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新型一体化倾斜燃烧室方案数值研究

热能动力工程 2024年第7期39卷 36-45页

作者：杨旭李伟刘云鹏颜应文南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016

为了提升航空发动机推重比,设计了一种耦合压气机出口导向器和涡轮进口导向器的一体化倾斜燃烧室方案,基于数值仿真方法对倾斜燃烧室与传统燃烧室分别开展数值仿真分析。结果表明:与传统燃烧室相比,本文设计的倾斜燃烧室能够保证在总压... 详细信息

为了提升航空发动机推重比,设计了一种耦合压气机出口导向器和涡轮进口导向器的一体化倾斜燃烧室方案,基于数值仿真方法对倾斜燃烧室与传统燃烧室分别开展数值仿真分析。结果表明:与传统燃烧室相比,本文设计的倾斜燃烧室能够保证在总压损失和燃烧效率基本不变、出口温度分布合理的情况下,将燃烧室火焰筒长度缩短29.26%;倾斜燃烧室内回流区周向宽度降低,回流量减少;倾斜燃烧室出口温度分布虽然合理,但温度分布均匀性下降;倾斜燃烧室出口截面的气流在周向上出现偏转以冲击涡轮工作叶片,气流偏转角呈现上下两端高、中间低的特点;燃烧态比冷态气流偏转角更小,冷态时出口气流发生33°~68°偏转,燃烧态时出口气流发生21°~38°偏转。

关键词：航空发动机推重比倾斜燃烧室数值计算温度分布气流偏转角

双重动态交联vitrimer树脂中电树枝劣化及局部放电与降解回收特性

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中国电机工程学报 2024年第19期44卷 7852-7862,I0031页

作者：刘贺晨孙章林魏利伟刘畅刘云鹏周松松刘杰河北省绿色高效电工新材料与设备重点实验室(华北电力大学) 河北省保定市071003 新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192 国网河北省电力有限公司电力科学研究院河北省石家庄市050021

构建动态可逆交联网络是实现树脂类电工材料环保化的重要手段。该文基于动态交换反应理论,在传统环氧/酸酐树脂体系中引入酯交换促进剂三乙醇胺和动态二硫键,制备具有双重动态交联的类玻璃化环氧树脂(vitrimer),并采用针板电极模型研究... 详细信息

构建动态可逆交联网络是实现树脂类电工材料环保化的重要手段。该文基于动态交换反应理论,在传统环氧/酸酐树脂体系中引入酯交换促进剂三乙醇胺和动态二硫键,制备具有双重动态交联的类玻璃化环氧树脂(vitrimer),并采用针板电极模型研究不同二硫键含量下该树脂体系的电树枝引发与生长及局部放电特性,利用分形维数定量描述不同树脂体系中电树枝形态特征,利用表面电位衰减测试和交联结构的量子化学计算分析不同二硫键含量的vitrimer陷阱特性和电子轨道分布特征。结果表明:随着树脂体系中二硫键的增多,树脂陷阱能级提高,电子轨道能级减小,树脂电树引发电压略有降低,电树生长速度加快且电树形态分形维数降低。最后,通过模拟绕组浇注器件降解回收实验研究树脂动态交换与降解特性。研究发现,双重动态交联网络赋予树脂优异的动态特性,实现内部高价值材料的高效无损回收,可为电工材料的环保化及退役设备的回收处理提供新的思路和选择。

关键词：类玻璃高分子电树枝局部放电陷阱能级量子化学计算降解回收

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面向数字孪生模型应用的油浸式变压器绕组温度POD-RBFLP降阶计算方法

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中国电机工程学报 2024年第11期44卷 4566-4578,I0034页

作者：刘刚胡万君郝世缘高成龙武卫革刘云鹏李琳河北省输变电设备安全防御重点实验室(华北电力大学) 河北省保定市071003 河北省输变电装备电磁与结构性能重点实验室(保定天威保变电气股份有限公司) 河北省保定市071056 新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

了解油浸式电力变压器绕组的温度情况是保证其运行稳定性的关键,也是当前针对油浸式变压器数字孪生分析的必然需求。为了快速地获得变压器绕组的稳态温度,该文提出一种基于本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)和包含线... 详细信息

了解油浸式电力变压器绕组的温度情况是保证其运行稳定性的关键,也是当前针对油浸式变压器数字孪生分析的必然需求。为了快速地获得变压器绕组的稳态温度,该文提出一种基于本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)和包含线性多项式的径向基函数响应面法(radial basis function response surface method including linear polynomial,RBFLP)的降阶计算模型。首先,讨论POD方法的降阶特性,并设计一种基于留一法交叉验证的自适应获得快照矩阵方法,以提高计算精度及效率;其次,采用响应面方法建立POD模态系数与绕组工况的相关关系,旨在实现通过绕组工况快速获得POD模态系数,从而跳过对降阶模型的复杂非线性计算,进而高效重构绕组温度场。相关算例表明,该方法具有较好的计算精度和效率,在50组测试工况下,与全阶计算相比,误差不超过2.5 K,且总计算时间仅为1.45 s;最后,基于110 kV变压器绕组搭建温升试验平台,试验结果表明,降阶计算结果相较于试验结果,平均计算误差不超过2 K,且单步计算时间仅为0.03 s,相较于同等规模的全阶计算,计算效率有较大幅度地提升。

关键词：油浸式电力变压器绕组稳态温度本征正交分解包含线性多项式的径向基函数响应面降阶模型

降阶技术与监测点数据融合驱动的油浸式变压器绕组瞬态温升快速计算方法

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电工技术学报 2024年第19期39卷 6162-6174页

作者：刘刚胡万君刘云鹏武卫革李琳河北省输变电设备安全防御重点实验室(华北电力大学) 保定071003 华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 河北省输变电装备电磁与结构性能重点实验室(保定天威保变电气股份有限公司) 保定071056

为了提高油浸式电力变压器绕组瞬态温升的计算效率,提出了一种基于离散监测点的温度场降阶计算方法。该方法以绕组内部若干离散监测点的温度信息为输入,以基于本征正交分解的降阶算法为载体,建立瞬态过程中温度场的快速反演模型,从而实... 详细信息

为了提高油浸式电力变压器绕组瞬态温升的计算效率,提出了一种基于离散监测点的温度场降阶计算方法。该方法以绕组内部若干离散监测点的温度信息为输入,以基于本征正交分解的降阶算法为载体,建立瞬态过程中温度场的快速反演模型,从而实现从监测点数据到温度场全域的快速计算。首先分析了本征正交分解算法的降阶特性,在此基础上建立了从场域内离散监测点数据到降阶模态,再到温度场全域的快速计算策略。为了验证算法的有效性,该文根据油浸式电力变压器绕组结构特点建立二维八分区分匝绕组传热模型,并对比了所提出的降阶计算方法与全阶计算方法的精度和效率,结果表明,二者的最大平均计算偏差仅为1.03 K,摄氏温标下温升的最大平均相对误差不超过5%,且降阶计算时间仅为0.18 s,相较于全阶计算获得了较高的效率提升。最后,依靠110 kV油浸式变压器绕组温升试验平台,通过测量绕组实际的温升情况,对算法的性能进一步验证,相关结果表明所提算法各时刻的计算结果与测量结果相比最大误差不超过4.67 K,且各测量线饼的平均误差不超过1.02 K,在工程上属于可接受的范围。同时,所提算法对绕组瞬态温升全过程的计算时间仅为3.40s,初步实现了实际工程场景下对于绕组瞬态温升快速计算的要求。

关键词：油浸式电力变压器本征正交分解离散监测点快速计算方法

振动对交流电压下针板电极局部放电起始特性的影响

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华北电力大学学报（自然科学版） 2024年第4期51卷 1-8页

作者：刘云鹏陈晓曼郭佳熠刘森赵涛河北省输变电设备安全防御重点实验室(华北电力大学) 河北保定071003 新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206

高压电气设备在实际运行过程中常伴随着持续的机械振动,为探究振动对极不均匀电场局部放电起始放电特性的影响,搭建了空气中振动条件下针板电极局部放电试验平台,采集了起始放电过程的局部放电信号,在工频电压下分别研究了电极间距、振... 详细信息

高压电气设备在实际运行过程中常伴随着持续的机械振动,为探究振动对极不均匀电场局部放电起始放电特性的影响,搭建了空气中振动条件下针板电极局部放电试验平台,采集了起始放电过程的局部放电信号,在工频电压下分别研究了电极间距、振幅、振动频率对局部放电起始过程的影响规律。研究结果表明:随着振幅增加,间隙最大电场强度增大,碰撞电离过程加剧,起始放电电压降低,负半周放电次数和放电量增加,正负半周放电相位扩大;随着电极间距增加,振动对电场不均匀程度影响减小,负半周起始放电过程受振动影响逐渐减弱;振动频率会影响起晕段内高场强区的作用时间,振动频率越高,带电粒子能够获得的最大动能越小,碰撞电离过程越微弱,放电的剧烈程度越低。

关键词：振动局部放电针板电极交流电压

基于子循环自适应串行交错时间匹配算法的油浸式变压器绕组瞬态温升计算

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电工技术学报 2024年第4期39卷 1185-1197页

作者：刘刚郝世缘胡万君刘云鹏李琳华北电力大学河北省输变电设备安全防御重点实验室保定071003 新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206

针对传统算法存在的步长调整及耦合点选择问题,该文提出基于子循环自适应串行交错(SCAS)的时间匹配算法。首先,在步长调整方面,通过加入自适应(ATS)-启发式(HTS)混合变步长算法,解决步长无法实时调整的问题;然后,针对耦合点选择问题,该... 详细信息

针对传统算法存在的步长调整及耦合点选择问题,该文提出基于子循环自适应串行交错(SCAS)的时间匹配算法。首先,在步长调整方面,通过加入自适应(ATS)-启发式(HTS)混合变步长算法,解决步长无法实时调整的问题;然后,针对耦合点选择问题,该文在传统常规串行交错(CSS)时间匹配算法及现有改进方案子循环常规串行交错(SCSS)的基础上,提出SCAS时间匹配算法,采用自适应方案确定计算时间窗及预定耦合点,并引入指数平滑法对其精度进行保证;最后,该文基于110 kV油浸式电力变压器建立二维瞬态单分区分匝绕组模型,并将所提算法与其他传统方法进行对比分析。结果表明:在精度方面,与传统CSS算法相比SCAS算法的流场及温度场最大平均相对误差均不超过0.45%,在可接受误差范围内;在效率方面,SCAS算法总体计算效率较CSS算法提高了近20倍。同时,为了说明所提算法的工程价值,该文搭建基于110 kV变压器绕组模型的温升实验平台,将SCAS时间匹配算法应用于该模型中,实验结果表明:在精度方面,SCAS算法与实验达到稳态时最大绝对误差为2.7 K;在计算效率上,本文所提算法的计算效率较传统算法提升约46倍,计算步数约为传统的1/47,减少了计算冗余。

关键词：子循环自适应串行交错混合变步长二维瞬态流热耦合问题快速计算方法温升实验

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A modified Euler–Maclaurin formula in 1D and 2D with applications in statistical physics

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Communications in Theoretical Physics 2021年第7期73卷 7-18页

作者： Jihong Guo yunpeng liu Department of Applied Physics Tianjin UniversityTianjin 300350China

The Euler–Maclaurin summation formula is generalized to a modified form by expanding the periodic Bernoulli polynomials as its Fourier series and taking cuts,which includes both the Euler–Maclaurin summation formula and the Poisson summation formula as special *** making use of the modified formula,a possible numerical summation method is obtained and the remainder can be *** modified formula is also generalized from one dimension to two *** expressions of partition functions of a classical particle in square well in 1D and 2D and that of a quantum rotator are obtained with error estimation.

关键词： summation technique square well quantum rotator statistical physics

基于U-net神经网络的油浸式变压器绕组流-热耦合快速计算

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中国电机工程学报 2024年第7期44卷 2897-2909,I0032页

作者：刘云鹏高艺倩刘刚胡万君王文浩王博闻高成龙河北省输变电设备安全防御重点实验室(华北电力大学) 河北省保定市071003 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院浙江省杭州市310000

该文针对采用传统数值方法进行大型油浸变压器绕组温升仿真时间较长的问题,提出一种基于U-net神经网络训练的快速计算方法,可以迅速地预测变压器绕组温升及热点。首先,根据流热耦合原理筛选输入变量,并运用流热耦合方法计算不同工况下... 详细信息

该文针对采用传统数值方法进行大型油浸变压器绕组温升仿真时间较长的问题,提出一种基于U-net神经网络训练的快速计算方法,可以迅速地预测变压器绕组温升及热点。首先,根据流热耦合原理筛选输入变量,并运用流热耦合方法计算不同工况下的输出结果,并将之制作成训练集和测试集。同时,详细讨论3个对网络训练影响最显著的超参数;其次,将归一化后的训练集输入U-net神经网络进行训练,并设置超参数最佳组合;最后,将预测集输入训练好的模型进行预测计算及反归一化操作,预测绕组热点与Fluent仿真结果相差仅0.44 K,单次仿真时间从200 s缩短为0.07 s。预测结果与实验温度平均误差最大为2.31 K,最小为0.98 K,预测方差为0.31左右。结果表明:该方法可用于快速获得油浸式变压器绕组的温度及热点,可满足变压器温度热点数字孪生的实时性仿真要求。

关键词： U-net神经网络流热耦合绕组温升快速计算数字孪生

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电能计量装置的知识图谱构建与应用

电测与仪表 2024年第4期61卷 218-224页

作者：宋玮琼韩柳羡慧竹姚盛楠郭帅刘云鹏国网北京市电力公司电力科学研究院北京100161

因知识图谱具备强大的实体关系表达推理能力,近年来在各领域得到了广泛应用。文中针对电能计量装置存在标准规范多,建设管理运营成本和门槛高的问题,研究并提出了一种电能计量装置知识图谱的自动构建方法。针对技术规范文档存在的实体... 详细信息

因知识图谱具备强大的实体关系表达推理能力,近年来在各领域得到了广泛应用。文中针对电能计量装置存在标准规范多,建设管理运营成本和门槛高的问题,研究并提出了一种电能计量装置知识图谱的自动构建方法。针对技术规范文档存在的实体嵌套、语义模糊和图谱不全等问题,文中综合采用基于候选实体图匹配的命名实体识别方法,基于多依存句法树融合的关系抽取方法和概念层次图融合的关系推理方法,并在电能计量装置知识图谱构建中进行了验证。实验表明文章构建的知识图谱在实体识别、关系提取和关系推理的准确率以及扩展性方面都取得了较大提升,可大幅度降低相关领域标准规范的应用审查门槛和成本。

关键词：知识图谱图神经网络候选实体依存句法树概念层次图