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波浪滑翔器弹簧水翼机构三维效应的分析与研究

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船舶力学 2024年第4期28卷 527-540页

作者：孙秀军马思源李灿桑宏强刘金成河北工业大学机械工程学院天津300401 中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室山东青岛266100 中国海洋大学海洋高等研究院山东青岛266100 天津工业大学机械工程学院天津300387 青岛海舟科技有限公司山东青岛266200

为了评估波浪滑翔器弹簧水翼机构在波浪中三维效应对其动力学性能的影响,本文基于重叠网格技术建立波浪滑翔器弹簧水翼机构的数值计算模型,并利用CFD FLUENT软件对二维和三维水翼之间的动力学性能进行分析与研究。结果表明,由于三维水... 详细信息

为了评估波浪滑翔器弹簧水翼机构在波浪中三维效应对其动力学性能的影响,本文基于重叠网格技术建立波浪滑翔器弹簧水翼机构的数值计算模型,并利用CFD FLUENT软件对二维和三维水翼之间的动力学性能进行分析与研究。结果表明,由于三维水翼展长有限,在翼端处产生梢涡现象,造成水翼动力性能减小,与二维水翼相比,三维水翼的前向推进效率减少22.3%。接着,利用仿生学原理设计波浪滑翔器仿生水翼,发现仿生水翼降低了梢涡对水翼动力性能的损失,同时对比相同展弦比的三维水翼,仿生水翼的前向推力提高了17.6%,效率提高了10.7%。最后,通过实验对比发现CFD仿真数据与试验数据具有相同的趋势,CFD仿真模型的可靠度得到验证。

关键词：波浪滑翔器弹簧水翼机构三维效应仿生水翼动力学性能

基于ARMAX-KF与速度补偿的拖拉机无前轮传感器转角估计方法

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农业机械学报 2024年第7期55卷 415-426页

作者：张闻宇张国城张智刚罗锡文苑炳轩鲍开元华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室广州510642 广东省农业人工智能重点实验室广州510642

为了解决传统农机导航系统中前轮转角测量传感器不易安装、维护困难以及转角估计不准确等问题,本文提出了一种基于受控自回归滑动平均模型和卡尔曼滤波器的组合模型(Auto-regressive moving average with exogenous input-Kalman filter... 详细信息

为了解决传统农机导航系统中前轮转角测量传感器不易安装、维护困难以及转角估计不准确等问题,本文提出了一种基于受控自回归滑动平均模型和卡尔曼滤波器的组合模型(Auto-regressive moving average with exogenous input-Kalman filter,ARMAX-KF)与速度补偿的拖拉机无前轮传感器转角估计方法。首先,利用Hammerstein非线性系统对拖拉机的转向系统建模,并采用递归最小二乘法(Recursive least squares method,RLS)将其辨识为ARMAX模型;其次,对后轮轴中心接地点速度进行杆臂误差补偿;最后,提出了ARMAX-KF方法,利用卡尔曼滤波器的校正特性,以拖拉机的运动学转角作为观测值,修正ARMAX模型预测的转角速度积分值,从而估计拖拉机的前轮转角。在速度杆臂补偿测量方法试验验证中,补偿后运动学转角平均绝对误差为1.110°,标准差为1.727°,相比补偿前分别减少61.13%和31.55%;在动态转角试验中,ARMAX模型预测的转角速度标准差为2.439(°)/s,相比采用固定传动比方法误差减少56.58%;采用基于ARMAX-KF的前轮转角估计绝对平均误差为0.649°,标准差为0.371°,相比采用固定传动比和卡尔曼滤波器的方法分别减少56.9%和78.82%;在直线导航跟踪试验中,采用基于ARMAX-KF的前轮转角估计标准差为0.649°,本文提出的方法提高了转角估计精度和农机导航作业质量。

关键词：农机导航系统转角测量电动方向盘 ARMAX模型卡尔曼滤波器速度补偿

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基于区间理论的油田综合能源系统优化规划

电力自动化设备 2024年第3期44卷 31-39页

作者：王艳松罗双禹苗人杰倪承波衣京波中国石油大学(华东)新能源学院山东青岛266580 国网临沂供电公司山东临沂276000 胜利石油管理局山东东营257087 胜利石油管理局胜利发电厂山东东营257087

针对油田的能源结构和用能负荷的特征,构建了油田综合能源系统架构;考虑可再生能源出力的不确定性和油田多元负荷用能的随机性,建立了光伏、光热出力的区间模型,热负荷区间模型和基于价格型响应的电负荷区间模型;通过分析设备投资成本... 详细信息

针对油田的能源结构和用能负荷的特征,构建了油田综合能源系统架构;考虑可再生能源出力的不确定性和油田多元负荷用能的随机性,建立了光伏、光热出力的区间模型,热负荷区间模型和基于价格型响应的电负荷区间模型;通过分析设备投资成本的时间价值和区域碳中和途径,建立一种计及源荷不确定性的综合能源系统规划模型,并结合仿射算法和区间序关系,将不确定性优化问题转化为确定性的多目标优化问题进行求解。算例分析表明,油田综合能源系统架构符合油田能源禀赋和负荷实际耦合情况,设备配置方案投资回收年限短,不确定性权重系数越高,投资越大,年净收益区间越大,结果验证了规划方法的有效性。与传统鲁棒凸规划优化方法相比,所提方法为决策者提供了满足区间约束的解集,避免了规划方案的保守性。

关键词：综合能源系统仿射算法不确定性优化规划多目标区间优化模型

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基于平行轨迹导航的采棉机自动对行控制方法

农业机械学报 2024年第6期55卷 34-41页

作者：何创新巩蕾苗中华韩科立郝付平韩增德上海大学机电工程与自动化学院上海200444 中国农业机械化科学研究院集团有限公司北京100083 农业装备技术全国重点实验室北京100083

为解决传统人工操作采棉机长距离对行作业时存在劳动强度大、作业速度受限和效率较低的问题,利用棉花采用卫星导航平行精准播种的特性,提出了一种基于平行轨迹导航的采棉机自动对行控制方法。首先,人工驾驶采棉机完成首行对行作业,记录... 详细信息

为解决传统人工操作采棉机长距离对行作业时存在劳动强度大、作业速度受限和效率较低的问题,利用棉花采用卫星导航平行精准播种的特性,提出了一种基于平行轨迹导航的采棉机自动对行控制方法。首先,人工驾驶采棉机完成首行对行作业,记录RTK定位轨迹数据,并进行线性拟合,得到参考导航线斜率;然后,对后续各行收获时,在任意起点对齐待收获的棉花行,由起点坐标和参考斜率计算得到平行导航基准线;最后,采用速度自适应纯追踪算法,实现采棉机自动对行。田间试验表明,该方法能够从任意行起始位置开始自动对行,不同速度下,平均绝对横向偏差为2.91cm,最大绝对横向偏差为9.22cm,平均标准差为1.80cm,控制性能均优于手动对行,满足采棉机对行精度要求。相对机械触碰式自动对行方法,该方法不受缺株歪株影响,并且在较高速7km/h行驶时仍能保持良好的对行精度。

关键词：采棉机辅助驾驶平行轨迹导航自动对行

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离岸养殖装备网衣周围流场特性研究

中国造船 2024年第1期65卷 256-266页

作者：高璠孙树政刘富祥尉岩烟台哈尔滨工程大学研究院烟台264000 烟台中集蓝海洋科技有限公司烟台264000 山东耕海海洋科技有限公司烟台264000

为分析离岸养殖环境中网箱网衣在不均匀流速及不同流向下的水动力响应,采用多孔介质模型模拟网衣,针对完全对称方型网箱网衣,分析不均匀流速下网衣阻力及流场特性;针对非完全对称钻石型网箱网衣,在不均匀流速和不同流向下考察流场分布... 详细信息

为分析离岸养殖环境中网箱网衣在不均匀流速及不同流向下的水动力响应,采用多孔介质模型模拟网衣,针对完全对称方型网箱网衣,分析不均匀流速下网衣阻力及流场特性;针对非完全对称钻石型网箱网衣,在不均匀流速和不同流向下考察流场分布和阻力变化。结果显示,采用均匀流速进行模拟会使计算结果过于保守,流速随深度指数变化时的网衣阻力最大,它与线性变化时的网衣阻力差距小于20%;在90°~120°的流向下,网衣所受的总阻力较小,且流场衰减区域较小。研究可为钻石型网箱在实际海域中安置和方位的选择提供参考。

关键词：网衣不均匀流速流向多孔介质模型阻力特性

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椭圆氧化孔径垂直腔面发射激光器的偏振特性

中国激光 2024年第6期51卷 57-66页

作者：谢中华渠红伟周旭彦张建心隋佳桐孟凡胜宫凯郑妹茵王海玲王宇飞齐爱谊曲阜师范大学物理工程学院山东济宁273165 潍坊先进光电芯片研究院山东潍坊261000 中国科学院半导体研究所固态光电信息技术实验室北京100083 潍坊大学物理与电子信息学院山东潍坊261061

为了改善用于铷原子钟的795 nm垂直腔面发射激光器(VCSEL)的偏振稳定性,研究了不同氧化孔径和椭圆度对VCSEL偏振性能的影响。利用COMSOL Multiphysics的波动光学频域模块模拟了不同氧化孔径对有源区谐振光强的影响。结果表明,当氧化孔径... 详细信息

为了改善用于铷原子钟的795 nm垂直腔面发射激光器(VCSEL)的偏振稳定性,研究了不同氧化孔径和椭圆度对VCSEL偏振性能的影响。利用COMSOL Multiphysics的波动光学频域模块模拟了不同氧化孔径对有源区谐振光强的影响。结果表明,当氧化孔径为3.5~4.0μm时,有源区的谐振强度最高。采用可实时观察的湿法氧化系统,研究了氧化温度对氧化速率和氧化孔椭圆度的影响。随着注入电流的增加,三种不同椭圆氧化孔的VCSEL表现出不同的模式特性、偏振特性和偏振角旋转特性。测试结果表明,带有长轴径为3.7μm、椭圆度为1.7的椭圆氧化孔的VCSEL性能最佳。在85℃下,当注入电流为1.5 mA时,输出功率为0.86 mW,激光波长为795.4 nm,边模抑制比(SMSR)为43 dB,线宽为65 MHz,正交偏振抑制比(OPSR)为23.8 dB。在0.6~2.7 mA的范围内,VCSEL的主偏振方向保持不变。

关键词：激光器垂直腔面发射激光器氧化孔径湿法氧化正交偏振抑制比窄线宽

果菜秸秆生物炭吸附设施土壤硝态氮性能与机制研究

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农业机械学报 2024年第5期55卷 386-394页

作者：杨慧华刘红叶张晗王仕娟翟合生魏珉张大龙山东农业大学园艺科学与工程学院泰安271018 山东省莘县农业农村局莘县252423

在农业生产中,过量偏施氮肥导致的硝酸盐富集是次生盐渍化、酸化等土壤障碍的重要诱因。生物炭因良好的吸附特性逐渐成为缓解盐渍化的土壤调理剂,但果菜秸秆生物炭对硝酸盐等离子的吸附研究鲜见报道。以甜椒、番茄和茄子3种果菜秸秆为... 详细信息

在农业生产中,过量偏施氮肥导致的硝酸盐富集是次生盐渍化、酸化等土壤障碍的重要诱因。生物炭因良好的吸附特性逐渐成为缓解盐渍化的土壤调理剂,但果菜秸秆生物炭对硝酸盐等离子的吸附研究鲜见报道。以甜椒、番茄和茄子3种果菜秸秆为原料热解制备生物炭,进行硝态氮吸附试验。通过扫描电镜(SEM)和傅里叶近红外光谱(FTIR)等技术对生物炭吸附前、后表面形貌、官能团等进行表征分析,利用吸附动力学模型和等温吸附模型等进行拟合分析,综合模型参数和形貌表征解析果菜秸秆生物炭的吸附性能和机制。研究结果表明,3种果菜秸秆生物炭对硝态氮均具有一定吸附能力,茄子秸秆生物炭吸附能力最强,最大理论平衡吸附量为114.788 mg/g,其次为番茄(29.736 mg/g)和甜椒(9.759 mg/g);茄子和甜椒秸秆生物炭吸附性能优于玉米、稻壳等大田作物秸秆生物炭,吸附过程符合准二级动力学模型,受化学键吸附、表面吸附和内扩散吸附过程的控制,番茄秸秆生物炭吸附过程符合准一级动力学模型,主要为物理吸附;FTIR分析显示,3种生物炭均含有羟基、甲基、亚甲基、羧基和羰基官能团,除此之外,甜椒和茄子秸秆生物炭还含有醚键,番茄秸秆生物炭含有醇羟基。因此,3种果菜秸秆生物炭对硝态氮均具有吸附能力,茄子秸秆生物炭吸附能力最强,受孔隙填充、官能团和络合作用等多种理化机制的影响,具有消减土壤次生盐渍化的潜力。本研究对盐渍化土壤修复和果菜秸秆资源化利用具有理论意义。

关键词：果菜秸秆生物炭硝态氮动力学等温吸附模型设施土壤次生盐渍化

基于HS-SPME-GC-MS和化学计量学对不同产地红枣香气成分的分析

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食品工业科技 2024年第6期45卷 265-271页

作者：胡航伟张仁堂张楠楠梁辰游新侠孔欣欣朱玲闫信想刘云国郑州科技学院食品科学与工程学院河南郑州450064 山东农业大学食品科学与工程学院山东泰安271018 临沂大学生命科学学院山东临沂276000

为了比较不同产地红枣的挥发性风味特征,采用顶空固相微萃取结合气相色谱质谱技术对5个产地(新郑、灵宝、榆林、和田、德州)枣果的挥发性香气成分进行分析。结果表明:共鉴定出化合物51种,其中,新疆和田大枣中所含挥发性化合物的种类最... 详细信息

为了比较不同产地红枣的挥发性风味特征,采用顶空固相微萃取结合气相色谱质谱技术对5个产地(新郑、灵宝、榆林、和田、德州)枣果的挥发性香气成分进行分析。结果表明:共鉴定出化合物51种,其中,新疆和田大枣中所含挥发性化合物的种类最多。结合多元统计学分析,不同产地红枣的整体挥发性风味物质的差异得以很好区分。在满足预测变量重要性投影>1、P<0.05的条件下,从红枣样品中筛选出13种差异性特征香气物质,包括己酸甲酯、癸酸甲酯、己醛、苯甲醛等,赋予红枣独特的杏仁味、甜味、水果味。本研究结果明确了不同产地红枣香气品质的化学物质基础,为红枣产地溯源研究提供一种新思路,进一步对枣果资源的合理加工利用提供科学依据。

关键词：红枣化学计量学固相微萃取风味物质地理来源

1.6 kW 8 GHz线宽线偏振窄线宽全光纤激光器

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中国激光 2024年第13期51卷 79-86页

作者：许阳房强崔雪龙赵一柱丁香栋许海鑫陈鲁兵侯博文史伟天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 山东海富光子科技股份有限公司山东威海264209

以白噪声调制的单频激光器作为种子源,基于主振荡功率放大结构搭建了1053 nm窄线宽光纤激光系统,该系统由一级种子源和三级放大器构成。在主放大器中对大模场保偏光纤进行合理的盘绕设计,通过结合976 nm全反向泵浦方式,成功地抑制了模... 详细信息

以白噪声调制的单频激光器作为种子源,基于主振荡功率放大结构搭建了1053 nm窄线宽光纤激光系统,该系统由一级种子源和三级放大器构成。在主放大器中对大模场保偏光纤进行合理的盘绕设计,通过结合976 nm全反向泵浦方式,成功地抑制了模式不稳定效应。最终实现了1053 nm的1.6 k W、8 GHz线偏振窄线宽激光输出,横向光束质量因子(M_(x)^(2))、纵向光束质量因子(M_(y)^(2))和偏振消光比分别为1.090、1.166和~14 d B。实验中未观测到明显的受激布里渊散射效应。

关键词：光纤激光器线偏振窄线宽高功率