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棒束通道中边棒和角棒环状流扰动波特性研究

核动力工程 2025年第1期46卷 143-151页

作者：金光远白镜湖王睿李伟链杜利鹏张文超东北电力大学能源与动力工程学院吉林吉林132012 东北电力大学热流科学与核工程实验室吉林吉林132012

研究棒束通道中边棒和角棒环状流扰动波特性,可为核电厂稳态运行和应急处置提供理论支撑。本研究建立棒束通道中环状流可视化实验系统,对边棒和角棒表面扰动波特性进行分析。结果表明,扰动波形态可以分成小尺度波、包状扰动波、带状扰... 详细信息

研究棒束通道中边棒和角棒环状流扰动波特性,可为核电厂稳态运行和应急处置提供理论支撑。本研究建立棒束通道中环状流可视化实验系统,对边棒和角棒表面扰动波特性进行分析。结果表明,扰动波形态可以分成小尺度波、包状扰动波、带状扰动波和带状破碎波4种;液相折算速度保持不变时,平均液膜厚度随气相折算速度增加而变小,当液相折算速度逐渐变大时,平均液膜厚度数值也逐渐变大;扰动波波高随气相折算速度增加而变小,边棒表面扰动波高度低于角棒的值。当液相折算速度低于0.41 m/s时,扰动波波速随着气、液相折算速度增加而变大;当液相折算速度高于0.41 m/s时,扰动波波速高于气相折算速度。扰动波波频随气相折算速度增加而变大,随液相折算速度变化规律不明显,这取决于波动形态的变化。边棒和角棒表面液膜厚度数据的熵均值随着扰动波形态从小尺度波、包状扰动波、带状扰动波到带状破碎波逐步增加,因此可以使用多尺度排列熵分析方法判定棒束通道中扰动波形态。

关键词：棒束通道环状流扰动波多尺度排列熵

基于网络能量轨迹特征学习的新能源电力系统暂态稳定评估

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电力系统自动化 2025年

作者：张宇驰蔡国伟刘铖张泽栋王盈月杨晶莹东北电力大学电气工程学院

快速准确的暂态稳定评估（TSA）是保障电力系统安全稳定运行的关键。高比例电力电子设备并网导致电力系统受扰后呈现多控制切换的非光滑系统特征，现有暂态稳定判别方法的准确性和泛化性面临挑战。围绕新能源和直流输电并网电力系统，... 详细信息

快速准确的暂态稳定评估（TSA）是保障电力系统安全稳定运行的关键。高比例电力电子设备并网导致电力系统受扰后呈现多控制切换的非光滑系统特征，现有暂态稳定判别方法的准确性和泛化性面临挑战。围绕新能源和直流输电并网电力系统，提出了一种基于网络能量轨迹特征学习的暂态稳定评估方法。首先构建基于增广网络数据的新能源电力系统暂态能量函数，研究网络能量的时空分布特征与暂态稳定的映射关系，提出支路脆弱度指标及稳定判别指标；然后，根据支路脆弱度指标引导注意力权重实现关键支路特征增强，以稳定评估函数及支路相角差为输入特征，提出新能源电力系统暂态稳定评估模型；最后，通过新英格兰10机39节点系统及CSEERAS197节点实际系统仿真分析了电力电子设备切换控制对判稳方法的影响并验证了暂态稳定评估模型的准确性和有效性。

关键词：网络能量响应驱动暂态稳定评估新能源电力系统

考虑多物理场耦合特性的固体氧化物燃料电池瞬态特性研究

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化工学报 2025年第3期76卷 1264-1274页

作者：齐珂王迪谢喆陈东升周云龙孙灵芳东北电力大学自动化工程学院吉林吉林132000 东北电力大学能源与动力工程学院吉林吉林132000

为了解决化石能源枯竭和环境污染的问题,固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)作为能量高效转换设备得到了快速发展。采用COMSOL软件建立平板式SOFC多物理场耦合模型,综合考虑电、热、流动和传质多物理场的相互作用,研究SOF... 详细信息

为了解决化石能源枯竭和环境污染的问题,固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)作为能量高效转换设备得到了快速发展。采用COMSOL软件建立平板式SOFC多物理场耦合模型,综合考虑电、热、流动和传质多物理场的相互作用,研究SOFC在输出电压、空气流速和燃料流速变化条件下的局部瞬态响应特性。结果表明,在输出电压为0.5、0.6和0.8 V时,燃料流速突降为0,功率密度变化幅度分别为-67%、-60%和-56%;电池功能层平均温度变化幅度和趋势呈现显著差异;燃料流速对于电池性能的影响明显大于空气流速变化;由于电池中电化学反应的直接参与和电极表面的快速反应,导致输出电压变化时,功率密度的响应速度最快。本研究为SOFC的优化设计提供了重要的理论依据和技术支撑。

关键词：固体氧化物燃料电池 COMSOL 瞬态响应动态仿真传热

非线性油膜力影响的超临界二氧化碳透平密封动力特性分析

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中国电机工程学报 2025年

作者：司和勇于真馗曹丽华王瑶俐陈东超东北电力大学能源与动力工程学院

超临界二氧化碳透平的密封气动效应和轴承油膜支撑导致转子运动状态具有较强的非线性特性。该文建立转子-轴承-密封耦合涡动模型，通过流场仿真耦合短轴承非线性油膜力和转子系统运动微分方程，实现转子非线性动力理论与密封流场气动作... 详细信息

超临界二氧化碳透平的密封气动效应和轴承油膜支撑导致转子运动状态具有较强的非线性特性。该文建立转子-轴承-密封耦合涡动模型，通过流场仿真耦合短轴承非线性油膜力和转子系统运动微分方程，实现转子非线性动力理论与密封流场气动作用的联合求解，探究油膜力与密封气动效应耦合作用对转子运动及动力特性的影响。结果表明：耦合油膜力非线性涡动模型中横向偏移位移增加，轴颈附加位移使转子涡动半径增大，高频区气动作用显著。在额定频率与倍频处，密封力对数衰减率的变化更为明显。油膜力引起的弹性恢复效应与阻尼效应使密封动力特性系数随涡动频率变化稳定。耦合油膜力非线性涡动模型的密封有效阻尼在低频范围相对稳定，高频范围稳定性变差。

关键词：超临界二氧化碳非线性油膜力非线性涡动迷宫密封动力特性

ReaxFF-MD揭示木质素热解反应机制的分子动力学研究

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化工学报 2025年第3期76卷 1253-1263页

作者：徐芳张锐崔达王擎东北电力大学教务处吉林吉林132012 东北电力大学能源与动力工程学院吉林吉林132012

通过ReaxFF-MD反应分子动力学模拟,深入探讨了木质素热解产物的演化规律及氧元素的迁移机制,重点分析了木质素的热解反应机理。结果表明,2000 K是木质素热解不同反应机制的转折点,低温度条件下一次分解反应起主要作用,主要涉及大分子网... 详细信息

通过ReaxFF-MD反应分子动力学模拟,深入探讨了木质素热解产物的演化规律及氧元素的迁移机制,重点分析了木质素的热解反应机理。结果表明,2000 K是木质素热解不同反应机制的转折点,低温度条件下一次分解反应起主要作用,主要涉及大分子网络结构的分解及弱桥键的断裂。并且温度的升高有助于氧元素向生物油和热解气迁移。高温度条件下木质素热解过程既存在一次分解反应也包含热解产物的二次反应。反应温度越高,一次反应的时间越短。二次反应过程中绝大部分生物油通过重组或缩聚转化为焦炭,仅有小部分生物油分解生成热解气。高温条件下,氧元素主要存在于热解气中,H_(2)O、CO_(2)、CH_(2)O等含氧气体的产生与木质素结构中含有丰富的羟基、羧基、羰基官能团有关。

关键词：木质素热解反应分子动力学热解机理

基于ABC-LSTM模型的锂离子电池剩余使用寿命预测

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储能科学与技术 2025年第1期14卷 331-345页

作者：刘勇于怀汶刘大鹏穆勇王瀛洲张秀宇国网冀北电力有限公司唐山供电公司河北唐山130033 东北电力大学自动化工程学院吉林吉林132012

为了保证储能系统的安全稳定运行,准确预测锂离子电池的剩余使用寿命(remaining useful life,RUL)至关重要。本工作提出了一种基于人工蜂群算法(artificial bee colony,ABC)和结合dropout技术的长短期记忆网络(long short-term memory,L... 详细信息

为了保证储能系统的安全稳定运行,准确预测锂离子电池的剩余使用寿命(remaining useful life,RUL)至关重要。本工作提出了一种基于人工蜂群算法(artificial bee colony,ABC)和结合dropout技术的长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)相结合的综合预测模型,可有效提高锂离子电池RUL预测的准确性。首先,利用dropout正则化方法有效减轻过拟合现象的优势,提高预测模型的泛化能力。其次,引入针对容量回升及数据噪声问题的激活层网络结构,显著提升模型对复杂非线性数据的处理能力。然后,结合ABC算法优化LSTM综合预测模型的超参数,避免模型陷入局部最优解,提高RUL预测精度。最后,通过NASA研究中心及CALCE的公开数据集验证所提模型的预测准确性和鲁棒性。本工作对基于40%和60%训练数据的不同算法预测性能进行实验分析验证,并与麻雀优化算法、座头鲸优化算法等群体优化算法进行比较。实验结果表明,所提出的ABC-LSTM综合预测模型可以更加准确地捕获锂离子电池容量退化的全局趋势及局部特征,其中60%比例的RUL预测结果的均方根误差平均保持在1.02%以内,平均绝对误差平均保持在0.86%以内,拟合系数高达97%以上。

关键词：锂离子电池剩余使用寿命预测长短期记忆网络人工蜂群算法 dropout技术

基于换相面积理论的混合多馈入直流输电系统连续换相失败抑制策略

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电气工程学报 2025年第1期20卷 259-270页

作者：张香松王长江东北电力大学电气工程学院吉林132012

为解决混合多馈入直流输电系统中传统直流连续换相失败导致的电压跌落和功率中断问题,提出一种适用于混合多馈入系统的连续换相失败抑制策略。首先,基于换相面积理论分析了传统直流的换相失败机理;然后,采用变斜率函数设计了一种动态非... 详细信息

为解决混合多馈入直流输电系统中传统直流连续换相失败导致的电压跌落和功率中断问题,提出一种适用于混合多馈入系统的连续换相失败抑制策略。首先,基于换相面积理论分析了传统直流的换相失败机理;然后,采用变斜率函数设计了一种动态非线性低压限流控制器(Voltage dependent current order limiter,VDCOL),灵活调控VDCOL曲线斜率来限制直流电流的增长速率,减小换相需求面积;同时,根据直流电流与模块化多电平换流器(Modular multilevel converter,MMC)无功输出量之间映射关系,设计了一种考虑无功容量约束的MMC快速无功控制器,实时调整MMC逆变器发出的无功来提升换相电压,增大换相供给面积,进而构建出一种基于换相面积理论的混合多馈入系统连续换相失败抑制策略;最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真系统模型进行对比分析,结果表明所提控制策略可有效提升传统直流抵御连续换相失败的能力。

关键词：混合多馈入直流输电系统连续换相失败换相面积直流电流换相电压

不同粗糙元结构下CaCO_(3)污垢局部沉积特性

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化工学报 2025年第1期76卷 151-160页

作者：韩志敏周相宇张宏宇徐志明东北电力大学能源与动力工程学院吉林吉林132012

由于换热器实际的热交换过程中换热壁面并非绝对光滑,而粗糙换热壁面很容易在部分局部位置处结垢,因此基于已构建的局部析晶污垢模型,对不同粗糙元结构下CaCO_(3)污垢局部沉积特性进行数值模拟研究。对比了三种不同形状(矩形、梯形和三... 详细信息

由于换热器实际的热交换过程中换热壁面并非绝对光滑,而粗糙换热壁面很容易在部分局部位置处结垢,因此基于已构建的局部析晶污垢模型,对不同粗糙元结构下CaCO_(3)污垢局部沉积特性进行数值模拟研究。对比了三种不同形状(矩形、梯形和三角形)的粗糙元,并详细分析了三角形粗糙元的相对高度和相对宽度的影响。结果表明,三种粗糙元通道内的局部污垢热阻平均值均小于光滑通道,其中三角形粗糙元的局部污垢热阻平均值最小。三种粗糙元通道局部污垢热阻沿通道长度增加均呈周期性变化,且在每个周期内均存在峰值,其中最大峰值位于粗糙元背风侧。此外,局部污垢热阻随着三角形粗糙元相对高度的增加而减小,随着相对宽度的增加而略有增加,说明相对高度对局部污垢沉积影响更大。

关键词：粗糙元 CaCO_(3)污垢模型局部污垢热阻结垢数值模拟

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氢液化透平膨胀机的优化设计与效率评价

动力工程学报 2025年第3期45卷 481-488页

作者：李洪坤车勋建宇世鹏蔡伟华东北电力大学能源与动力工程学院吉林吉林132012

为了开展基于平均线模型的氢透平膨胀机优化设计,采用遗传算法获得最优性能下的设计参数,探讨了流动系数、负载系数、质量流量和转速等关键参数对氢透平膨胀机性能的影响。结果表明:采用最优设计参数后,氢透平膨胀机的效率提高了3.08%;... 详细信息

为了开展基于平均线模型的氢透平膨胀机优化设计,采用遗传算法获得最优性能下的设计参数,探讨了流动系数、负载系数、质量流量和转速等关键参数对氢透平膨胀机性能的影响。结果表明:采用最优设计参数后,氢透平膨胀机的效率提高了3.08%;在不同工况下质量流量和转速变化对氢透平膨胀机效率有显著影响;在最优透平膨胀机结构下,当质量流量在0~0.5 kg/s范围内时,此时氢透平膨胀机效率均高于70%,可实现氢透平膨胀机的高效运行。

关键词：氢透平膨胀机遗传算法平均线模型