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工程热物理学报 2023年第4期44卷 1041-1049页

作者：肖国震杨国安谭占鳌褚凤鸣北京化工大学机电工程学院北京100029 北京化工大学北京软物质科学与工程高精尖创新中心北京100029

有机液流电池以其低廉的价格和优异的电化学性能受到广泛关注。本文以醌-铁有机液流电池体系为研究对象,建立了多孔电极内部多组分输运模型,并搭建实验台验证了其可靠性。基于传统的蛇形流道,本文研究了流道截面形状对多孔电极内部多组... 详细信息

有机液流电池以其低廉的价格和优异的电化学性能受到广泛关注。本文以醌-铁有机液流电池体系为研究对象,建立了多孔电极内部多组分输运模型,并搭建实验台验证了其可靠性。基于传统的蛇形流道,本文研究了流道截面形状对多孔电极内部多组分输运过程和电池性能的影响机理。结果表明,与传统矩形截面流道相比,在相同操作条件下半圆形的截面流道消耗更低的充电电压并且具有更高的放电电压。相较传统矩形截面流道,具有半圆形截面流道的电极均匀性因子最多提高了7.4%。且在电极四分之三切面处,半圆形截面流道电极的反应物浓度比传统电极高10.8%,大幅增强了活性离子的输运。半圆形的流道截面的提出,有利于基于有机液流电池大规模储能技术的发展。

关键词：有机液流电池流道截面多组分输运雷诺数充放电

液流电池电极内部多场耦合作用机理及多组分输运强化

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液流电池电极内部多场耦合作用机理及多组分输运强化

作者：肖国震北京化工大学

学位级别：硕士

面对全球性的能源危机和愈演愈烈的环境问题,清洁能源的广泛使用已经成为不可阻挡的发展潮流。作为最有望实现的大规模布置的储能技术之一,液流电池在储存清洁能源电力方面有着诸多的优势,是现如今储能领域的热点话题。本文基于Brinkma... 详细信息

面对全球性的能源危机和愈演愈烈的环境问题,清洁能源的广泛使用已经成为不可阻挡的发展潮流。作为最有望实现的大规模布置的储能技术之一,液流电池在储存清洁能源电力方面有着诸多的优势,是现如今储能领域的热点话题。本文基于Brinkman方程和NernstPlanck方程,使用COMSOL仿真软件,建立了适用于有机液流电池(ORFB)和全钒液流电池(VRFB)的三维数值模型。鉴于ORFB传质研究上的缺失,讨论了醌铁有机液流电池配置蛇形流场,回转流场,常规流场(无流场)和指叉流场的性能表现,对矩形、三角形、梯形和半圆形通道设计的充放电行为进行了分析,指出了改善电解质输运的最佳流道形状。此外,基于全钒液流电池,设计了一款用于性能提升的新型三维指叉流场,讨论了不同指叉设计的电池效率。具体的研究内容如下:(1)具有不同流场的有机液流电池传质及性能分析。首先通过一系列ORFB的实验完成了数值模型的验证,选定了适合的计算网格数。在同一运行条件下,对比了蛇形流场,回转流场,无流场和指叉流场充放电电压及过电位,通过对浓度分布和均匀性因子的分析给出了电压差异的内在原因,调查了流速和初始浓度对于电池性能的影响。结果显示配置有指叉流场的ORFB性能最佳;在SOC等于0.1时,指叉流场相比常规流场浓度提升45.1%,相比蛇形流场浓度提升14.2%,比回转流场提升10.8%;指叉流场能实现最高的浓度分布均匀性因子;增加流速和初始浓度均可提升电池性能,但流速过大会导致泵功损失增加,同时浓度过大时电池的电压和基于功率的效率变化不大,继续增加浓度性能提升不明显。(2)流道截面形状对ORFB多组分输运的影响。在最常用的矩形截面通道的基础上,开发了新式的三角形、梯形和半圆形的流道设计。对比了四种流道设计的电压损失,极化曲线,浓度分布,雷诺数以及浓度均匀性因子。讨论了不同流速和浓度条件下,这四种不同流道设计对于输入总功和输出净功的影响。结果显示,半圆形的流道设计能实现最佳的电池性能;同一电流密度时半圆形通道的放电电压最小且在整个充放电过程中损失最少的电压;半圆形通道的雷诺数(Re)最大,其电极中活性离子分布最均匀,半圆形通道比三角形通道的均匀性因子最高提升19.1%,比矩形通道最高提升11.3%;增加初始流速和浓度均能降低输入功率,增加输出净功,且同一工况下半圆形设计需求的输入功率最小,输出的功率最多。(3)新型三维指叉流场的电池性能研究。基于传统的指叉设计,将流场的进口侧与出口侧置于电极两侧,设计了一新型的三维指叉流场。使用数值模拟的方法来研究不同指叉设计的性能表现,并进行了实验数据与模拟结果的比对。讨论了三种指叉设计的充放电电压,浓度差异,速度响应,极化曲线以及电池的效率。结果显示,新设计的三维指叉流场能够实现最高的放电电压且需求最低的充电电压;同一电极位置处,新流场的浓度分布最均匀,且未拓展面积的三维指叉流场比常规指叉流场均匀性因子高5.5%;新流场电极中的电解液的平均速度要明显高于常规指叉,传质效果提升;指叉流场的三维设计能够提升电池的电压效率,能量效率和系统效率。

关键词：液流电池充放电电压传质多场耦合浓度分布均匀性

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一种侦干探多功能一体化微系统设计

系统工程与电子技术 2024年第3期46卷 868-881页

作者：肖国尧廖桂生柯华锋李帅全英汇西安电子科技大学电子工程学院陕西西安710071 西安电子科技大学雷达信号处理全国重点实验室陕西西安710071 中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部北京100094

在无人机载、弹载综合电子应用领域,基于传统分立器件设计的信号处理系统面临日益突显的资源受限问题。因此,针对无人机载、弹载综合电子系统的多功能、小型化、高性能应用的迫切需求,提出一种侦干探多功能一体化信号处理微系统集成设... 详细信息

在无人机载、弹载综合电子应用领域,基于传统分立器件设计的信号处理系统面临日益突显的资源受限问题。因此,针对无人机载、弹载综合电子系统的多功能、小型化、高性能应用的迫切需求,提出一种侦干探多功能一体化信号处理微系统集成设计技术。基于三维堆叠等先进封装技术,将射频直采数模/模数转换器、可编程逻辑器件、处理器、大容量易失型存储器、非易失性存储器以及阻容等诸多元件进行共封装设计集成,构成可同时完成侦察、干扰、探测功能信号处理的微系统,并构建多功能应用场景,完成软硬件测试验证。该微系统不仅在体积、重量、性能、集成度等方面具有一定优越性,而且大大简化了信号处理系统的复杂电路设计,更便于系统的标准化、通用化和软件化,具有较大的应用前景。

关键词：多功能微系统异质异构三维堆叠侦干探一体化

二维MXenes材料在柔性光电探测器中的应用展望

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无机材料学报 2024年第2期39卷 186-194页

作者：李腊沈国震北京理工大学集成电路与电子学院北京100081 北京理工大学柔性电子器件与智造研究所北京102488

二维过渡金属碳/氮化物(MXenes)自2011年被首次报道以来,凭借其特殊的二维层状结构、优异的导电性和电化学性能在能源、催化、传感、电磁屏蔽和微波吸收等领域吸引了极大关注。近几年,随着对该材料认识的不断加深,其在光电领域的研究也... 详细信息

二维过渡金属碳/氮化物(MXenes)自2011年被首次报道以来,凭借其特殊的二维层状结构、优异的导电性和电化学性能在能源、催化、传感、电磁屏蔽和微波吸收等领域吸引了极大关注。近几年,随着对该材料认识的不断加深,其在光电领域的研究也不断深入。与其它领域不同,光电器件聚焦于延伸MXenes材料半导体性质,通过设计表面官能团、精准控制层数等来打开材料带隙,从而使其从金属性质转变为半导体性质。本文主要围绕MXenes材料的光电性质,介绍其在柔性光电子器件中的应用,系统阐述MXenes材料在透明电子器件、光电探测器、图像传感器、光电晶体管、人工神经视觉网络系统的应用前沿现状与趋势,并展望了MXenes基柔性光电器件面临的挑战以及未来发展前景。

关键词： MXene 柔性电子透明电子光电探测器带隙调控专题评述

非均匀间歇采样转发干扰对脉内捷变雷达影响分析

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系统工程与电子技术 2024年第5期46卷 1544-1554页

作者：孙宗正刘智星肖国尧齐晗廷全英汇西安电子科技大学电子工程学院陕西西安710071 北京无线电测量研究所北京100854

脉内频率捷变雷达通过自身“主动”抗干扰特性,利用传统间歇采样转发干扰的不连续性和周期性的特点,结合抗干扰算法,可以有效抑制间歇采样转发干扰。为提高干扰机对脉内频率捷变雷达的干扰效能,本文提出采用非均匀间歇采样转发干扰对脉... 详细信息

脉内频率捷变雷达通过自身“主动”抗干扰特性,利用传统间歇采样转发干扰的不连续性和周期性的特点,结合抗干扰算法,可以有效抑制间歇采样转发干扰。为提高干扰机对脉内频率捷变雷达的干扰效能,本文提出采用非均匀间歇采样转发干扰对脉内频率捷变雷达进行干扰,首先对截获到的脉内频率捷变雷达信号通过时频脊线提取与小波变换进行参数估计,获取子脉冲宽度,然后根据子脉冲宽度约束干扰参数,构造非均匀间歇采样转发干扰。理论分析和结果表明,通过非均匀间歇采样转发使得脉内频率捷变雷达在时频域等多域难以抑制干扰,极大地提升了干扰机的干扰能力。

关键词：电子对抗脉内频率捷变时频脊线小波变换非均匀间歇采样转发干扰干扰参数

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小型化宽带侦察干扰一体化系统的设计与验证

系统工程与电子技术 2024年

作者：肖凯肖国尧孙宗正王铎鹏全英汇西安电子科技大学电子工程学院西安市先进遥感重点实验室

针对侦察干扰一体化系统面向无人平台小型化载荷应用的场景，本文提出了一种基于射频片上系统（RF system on chip，RFSoC）的宽带侦察干扰一体化、小型化系统的设计与实现方法。重点攻克了并行实时大带宽侦干技术以及小型化、大带宽侦... 详细信息

针对侦察干扰一体化系统面向无人平台小型化载荷应用的场景，本文提出了一种基于射频片上系统（RF system on chip，RFSoC）的宽带侦察干扰一体化、小型化系统的设计与实现方法。重点攻克了并行实时大带宽侦干技术以及小型化、大带宽侦干一体化软硬件系统构建，并改善了和差波束比相测角算法在宽带测角时的测角精度以及间歇采样转发干扰算法的欺骗干扰效果。最后，基于该软硬件系统完成侦干算法实现，验证了系统具有优越的侦察定位精度与干扰性能。

关键词：射频片上系统侦干一体小型化大带宽

含光伏与生物质能的生态农业综合能源系统多能协同及低碳运行策略

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中国电机工程学报 2024年第4期44卷 1352-1363,I0009页

作者：姜飞肖昌麟易子木何桂雄郭祺彭星肖国骏长沙理工大学电气与信息工程学院湖南省长沙市410076 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192 湖南大学电气与信息工程学院湖南省长沙市410082 国网湖南综合能源服务有限公司湖南省长沙市410007

双碳政策推动下,乡村农业综合能源系统(integrated energy system,IES)的多能耦合关系更加复杂。为实现农业园区可靠运行,提出面向生态农业IES的多能互补与低碳运行优化调度策略。首先,基于农业园区的能量流动关系,建立沼气生产环节、... 详细信息

双碳政策推动下,乡村农业综合能源系统(integrated energy system,IES)的多能耦合关系更加复杂。为实现农业园区可靠运行,提出面向生态农业IES的多能互补与低碳运行优化调度策略。首先,基于农业园区的能量流动关系,建立沼气生产环节、多能耦合供应环节以及柔性负荷需求响应环节的数学模型。其次,考虑光伏、负荷和沼气的不确定性,建立生态农业IES两阶段鲁棒优化模型。模型引入碳排放成本和启停成本,可降低农业生产碳排放,防止机组频繁启停。然后,采用列与约束生成算法(column-and-constraint generation,C&CG),结合强对偶定理与线性化理论实现模型求解。最后,基于江西省某生态牧场IES进行算例仿真,验证所提策略的有效性。仿真结果表明,所提策略可实现生态农业IES的协调运行,提高系统经济性、低碳性和能效性。

关键词：生态农业综合能源鲁棒优化列与约束生成强对偶定理柔性负荷

基于多核DSP的星载双基FMCW SAR成像算法实现

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系统工程与电子技术 2024年第1期46卷 121-129页

作者：陈洋肖国尧全英汇任爱锋别博文邢孟道西安电子科技大学电子工程学院陕西西安710071 西安电子科技大学前沿交叉研究院陕西西安710071

调频连续波(frequency modulated continuous wave,FMCW)合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)降低了传感器的峰值传输功率,使系统的重量和成本最小化,被广泛应用于机载平台。将双基地构型与FMCW技术相结合,应用于星载平台,即构... 详细信息

调频连续波(frequency modulated continuous wave,FMCW)合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)降低了传感器的峰值传输功率,使系统的重量和成本最小化,被广泛应用于机载平台。将双基地构型与FMCW技术相结合,应用于星载平台,即构成星载双基地FMCW SAR。本文对距离多普勒(range-Doppler,RD)算法进行改进,建立起一种高性能的适宜星载双基地平台的FMCW SAR成像频域算法,这种算法的处理精度明显提高,成像效果更好。基于多核数字信号处理器(digital signal processor,DSP)构建适用于星载双基SAR成像算法的并行处理架构,完成软硬件设计实现。验证了所提软件架构可以满足实时成像需求,以及算法工程化实现的可行性。

关键词：调频连续波合成孔径雷达成像算法星载双基多核数字信号处理器实时处理

航空发动机电子控制器的高强辐射场干扰及防护

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强激光与粒子束 2024年第4期36卷 46-55页

作者：肖国松刘家豪马振洋史春蕾中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 中国民航大学民航航空器适航审定技术重点实验室天津300300

针对航空发动机电子控制器(EEC)易受高强辐射场(HIRF)干扰问题,以ZF-M600型EEC为研究对象,通过三维电磁仿真软件CST对EEC建模并进行平面波辐照仿真,模拟HIRF对EEC的干扰效应,仿真结果表明,HIRF可以通过孔缝耦合进入EEC内部并在腔体内部... 详细信息

针对航空发动机电子控制器(EEC)易受高强辐射场(HIRF)干扰问题,以ZF-M600型EEC为研究对象,通过三维电磁仿真软件CST对EEC建模并进行平面波辐照仿真,模拟HIRF对EEC的干扰效应,仿真结果表明,HIRF可以通过孔缝耦合进入EEC内部并在腔体内部产生谐振,谐振频率处电场强度显著增加。依据RTCA DO-160G在400 MHz~4 GHz开展EEC辐射敏感度试验,试验结果表明:EEC失效频点为2.40 GHz和3.48 GHz,敏感模块为模拟量输入输出模块,敏感现象为模拟量数据丢失。EEC失效频点与谐振频率接近,说明EEC失效与腔体谐振有关,在EEC内部贴装吸波材料并进行仿真,分析吸波材料的放置方式和厚度对EEC谐振电磁干扰强度的影响,仿真结果表明,贴装吸波材料可以有效抑制谐振电磁干扰。

关键词：发动机电子控制器高强辐射场辐射敏感度谐振频率电磁防护