流场分布均匀性与稳定性，并有效降低了烟道阻力，研究获得了引风机进出口烟道流场及阻力协同治理技术措施，并进行了实际应用。改造后试验结果表明，引风机入口两侧烟气速度相对标准偏差分别为12.1%和12.0%,引风机出口烟气速度相对标准偏差为12.7%,且烟道阻力共下降了464 Pa,进出口烟道流场均匀性显著提升，烟道阻力明显降低，引风机运行工况明显改善，提升了机组运行安全性和经济性。改造实施后近1年时间内，引风机未曾发生过风机抢风、振动以及高负荷工况下失速等的安全问题，引风机能够长期保持安全平稳运行。研究案例具有典型代表性，具有推广意义。

关键词：百万机组引风机烟道数值模拟流场优化

基于TCNMS-BiLSTM的短期电力负荷预测

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控制工程 2024年

作者：赵小强杨秦乐王涛刘凯兰州理工大学电气工程与信息工程学院兰州理工大学甘肃省工业过程先进控制重点实验室兰州理工大学国家级电气与控制工程实验教学中心

针对短期电力负荷数据存在非线性、波动性等多方面因素导致的预测精度不足和预测模型适应性差等问题，提出了一种基于TCNMS-BiLSTM的短期电力负荷预测模型。该模型首先利用改进时间卷积网络（TCN，Temporal Convolutional Network）提... 详细信息

针对短期电力负荷数据存在非线性、波动性等多方面因素导致的预测精度不足和预测模型适应性差等问题，提出了一种基于TCNMS-BiLSTM的短期电力负荷预测模型。该模型首先利用改进时间卷积网络（TCN，Temporal Convolutional Network）提取数据本身的负荷特征，然后融合多头注意力机制（MHSA，Multi-headed Self-attention）为提取的负荷特征分配合适的权重，从而减小冗杂信息对预测的影响，将分配权重后的负荷特征输入到双向长短期记忆网络（BiLSTM，bi-directional long and short-term memory networks），在BiLSTM层后面加入丢弃层以防止模型过拟合，最后利用全连接层输出预测结果。对数据集进行仿真验证，实验结果表明，本文所提模型的RMSE、MAPE和R2指标均优于对照模型，验证了其具有较高的预测精度，可以为电力系统规划和稳定运行提供可靠的依据。

关键词：短期电力负荷预测时间卷积网络多头注意力双向长短期记忆网络