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点火位置对X型转子发动机燃烧过程的影响

内燃机工程 2024年第3期45卷 50-58,69页

作者：邹润杨伟张磊苏铁熊张翼李良钰中北大学能源与动力工程学院太原030051

为探究X型转子发动机独特燃烧室内复杂湍流场与点火位置的耦合作用对混合气燃烧过程的影响,建立了X型转子发动机的三维计算流体动力学模型,并与试验结果进行对比验证,数值研究了不同点火位置下X型转子发动机缸内燃烧过程,揭示了点火位... 详细信息

为探究X型转子发动机独特燃烧室内复杂湍流场与点火位置的耦合作用对混合气燃烧过程的影响,建立了X型转子发动机的三维计算流体动力学模型,并与试验结果进行对比验证,数值研究了不同点火位置下X型转子发动机缸内燃烧过程,揭示了点火位置对火焰传播、燃烧特性及污染物形成的影响规律。结果表明,在压缩末期,X型转子发动机燃烧室内形成了包括涡流和单向流的复杂湍流场,这与点火位置的耦合作用显著影响火焰传播过程。为了获得较高火焰传播速度,点火位置不宜布置在漩涡区处。点火位置位于凹坑中部时,可以充分利用四周空间和涡团与单向流场过渡处形成的较高速度场加速火焰传播,从而提前燃烧重心,增加放热速率,而且峰值压力提高了25%,指示热效率超过30%;同时其也具有较低的HC和CO排放量;但是由于其缸内峰值温度较大,导致NO排放量增加。

关键词： X型转子发动机点火位置计算流体动力学仿真燃烧过程排放

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基于熵产理论的翼端间隙空化涡流特性研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 27-31,52页

作者：郭嫱后烨聪黄先北仇宝云扬州大学电气与能源动力工程学院江苏扬州225127

以水翼侧端的间隙流场为研究对象,采用经过实验验证的空化流动数值模拟方法,获得不同间隙宽度下的流场信息.基于熵产理论分析发现:湍流耗散导致的熵产值占总熵产的比例最高,超过50%,其随间隙宽度的变化规律与总压差反映的能量损失接近,... 详细信息

以水翼侧端的间隙流场为研究对象,采用经过实验验证的空化流动数值模拟方法,获得不同间隙宽度下的流场信息.基于熵产理论分析发现:湍流耗散导致的熵产值占总熵产的比例最高,超过50%,其随间隙宽度的变化规律与总压差反映的能量损失接近,但熵产更能揭示流场的能量损耗细节.分析间隙涡流和空化流动特征可见:湍流耗散主要集中在旋涡外缘和空化末端区域,与旋涡的旋转方向及空化发展的稳定性相关.在小间隙宽度下,应更关注水翼附近的能量损失.随着间隙宽度的增大,空化会影响下游更远的流场,因此间隙宽度的影响须结合能量损失和流动特征进行综合评判.

关键词：熵产理论间隙流数值模拟空化旋涡

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电致变色型智能可视化湿度系统

无机材料学报 2024年第4期39卷 432-440,I0013,I0014页

作者：甄明硕刘晓然范向前张文平严东东刘磊李晨中北大学动态测试技术国家重点实验室太原030051 中北大学能源与动力工程学院太原030051

近年来,湿度传感器在食品安全、土壤监测等领域的应用引起了广泛关注。传统湿度传感器具有稳定性好、灵敏度高等优点,但大部分湿度传感系统通常采用有线连接和外接庞大设备来将湿度信号转换为可识别的波形,无法对湿度信息的变化进行实... 详细信息

近年来,湿度传感器在食品安全、土壤监测等领域的应用引起了广泛关注。传统湿度传感器具有稳定性好、灵敏度高等优点,但大部分湿度传感系统通常采用有线连接和外接庞大设备来将湿度信号转换为可识别的波形,无法对湿度信息的变化进行实时的可视化监测。将湿度信息直接转换为肉眼可观测的颜色信号为上述问题提供了一种理想解决方案。本研究将湿度传感器与电致变色器件集成一体来制备智能可视化湿度指示系统,通过将湿度信号转换为电压信号来驱动电致变色器件(Electrochromic devices,ECDs),从而实现系统稳定可逆的颜色变化。采用三氧化钨(WO3)作为负极、锌箔(Zn)作为正极制备的ECDs会根据湿度传感器的输出电压的变化来转变不同的工作状态,从而产生肉眼可观测的颜色信号。采用紫外-可见分光光度计与电化学工作站对ECDs的电化学性能以及电致变色性能进行研究和表征。随后,通过示波器和湿度发生平台对调理电路性能进行分析。结果表明:智能电致变色型湿度指示器具有良好的稳定性和快速的响应性能,其中,着色时间与褪色时间仅为7.5和4.5 s,并且在300个循环后,光学调制幅度(ΔT)与初始值相比基本保持不变(保持率可达95%以上)。因此,这种设计新颖、结构简单的可视化湿度系统在人工智能、智能农业等领域具有广阔的应用前景。

关键词：电致变色器件湿度传感器可视化监测人工智能

碳纳米管/聚苯胺复合电极的制备及其性能表征

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功能材料 2024年第1期55卷 1223-1228页

作者：刘奇超曹杨张慧芳顾宁刘子萱边月豪刘泽民孙友谊中北大学材料科学与工程学院太原030051 中北大学能源与动力工程学院太原030051

采用柔性碳布作为复合电极的集流体,将高导电性的碳纳米管(CNTs)通过静电植绒的方式嵌入聚偏氟乙烯(PVDF)粘结剂中,得到具有更大电化学活性表面积的复合结构。然后将所得的材料通过电化学沉积的方式将具有赝电容特性的聚苯胺(PANI)镀在C... 详细信息

采用柔性碳布作为复合电极的集流体,将高导电性的碳纳米管(CNTs)通过静电植绒的方式嵌入聚偏氟乙烯(PVDF)粘结剂中,得到具有更大电化学活性表面积的复合结构。然后将所得的材料通过电化学沉积的方式将具有赝电容特性的聚苯胺(PANI)镀在CNTs表面,得到了具有碳纳米管/聚苯胺(CNTs/PANI)两种活性物质的二元复合电极。采用扫描电子显微镜(SEM)对电极材料的结构进行表征。并将其与含有硫酸的聚乙烯醇(PVA)水凝胶电解质组装成具有对称结构的柔性固态超级电容器(SSC),并利用电化学工作站对其电性能进行测试,结果表明:在1 mA/cm^(2)的电流下,具有517 mF/cm^(2)的比容量;经过2500次的循环后,具有79.8%的容量保持率,库伦效率超过97%。该研究表明静电植绒技术可以作为制备高性能电极材料的一种有效途径。

关键词：碳纳米管聚苯胺静电植绒电化学沉积

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含分层储能的冷热电联供系统运行优化

化学工程 2024年第1期52卷 88-94页

作者：高冰李国翊梅晓辉赵海洲贾建东国家电网衡水供电公司河北衡水053000 中北大学能源动力工程学院山西太原030051

为提高冷热电联供型微电网对可再生能源的消纳能力,解决源-荷的不确定性使得系统运行稳定性降低的问题,提出含分层储能的三级混合时间尺度滚动优化方法。日前优化目标为日运行成本最低;日内上层以燃料成本和蓄热罐功率变化惩罚成本最低... 详细信息

为提高冷热电联供型微电网对可再生能源的消纳能力,解决源-荷的不确定性使得系统运行稳定性降低的问题,提出含分层储能的三级混合时间尺度滚动优化方法。日前优化目标为日运行成本最低;日内上层以燃料成本和蓄热罐功率变化惩罚成本最低为目标对冷热能进行优化,下层以电网交互成本和蓄电池功率变化惩罚成本最低为优化目标对电能进行优化;实时电系统反馈以电系统削峰填谷作用量和功率波动量最低为优化目标;得出最优的系统中各设备的出力计划。结果表明:该优化方法和分层储能能够有效达到削峰填谷的作用,各设备功率波动率均处于较低水平;冬季典型日的日运行成本比日前成本有所降低。

关键词：冷热电联供型微电网分层储能滚动优化分时间尺度运行优化

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结构动力学应用中若干基本概念的研究

振动与冲击 2024年第4期43卷 297-302页

作者：张开银孙齐熊驷东蒋紫玲武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063

结构动力特性被广泛应用于结构振动控制、结构可靠性设计和健康监测,由此涉及到一些动力学基本概念的理解问题尚待深入探讨。采用一简支梁横向振动算例以及分别通过模态位移法和模态加速度法对多自由度系统的响应振幅进行分析计算,探讨... 详细信息

结构动力特性被广泛应用于结构振动控制、结构可靠性设计和健康监测,由此涉及到一些动力学基本概念的理解问题尚待深入探讨。采用一简支梁横向振动算例以及分别通过模态位移法和模态加速度法对多自由度系统的响应振幅进行分析计算,探讨结构位移响应与第一阶固有频率的关系、结构各阶位移模态的贡献与模态应变能的关系。基于模态正交性,通过分析多自由度振动系统的位移响应,论述了系统共振的必要条件,即在保证系统振动频率(某阶固有频率)等于激励频率的同时,其位移响应还应呈现出相应模态的形态;实现多自由度系统纯模态共振,可用于精确识别结构的模态参数。

关键词：结构动力特性固有频率模态分析多自由度系统共振纯模态

EEMD—模糊聚类在共轨系统故障诊断上的应用研究

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机械设计与制造 2024年第6期400卷 102-105,110页

作者：李良钰苏铁熊马富康蒲瑜中北大学机电工程学院山西太原030051 中北大学能源动力工程学院山西太原030051

高压共轨柴油机作为一种往复式运行的机械,其故障的发生是一个具有模糊性的渐变过程。针对高压共轨柴油机供油系统故障程度诊断中出现的特征值识别困难,分类界限模糊等问题,提出了一种基于EEMD(集合经验模态分解)—模糊聚类的故障诊断... 详细信息

高压共轨柴油机作为一种往复式运行的机械,其故障的发生是一个具有模糊性的渐变过程。针对高压共轨柴油机供油系统故障程度诊断中出现的特征值识别困难,分类界限模糊等问题,提出了一种基于EEMD(集合经验模态分解)—模糊聚类的故障诊断方法。通过EEMD将供油系统轨压信号分解为一系列的IMF(固有模态函数),利用过零率曲线确定的特征提取准则并提取本征模态函数中的特征值,建立模糊聚类模型进行故障程度的诊断。在此基础上通过台架实验获得轨压信号,提取了相关特征值进行识别,分析了诊断结果,验证了该方法的正确性。

关键词：高压共轨故障诊断集合经验模态分解模糊聚类

基于BN-AHP的装甲车辆动力系统故障状态评估

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兵器装备工程学报 2024年第3期45卷 86-93页

作者：王文顺崔俊杰刘勇张江夏添武一博中北大学机电工程学院太原030051 中北大学能源与动力工程学院太原030051

装甲车辆复杂传统部件的损伤能否及时被发现,这关系到整车战备或作战能力,系统的故障状态评估是至关重要的。将贝叶斯网络模型结合云模型理论,建立云贝叶斯网络模型,针对4个不同工况的装甲车辆进行故障状态评估。在获取贝叶斯网络初始... 详细信息

装甲车辆复杂传统部件的损伤能否及时被发现,这关系到整车战备或作战能力,系统的故障状态评估是至关重要的。将贝叶斯网络模型结合云模型理论,建立云贝叶斯网络模型,针对4个不同工况的装甲车辆进行故障状态评估。在获取贝叶斯网络初始节点时更多是依靠专家经验,往往会带来很大的误差,导致条件概率偏差过大,采用证据理论/层次分析法来优化专家经验,确定各个节点的条件概率;将层次分析法转化所得的条件概率值代入到云贝叶斯网络模型中,经过计算可以得到不同损毁等级的概率。将云贝叶斯网络模型计算结果与其他状态评估方法结果进行对比分析,结果表明,所采用的计算方法较其他方法在可靠性和准确性方面有所提高。

关键词：贝叶斯网络层次分析法云模型转换故障状态评估证据理论专家经验

基于格子Boltzmann法的粒子拓扑结构对风力机涡流演变影响研究

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工程热物理学报 2024年第4期45卷 988-1000页

作者：薛飞飞许昌韩星星贺宇杭沈文忠邓智文河海大学能源与电气学院南京211100 河海大学新能源学院常州213200 扬州大学电气与能源动力工程学院扬州225009

格子Boltzmann方法(LBM)具有无网格的特性,但空间离散过程中粒子拓扑结构应同流场结构相匹配,拓扑结构由远场粒子尺度、近壁粒子尺度、涡结动态粒子加密阈值尺度、粒子细化的过渡长度等构成。本文结合叶尖涡涡核尺度,开展LBM法粒子分布... 详细信息

格子Boltzmann方法(LBM)具有无网格的特性,但空间离散过程中粒子拓扑结构应同流场结构相匹配,拓扑结构由远场粒子尺度、近壁粒子尺度、涡结动态粒子加密阈值尺度、粒子细化的过渡长度等构成。本文结合叶尖涡涡核尺度,开展LBM法粒子分布的拓扑关系寻优研究,对比分析MEXICO风力机尾流预测精度,以形成兼顾计算效率和精度的风力机尾流模拟最佳粒子拓扑结构。研究发现,近壁粒子尺度及粒子细化的过渡长度对尾流影响较大,涡结动态粒子分布尺度影响次之;叶片近壁粒子尺度不应低于叶尖涡模拟涡核尺度的1/6,首层过渡层长度是涡核尺度两倍左右;涡结粒子加密尺度取涡核尺度1/3时,风力机尾流模拟精度能够兼顾计算效率与精度。

关键词：格子Boltzmann法风力机粒子拓扑结构 AMR 尾流