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基于田口法、改进差分进化算法和Kriging模型的垂直轴风力机性能优化

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基于田口法、改进差分进化算法和Kriging模型的垂直轴风力机性能...

作者：鲁绪梁齐鲁工业大学

学位级别：硕士

近年来,随着能源消耗的增加和化石燃料资源的逐渐枯竭,可再生能源备受关注。在可再生能源中,风能作为重要组成之一备受瞩目。垂直轴风力机（Vertical Axis Wind Turbine,VAWT）是将风能转换为电能的一种装置。近年来,人们对VAWT的兴趣... 详细信息

近年来,随着能源消耗的增加和化石燃料资源的逐渐枯竭,可再生能源备受关注。在可再生能源中,风能作为重要组成之一备受瞩目。垂直轴风力机（Vertical Axis Wind Turbine,VAWT）是将风能转换为电能的一种装置。近年来,人们对VAWT的兴趣越来越大,与水平轴风力机（HAWT）相比,VAWT被认为更适合城市和海上应用,在风环境复杂的城市地区,小型VAWT被认为比HAWT具有更佳的性能,这是因为小型VAWT能够适应不同风向、对湍流或倾斜风具有更高的适应性,并且拥有更低的噪音水平。在海上应用中,由于重心较低、制造更容易、安装和维护成本更低、可扩展性更大,VAWT被认为比HAWT更有前途。然而,VAWT捕风效率较低的缺点限制了其进一步的发展。因此,为了提升VAWT的捕风效率,本文通过改变其自身输入参数和添加辅助装置来对其进行优化。垂直轴风力机的性能受其输入参数的影响。本文以NACA0018翼型的三叶式H型VAWT为研究对象,选取叶尖速比（TSR）、翼型弦长（C）和俯仰角（β）三个重要的输入参数,探讨其对VAWT性能的影响,并找出三者的最佳组合。首先,根据田口法确定了16组实验,利用二维计算流体力学（CFD）进行数值模拟,并利用方差分析进行了进一步研究。结果表明,TSR和俯仰角对VAWT的性能影响较大。但由于所选参数之间存在交互作用,田口法不能很好的预测最优配置,为了获取这些参数的最优配置,进一步提出了一种智能方法。首先利用已有的实验数据,选取输入参数的取值范围,并使用拉丁超立方采样方法在选取空间内进行随机抽样,然后,利用二维CFD模拟技术对样本组进行模拟,利用Kriging模型建立输入参数与其对应的扭矩系数（C）之间的相关性,然后利用改进的差分进化算法（JADE）对Kriging模型进行求解,得到最优的输入参数值,最后利用CFD进行仿真验证。结果表明,在TSR为2.6,C为0.227m,β为-2.47°的最优输入参数下,VAWT的性能比田口法得到的最优值进一步提高了约4.5%。为了进一步提高H型VAWT的性能,本文通过在VAWT上游放置导流板来实现,合适的导流板位置可以显著提高涡轮机周围的风能密度,从而提高正扭矩产生过程中的峰值功率。因此,研究中通过田口法探索导流板的最佳位置,以VAWT中心到导流板四个角的距离为设计因素,分析每个设计因素对VAWT性能的贡献,并探讨涡轮叶片周围的空气动力特性。结果表明,合理的导流板位置可以使风力机的性能提升10%左右。

关键词：垂直轴风力机 CFD 田口法 Kriging代理模型改进差分进化算法

带Hardy位势的非线性薛定谔方程驻波解的强不稳定性

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带Hardy位势的非线性薛定谔方程驻波解的强不稳定性

作者：秦绪芬西北师范大学

学位级别：硕士

基于GSL-GRU的多变量时序数据异常检测

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计算机应用与软件 2024年

作者：夏星叶成绪尹文萃青海师范大学计算机学院藏语智能信息处理及应用国家重点实验室青海师范大学青海省物联网重点实验室

多变量时序数据的异常检测对智能信息系统的安全性和稳定性至关重要，针对多变量时序数据异常检测中变量相互关联以及变量内时间依赖等问题，提出一种基于GSL-GRU的多变量时序数据异常检测模型。首先，基于相似性构建变量初始图，动态... 详细信息

多变量时序数据的异常检测对智能信息系统的安全性和稳定性至关重要，针对多变量时序数据异常检测中变量相互关联以及变量内时间依赖等问题，提出一种基于GSL-GRU的多变量时序数据异常检测模型。首先，基于相似性构建变量初始图，动态捕捉变量间结构依赖，并联合MGAT自适应学习图表示；其次，通过GRU提取变量内时间依赖特征，并与图嵌入特征融合；最后，通过预测损失和重构损失联合优化计算异常得分，通过POT算法实现无监督异常检测。基于三个真实数据集的实验结果表明，所提模型相比基线模型在召回率和F1分数两个指标上提升明显。

关键词：多变量时序数据异常检测图结构学习门控循环单元

基于3D打印的摩擦纳米发电机的快速制备及性能优化

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基于3D打印的摩擦纳米发电机的快速制备及性能优化

作者：吕绪晗齐鲁工业大学

学位级别：硕士

作为一种新兴的能量采集技术,摩擦纳米发电机（TENG）凭借其低成本、高输出能量密度、可定制性等优势,已经在多个领域取得广泛的应用。在TENG制造领域,3D打印技术得到广泛使用和发展,实现了由制备单个TENG组件到一站式全3D打印制备TENG... 详细信息

作为一种新兴的能量采集技术,摩擦纳米发电机（TENG）凭借其低成本、高输出能量密度、可定制性等优势,已经在多个领域取得广泛的应用。在TENG制造领域,3D打印技术得到广泛使用和发展,实现了由制备单个TENG组件到一站式全3D打印制备TENG的飞跃。目前,一站式制备TENG通常采用直接墨水书写（DIW）技术,但该技术所用的挤出头结构较为复杂,难以实现精确稳定的沉积,而且需要人工适时介入,制备效率非常低下。相较于此,多材料熔融沉积成型（FDM）技术采用固态丝状耗材进行打印,具有更高的打印精度以及更强的稳定性和操控性,采用该技术更容易实现TENG的规模化快速制备。基于上述原因,本论文提出了一种可自动切换材料的TENG一键式制备方案,并为此开发了一种TPCG导电聚合物细丝(由热塑性聚氨酯（TPU）,聚乳酸（PLA）,碳纳米管（CNT）和石墨烯（G）组成)。最后,研究了打印参数、外部激励条件等对TENG输出性能的影响,以及所制备样例在海洋抗腐蚀领域的应用。主要研究内容如下:（1）为了实现TENG电极层的打印,采用TPU和PLA为基体材料,CNT和石墨烯为导电填料,制备了具有优异导电性和打印性的TPCG导电聚合物细丝,并进行了相关性能分析。当PLA含量为36.8wt%,混合导电填料的总含量为8wt%时,导电细丝可以兼顾打印性与导电性（电导率为43.11 S/m）。对TPCG导电聚合物的摩擦电性进行了研究,结果显示TPCG具有优秀的正摩擦电性能,并当负摩擦层材料为聚乙烯（PE）时,所呈现出的摩擦电压最高。（2）基于多材料FDM 3D打印技术和TPCG导电聚合物细丝提出了一种TENG一键式制备方案。对影响TENG输出的重要打印参数,如打印角度、喷嘴直径、摩擦层厚度和表面微结构等进行了研究优化。通过定义已打印细丝的形状和有效接触面积,给出了3种接触面积的计算公式。研究发现,当接触角度为0°、喷嘴直径为0.6mm、摩擦层厚度为0.2mm时,TENG可获得最大输出。（3）通过借鉴旗鱼尾鳍的优点制备了具有尾鳍结构的TFS-TENG,探索了激励频率和摩擦层间隙对输出性能的影响。结果显示当激励频率为1Hz,层间间隙为1.2mm时,可以达到82V和1.9μA的输出峰值。在该条件下,当负载电阻为100MΩ时达到最大输出功率37.2μW。TFS-TENG在层间间隙为1.2mm、激励频率为0.5Hz的1000次接触-分离循环测试中,表现出良好的稳定性和耐久性。（4）构建了基于TFS-TENG的自供电阴极保护系统,用于海洋抗腐蚀研究。通过电化学工作站测量了有无TFS-TENG作用时的Q235碳钢的开路电位（OCP）和Tafel曲线,并进行了相关分析。在TFS-TENG的作用下OCP从-0.625V（***）偏移至-0.792V（***）,腐蚀电位由-0.61V（***）偏移至-0.93V（***）,腐蚀电流密度为147.91μA cm,提升了约12倍。因此,该系统可以有效减缓Q235碳钢的腐蚀速率。综上所述,本文基于TPCG导电聚合物细丝和一键式制备方案实现了快速有效的制备TENG。通过对打印参数和外部条件的优化获得了具有最佳输出性能的TFS-TENG,并基于此构建了用于海洋抗腐蚀的自供电阴极保护系统。本研究推动了TENG快速规模化制备的研究进展,促进了对海洋能源的开发利用。

关键词： 3D打印摩擦纳米发电机导电复合材料波浪能

基于△源逆变网络的超声波发生器优化设计研究

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基于△源逆变网络的超声波发生器优化设计研究

作者：杨绪刚中北大学

学位级别：硕士

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明清丝绸影响下的日本江户时代有职设计

丝绸 2024年第3期61卷 123-132页

作者：徐蔷赵丰东华大学服装与艺术设计学院上海200051 浙江大学艺术与考古学院杭州310028 浙江理工大学纺织科学与工程学院(国际丝绸学院) 杭州310018

明清时期中国丝绸大量出口到日本,对江户时代复兴的有职设计产生影响,形成和汉融合的折衷设计。文章首先介绍有职织物及其纹样的形成过程、礼仪属性和文化内涵,通过研究文献与传世实物个案,分析江户时代有职设计吸纳的明清丝绸纹样、构... 详细信息

明清时期中国丝绸大量出口到日本,对江户时代复兴的有职设计产生影响,形成和汉融合的折衷设计。文章首先介绍有职织物及其纹样的形成过程、礼仪属性和文化内涵,通过研究文献与传世实物个案,分析江户时代有职设计吸纳的明清丝绸纹样、构图形式,主要织物品类及其在服装上的应用,并探究其背后的纺织技术、丝绸贸易和社会文化因素。研究有利于进一步探究明清丝绸对日传播和影响、梳理有职纹样自身的设计与发展规律,及其与中国输入源之间长期保持的互动关系,对进一步探究中国古代丝绸的对外传播和影响具有积极意义。

关键词：明清丝绸有职日本江户时代纺织品纹样折衷设计

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氢燃料电池热电联产系统的设计及优化

氢燃料电池热电联产系统的设计及优化

作者：侯绪凯齐鲁工业大学

学位级别：硕士

能源需求的不断增加和化石燃料的过度开发导致了大量温室气体和污染物的排放,从而引发了全球气温升高和环境污染严重等一系列问题。在此背景下,全球能源格局被迫向更加清洁、可持续的方向转型。许多国家正采取政策,在发电、采暖及制冷... 详细信息

能源需求的不断增加和化石燃料的过度开发导致了大量温室气体和污染物的排放,从而引发了全球气温升高和环境污染严重等一系列问题。在此背景下,全球能源格局被迫向更加清洁、可持续的方向转型。许多国家正采取政策,在发电、采暖及制冷领域实施可再生能源与能源再生利用方案,减少能源损失和排放。其中,燃料电池应用广泛,非常具有发展前景。质子交换膜燃料电池以氢气和氧气为燃料,通过电化学反应将燃料的化学能转化为电能和热能,具备能量转换率高、启动快、运行稳定以及不会产生二氧化碳等优点。此外,质子交换膜燃料电池可以与其他能源技术相结合,实现混合能源供应。基于质子交换膜燃料电池的热电联产系统利用能量梯级利用原理,实现了电力和热量的联合生产。本文建立了基于质子交换膜燃料电池热电联产系统模型,旨在为中国济南某氢能高速公路服务区内的能源供给提供一种参考和建议。基于数学模型在MATLAB/Simulink平台搭建了系统的仿真模型,对系统进行了参数化分析。评估了服务区的能源需求,并根据实际用能情况对比分析了系统在不同运行策略下的经济和环境效果。在此基础上,将吸附式制冷机集成到热电联产系统中,形成基于质子交换膜燃料电池的混合式冷热电联产系统。为了进一步提升系统的性能以及考虑实际运行,对混合式冷热电联产系统进行了能量、（火用）、经济、环境（4E）目标评价。最后,基于目标评价结果,使用非支配排序遗传算法对混合式冷热电联产系统进行多目标优化。具体研究内容和主要结论如下:（1）基于数学模型搭建了基于质子交换膜燃料电池的热电联产系统仿真模型,模型验证效果较好。建立了系统的评价模型,模型涵盖能量、（火用）、经济和环境方面,用于后续全面评估热电联产系统的各项指标。对电池堆栈、光伏组件以及电解槽的关键参数进行了探讨,分析了它们对热电联产系统的输出功率和效率的影响。质子交换膜燃料电池的电流密度对热电联产系统输出功率和热效率的影响较为显著,但是随着欧姆极化的增加,发电效率逐渐降低。氢气入口压力的提升有助于提升系统的发电能力。（2）根据供热计算标准和建筑能耗计算指南估算了服务区的能源负荷需求量。提出了两种运行策略,对热电联产系统的运行特性进行分析,对能量、经济和环境效果进行了对比和评价。系统采用电负荷跟随策略通过大量发电以满足电能需求,但造成了严重的热能浪费,产生了昂贵的燃料成本。对于热负荷跟随策略,供热量达到标准,但电能供给不足,导致系统依赖电网。相比之下,系统以热负荷跟随策略工作时可以降低发电量,从而节约42.31%的燃料成本。与相同功率的燃煤电厂进行对比,热电联产系统每年的污染物和温室气体排放总量均为6.96×10～7 g和3.39×10～7 g。（3）将吸附式制冷机装配到热电联产系统,形成基于质子交换膜燃料电池的混合式冷热电联产系统。分析了质子交换膜燃料电池和吸附式制冷机的运行参数对系统的能量、（火用）、经济和环境的影响。系统的能量和（火用）效率随电流密度的增大而增加,电池堆栈释放更多的热量。同时,系统的年成本和年温室气体减排量也随之增加。氢气入口压力的增加导致的燃料电池输出功率增强,系统的能量效率从66.2%提高到67.6%,促使年温室气体减排量从3.50×10～5 g增加到3.86×10～5g。同样,氧气入口压力的增加使系统的能量效率从65.3%增加到66.7%,年温室气体减排量从3.65×10～5 g增加到4.0×10～5 g,而热效率略微下降。当冷冻水质量流量从0.2 kg·s增加到0.8 kg·s时,出口温度随之上升,加速了制冷剂的蒸发,增强了冷却功率。系统的能量效率、（火用）效率和年温室气体减排量分别提高了2.14%、0.02%和3.80×10～4 g,年成本保持在1.42×10～8美元。而冷却水质量流量和热水分配比的增加对加热功率影响较大,导致系统的能效和环境效果较差。（4）采用NSGA-II优化算法,对运行参数进行优化,从而提升混合式冷热电联产系统的能量、（火用）、经济以及环境指标。提升质子交换膜燃料电池的电流密度和压力对混合式冷热电联产系统的能量、（火用）以及经济指标的优化效果较为显著。提高冷冻水的质量流量可以提高系统效率并减少温室气体的排放量,而冷却水质量流量和热水分配比的变化会产生相反的效果。与初始状态相比,系统每年的温室气体排放量增加了22.51%,但能量效率、（火用）效率、制冷功率和加热功率分别提高了14.72%、0.34%、3.14%和42.63%,且系统每年的耗费成本也大幅降低了69.86%。

关键词：氢能燃料电池热电联产系统仿真模型运行策略多目标优化

泛南海地区极端降水的历史分布和未来演变特征

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大气科学 2024年第1期48卷 333-346页

作者：杨崧徐连连中山大学大气科学学院/南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519082 广东省气候变化与自然灾害研究重点实验室珠海519082

泛南海地区是全球海—陆—气相互作用最敏感的区域之一,该区域极端降水释放的潜热加热可以调节局地的温度和湿度廓线对大气环流进行调整,进而影响周边地区甚至全球的天气气候。因此,泛南海地区极端降水的时空变化特征及变异机理一直是... 详细信息

泛南海地区是全球海—陆—气相互作用最敏感的区域之一,该区域极端降水释放的潜热加热可以调节局地的温度和湿度廓线对大气环流进行调整,进而影响周边地区甚至全球的天气气候。因此,泛南海地区极端降水的时空变化特征及变异机理一直是国内外学者关注的焦点。本文利用观测数据(1951~2014年)和国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)两种共享社会经济路径(SSP1-2.6和SSP5-8.5)的统计降尺度数据(2015~2100年),分析了泛南海地区年平均和季节平均的日降水的最大值(RX1day)、连续5日降水的最大值(RX5day)、极端强降水天数(R20)和非常湿润天(R95p)的时空变化特征。RX1day、RX5day、R20和R95p常用于表征极端强降水、持续性强降水、极端强降水的频率和极端累计降雨量的特征。1951~2014年泛南海地区年平均和季节平均的四个极端降水指数的较大值均分布在东南亚、中国东南部以及青藏高原南坡地区,即这些区域不仅是极端强降水发生的区域,也是持续性强降水以及高频极端降水发生的区域。季节平均的极端降水指数特征表现为:东南亚一年四季都极易发生强降水、持续性强降水和高频极端降水;南亚、青藏高原以及东亚的各个极端降水指数在夏季最大,秋季和春季次之,冬季最小。SSP1-2.6和SSP5-8.5情景下2015~2100年泛南海地区年平均和季节平均的四个极端降水指数的空间分布与历史时期相似,且对整个区域而言,各个指数均呈显著增加的趋势。由各个指数在未来三个时段(2016~2035年、2046~2065年和2080~2099年)相比于1995~2014年的百分比变化可知,南亚和青藏高原是泛南海地区未来强降水、持续性强降水以及高频极端降水变化最显著的区域。由此可知,虽然东南亚是历史时期四个极端降水指数的大值区,但该区域各个极端降水指数在未来三个时段的变化没有其他区域明显。此外,以东南亚为例,本文分析了该区域1979~2019年夏季极端降水的形成机理,发现印度洋冷海温异常、热带北大西洋暖海温异常以及热带太平洋和大西洋海温异常是造成东南亚夏季极端降水呈北湿南干、全区一致偏湿和北干南湿的关键因子。

关键词：泛南海极端降水时空变化特征海温异常

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数字评论可信度对消费者购买意愿的影响——基于品牌态度和心理距离视角

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商业经济研究 2024年第14期 101-104页

作者：陈晓诗朱继绪广州城市理工学院管理学院广东广州510800

本文基于ELM理论,根据数字评论内容的形式差异,从文字评论客观性、图片评论真实性两个方面构建数字评论可信度量表,探究了数字评论可信度对消费者购买意愿的影响机制,研究发现:在电商购物情景中,数字评论可信度(文字评论客观性、图片评... 详细信息

本文基于ELM理论,根据数字评论内容的形式差异,从文字评论客观性、图片评论真实性两个方面构建数字评论可信度量表,探究了数字评论可信度对消费者购买意愿的影响机制,研究发现:在电商购物情景中,数字评论可信度(文字评论客观性、图片评论真实性)对消费者购买意愿均具有显著促进作用,相较于文字评论客观性,图片评论真实性的影响效应较强;品牌态度和心理距离是数字评论可信度影响消费者购买意愿的重要中介机制,它们的中介效应占比分别为17.87%、19.44%;评论丰富性正向调节了数字评论可信度对心理距离、消费者购买意愿的影响效应。

关键词：数字评论可信度消费者购买意愿品牌态度心理距离中介效应

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