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分形流道快速参数化建模方法与性能分析

机械设计与制造 2024年

作者：门志超陈文炯大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室

针对长时间高热流密度的高温结构，利用分形流道具有的优异传热和流动特性，研究主动冷却设计技术是重要的研究课题。这里构建了主动换热的分形流道快速参数化建模方法，实现了Y、V、T三种流道形式的统一快速参数化建模，并开展了分形... 详细信息

针对长时间高热流密度的高温结构，利用分形流道具有的优异传热和流动特性，研究主动冷却设计技术是重要的研究课题。这里构建了主动换热的分形流道快速参数化建模方法，实现了Y、V、T三种流道形式的统一快速参数化建模，并开展了分形流道换热性能分析。首先构建控制点，完成各级流道出入口位置和数量的确定；进而构建分形网络，根据分叉位置和控制点完成分形网络的构建以确定分形流道的基本轮廓；最后获得分形流道的尺寸，根据分形网络以及流道尺寸完成Y、V、T三种分形流道的参数化模型构建。利用该参数化建模方法分别在扇形和矩形基板上构建了Y、V、T三种构型分形流道并通过数值模拟的方法进行了传热性能和流动性能的研究。这里构建了主动换热的分形流道快速参数化建模方法，并通过数值算例验证了该方法的有效性，数值算例表明V形分形流道具有更佳的传热性能，Y形分形流道具有更佳的流动性能，另外相对于矩形基板，扇形基板上布置分形流道具有更均匀的温度分布。

关键词：分形流道参数化控制点分形网络换热性能

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混合式配电变压器功角优化控制

西安交通大学学报 2024年第7期58卷 116-128页

作者：柳轶彬栗世超梁得亮孔子涵薛彦廷西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室西安710049 陕西省智能电网重点实验室西安710049

针对现有同相位控制无法使混合式配电变压器(HDT)损耗达到最小的问题,提出了HDT的最小损耗模式,以实现功角优化控制,从而降低其运行损耗。首先,建立HDT的相量关系,导出可变损耗与负荷、功率因数角、网侧电压波动系数、功角之间的函数关... 详细信息

针对现有同相位控制无法使混合式配电变压器(HDT)损耗达到最小的问题,提出了HDT的最小损耗模式,以实现功角优化控制,从而降低其运行损耗。首先,建立HDT的相量关系,导出可变损耗与负荷、功率因数角、网侧电压波动系数、功角之间的函数关系;然后,导出最优功角的解析公式,据此建立最小损耗模式的计算流程,从而提出HDT功角优化控制策略。该策略的突出特点在于实时检测电网及负荷工况,进而在线算出实现最小损耗的最优功角;理论分析指出,负荷越轻、越接近纯阻性,电压同相位模式更接近最小损耗模式;反之,电流同相位模式更接近最小损耗模式。仿真及实验结果表明:在网侧电压波动及负载电流畸变工况下,所提出的功角优化控制策略能在实现网侧电流正弦单位功率因数控制及负载电压正弦稳定控制的前提下,有效减小HDT的损耗;轻载工况下,相比电流同相位模式,仿真和实验最小损耗模式能减小可变损耗的60%和42%;在额定负载下,相比电压同相位模式,仿真和实验最小损耗模式能减小可变损耗的46%和37%。

关键词：混合式配电变压器相量关系功角优化最小损耗

微界面强化CO和环氧丙烷催化合成碳酸丙烯酯

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化学工程 2024年

作者：周驰门广平朱俊超王欣妍李磊南京大学化学化工学院南京延长反应技术研究院

应用离子液体催化剂，建立了CO2与环氧丙烷合成碳酸丙烯酯的微界面强化间歇和连续工艺。优选了离子液体催化剂种类，采用在线成像测量技术观测了微界面强化反应器和鼓泡塔反应器的气液体系特征参数，对比了不同反应条件下两种反应器的... 详细信息

应用离子液体催化剂，建立了CO2与环氧丙烷合成碳酸丙烯酯的微界面强化间歇和连续工艺。优选了离子液体催化剂种类，采用在线成像测量技术观测了微界面强化反应器和鼓泡塔反应器的气液体系特征参数，对比了不同反应条件下两种反应器的反应效能，讨论了传质强化对PC收率的影响。结果表明，相较于鼓泡塔反应器，微界面强化技术将反应体系的毫-厘米气液界面尺度调控为微米级，大幅度提高了相界面积和质能传递效率，导致相同间歇反应工况下反应速率提升77%，CO2利用率提高40%；在较温和条件（110℃，2 MPa），0.375 mol%催化剂用量，空时=3.3 h，n(CO2): n（PO）=1.25: 1条件下进行连续化反应，PC收率稳定在98%以上。研究结果为微界面反应强化技术应用于碳酸丙烯酯的工业化生产提供了数据支撑。

关键词：微界面强化反应器碳酸丙烯酯 CO 气液体系特征参数传质强化

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煤系沥青包覆再生石墨微观构造及电化学性能

煤炭学报 2024年第5期49卷 2507-2518页

作者：岳彦龙林雄超张玉坤高红凤张续春王永刚中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083

石墨负极材料易在石墨层间与电解液发生共嵌入导致石墨层膨胀、粉化脱落,严重影响石墨负极材料的循环稳定性。利用沥青对石墨负极进行包覆,形成不定型碳层包覆的“核壳”结构,可减少石墨层的膨胀脱落,提高石墨负极材料的电化学性能。以... 详细信息

石墨负极材料易在石墨层间与电解液发生共嵌入导致石墨层膨胀、粉化脱落,严重影响石墨负极材料的循环稳定性。利用沥青对石墨负极进行包覆,形成不定型碳层包覆的“核壳”结构,可减少石墨层的膨胀脱落,提高石墨负极材料的电化学性能。以中温煤焦油沥青为原料,通过空气氧化和聚合交联制备得到高结焦值、高软化点的包覆沥青。通过液相包覆方法,考察了对再生石墨负极的包覆性能。采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、氮气吸附、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等方法分析了再生石墨包覆形貌与界面微观结构变化,并对材料电化学性能进行了测试。结果表明,沥青包覆可有效完善再生石墨微观构造。随着沥青包覆量的增加,石墨表面缺陷减少,比表面积和孔容降低;炭化后包覆界面形成不定型碳层,包覆界面无序度随沥青包覆量的增加而升高。不定型碳包覆层的形成显著提高了石墨负极性能,包覆12%沥青的再生石墨比容量达到450 mA·h/g,相比未包覆石墨提升140 mA·h/g;沥青包覆石墨负极首次库伦效率增加11.5%,并且循环稳定性获得改善;在5 A·h下比容量提高至285 mA·h/g,相比未包覆再生石墨提高242.8 mA·h/g,倍率性能突出。

关键词：包覆沥青 “核壳”结构氧化交联液相包覆再生石墨

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流体喷管对脉冲爆震发动机推进性能的影响

航空动力学报 2024年第2期39卷 47-56页

作者：门凯邱华严宇熊姹陈山山西北工业大学动力与能源学院西安710129 西安航天动力研究所热过程重点实验室西安710100

为了进一步提高脉冲爆震发动机(PDE)的推进性能,对PDE使用流体喷管模型进行了多循环数值模拟研究,并提出了主次流错相位喷注方案。结果表明:主次流错相位喷注方案不仅可以调节主流和二次流的有效流通面积,改善喷管的非设计点状态,而且... 详细信息

为了进一步提高脉冲爆震发动机(PDE)的推进性能,对PDE使用流体喷管模型进行了多循环数值模拟研究,并提出了主次流错相位喷注方案。结果表明:主次流错相位喷注方案不仅可以调节主流和二次流的有效流通面积,改善喷管的非设计点状态,而且可以提高爆震室内可燃气最终充填压力,增强爆震燃烧强度;在主次流错相位喷注方案下,喷管主流进口瞬时气流总压相对喷管设计点的离散程度明显下降,有效改善了喷管的非设计点状态;最佳的主次流相位差为反传压缩波恰好传播至爆震室头部这一工况,最佳的二次流喷注位置为喷管喉部;相比基准喷管的最大比冲性能,PDE使用流体喷管可以产生5.64%的比冲增益。

关键词：脉冲爆震发动机喷管二次流内流分析推进性能

基于卷积神经网络和时空特征的烟幕视频检测和参数提取

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兵工学报 2024年

作者：郭爱强李天鹏朱曦管志超李门董弘玙高欣宝陆军工程大学弹药保障与安全性评估国家级实验教学示范中心陆军工程大学弹药保障与安全性评估重点实验室

为提高干扰弹在战场上作战效能，摸清干扰弹的作战效能底数和极限施放条件，并修正干扰弹烟幕扩散方程。针对现有干扰弹作用过程形成的烟幕，烟幕透明特性和纹理各不相同，通用性较差，为能精准提取烟幕的烟幕轮廓和运动特征，提出一种... 详细信息

为提高干扰弹在战场上作战效能，摸清干扰弹的作战效能底数和极限施放条件，并修正干扰弹烟幕扩散方程。针对现有干扰弹作用过程形成的烟幕，烟幕透明特性和纹理各不相同，通用性较差，为能精准提取烟幕的烟幕轮廓和运动特征，提出一种基于卷积神经网络、烟幕时空特征的混合方法。该方法主要分为5个阶段：1）对YUV色彩空间的对比度调整；2）应用了差帧法检测输入视频图像序列的运动区域，设计了卷积神经网络体系结构框架，将运动区域通过卷积神经网络识别烟幕候选区域；3）根据烟幕的时空特征，从每个候选区域进一步识别烟幕候选区域；4）采用了支持向量机分类器，利用提取的特征对真实烟幕区域与非烟幕区域进行分类；5）提取烟幕特征的参数。经试验验证，所建立的模型将烟幕识别准确度最低提高至99.94％，能有效满足修正干扰弹作用过程中的烟幕扩散方程，为干扰弹的定型试验和作战应用提供了有力支持。

关键词：干扰弹烟幕扩散方程卷积神经网络时空特征参数提取

提高人工湿地脱氮除磷性能强化技术及其在有色金属工业废水中的应用

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有色金属（冶炼部分） 2024年第4期 120-128页

作者：许绍武常瑞峰门学超史炯樊强天津市水利工程集团有限公司天津300222

人工湿地因具有良好的脱氮除磷性能而广泛应用于生活污水尾水和工业废水的深度处理。然而,随着环保政策要求的日益严格,传统的人工湿地对不同水质污水的处理能力有限,从而导致多数污水处理难以满足达标排放的要求。因此,越来越多的强化... 详细信息

人工湿地因具有良好的脱氮除磷性能而广泛应用于生活污水尾水和工业废水的深度处理。然而,随着环保政策要求的日益严格,传统的人工湿地对不同水质污水的处理能力有限,从而导致多数污水处理难以满足达标排放的要求。因此,越来越多的强化技术与手段被应用于人工湿地系统,以增强人工湿地的污染物净化性能。主要从合理设计人工湿地、联合预处理工艺构建复合人工湿地系统以及保温和溶解氧控制等方面综述当前提高人工湿地脱氮除磷性能的强化技术,并简要概述了人工湿地在处理有色金属工业废水中的应用。

关键词：人工湿地脱氮除磷有色金属强化技术耦合预处理工艺

基于生态系统服务供需与拓扑结构分析的渭河流域生态网络优化

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农业工程学报 2024年

作者：门丹潘竟虎西北师范大学地理与环境科学学院

顾及区域自然资源禀赋和人类活动水平差异，优化生态网络成为缓解景观破碎化、提高连通性的有效途径，更保障了可持续发展目标的实现。在定量测度渭河流域2000、2010及2020年5项生态系统服务供需的基础上，引入景观生态学与复杂网络理... 详细信息

顾及区域自然资源禀赋和人类活动水平差异，优化生态网络成为缓解景观破碎化、提高连通性的有效途径，更保障了可持续发展目标的实现。在定量测度渭河流域2000、2010及2020年5项生态系统服务供需的基础上，引入景观生态学与复杂网络理论构建并分析该流域生态网络的时空格局及其网络拓扑结构特征，以供需比与源地节点的拓扑结构综合重要性之间的相关性为依据优化生态网络。结果表明：1）与2000年相比，2020年食物生产、土壤保持以及产水的供需比平均值分别上升70%、7%以及215%，而碳固定与生境质量则分别下降97%与1%。2）生态源地数量与占总面积比分别为125个和36%，生态阻力呈现“南低北高”的空间特征，约有280条平均长度为15 km的生态廊道，流域生态质量有所提升。3)2000、2010及2020年生态网络在面对蓄意攻击时，结构连通鲁棒性平均值依次为0.160、0.168以及0.150，说明2010年生态网络具有更稳定的网络结构；源地拓扑结构综合重要性与各类服务供需比均呈正相关，其中与碳固定服务供需比相关性最高，为0.51(P<0.001)。4）优化后的生态网络（2020年）在面对蓄意攻击时具有更高的连通鲁棒性，其平均值为0.194，同时在一定攻击节点范围内表现出更为显著的“涌现”现象，优化后的网络具备更强的恢复力和缓冲力。研究结果可为渭河流域优化生态网络结构、提高生态系统抗干扰能力提供科学依据，也可为流域生态空间规划提供借鉴参考。

关键词：生态网络生态系统服务网络优化拓扑结构流域尺度

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适应于弱光环境的ORB-SLAM算法

北京邮电大学学报 2024年第1期47卷 106-111页

作者：黎萍操超超电子科技大学中山学院机电工程学院中山528402 广东工业大学自动化学院广州510006

针对视觉同步定位与地图构建(SLAM)算法在弱光照或黑暗等复杂条件下定位失败和跟踪丢失等问题,提出了一种基于ORB-SLAM2算法的适合弱光环境的ORB-SLAM算法,其中应用了一种新的自适应图像增强模块,利用多尺度高斯函数提取的输入图像照度... 详细信息

针对视觉同步定位与地图构建(SLAM)算法在弱光照或黑暗等复杂条件下定位失败和跟踪丢失等问题,提出了一种基于ORB-SLAM2算法的适合弱光环境的ORB-SLAM算法,其中应用了一种新的自适应图像增强模块,利用多尺度高斯函数提取的输入图像照度分量,所设计的校正因子可根据照度分量进行动态调整,从而自适应地调整图像亮度。在公开数据集上进行了算法性能测试。结果表明,该算法能够有效地增强弱光照甚至黑暗等复杂条件下视觉图像的特征匹配,从而有效提升ORB-SLAM算法的鲁棒性。

关键词：弱光环境同步定位与地图构建图像增强多尺度高斯函数自适应校正