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基于最大李雅普诺夫指数异常感知和CatBoost识别的机械密封失效模式层次化诊断框架

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工程热物理学报 2024年第1期45卷 93-100页

作者：侯耀春周昶清武鹏何伟挺赵奂芃黄文君吴大转浙江大学能源工程学院化工机械研究所杭州310027 浙江中控技术股份有限公司杭州310053 浙江大学控制科学与工程学院杭州310027

离心泵在现代工业生产中具有广泛的应用,其运行状况和健康程度直接影响着整个系统的能耗、效率和安全。机械密封泄漏或损坏是水力旋转机械最典型的故障之一,与机封失效相关的泵类设备故障问题直接影响系统总体的可靠性和安全性。为此,... 详细信息

离心泵在现代工业生产中具有广泛的应用,其运行状况和健康程度直接影响着整个系统的能耗、效率和安全。机械密封泄漏或损坏是水力旋转机械最典型的故障之一,与机封失效相关的泵类设备故障问题直接影响系统总体的可靠性和安全性。为此,本论文研究了一种基于最大李雅普诺夫指数异常感知和CatBoost识别的机械密封失效模式层次化诊断框架。首先,对采集的机械密封处振动信号序列提取其最大李雅普诺夫指数,并基于模糊统计法和指派法设计Type-1模糊逻辑,从而实现对机械密封故障的异常检测和感知。接着,一旦检测到机封异常,再从原始振动信号中提取多尺度模糊熵,联同最大李雅普诺夫指数一起输入到CatBoost模型进行机械密封失效模式识别和诊断。最后,基于实际实验数据对所提出的层次化诊断框架进行了验证。结果表明,所提出的方法对机封故障的异常检测精度达到100%,CatBoost模型的机封失效模式识别率达到99.66%,其精度和鲁棒性均好于支持向量机、AdaBoost、深度神经网络等智能模型。

关键词：机械密封异常感知故障模式识别最大李雅普诺夫指数模糊理论 CatBoost模型

FIRD-HPD方式对蓝莓干燥特性及品质的影响

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中国食品学报 2024年第6期24卷 237-247页

作者：张雨韩延超刘瑞玲陈慧芝房祥军吴伟杰郜海燕浙江工业大学食品科学与工程学院杭州310014 浙江省农业科学院食品科学研究所、农业农村部蔬菜采后保鲜与加工重点实验室(部省共建)、全省生鲜食品智慧物流与加工重点实验室、中国轻工业果蔬保鲜与加工重点实验室杭州310021 农业农村部果品采后处理重点实验室杭州310021

为探究蓝莓在FIRD-HPD干燥方式下,内部水分含量及迁移状况随贮藏时间的变化规律,采用低场核磁共振(LF-NMR)及其成像技术(MRI),采集不同水分转换点干燥过程的蓝莓弛豫特性以及质子密度图像信息,分析其规律变化,并研究干燥前、后蓝莓品质... 详细信息

为探究蓝莓在FIRD-HPD干燥方式下,内部水分含量及迁移状况随贮藏时间的变化规律,采用低场核磁共振(LF-NMR)及其成像技术(MRI),采集不同水分转换点干燥过程的蓝莓弛豫特性以及质子密度图像信息,分析其规律变化,并研究干燥前、后蓝莓品质的变化。结果表明:在水分转换点为30%,40%,50%时,蓝莓到达干燥终点的时间分别为480,420min和360 min。蓝莓的T2反演谱有3个不同的弛豫峰:T21(0.01~10 ms)结合水、T22(10~100 ms)不易流动水和T23(100~1000 ms)自由水。自由水(T23)和不易流动水(T22)向弛豫时间短的方向迁移,在干燥后期,结合水成为蓝莓中主要水分状态,自由水完全消失。基于MRI技术得到不同干燥方式各干燥阶段的磁共振成像,质子信号随干燥进程逐渐减小。LF-NMR和MRI技术可很好地监测干燥过程中动态水分分布和迁移变化。另外,在40%水分转换点联合远红外热泵干燥处理下,蓝莓果干色泽、营养品质等指标均优于30%和50%的水分转换点联合远红外热泵干燥方式。综合考量后,联合红外干燥水分转换点设置为40%是加工蓝莓果干的最优选择。

关键词：蓝莓远红外联合热泵干燥低场核磁共振水分分布品质

有机污染场地土壤化学氧化耦合微生物修复技术

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中国环境科学 2024年第6期44卷 3280-3288页

作者：陈斌徐江周文军赵甲亭朱利中浙江大学环境与资源学院浙江杭州310058 浙江农林大学浙江临安311300 浙江省有机污染过程与控制重点实验室浙江杭州310058

化学氧化耦合微生物修复是通过适度氧化预处理降解转化污染土壤中的高浓度、难降解有机污染物,并增强其生物可利用性,再利用微生物降解有机污染物的技术,在有机污染场地土壤修复中具有良好的应用潜力.本文评述了化学氧化耦合微生物修复... 详细信息

化学氧化耦合微生物修复是通过适度氧化预处理降解转化污染土壤中的高浓度、难降解有机污染物,并增强其生物可利用性,再利用微生物降解有机污染物的技术,在有机污染场地土壤修复中具有良好的应用潜力.本文评述了化学氧化耦合微生物修复技术的研究进展,重点介绍了土壤氧化还原电位精准预测、土著微生物优化或工程菌强化方法,阐述了基于机器学习的土壤污染修复调控策略,以期提升化学氧化耦合微生物修复效率,为有机污染场地土壤绿色、经济、安全、高效修复的工程应用提供参考.

关键词：有机污染场地土壤适度化学氧化微生物降解

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微细金属Z-pin对复合材料开孔板压缩性能的影响

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浙江大学学报（工学版） 2024年第1期58卷 197-206页

作者：宋小文杜嘉成费少华丁会明王金良高宇浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室浙江杭州310027 浙江大学浙江省先进制造技术重点实验室浙江杭州310027 浙江大学工程师学院浙江杭州310015 东海实验室浙江舟山316021

通过开孔板压缩试验和建立的参数化多尺度有限元模型,获得微细(φ0.11 mm)金属Z-pin植入体积分数和排布方式对开孔板压缩力学性能和失效行为的影响规律.采用离散实体单元代表Z-pin,选用3D Hashin失效准则判断面内起始损伤,可以有效地模... 详细信息

通过开孔板压缩试验和建立的参数化多尺度有限元模型,获得微细(φ0.11 mm)金属Z-pin植入体积分数和排布方式对开孔板压缩力学性能和失效行为的影响规律.采用离散实体单元代表Z-pin,选用3D Hashin失效准则判断面内起始损伤,可以有效地模拟结构失效过程中扭结现象的不稳定扩展.结果表明,所有加Z-pin开孔板的压缩强度均低于无Z-pin试样.随着Z-pin植入体积分数的增加,Z-pin与层合板之间的桥联作用增强,加Z-pin开孔层合板压缩强度增加,开孔周围分层损伤区域受到抑制,损伤区域面积最高减小了67%.在相同的体积分数下,Z-pin排布变化对开孔板压缩强度没有显著影响.加Z-pin开孔板有限元模型的模拟结果与试验结果之间的最大相对误差为8.6%.

关键词： Z-pin 复合材料参数化建模渐进损伤开孔层合板

厨余垃圾有机肥对土壤微生物活性及功能的影响

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环境科学 2024年第1期45卷 530-542页

作者：刘美灵汪益民金文豪王永冉王嘉和柴一博彭丽媛秦华浙江农林大学环境与资源学院杭州311300

为评估厨余垃圾有机肥(OFK)的肥效和安全性,在土壤中添加1%、3%和5%OFK进行土壤培养试验,动态测定土壤理化性质、酶活性、微生物量碳以及微生物群落组成,并对微生物功能进行预测.结果表明,添加OFK后,土壤有机质、有效磷、速效钾、NH_(4)... 详细信息

为评估厨余垃圾有机肥(OFK)的肥效和安全性,在土壤中添加1%、3%和5%OFK进行土壤培养试验,动态测定土壤理化性质、酶活性、微生物量碳以及微生物群落组成,并对微生物功能进行预测.结果表明,添加OFK后,土壤有机质、有效磷、速效钾、NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N含量较对照分别提高了23.80%~35.13%、13.29%~29.72%、16.91%~39.37%、164.7%~340.2%、28.56%~32.71%;与碳、氮、磷循环的相关水解酶如α-葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶和酸性磷酸酶等酶类活性也显著高于对照.OFK刺激了土壤微生物生长,提高了微生物量碳含量.扩增子测序结果表明,不同处理土壤微生物群落结构在纲和属水平均有显著变化;在属水平上,土壤中有益菌相对丰度增加,植物病原菌显著降低.RDA结果佐证了添加OFK会显著改变土壤微生物群落结构,并主要受土壤pH、有机质、有效养分和微生物量碳等因素影响.利用PICRUSt和FAPROTAX分析细菌群落功能,结果表明各处理在功能层上表现相似,并且添加OFK显著提高了微生物对碳的利用能力和代谢能力;FUNGuild真菌功能预测结果表示,添加OFK增加了腐生-共生营养型和共生营养型占比,刺激外生菌根真菌-未定义腐生真菌生长,并抑制动植物病原真菌.综上,经过规范处理的OFK能提高土壤肥力、水解酶活性和有益微生物数量,抑制病菌生长,具有发展成安全高效有机肥的潜力.

关键词：厨余垃圾有机肥(OFK) 养分酶活性微生物群落组成微生物群落功能

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轴向分级燃烧室低压模化燃烧特性试验研究

工程热物理学报 2024年第6期45卷 1589-1597页

作者：张宇明臧鹏贾玉良谢健王杰朱涛浙江燃创透平机械有限公司杭州310022 杭州汽轮动力集团股份有限公司杭州310022 杭州汽轮新能源有限公司杭州310022 江苏中科能源动力研究中心连云港222069

为了获得低压模化对燃烧室燃烧特性的影响,提供燃气轮机燃烧室设计研发节约成本、缩短试验周期的可靠性方法,选用某型F级燃气轮机轴向分级燃烧室,开展了低压模化试验研究。试验结果表明:压力对燃烧室总压损失系数分布和数值高低无明显... 详细信息

为了获得低压模化对燃烧室燃烧特性的影响,提供燃气轮机燃烧室设计研发节约成本、缩短试验周期的可靠性方法,选用某型F级燃气轮机轴向分级燃烧室,开展了低压模化试验研究。试验结果表明:压力对燃烧室总压损失系数分布和数值高低无明显影响。压力升高会降低燃烧室火焰筒壁面温度,却对出口温度分布无明显影响。此外,压力的升高会导致NO_(x)和NO排放的增高以及NO_(2)排放的降低;采用压力指数表征压力和NO_(x)排放关系时发现,不同模化压力下的压力指数n在0.264~0.269内波动;随着压力的变化,CO和未燃碳氢(UHC)排放均维持在极低水平。

关键词：轴向分级燃烧室低压模化燃烧特性

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杭州亚运会主体育场结构健康监测与分析

建筑结构学报 2024年第3期45卷 81-91页

作者：沈雁彬罗尧治傅文炜张泽宇蔡朋程浙江大学空间结构研究中心浙江杭州310058

为满足杭州亚运会主体育场大跨度空间结构的健康监测与分析需求,基于这类建筑的结构特征与服役环境,定制了一种多参数、模块化的无线传感网络系统,研发了智能可拓展的树形组网策略与时间同步采集机制,实现了基于物联网平台的远程系统监... 详细信息

为满足杭州亚运会主体育场大跨度空间结构的健康监测与分析需求,基于这类建筑的结构特征与服役环境,定制了一种多参数、模块化的无线传感网络系统,研发了智能可拓展的树形组网策略与时间同步采集机制,实现了基于物联网平台的远程系统监控。研究结果表明:基于物联网平台,可实现结构的远程监控与结构响应分析,可实时反映结构的性能状态,系统的长期稳定工作验证了其稳定性和耐久性;体育场各类参数的监测数据不仅反映了结构关键构件在施工过程中的内力主要受卸载与环境温度影响较明显的变化规律,也分析了运营期结构的风载、振动、温度场等环境荷载处于设计范围之内的基本特征,以及结构长期应力较为稳定,受温度变化影响较大的主要规律,可用于体育场结构的施工、运营与管理。

关键词：杭州亚运会主体育场空间结构结构健康监测远程监控无线传感网络结构状态评估

基于残差卷积网络的多传感器融合永磁同步电机故障诊断

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电机与控制学报 2024年第7期28卷 24-33,42页

作者：邱建琪沈佳晨史涔溦史婷娜李鸿杰浙江大学电气工程学院浙江杭州310027 浙江大学先进电气装备创新中心浙江杭州311107 天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

作为工业生产与日常生活的常见设备,永磁同步电机的故障诊断研究具有十分重要的意义。以永磁同步电机的匝间短路、退磁、轴承故障为诊断目标,提出一种新型的多传感器特征融合网络(MSFFN),结合多传感器融合技术与卷积神经网络实现永磁同... 详细信息

作为工业生产与日常生活的常见设备,永磁同步电机的故障诊断研究具有十分重要的意义。以永磁同步电机的匝间短路、退磁、轴承故障为诊断目标,提出一种新型的多传感器特征融合网络(MSFFN),结合多传感器融合技术与卷积神经网络实现永磁同步电机的可靠故障诊断。网络采用2个带有残差模块的卷积神经网络,对输入的电流信号与振动信号并行提取隐藏特征,并设计一种中间特征融合模块(IFFM)有效融合电流和振动的各层隐藏特征,IFFM基于注意力机制对网络中的电流特征与振动特征进行筛选,自适应关注不同信号的内在相关特征,以实现更好的诊断效果。搭建了故障样机测试平台进行数据采集与实验验证,实验结果表明,提出方法具有更高的诊断准确率,同时在叠加了强噪声的条件下,具备更强的抗干扰能力。

关键词：多传感器融合卷积神经网络中间特征融合模块残差模块永磁同步电机故障诊断

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U型液氢科里奥利质量流量计理论与数值分析

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第9期57卷 992-1000页

作者：裴祥翔陈强峰宋玉彩张小斌浙江大学制冷与低温研究所杭州310027 浙江浙能富兴燃料有限公司杭州310003

科里奥利质量流量计(简称科氏流量计)因其精度高、结构简单且流阻小的优点广泛用于流体测量.本文基于计算流体动力学和结构动力学相耦合的数值算法,探究了用于液氢测量的U型科氏流量计流固耦合振动特性.首先搭建水流量标定实验平台对建... 详细信息

科里奥利质量流量计(简称科氏流量计)因其精度高、结构简单且流阻小的优点广泛用于流体测量.本文基于计算流体动力学和结构动力学相耦合的数值算法,探究了用于液氢测量的U型科氏流量计流固耦合振动特性.首先搭建水流量标定实验平台对建立的流致振动理论模型和流固耦合数值仿真框架进行结果验证,实验中的标准流量基于称量法获得,科氏流量计测量管两臂的相位差基于自行设计研制的控制电路进行采集计算.验证结果表明,建立的流固耦合仿真框架(偏差为-2.51%)相比于采用欧拉梁理论建立的理论模型(偏差为-12.89%)具有更好的预测性能.基于验证的数值框架和理论模型对单U型液氢科氏流量计质量流量和测量管壁上传感器位置对测量时滞及测量振幅的影响规律进行分析揭示,并对比分析水和液氢两种工质对科氏流量计模态特性的影响.结果表明,流体的附加质量对测量管模态特性影响显著,由于液氢的低密度特性,采用结构的干模态频率进行激振仍可以获得较高的激振效率,其测量管振幅约为水工质对应测量管振幅的17.75倍.而液氢的低密度及低温特性则显著降低其时滞,对于液氢质量流量的高精度测量是不利的.理论和数值结果的对比表明,传感器位置对测量时滞的影响也会受流体质量流量的影响.结果对液氢科氏流量计的优化设计有指导意义.

关键词：科里奥利质量流量计液氢流固耦合特性数值仿真