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离散Boltzmann方程的求解:基于有限体积法

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物理学报 2024年第11期73卷 70-79页

作者：孙佳坤林传栋苏咸利谭志城陈亚楼明平剑中山大学中法核工程与技术学院珠海519082 清华大学能源与动力工程系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084 新加坡国立大学机械工程系新加坡119260

近十年来,离散Boltzmann方法在复杂非平衡流体系统领域的应用取得了显著的进展,这种方法已逐步成为描述和预测流体系统行为的重要手段.该方法的控制方程是一套简单统一的离散Boltzmann方程,其离散格式的选取对于数值模拟的计算精度和稳... 详细信息

近十年来,离散Boltzmann方法在复杂非平衡流体系统领域的应用取得了显著的进展,这种方法已逐步成为描述和预测流体系统行为的重要手段.该方法的控制方程是一套简单统一的离散Boltzmann方程,其离散格式的选取对于数值模拟的计算精度和稳定性有着直接影响.为了提高数值模拟的可靠性,本文引入有限体积法用于求解离散Boltzmann方程.有限体积法是一种常用的数值计算方法,具有守恒性强、精度高等特点,可用于有效处理高速可压缩流体的数值计算问题.本文采用MUSCL格式进行重构,并引入了通量限制器以提高数值计算的稳定性.最后,对基于有限体积的离散Boltzmann方法进行了验证,数值算例包括冲击波、Lax激波管以及声波.结果表明,该方法能够准确刻画冲击波、稀疏波、声波,以及物质界面的演化,同时确保系统的质量、动量和能量守恒,还可以准确测量流体系统的流体力学和热力学非平衡效应.

关键词：离散Boltzmann方法有限体积法非平衡效应可压缩流

移动边缘计算辅助的数能协同传输网络节能算法研究

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通信技术 2024年第7期57卷 688-694页

作者：巫忠跃朱楚为杨文兵中国电子科技集团公司第三十研究所四川成都610041 陆军装备部驻成都地区军事代表室四川成都610041

物联网终端设备在投入使用后会自动执行数据采集、数据计算等任务,最终将计算结果上传至物联网的网关或者基站。但是,一方面由于越来越多的物联网终端设备开始采用电池供电,在物联网终端设备这一端执行复杂的算法或任务会消耗掉大量的能... 详细信息

物联网终端设备在投入使用后会自动执行数据采集、数据计算等任务,最终将计算结果上传至物联网的网关或者基站。但是,一方面由于越来越多的物联网终端设备开始采用电池供电,在物联网终端设备这一端执行复杂的算法或任务会消耗掉大量的能量;另一方面随着物联网中应用的需求日趋复杂,精简设计的物联网终端设备上的计算资源已经越来越不能满足日趋复杂的计算需求。因此,提出了移动边缘计算辅助的数能协同传输网络。该网络中物联网终端设备可以将自身的计算任务全部卸载至移动边缘计算服务器,自身只需要执行简单的、低能耗的任务。在保证系统通信与计算需求的前提下,通过节能算法的设计,达到了最小化协同传输系统总能耗的优化目标。

关键词：节能算法物联网终端边缘计算数能协同

栓钉型弧形双钢板混凝土组合板的抗爆性能试验与数值分析

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高压物理学报 2024年第2期38卷 112-127页

作者：陈英杰罗成赵春风何凯城新疆农业大学水利与土木工程学院新疆乌鲁木齐830052 合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009

弧形双钢板混凝土组合结构由钢板、混凝土与连接件协同作用,具有更优异的抗震和抗爆性能,被应用于超高层结构、海洋平台和核电设施中。利用试验和数值分析方法研究了栓钉型弧形双钢板混凝土组合结构的破坏模式和损伤机理,参数化分析了... 详细信息

弧形双钢板混凝土组合结构由钢板、混凝土与连接件协同作用,具有更优异的抗震和抗爆性能,被应用于超高层结构、海洋平台和核电设施中。利用试验和数值分析方法研究了栓钉型弧形双钢板混凝土组合结构的破坏模式和损伤机理,参数化分析了爆炸距离、钢板厚度、拱高和栓钉间距对其抗爆性能的影响。结果表明:在爆炸荷载下,栓钉型弧形双钢板混凝土组合板整体表现良好,仍具有较高的承载能力。增加爆炸距离和钢板厚度能有效减小混凝土的损伤和组合板的跨中挠度;减小拱高,混凝土损伤区域从以压缩破坏为主逐渐转换为以拉伸破坏为主,混凝土损伤更严重,组合板跨中挠度变大;减小栓钉间距会增大混凝土塑性损伤程度,但组合板的跨中挠度减小。研究结果可为弧形双钢板混凝土组合结构的设计提供参考。

关键词：爆炸荷载栓钉型弧形双钢板混凝土组合板抗爆性能参数分析

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一种基于离散时域模型的单相PWM整流器控制参数多目标优化设计方法

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电工技术学报 2024年第1期39卷 206-216页

作者：晏益朋余城洋熊露婧罗全明胡书昌输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044 美的集团中央研究院佛山528000

单相PWM整流器一般采用电压外环比例积分、电流内环比例谐振的双闭环控制方法,在实现交流侧高功率因数的同时稳定直流侧输出电压,因此受到国内外学者的广泛研究。然而,在内外环控制参数设计阶段,传统设计方法一般根据经验选取控制参数,... 详细信息

单相PWM整流器一般采用电压外环比例积分、电流内环比例谐振的双闭环控制方法,在实现交流侧高功率因数的同时稳定直流侧输出电压,因此受到国内外学者的广泛研究。然而,在内外环控制参数设计阶段,传统设计方法一般根据经验选取控制参数,参数选取范围较大,且无法量化评估控制参数的时域控制效果,导致参数优化整定困难。为此,该文提出一种基于离散时域模型的内外环控制参数多目标优化设计方法。首先,采用传统设计方法确定电压外环比例、积分控制参数以及电流内环比例、谐振控制参数的安全设计空间;然后,基于离散时域模型将安全设计空间正映射至控制参数的时域性能空间,实现电流内环控制参数对交流侧功率因数以及电压外环控制参数对直流侧电压超调量的量化评估。在此基础上,通过进一步约束性能目标得到性能优化设计空间,考虑内外环控制参数的耦合效应,对内外环性能优化设计空间进行重新组合,再将其映射至性能空间,得到内外环控制目标帕累托最优前沿下的最优设计空间,从中选取内外环控制参数的优化设计点,在典型工况下实验测得的交流侧功率因数为0.981 26,直流输出电压超调量绝对值为1.37%,证明了所提优化设计方法的正确性。

关键词： PWM整流器离散时域模型控制器参数多目标优化动态性能优化

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黄土高原林区植被变化对水沙演变的影响——以仕望川流域为例

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水土保持研究 2024年第3期31卷 42-48页

作者：艾旭城高鹏穆兴民范馨逸西北农林科技大学水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

[目的]研究林区植被变化对水沙演变的影响,可以为黄河流域生态环境建设政策的制定与调整提供科学依据。[方法]基于仕望川流域控制水文站大村站1959—2018年的径流量与输沙量数据以及流域内的降水数据,分析了其60年水文变化特征。结合198... 详细信息

[目的]研究林区植被变化对水沙演变的影响,可以为黄河流域生态环境建设政策的制定与调整提供科学依据。[方法]基于仕望川流域控制水文站大村站1959—2018年的径流量与输沙量数据以及流域内的降水数据,分析了其60年水文变化特征。结合1985—2018年的NDVI数据以及五期土地利用数据,分析讨论了流域水沙变化的植被下垫面驱动效应。[结果]仕望川流域近60年来的径流量和输沙量呈显著减少的趋势(p<0.01),突变年分别在1988年和1983年,而流域内土地利用情况和降水在60年间并无明显的变化趋势,流域内生长季NDVI在2000年前变化不明显,但在2000年后有显著提升趋势。[结论]2000年以前,各种水土保持治理措施的实施是流域径流量与输沙量减少的主要原因;进入21世纪后,流域内植被质量的提升使径流量与输沙量进一步减少。

关键词：仕望川流域径流量输沙量 NDVI 植被变化

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夜间动物目标的被动式快速监测方法

中国测试 2024年

作者：石志城卢汉沈晨崔博伦王驰北京空间机电研究所上海大学机电工程与自动化学院

针对夜间暗环境下夜行动物目标监测所面临的照度低、对光线敏感和目标活动易产生拖影等问题，研究了夜间暗环境动物目标的被动式快速监测方法。利用被动式微光夜视相机对动物目标进行成像监测，避免了补光对夜行动物产生惊扰；利用短曝... 详细信息

针对夜间暗环境下夜行动物目标监测所面临的照度低、对光线敏感和目标活动易产生拖影等问题，研究了夜间暗环境动物目标的被动式快速监测方法。利用被动式微光夜视相机对动物目标进行成像监测，避免了补光对夜行动物产生惊扰；利用短曝光和低光增强算法Zero-Denoise解决了运动物体拖影和图像亮度低的问题，进而对增强后的图像进行了目标识别和跟踪。实验结果显示，Zero-Denoise网络能有效提升了夜间动物图像观测的质量，在给定试验条件下使目标检测算法精度提升了6.8%，速度达到32帧/s。因此，这种结合微光夜视相机与低光增强算法Zero-Denoise的监测方法，适用于夜间暗环境动物目标的被动式快速监测。

关键词：夜间动物监测低光增强微光夜视

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Wankel泵效率表达与换算方法研究

工程科学与技术 2024年

作者：刘衍顺张霄周政李相辉邓泽城傅强山东大学岩土与结构工程研究中心青岛海洋科学与技术试点国家实验室长沙军民先进技术研究有限公司江西省交通投资集团有限责任公司

Wankel泵是一种基于莱洛三角形的新型回转式容积泵，可同时输出较高的流量和压力，具有较好的输送性能。Wankel泵的效率表达及换算理论的研究仍处于空白阶段，难以通过实验室内模型泵的水力试验指导应用中原型泵的设计与生产。因此，本... 详细信息

Wankel泵是一种基于莱洛三角形的新型回转式容积泵，可同时输出较高的流量和压力，具有较好的输送性能。Wankel泵的效率表达及换算理论的研究仍处于空白阶段，难以通过实验室内模型泵的水力试验指导应用中原型泵的设计与生产。因此，本文提出了一种基于分项参数换算法的Wankel泵效率表达与换算方法。首先，分析Wankel泵的基本构成及工作原理，根据Wankel泵的缸体型线建立转子顶点的运动轨迹、速度以及加速度计算公式。其次，基于能量守恒推导Wankel泵的扬程计算方程，并分析原型泵和模型泵在相似工况下流量和扬程的相似关系。然后，基于Wankel泵的结构特点，构建泵的机械损失、水力损失和容积损失的表达式，通过分析表达式的构成提取各损失的损失系数，并基于流量和扬程的相似关系分析各损失系数的相似换算方法。根据损失和效率之间的换算关系，建立了Wankel泵总效率表达式及相似换算公式。最后，搭建Wankel泵水力试验系统，开展不同型号、不同转速Wankel泵的水力性能测试试验，采用MATLAB遗传算法对总效率表达式进行拟合分析，并依据相似工况对相似换算公式进行验证。结果表明：在不同转速下Wankel泵总效率表达式的拟合优度均大于0.80，在相似工况下相似换算公式预测结果的平均误差＜5%，泵总效率表达式及相似换算公式均具有较高的准确性。本研究可用于预测不同转速和扬程下Wankel泵的效率性能，可为Wankel泵的设计与研发提供指导。

关键词： Wankel泵效率表达相似换算相似工况

基于中低频阻抗谱的锂离子电池容量快速估计方法研究

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中国公路学报 2024年

作者：孙丙香庞俊峰苏晓佳付大伟付智城北京空间飞行器总体设计部北京交通大学国家能源主动配电网技术研发中心

针对批量电动汽车退役电池的梯次利用，电池评估专用设备的技术研发面临迫切需求，但评估软件的算法策略开发难度大。兼顾快速性与准确性的阻抗谱方法在专用设备实现中具有良好的可行性。本文选择测试时间短且对采样频率要求低的中低频... 详细信息

针对批量电动汽车退役电池的梯次利用，电池评估专用设备的技术研发面临迫切需求，但评估软件的算法策略开发难度大。兼顾快速性与准确性的阻抗谱方法在专用设备实现中具有良好的可行性。本文选择测试时间短且对采样频率要求低的中低频阻抗谱，在硬件实现中既节约了高频采样成本，又避免了低频正弦难以精准实现的难题。通过拟合电荷转移阻抗特征圆，提取顶点虚部、拐点虚部、圆心横坐标、圆与实轴的交点及其模态分解残值五个健康特征，运用皮尔逊相关系数验证健康特征与容量的相关性，利用高斯过程回归指数模型进行模型训练并验证，实现了锂离子电池容量的快速估计。首先应用实验室测试数据进行方法验证，实验值均在估计值的95%置信区间内；然后应用公开数据集进一步验证，该方法建立估计模型决定系数R2为0.92，估计结果RMSE为0.4908，MAPE为1.3431%。此外，分别选取减少阻抗谱拟合圆数据点、选取中低频阻抗谱顶点和拐点阻抗、提取实轴以上全频段固定频率点阻抗三种方法，对比验证了所提方法的精度优势和有效性。结果表明，通过拟合特征圆提取关键参数，融合拐点和顶点特征，在保证较高精度的条件下，能够实现电池容量的快速估计。

关键词：汽车工程容量快速估计中低频电化学阻抗谱锂离子电池高斯过程回归弛豫时间分布

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基于RSM方法优化诱导结晶除氟研究

工业水处理 2024年

作者：郑威城秦树林王忠泉陈霞中煤科工集团杭州研究院有限公司

为了优化氟磷酸钙诱导结晶除氟效果，利用Box-Behnken实验设计(BBD)与响应面法(RSM)优化氟磷酸钙诱导结晶除氟实验，建立了以氟离子去除率为响应值的二次回归模型并通过方差分析(ANOVA)对模型进行了验证，比较了3个参数对氟离子去除率... 详细信息

为了优化氟磷酸钙诱导结晶除氟效果，利用Box-Behnken实验设计(BBD)与响应面法(RSM)优化氟磷酸钙诱导结晶除氟实验，建立了以氟离子去除率为响应值的二次回归模型并通过方差分析(ANOVA)对模型进行了验证，比较了3个参数对氟离子去除率影响的显著性。RSM优化的最佳条件为：Ca/F=15、P/F=8.918、晶种投加量=9.208 g/L，理论最佳除氟率为97.26%，实际获得了95.07%的氟离子去除率。SEM和能谱图观察到晶种反应前后的形貌变化。XRD表征发现诱导结晶后产生了CaF2、Ca10(PO4)6(OH)2、Ca10(PO4)6F2、CaHPO4，表明氟磷酸钙诱导结晶除氟有多种结晶反应路径。

关键词：响应面法诱导结晶除氟氟磷酸钙