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复合激光冲孔的理论与实验研究

复合激光冲孔的理论与实验研究

作者：张宇栋华中科技大学

学位级别：硕士

激光打孔技术因其加工效率高、质量好、成本低、适用材料范围广等优点,被广泛应用于工业制造。高效率激光冲击打孔,普遍采用大能量、高峰值功率的激光脉冲,典型的是IPG公司的QCW系列光纤激光器,但该激光器技术难度高,且其能量利用率有... 详细信息

激光打孔技术因其加工效率高、质量好、成本低、适用材料范围广等优点,被广泛应用于工业制造。高效率激光冲击打孔,普遍采用大能量、高峰值功率的激光脉冲,典型的是IPG公司的QCW系列光纤激光器,但该激光器技术难度高,且其能量利用率有待提高。为降低打孔激光器的技术难度以及进一步提高激光冲击打孔的能量利用率,本文提出了采用调制的连续激光和高重复频率、高峰值功率的脉冲激光串进行复合激光冲击打孔的方法,以代替现有的大能量、高峰值功率的单脉冲激光。建立了激光冲击打孔理论模型,证明相同单脉冲能量下激光脉宽对材料的热影响区域影响不大,即调制复合激光冲击打孔与大能量、高峰值功率脉冲激光冲击打孔有相近的能量利用率。并指出调制复合激光进行冲击打孔时,调制的连续激光与高重复频率、高峰值功率的激光脉冲串之间,存在最佳匹配关系。搭建调制连续激光和高重复频率、高峰值功率脉冲激光复合冲击打孔实验系统,进行了3mm厚Q235B钢材激光材料去除率实验。结果表明,复合激光脉冲激光可以用于冲击打孔,大大降低了打孔激光器的技术难度,但相同能量下复合激光脉冲冲击打孔比高峰值功率激光单脉冲的材料去除率稍低,并验证了调制的连续激光与脉冲激光串之间存在最佳匹配关系。

关键词：激光冲击打孔调制连续激光复合激光脉冲能量利用率

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声波检测技术在边坡开挖爆破的应用

煤炭技术 2017年第3期36卷 195-197页

作者：华伟昌张义平陶铁军李伟贵州大学矿业学院贵阳550025 贵州大学贵州省优势矿产资源高效利用工程实验室贵阳550025 贵州新联爆破工程集团有限公司贵阳550002

针对露天矿爆破开采时出现矿岩大块率高的问题,尝试利用声波检测技术探究岩性及岩体内部损伤程度,结合Micro Trap爆速测速仪分析炸药、岩石波阻抗匹配关系。以德兴铜矿为例,通过声波测试技术对该矿某大块率较高地段进行研究,分析出该地... 详细信息

针对露天矿爆破开采时出现矿岩大块率高的问题,尝试利用声波检测技术探究岩性及岩体内部损伤程度,结合Micro Trap爆速测速仪分析炸药、岩石波阻抗匹配关系。以德兴铜矿为例,通过声波测试技术对该矿某大块率较高地段进行研究,分析出该地段岩体结构完整性差,裂隙发育程度高,导致爆破时炸药能量传递不均。提出减小孔网参数,采取逐孔微差起爆的方式能有效降低大块率,提高炸药能量利用率。

关键词：波阻抗裂隙发育能量利用率

生态系统能量流动相关概念的解读——以能量传递效率与能量利用率为例

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中学生理科应试 2023年第12期 51-52页

作者：蔡正庭江苏省滨海中学 224500

一、能量传递效率生态系统能量输入是维持生态系统功能的基础,能量沿着食物链从低营养级向高营养级传递,过程中大部分能量以热能散失或者被分解者利用,因此,能量流动是单向、逐级递减的.由于不同营养级细胞呼吸比例、可食用部分等不同,... 详细信息

一、能量传递效率生态系统能量输入是维持生态系统功能的基础,能量沿着食物链从低营养级向高营养级传递,过程中大部分能量以热能散失或者被分解者利用,因此,能量流动是单向、逐级递减的.由于不同营养级细胞呼吸比例、可食用部分等不同,营养级之间能量传递效率有所差异.

关键词：能量传递效率能量流动营养级细胞呼吸生态系统能量输入分解者能量利用率

有冷风侵入条件下建筑尺寸对碰撞射流通风和混合通风供暖效果的研究

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有冷风侵入条件下建筑尺寸对碰撞射流通风和混合通风供暖效果的研...

作者：袁泽安东华大学

学位级别：硕士

近年来,伴随我国经济的飞速发展,人民的生活水平也不断提高,人们对室内空气品质的要求也越来越高。而送风方式对室内空气品质起着决定性作用。合理的送风方式不仅可以满足人体热舒适性的要求,还可以降低空调能耗,实现节能的目标。目前... 详细信息

近年来,伴随我国经济的飞速发展,人民的生活水平也不断提高,人们对室内空气品质的要求也越来越高。而送风方式对室内空气品质起着决定性作用。合理的送风方式不仅可以满足人体热舒适性的要求,还可以降低空调能耗,实现节能的目标。目前常用的送风方式从气流形态上分,主要有两种:混合通风(Mixing Ventilation,简称MV)和置换通风(Displacement Ventilation,简称DV)。混合通风既可以用于夏季供冷,还可以用于冬季供暖,但存在通风效率低,室内空气品质差等缺点。置换通风可同时实现节能和提供良好空气品质的目标,但由于送风速度过低,不能用于冬季采暖。于是,寻求一种新型的通风方式迫在眉睫。碰撞射流通风(Impinging Jet Ventilation,简称IJV)是一种新型的通风方式。其原理是将高动量的新鲜空气由送风口垂直向下喷出,撞击地面后动量衰减,进而沿着地板表面向四周大范围扩散。因此,从原理来看,IJV供冷时与DV相似,可以提供较好的空气质量,并能够降低建筑供冷能耗。同时,IJV的送风速度较大,使得供暖时的送风热气流能够克服浮升力的作用到达室内工作区,进而与室内空气自下而上混合。所以,IJV既克服了MV难以将热风直接送入房间下部的缺陷,又避免了DV不能用于冬季供暖的缺陷,是一种应用潜力巨大的新型通风方式。很多高大公共建筑,由于建筑入口处的外门会被频繁的开启,冬季供暖时,外界冷风侵入室内并下沉到地面附近,对室内热环境影响较大,并大幅增加了供暖能耗。碰撞射流热风供暖时,直接送至地面的热风原理上可以有效抵御室外冷风侵入。但目前,关于IJV的研究大多集中在供冷工况,而有关供暖的工况研究甚少,且仅少数学者研究了冷风侵入对IJV供暖房间的影响,并且更多地考虑冷风侵入对室内热环境影响的平均效果,几乎无人涉及其动态变化特征。因此,本文主要通过数值模拟的方法,在有冷风侵入的情况下,研究建筑尺寸对IJV和MV采暖通风房间室内温度场和流场的动态影响。另外,本文还对比IJV和MV在有冷风侵入情况下,侵入的冷风对室内温度场和流场的影响,并提出改善供暖效果的可能性。结果表明,冷风侵入室内后,IJV和MV供暖室内房间温度均会出现波动,但相比MV,IJV可以有效地抵御冷风侵入的影响,室内垂直温差小,供暖能量利用率高。通过对比在不同建筑尺寸下IJV和MV供暖的供暖效果表明,相比MV,IJV更加适用于高大空间建筑。另外,通过提高MV的送风速度可以改善室内供暖效果。

关键词：碰撞射流通风混合通风冷风侵入高大空间建筑建筑尺寸能量利用率

仿生扑翼飞行器传动机构的力学性能及优化研究

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仿生扑翼飞行器传动机构的力学性能及优化研究

作者：刘新杰中国民航大学

学位级别：硕士

仿生扑翼飞行器通过拍打翅翼可以完成短距起飞、降落、转弯和悬停等一系列高难度动作,在此飞行过程中电机动力的传输则是通过传动机构进行转换来实现的。由此可见,传动机构为扑翼机的核心部件。本文首先以特拉华大学机械系统实验室所研... 详细信息

仿生扑翼飞行器通过拍打翅翼可以完成短距起飞、降落、转弯和悬停等一系列高难度动作,在此飞行过程中电机动力的传输则是通过传动机构进行转换来实现的。由此可见,传动机构为扑翼机的核心部件。本文首先以特拉华大学机械系统实验室所研制样机为原型进行了建模,对其传动机构进行了动力学理论分析。经推导得出单曲柄单摇杆机构的动力学方程,并用理想流体理论来研究翼面由压强分布决定的升力特性,分析气动力矩与惯性力矩对电机转矩峰值的影响。在此基础上加装弹性装置对扑翼机构进行优化,引入弹性项得到完整的动力学模型。然后对带弹性装置的扑翼机构进行动力学仿真,运用正交实验法将弹簧连接点位置、弹簧原长及弹簧刚度三个影响因素组合设计实验。通过加装弹簧前后实验数据的对比发现,加装弹簧不仅可以减小电机的转矩峰值和转速波动,还能降低能量损耗。研究正交表数据后,可以分析出影响电机输出性能参数的主次因素,并合理预测出更好的实验条件。最后仿照带弹性装置的扑翼机构模型搭建了尺寸比例放大的系统实验平台,对比实验结果验证了理论分析和仿真实验的正确性。实验数据表明,在真实飞行条件下弹簧刚度为影响电机转矩峰值和转速波动的主要因素。因此,引入弹性元件可有效提供电机的能量利用率,进而为仿生扑翼飞行器的生产和实践应用提供理论指导。

关键词：扑翼飞行器传动机构能量利用率弹性装置转矩峰值正交实验

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高准直高辐照度太阳模拟器的设计与仿真分析

高准直高辐照度太阳模拟器的设计与仿真分析

作者：宋培宇哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

太阳在众多科学领域有着很重要的地位,例如航天、气象、太阳能等领域,太阳模拟技术均具有重要的科学意义。太阳模拟器作为模拟太阳光辐照特性的重要设备,可以在地面上模拟与真实的太阳光在光谱分布、准直性、辐照度、稳定性、均匀性等... 详细信息

太阳在众多科学领域有着很重要的地位,例如航天、气象、太阳能等领域,太阳模拟技术均具有重要的科学意义。太阳模拟器作为模拟太阳光辐照特性的重要设备,可以在地面上模拟与真实的太阳光在光谱分布、准直性、辐照度、稳定性、均匀性等光学特性相接近的辐射光源。对于空间光学系统的杂散光测试、太阳敏感器的地面试验等需求,均需要一种高度符合太阳光准直特性(准直角32′)和高辐照特性(1353W/m2以上)的太阳模拟器,而现有的太阳模拟器均不能很好的满足以上性能指标要求。本文深入研究了高准直、高辐照度太阳模拟器的关键技术,主要的研究工作包括以下几部分内容:首先,列举常见的系统类型,归纳其优缺点,确定结构类型并阐述了系统组成及工作原理。论述了太阳模拟技术常用的基本概念和指标要求。根据技术指标要求,选取同轴透射准直式结构,由光源系统、聚光系统、匀光系统、视场光阑、准直系统等组成,并对其工作原理及成像关系进行了分析。其次,根据本文指标要求分析关键技术及难点,确定光学系统设计的评价指标,并进行光学系统设计。对系统的工作原理分析可知,高准直性和高辐照度不能同时满足的原因在于能量利用率的降低,因此本文以提高能量利用率作为光学系统设计的评价指标,以光瞳匹配作为设计准则。依据功率估算等多方面指标对光源进行选择,短弧氙灯为最理想选择。同时分析氙灯的各方面特性,指导后续光学系统部件的设计。提出组合聚光镜方案,突破传统方案的限制,提升整体系统的能量利用率。选择光学积分器作为匀光部件,提出新型成像关系,以能量利用率等依据确定系统参数。确定视场光阑及准直镜的参数,从提高准直精度的角度对准直镜进行优化设计。最后,建立系统模型,利用仿真软件分析系统关键参数对性能的影响,并仿真系统的整体性能。提出新型氙灯建模方法,以更好的模拟氙灯辐照的空间分布和角度分布。建立太阳模拟器的光学模型,进行对比仿真分析,以确定关键参数如匀光棒方案、氙灯离焦、投影镜离焦、光学积分器口径、成像关系等对系统性能的影响,得到最佳设计结果。分析结果表明,系统满足各方面指标要求,并且能量利用率大幅度提升,解决了高准直、高辐照度太阳模拟技术中的技术难点。

关键词：太阳模拟器能量利用率组合聚光镜光瞳匹配光学积分器

CRFID系统中能量利用率与通信吞吐量研究

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CRFID系统中能量利用率与通信吞吐量研究

作者：吴昊太原理工大学

学位级别：硕士

随着工业物联网与大数据技术的发展,计算量和数据量的重要性明显增加。传统RFID技术能够提供的服务已经逐渐不能够满足应用层的需求,因此一种新兴技术——可计算射频识别（Computational Radio Frequency Identification,CRFID）得到了... 详细信息

随着工业物联网与大数据技术的发展,计算量和数据量的重要性明显增加。传统RFID技术能够提供的服务已经逐渐不能够满足应用层的需求,因此一种新兴技术——可计算射频识别（Computational Radio Frequency Identification,CRFID）得到了国内外研究人员的关注。CRFID标签是一种集感知计算、通信与获取能量于一体的无源设备,利用反向散射通信技术获取阅读器发出的超高频射频信号中的能量,进行自身的感知与通信。其片上加载了高性能MCU和多种传感器为CRFID标签的计算能力和感知能力提供了充足的保障,但是其功耗相对于传统RFID标签有很大增加,且会对CRFID系统整体的通信性能造成影响,因此CRFID标签的能量紧缺的问题和吞吐量低的问题成为CRFID技术发展的瓶颈。本文首先在通信协议上进行研究,重新设计了盘存阶段的时隙选择机制,让标签能够根据自身能量状态选择最合适的时隙进行上行数据传输,成功提高了CRFID标签的能量利用效率,避免处在通信范围边缘标签陷入“掉电”死循环中。其次,本文在通信访问阶段针对标签上行链路大块数据传输出现的有效吞吐量低的问题进行研究,通过将大数据包分解成小数据包的方式降低误码率,并通过数据格式的设计让标签能够快速找到出错的数据并重传。减小了数据出错重传的代价,提高了CRFID系统的有效吞吐量。此外,本文对CRFID标签的硬件重新设计,通过利用多阻抗匹配电路实现了多进制幅度调制方式,提高了频谱的利用效率,成倍地提高了CRFID标签的吞吐量。在阅读器端,由于CRFID标签的无源特性,多进制幅度调制极易发生阻抗偏移的问题,本文针还对多进制幅度调制方式的解码也提出了解决方案,利用马尔科夫原理对偏移的反射信号采样值进行修正,提高了阅读器解码的成功率。最终本文在硬件上实现了CRFID标签的多进制幅度调制方式,并通过实验验证了优化协议的有效性和优越性,实验结果表明本文的设计对CRFID标签的能量利用率和有效吞吐量都有明显的提高。

关键词：可计算射频识别反向散射有效吞吐量能量利用率

一种利用非线性电阻和高温超导空心脉冲变压器转换放电的脉冲功率电源

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电工电能新技术 2015年第6期34卷 70-75页

作者：张培星刘汉军桂志兴罗文博严仲明王豫西南交通大学电气工程学院四川成都610031

针对传统电容储能脉冲电流电路存在的问题,本文结合高温超导储能技术,提出了一种利用非线性电阻和高温超导脉冲变压器转换放电的脉冲功率电源。对该脉冲电源的工作过程进行了理论分析,分析结果表明提高非线性电阻的转变电压和脉冲变压... 详细信息

针对传统电容储能脉冲电流电路存在的问题,本文结合高温超导储能技术,提出了一种利用非线性电阻和高温超导脉冲变压器转换放电的脉冲功率电源。对该脉冲电源的工作过程进行了理论分析,分析结果表明提高非线性电阻的转变电压和脉冲变压器变比能提高系统的效率。为了验证该脉冲电源的可行性,设计了一个采用高温超导Bi2223/Ag带材和铜带绕制的小型脉冲变压器进行实验,实验结果和仿真结果基本一致,验证了该放电模式具有较高的能量传递效率和电流上升率。

关键词：脉冲电流能量利用率非线性电阻脉冲变压器电容·电感混合储能

基于HSC计算的煤焦油化学链热裂解反应优化

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热科学与技术 2016年第6期15卷 480-485页

作者：王翠苹巩建姜旭青岛大学能源工程研究所山东青岛266071

以流化床装置中煤焦油化学链热裂解制取炭黑条件为参照,进行了煤焦油化学链热裂解制炭黑反应的数值计算。对比分析了不同载氧体类型以及同一载氧体不同掺混比例下的炭黑收率和能量利用率。结果表明:采用Fe/Al复合载氧体时与其他载氧体相... 详细信息

以流化床装置中煤焦油化学链热裂解制取炭黑条件为参照,进行了煤焦油化学链热裂解制炭黑反应的数值计算。对比分析了不同载氧体类型以及同一载氧体不同掺混比例下的炭黑收率和能量利用率。结果表明:采用Fe/Al复合载氧体时与其他载氧体相比,炭黑收率更高,并且能达到较高的能量利用效率;Fe/Ni复合载氧体更适用于气化。虽然模拟结果与实验数据有所偏差,但模拟结果对煤焦油化学链热裂解制炭黑反应工况的优化具有参考作用。

关键词：化学链热裂解炭黑收率载氧体 HSC模拟能量利用率