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大型沉井下沉过程拉应力影响因素分析

长安大学学报（自然科学版） 2024年第1期44卷 47-57页

作者：王正振戴康乐苏天涛龚维明郭辉兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050 东南大学土木工程学院江苏南京210000 中国铁道科学研究院铁道建筑研究所北京100081

为研究大型沉井下沉过程中的拉应力影响因素,以五峰山长江大桥北锚碇沉井为工程背景,利用ABAQUS有限元软件建立足尺首次下沉沉井数值模型,在利用现场实测数据验证数值模型准确性的基础上,通过控制变量法分别分析初始下沉高度、开挖方式... 详细信息

为研究大型沉井下沉过程中的拉应力影响因素,以五峰山长江大桥北锚碇沉井为工程背景,利用ABAQUS有限元软件建立足尺首次下沉沉井数值模型,在利用现场实测数据验证数值模型准确性的基础上,通过控制变量法分别分析初始下沉高度、开挖方式、沉井平面尺寸等因素对沉井基础混凝土拉应力的影响,并据此提出相应的拉裂防控措施。研究结果表明:在大型沉井初始下沉过程中,宽度方向混凝土拉应力往往大于其长度方向,且沉井长宽比越大,宽度方向与长度方向的拉应力比越大,故宽度方向拉应力是工程监控的重点;沉井隔墙拉应力可通过梁的相关理论近似分析,但需考虑隔墙在交点处的相互作用;初始下沉高度、开挖方式及荷载对沉井混凝土拉应力均有较大影响;沉井最大拉应力随着外荷载的增大而线性增大,八区开挖方式比大锅底开挖混凝土最大拉应力减小近90%,增大初始下沉高度可使混凝土最大拉应力减小近50%;增大初始下沉高度和调整开挖方式仅通过改变施工工序即可实现,是较为经济合理的控制井身拉应力的方法;井身混凝土强度、隔墙宽度、井壁宽度等对井身拉应力的影响较小,在沉井下沉过程中无需重点考虑。

关键词：桥梁工程大型沉井有限元内力分析影响因素防控措施下沉

叶片槽隙的汽穴分割效应对诱导轮空化的抑制作用

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水动力学研究与进展A辑 2024年

作者：王晓晖李柯剑苗森春申正精张凯兰州理工大学能源与动力工程学院

为提升某型高速燃油泵的空化性能，该文基于汽穴分割提出了两种不同槽隙的诱导轮方案：全开槽隙和半开槽隙，并采用数值模拟对不同空化数时的诱导轮流场进行研究，将全开槽隙诱导轮模型(全开模型)与半开槽隙诱导轮模型(半开模型)的流场... 详细信息

为提升某型高速燃油泵的空化性能，该文基于汽穴分割提出了两种不同槽隙的诱导轮方案：全开槽隙和半开槽隙，并采用数值模拟对不同空化数时的诱导轮流场进行研究，将全开槽隙诱导轮模型(全开模型)与半开槽隙诱导轮模型(半开模型)的流场与原模型进行对比分析。研究结果表明：相比原模型，全开模型的扬程、效率都有明显提高；半开槽隙对水力性能的影响较小。在设计工况下，半开槽隙有着更好的抗空化性能；偏工况下，全开槽隙的抗空化性能更好。对诱导轮叶片进行槽隙处理可有效阻止叶片进口低压区的扩张，利用槽隙的分割作用将叶片进口部位分布的大尺度空泡分割为若干小尺度空泡，可抑制各工况下空化的发生与发展。此外，槽隙还能降低诱导轮进口处的压力脉动幅值，但对出口处的影响不大。全开槽隙诱导轮可明显降低进口叶缘处的湍动能分布，并减少进口段的能量耗散。

关键词：燃油泵诱导轮叶片槽隙汽穴分割空化抑制

基于有功分数阶微分校正的储能VSG并网有功响应策略

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电力自动化设备 2024年第2期44卷 204-210页

作者：石荣亮杨桂华王国斌兰才华黄冀王斌桂林理工大学机械与控制工程学院广西桂林541004 广西壮族自治区特种设备检验研究院广西南宁530200 武汉科技大学信息科学与工程学院湖北武汉430081

为了解决在有功功率指令、电网频率2种扰动情况下储能虚拟同步机(VSG)并网有功难以兼顾良好的动态特性和稳态性能的问题,提出了一种基于有功分数阶微分校正的VSG(AFDC-VSG)并网有功响应优化控制策略。分别建立典型VSG、AFDC-VSG这2种控... 详细信息

为了解决在有功功率指令、电网频率2种扰动情况下储能虚拟同步机(VSG)并网有功难以兼顾良好的动态特性和稳态性能的问题,提出了一种基于有功分数阶微分校正的VSG(AFDC-VSG)并网有功响应优化控制策略。分别建立典型VSG、AFDC-VSG这2种控制策略的并网有功闭环小信号模型,并给出相应的参数设计过程。利用MATLAB/Simulink仿真软件对比分析不同控制策略在2种扰动下储能VSG的并网有功响应特性,并建立储能VSG并网系统的实验平台。仿真和实验结果共同验证了所提AFDC-VSG策略在优化储能VSG并网有功响应性能方面的有效性与优越性。

关键词：虚拟同步机储能并网有功有功分数阶微分校正小信号模型参数设计响应性能

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釉质防护涂层的湿化学法制备及劣化性能

材料导报 2024年第4期38卷 75-79页

作者：卜锦超唐中华徐凯何财兵王敏嘉浙江理工大学建筑工程学院杭州310018 浙江临金高速公路有限公司杭州310024 浙江玉釉新材料科技有限公司杭州310051

防护涂层是提升室外工程结构耐久性的重要保障。本工作采用湿化学法在还原性气氛中制备出釉质涂层,并通过XRD、FTIR、SEM、EDS等表征手段对涂层的物相结构和微观形貌进行深入研究,同时测试涂层在冻融循环、氙灯和紫外辐照前后的形貌结... 详细信息

防护涂层是提升室外工程结构耐久性的重要保障。本工作采用湿化学法在还原性气氛中制备出釉质涂层,并通过XRD、FTIR、SEM、EDS等表征手段对涂层的物相结构和微观形貌进行深入研究,同时测试涂层在冻融循环、氙灯和紫外辐照前后的形貌结构演变、铅笔硬度、附着力、光泽度及厚度变化。结果表明:涂层的微观结构为有机硅-无机硅复合网络体系,其他无机相通过有机基团及分子间的配位键共同形成致密化交联。无机相中,微细Ti和TiO_(2)粉在还原气氛中会通过高能机械化学反应生成TiO,TiO拥有较高的抗侵蚀能力。NaAlO_(2)和Al 2O 3容易包覆在未参加反应的TiO_(2)表面,屏蔽TiO_(2)光催化活性对自身耐候性劣化的影响。因此,釉质涂层耐久性优异,在冻融循环和氙灯辐照前后表面宏观/微观形貌、色泽、光泽度、铅笔硬度及附着力基本不变。釉质涂层的铅笔硬度为8H,附着力为1级,60°角光泽度为64.5GU,紫外辐照失光率为1.7%。所有劣化过程中,紫外辐照会削弱涂层的附着力,提升铅笔硬度,且减薄明显。这是由于紫外光子能量高,能促使活性的SiO_(2)发生交联反应生成有机硅,使涂层内部结构更加致密,并能断键产生CH_(2)基团,从而削弱涂层与基体的结合。本研究可为室外工程结构表面防护涂层的发展提供支持。

关键词：防护涂层有机硅-无机硅复合湿化学法劣化性能

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基于GAN的软测量缺失数据生成方法研究

西北工业大学学报 2024年第2期42卷 344-352页

作者：蒋栋年王仁杰兰州理工大学电气工程与信息工程学院甘肃兰州730050

针对工业过程中传感器数据缺失造成软测量模型精度低的问题,提出一种基于生成对抗网络(generative adversarial nets,GAN)的传感器缺失数据生成方法。利用孤立森林算法检测出传感器数据的缺失区域;利用缺失数据属性特征训练条件生成对... 详细信息

针对工业过程中传感器数据缺失造成软测量模型精度低的问题,提出一种基于生成对抗网络(generative adversarial nets,GAN)的传感器缺失数据生成方法。利用孤立森林算法检测出传感器数据的缺失区域;利用缺失数据属性特征训练条件生成对抗网络(conditional generative adversarial nets,CGAN),在CGAN的输入条件中添加随机序列作为附加信息迭代送入CGAN中生成数据,并借助WGAN-GP(wasserstein generative adversarial nets gradient penalty)成本函数提高网络训练的稳定性;针对缺失区域检测结果引入采样器,将采样的数据填补进缺失区域,形成完整数据集,以提高软测量模型精度。以镍闪速炉温度传感器数据为目标变量进行软测量建模,验证所提出的提高软测量模型精度方法的可行性与有效性。

关键词：数据缺失孤立森林生成对抗网络软测量模型

储能VSG并联组网系统的有功振荡特性分析及其改进策略

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电力自动化设备 2024年第5期44卷 51-57页

作者：石荣亮兰才华张群英周其锋黄冀王斌桂林理工大学机械与控制工程学院广西桂林541004 广西壮族自治区特种设备检验研究院广西南宁530200 武汉科技大学信息科学与工程学院湖北武汉430081

储能虚拟同步机(VSG)通过模拟同步发电机的转子运动方程,使得储能变换器具备一定的惯量支撑能力,但不可避免地引入有功动态振荡等问题,特别是在储能VSG并联组网系统(ESVPNS)中该问题更为突出。为此提出一种抑制ESVPNS有功动态振荡的有... 详细信息

储能虚拟同步机(VSG)通过模拟同步发电机的转子运动方程,使得储能变换器具备一定的惯量支撑能力,但不可避免地引入有功动态振荡等问题,特别是在储能VSG并联组网系统(ESVPNS)中该问题更为突出。为此提出一种抑制ESVPNS有功动态振荡的有功前馈补偿改进控制策略,利用包含虚拟惯量与一次调频参数的一阶低通滤波环节构造有功前馈项,通过调节前馈参数提升ESVPNS抑制有功动态振荡的能力,在既不依赖通信又无需微分运算的前提下,不影响ESVPNS有功的稳态均分效果。建立包含有功前馈环节的ESVPNS小信号数学模型,并详细给出前馈参数的设计过程。MATLAB/Simulink仿真对比结果验证了所提控制策略的有效性与优越性。

关键词：储能虚拟同步机有功动态振荡并联组网系统有功前馈小信号数学模型

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长焰煤粉爆炸特性及微观机理研究

煤炭科学技术 2024年

作者：李珍宝赵唯辰李超樊梓晨鲜亮陈明能兰州理工大学石油化工学院

在煤炭的生产、运输、加工及使用过程中容易产生粉尘云，遇到点火源容易发生爆炸事故。以海则庙煤矿长焰煤为研究对象，采用TG-DSC测试和20 L爆炸球实验，研究了煤粉的氧化及爆炸特性参数；利用FTIR测试了爆炸前后煤粉官能团的变化；结... 详细信息

在煤炭的生产、运输、加工及使用过程中容易产生粉尘云，遇到点火源容易发生爆炸事故。以海则庙煤矿长焰煤为研究对象，采用TG-DSC测试和20 L爆炸球实验，研究了煤粉的氧化及爆炸特性参数；利用FTIR测试了爆炸前后煤粉官能团的变化；结合Chemkin-pro模拟了煤粉爆炸反应路径、不同当量比下压力敏感性及自由基产率变化，揭示了煤粉爆炸反应机理。结果表明：煤粉氧化300 ℃时加速失重，总损失为93.1%。煤粉浓度为500 g/m3时最大爆炸压力达到0.57 MPa，最大爆炸压力上升速率为318.38 MPa/s。煤粉爆炸过程中，含氧官能团和脂肪烃化学键断裂，释放可燃气体和生成自由基片段。爆炸过程中，三种自由基耦合反应：·HO2+·H=·OH。自由基产率影响着Pmax和(dp/dt)max。煤粉产生可燃气体与自由基发生链式反应，产生能量加速爆炸反应进程。研究结果对煤粉爆炸事故分析提供了参考依据。

关键词：长焰煤粉爆炸特性官能团变化自由基爆炸机理

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双包层掺铥光纤放大器中的受激布里渊散射

中国光学（中英文） 2024年第1期17卷 226-237页

作者：刘庆敏孙慧杰侯尚林雷景丽武刚晏祖勇兰州理工大学电气工程与信息工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学理学院甘肃兰州730050

理论分析了波长为2μm的掺铥光纤放大器中受激布里渊散射(SBS)对激光输出性能的影响,研究了双包层掺铥光纤在793 nm的泵浦波长和1.9~2.1μm的激光工作波段的光模分布、有效折射率、有效模场面积和归一化频率,数值计算了在1.9~2.1μm的... 详细信息

理论分析了波长为2μm的掺铥光纤放大器中受激布里渊散射(SBS)对激光输出性能的影响,研究了双包层掺铥光纤在793 nm的泵浦波长和1.9~2.1μm的激光工作波段的光模分布、有效折射率、有效模场面积和归一化频率,数值计算了在1.9~2.1μm的激光工作波段双包层掺铥光纤中的布里渊频移和布里渊增益谱等SBS特性。利用增益光纤中的受激布里渊散射理论模型,研究了受激布里渊散射对掺铥光纤放大器激光输出性能的影响。在DTDF-10/130双包层掺铥光纤中,使用功率为100 W、波长为793 nm的连续光作为泵浦,可对波长为2μm、功率为0.01 W的连续信号光进行放大。当泵浦光功率填充因子为0.01、0.02和0.03时,信号光的最大输出功率分别为25.27 W、31.08 W和34.06 W。对应的最佳双包层光纤长度为2.66 m、2.02 m和1.75 m,由受激布里渊散射产生的斯托克斯光功率分别为1.68 W、1.39 W和1.14 W。结果表明,在掺铥光纤放大器中使用泵浦光功率填充因子大的双包层光纤可以降低光纤长度,从而减小受激布里渊散射对信号激光输出功率的影响。本文的数值模型可以对光纤放大器的光纤长度进行优化,对提高实验效率、降低实验成本具有重要价值。

关键词：受激布里渊散射双包层掺铥光纤放大器

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设施农业可再生能源综合供能系统运行策略

农业工程学报 2024年

作者：张东姜钰湛李浩然张瑞安周建赵伟国甘肃省生物质能与太阳能互补供能系统重点实验室兰州理工大学能源与动力工程学院

针对当前温室生产中传统能源系统能源利用率低、环境污染严重、运行费用高等问题，该研究设计了一种耦合太阳能与空气能利用的可再生能源系统，考虑设备季节性利用制定了4种不同的运行策略，并在典型日与全年两种维度上与传统系统进行... 详细信息

针对当前温室生产中传统能源系统能源利用率低、环境污染严重、运行费用高等问题，该研究设计了一种耦合太阳能与空气能利用的可再生能源系统，考虑设备季节性利用制定了4种不同的运行策略，并在典型日与全年两种维度上与传统系统进行了热力、环境、经济方面的对比分析。结果表明，典型日内系统一次能源节约率、二氧化碳减排率、运行费用节约率分别为24.67%、23.22%、17.04%。全年维度内策略1、2、3、4对应的一次能源节约率分别为60.23%、70.43%、70.53%、63.69%，二氧化碳减排率分别为222.90%、266.35%、269.56%、223.00%，运行费用节约率分别为227.12%、272.38%、302.56%、239.81%，投资回收期分别为2.51、2.35、2.21、2.09 a。该研究揭示了系统全年、典型日运行中的能量特性，证明了可再生能源系统在农业方面应用的可行性、优越性，与此同时也发现空气源热泵的运行时间长短及时刻差异是影响系统综合性能的重要因素，为面向温室的可再生能源系统的发展提供思路与参考。

关键词：温室可再生能源加温策略性能