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乘波体设计与优化研究进展——从高超声速至宽速域

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力学学报 2024年第6期56卷 1655-1677页

作者：刘文郭帅旗刘洋王发民张陈安中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室北京100190

高超声速飞行器是当前世界航空航天强国抢占制高点的重点方向.目前,该类飞行器正朝着更高速度、更强机动和更宽速域的方向发展,而乘波体的高升力、高升阻比以及下表面流动均匀等优势使其在高超声速飞行器设计中极具应用价值,是当前国内... 详细信息

高超声速飞行器是当前世界航空航天强国抢占制高点的重点方向.目前,该类飞行器正朝着更高速度、更强机动和更宽速域的方向发展,而乘波体的高升力、高升阻比以及下表面流动均匀等优势使其在高超声速飞行器设计中极具应用价值,是当前国内外高超声速气动布局领域研究的热点之一.文章回顾了国内外典型高超声速飞行器和宽域飞行器的发展历程和趋势,系统概述了传统乘波体的设计方法、优化方法、各向稳定性以及宽域化乘波体设计方法等方面的研究进展,并提出一种全参数化描述的宽域乘波翼身融合布局设计方法及宽域气动布局方案,结合数值计算和风洞试验对该布局的宽域气动特性进行了详细评估,结果表明:该布局的亚声速、超声速和高超声速最大升阻比分别为8.4(Ma0.8),5.8(Ma1.5)和5.0(Ma5),整个宽域焦点变化范围为4.8%L,具备较优的宽域升阻匹配和操稳匹配特性.最后,对乘波体在超高速气动物理影响与正向优化设计方法、宽域布局设计与优化方法以及智能可变形飞行器等方面的发展方向进行了展望.

关键词：高超声速宽速域乘波体设计与优化稳定性

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大温升蒸汽压缩式热泵系统优化研究进展

化工进展 2024年第3期43卷 1178-1198页

作者：吴锋明李帅旗何世辉宋文吉冯自平中国科学技术大学能源科学与技术学院安徽合肥230027 中国科学院广州能源研究所广东广州510640

在“双碳”战略的背景下,大温升热泵技术不仅低碳节能,而且能够有效利用更低品位热能,向更高温领域发展。本文概述了大温升蒸汽压缩式热泵系统(大温升系统)优化的研究进展,从制冷剂、组件、循环优化、示范验证四个方面详细分析了大温升... 详细信息

在“双碳”战略的背景下,大温升热泵技术不仅低碳节能,而且能够有效利用更低品位热能,向更高温领域发展。本文概述了大温升蒸汽压缩式热泵系统(大温升系统)优化的研究进展,从制冷剂、组件、循环优化、示范验证四个方面详细分析了大温升系统可行的优化手段。分析表明:当前大温升系统实践工程的常用制冷剂仍以R134a、R245fa等高GWP制冷剂为主;而在大温升制冷剂筛选方面,自然纯制冷剂中二氧化碳(R744)适用温度范围广泛,性能表现优异;水(R718)是大温升系统突破超高温(150℃)限制的潜力制冷剂之一;有机纯制冷剂发展迅速,R1234ze(Z)、R1336mzz(Z)等具有极低的GWP与优异的热力学性质;制备R32基、HFOs基、CO_(2)基混合制冷剂低GWP的混合制冷剂是当前具有前景的思路;在组件优化方面,压缩机变频技术等成熟技术为大温升系统组件优化提供了现行方案;磁悬浮轴承技术工业产品走向成熟,可有效降低大温升系统摩擦损失;线结构换热器技术等新兴技术为大温升系统提供了新的组件优化思路;在循环优化方面,补气/补液增焓与多级压缩等成熟技术为大温升系统循环优化提供了现行方案;喷射技术与涡流管技术等研究成果对大温升系统具有优化效果,但受到工程实践经验缺少、机理研究不明等方面限制;结合示范验证部分,补气增焓技术是目前适用范围最宽泛、工业运用最成熟的大温升系统优化技术,一定条件下可提高大温升系统性能系数20%以上;串联多级压缩技术与复叠式压缩技术是提高系统温升范围、保障低温供暖的有力手段。

关键词：热泵大温升蒸汽压缩优化系统工程

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基于图像语义分割与结构保持约束的风机叶片拼接技术

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现代防御技术 2024年

作者：许恒雷陈帅旗宋勋朱洺洁北京电子工程总体研究所鲁能新能源(集团)有限公司

以无人机对风机叶片的巡检拍摄为应用背景，开展了风机叶片图像的拼接方法研究，提出了一种先进行背景分割然后进行图像网格化拼接的处理方法。通过深度学习U-net算法，进行图像中风机主体部分的提取，该处理能够有效处理多视角大视差... 详细信息

以无人机对风机叶片的巡检拍摄为应用背景，开展了风机叶片图像的拼接方法研究，提出了一种先进行背景分割然后进行图像网格化拼接的处理方法。通过深度学习U-net算法，进行图像中风机主体部分的提取，该处理能够有效处理多视角大视差、目标背景特征点分布不均导致的风机叶片拼接困难的问题；在图像网格优化的过程中，基于保护风叶全局线性度的策略设计能量函数，优化得到的网格顶点对风机边缘的直线特征进行了有效保护。实现了多幅风机叶片的自然拼接，拼接得到的图像视觉效果畸变小、连续真实。

关键词：图像语义分割 As-Projective-As-Possible(APAP) 网格化图像拼接直线结构保持深度学习特征提取

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货币政策对企业劳动投资效率的影响研究

财经理论与实践 2024年第1期45卷 34-40页

作者：张长海耿歆雨王帅旗海南大学国际商学院海南海口570228 天健会计师事务所浙江杭州310000

基于2010—2020年我国A股上市公司的相关数据,对货币政策与企业劳动投资效率之间的关系进行探讨。研究发现,在货币政策紧缩时,企业劳动投资效率会有明显的提高,会计稳健性的提高以及自由现金流量的减少是紧缩性货币政策影响企业劳动投... 详细信息

基于2010—2020年我国A股上市公司的相关数据,对货币政策与企业劳动投资效率之间的关系进行探讨。研究发现,在货币政策紧缩时,企业劳动投资效率会有明显的提高,会计稳健性的提高以及自由现金流量的减少是紧缩性货币政策影响企业劳动投资效率的主要作用机制。进一步研究发现,高质量的公司治理水平会抑制紧缩性货币政策对企业劳动投资效率的影响。非效率劳动投资分组检验结果表明,紧缩性货币政策对企业劳动投资效率的促进效应,更多地表现为抑制劳动投资过度。

关键词：货币政策劳动投资效率会计稳健性自由现金流量

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基于R245fa制冷剂高温热泵构建的蒸汽发生系统性能

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化工进展 2024年

作者：吴锋明李帅旗戴春江何世辉宋文吉冯自平中国科学院广州能源研究所中科广能能源研究院(重庆)有限公司

高温热泵蒸汽发生系统具有替代小型燃煤锅炉的潜力，不仅满足工业领域对于110℃以上蒸汽的需求，而且降低供热设备的二氧化碳排放量。本文搭建了R245fa制冷剂高温热泵蒸汽发生系统，探究了不同蒸发温度（35～50℃）与冷凝温度（95～125... 详细信息

高温热泵蒸汽发生系统具有替代小型燃煤锅炉的潜力，不仅满足工业领域对于110℃以上蒸汽的需求，而且降低供热设备的二氧化碳排放量。本文搭建了R245fa制冷剂高温热泵蒸汽发生系统，探究了不同蒸发温度（35～50℃）与冷凝温度（95～125℃）匹配条件，不同热源温度（45～65℃）与产生热水/蒸汽温度（95～120℃）匹配条件下的性能表现，以及热源温度对系统启动状态的影响。结果表明：COP、ηiso、ηvol总体呈现出随蒸发/冷凝温度差值增大而减小的趋势；较常规热泵系统，高温热泵系统压缩比水平更高，本机组平均水平为6.09，最高可达8.28；且系统等熵效率与容积效率受机组运行温度的影响更加明显；在本实验中，在压缩比基本保持不变的情况下，蒸发温度由35℃上升至45℃，等熵效率以及容积效率分别下降3.65%、6.16%；COP、制热量随热源温度与产生热水/蒸汽温度差值增大而降低；本机组直接蒸发原理使得产生蒸汽压力低于0.170MPa，设备符合正常压力容器标准；热源温度对系统制冷剂流量变化有一定影响，但影响幅度有限。以本机组为例，热源温度由50℃变化至60℃时，系统制冷剂流量因热源温度升高引起的提升幅度小于5%；启动过程的负载转换会导致系统性能快速变化；热源温度的提高会加快系统的启动速度，热源温度从45℃变化至65℃，启动阶段所花时间降低520s；热源温度对系统启动稳定性有明显影响，过高或过低的热源温度都将降低系统启动稳定性；根据稳定性分析结果分析，本机组的合适热源温度区间为50～60℃。

关键词：高温热泵 R245fa 蒸汽发生系统性能研究启动过程

基于自适应邻域局部保留ELM-AE的机械故障诊断

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计算机应用与软件 2024年第1期41卷 56-63页

作者：张焕可王帅旗陈会涛许昌电气职业学院机电工程系河南许昌461000 河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454003

针对机器学习故障诊断中存在的先验知识依赖以及数据利用不充分问题,提出一种自适应邻域的局部保留极限学习机自动编码器方法。成对样本在原始数据空间和嵌入的表示空间中引入欧几里得距离惩罚因子,实现数据样本的相似性分类;提出一个... 详细信息

针对机器学习故障诊断中存在的先验知识依赖以及数据利用不充分问题,提出一种自适应邻域的局部保留极限学习机自动编码器方法。成对样本在原始数据空间和嵌入的表示空间中引入欧几里得距离惩罚因子,实现数据样本的相似性分类;提出一个统一的目标函数,可以同时学习数据表示和关联矩阵,并提出一个软判别约束防止过度拟合。实验结果表明,融合学习关联矩阵和数据表示方法具有学习速度快、泛化能力强和诊断精度高等优点。

关键词：极限学习机自动编码器关联矩阵学习自适应邻域机器故障诊断

电动汽车CO_(2)热泵空调系统优化及制冷性能分析

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可再生能源 2024年第5期42卷 612-619页

作者：李江峰李帅旗宋文吉冯自平中国科学院广州能源研究所广东广州510640 中国科学院大学北京100049 淄博能源研究院山东淄博255000

为提升电动汽车CO_(2)热泵空调系统的制冷性能,文章构建了中间补气+回热器的跨临界CO_(2)系统,通过仿真研究了气体冷却器出口温度(T_(go))、气体冷却器压力(P_(g))、中间补气压力(P_(m))、相对补气量(β)、回热器过热度(ΔT)对系统制冷... 详细信息

为提升电动汽车CO_(2)热泵空调系统的制冷性能,文章构建了中间补气+回热器的跨临界CO_(2)系统,通过仿真研究了气体冷却器出口温度(T_(go))、气体冷却器压力(P_(g))、中间补气压力(P_(m))、相对补气量(β)、回热器过热度(ΔT)对系统制冷系数(EER)、制冷量(Q_(e))和压缩机排气温度(Tco)的影响及中间补气对回热器优化能力的提升。研究表明:存在最佳气体冷却器压力和最佳中间补气压力使得EER达到最大值,并得到两者与气体冷却器出口温度的关系式;气体冷却器出口温度上升会使系统性能下降,中间补气量和回热器过热度的增加能提升系统性能,EER提升了15.64%和6.07%,制冷量提升了27.88%和4.78%;回热器过热度的增加会导致压缩机排气温度上升,中间补气可降低压缩机排气温度,当限定压缩机排气温度时,中间补气可使回热器对EER和制冷量的优化能力分别提升了203%和173.87%;相对于基础跨临界CO_(2)系统,文章构建的优化系统在所研究工况内可使系统EER和制冷量分别提升18.38%和35.03%。

关键词：热泵空调中间补气回热器跨临界CO_(2)循环

超支化聚乙烯亚胺聚磷酸铵对定向刨花板性能的影响

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复合材料学报 2024年

作者：王帅旗叶超宇段衍筠李万兆梅长彤潘明珠南京林业大学材料科学与工程学院南京林业大学机电产品包装生物质材料国家地方联合工程研究中心

本文以超支化聚乙烯亚胺(Polyethyleneimine， PEI)改性的聚磷酸铵(Ammonium polyphosphate， APP)为阻燃剂(PEI/APP)、以酚醛树脂(Phenol formaldehyde resin， PF)为胶黏剂制备定向刨花板(Oriented strand boards， OSB)。采用DSC探讨了PEI/APP对酚醛树脂固化过程的影响，PEI/APP能够与PF形成分子间的氢键和亚胺键(C=N)促进酚醛树脂的固化过程，使其等温固化时的放热峰温度降低至71.6 ℃，终止固化温度降低至74.1 ℃。采用力学性能分析仪、数字图像相关(Digital image correlation， DIC)和X射线计算机断层扫描扫描仪(X-ray computed tomography， X-CT)探究OSB的力学性能及其增强机制。相比于APP添加量为9%的定向刨花板，PEI/APP添加量为9%的OSB主向(L)和次向(H)的弹性模量分别提高了21.1%和20.7%；主向和次向的弯曲强度分布提高了10.8%和19.6%，内结合强度提高了6.9%，吸水厚度膨胀率降低了37.9%。DIC显示，OSB在承受弯曲载荷时，应变积累主要发生在顶层和底层，然后沿着或穿过中心层传播。主向的顶层和底层结构变化为股线分层或折断，次向上仅出现折断。X-CT测试结果显示，PEI/APP和PF树脂均匀分散在OSB的表层和芯层。因此，超支化改性提高了APP与大片刨花、PF树脂之间的界面结合，使得应变沿着中心层的传递更明显，中心层吸收载荷能量，从而提高了OSB的弯曲强度。采用LOI和锥形量热仪测试了OSB的阻燃性能，当PEI/APP添加量为9%时，OSB的极限氧指数为46.3%，热释放速率峰值为188.5 kW/m2，相比于APP添加量为9%的OSB，其极限氧指数提高了27.9%，热释放速率峰值降低了14.2%。超支化改性APP能够促使OSB脱水炭化产生连续致密的膨胀炭层，同时产生NH3，实现气相和凝聚相的协同阻燃。阻燃高强的定向刨花板在绿色建筑、家居、交通应用领域具有十分广阔的应用前景。

关键词：定向刨花板复合聚电解质酚醛树脂固化动力学动态应变传递 X射线计算机断层扫描

基于气液两相及光电离的酯基绝缘油流注放电模拟

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电工技术学报 2024年

作者：王开正王帅旗俞瑞龙李露露王飞鹏输变电装备技术全国重点实验室(重庆大学) 昆明理工大学电力工程学院

流注放电是一个非常复杂的多尺度、多物理耦合过程，目前尚无准确的模型能描述其发展过程。相变及光电离是影响流注演变的重要因素，但现有流注放电模型很少将其影响考虑到模型内，为分析二者对流注放电的影响，该文在COMSOL中建立针/... 详细信息

流注放电是一个非常复杂的多尺度、多物理耦合过程，目前尚无准确的模型能描述其发展过程。相变及光电离是影响流注演变的重要因素，但现有流注放电模型很少将其影响考虑到模型内，为分析二者对流注放电的影响，该文在COMSOL中建立针/板放电几何模型，以酯基绝缘油为研究对象，基于电流体力学模型，以相变温度为临界点，分别构建气相和液相下的电离机制。此外，建立了与电场阈值相关的光电离数学模型。结果表明，光电离的引入促使优势流注分支的产生，且光电离主要发生在优势流注头部区域。由于高温区域主要集中在针尖处，气相区域会随着局部温度的升高而产生，在电场作用下，气相区域发生碰撞电离在针尖处产生更多小流注分支。气相区域对主流注传播速度几乎没有影响，主流注的传播速度主要受场致电离和光电离控制。光电离在流注头部产生了更多的载流子，促使改进模型的主流注以更快的速度传播，从而易实现传播模式从慢速到快速的转换。该文可为酯基绝缘油快速流注的产生机理提供新的洞察思路，为提高其击穿电压提供指导依据。

关键词：酯基绝缘油光电离气相流注放电