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贫数据中基于模型自训练的空气处理设备故障诊断

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 454-461页

作者：孟华裴迪阮应君钱凡悦邓永康郑铭桦同济大学机械与能源工程学院上海201804

针对空气处理设备(AHU)故障贫数据,基于深度置信网络(DBN)模型对4种特征选择算法进行对比研究,结果表明最大相关最小冗余算法的特征子集在诊断准确率及子集元素稳定性上表现最优。提出将DBN嵌入自训练框架的故障诊断模型,发现DBN自训练... 详细信息

针对空气处理设备(AHU)故障贫数据,基于深度置信网络(DBN)模型对4种特征选择算法进行对比研究,结果表明最大相关最小冗余算法的特征子集在诊断准确率及子集元素稳定性上表现最优。提出将DBN嵌入自训练框架的故障诊断模型,发现DBN自训练的诊断准确率较单纯DBN最高可提升19.5%。提出均匀抽样及按比例抽样2种自训练伪标签抽样策略,二者的诊断准确率均随抽样数减小而增大,在不同抽样数中的最大差异为3.42%;在所有贫数据样本中,均匀抽样策略始终优于按比例抽样,诊断准确率最大相差1.39%,表明在故障标签匮乏时,采用均匀抽样策略及较小的抽样数有利于提升DBN自训练的诊断性能。

关键词：故障检测与诊断空气处理设备贫数据特征选择深度置信网络自训练模型

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磁热耦合下的比例电磁铁热稳健性再设计

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 89-98页

作者：刘宸宇王安麟李晓田刘家铭李晓祥同济大学机械与能源工程学院上海201804

针对工程机械比例阀用电磁铁的耐久性问题,为提高在随机载荷条件下抵抗热失效的能力,综合多物理场耦合理论与稳健性优化理论,提出了比例电磁铁的参数化再设计模型。以一种具有盆式吸合结构的比例电磁铁为研究对象,通过稳态电磁测试和温... 详细信息

针对工程机械比例阀用电磁铁的耐久性问题,为提高在随机载荷条件下抵抗热失效的能力,综合多物理场耦合理论与稳健性优化理论,提出了比例电磁铁的参数化再设计模型。以一种具有盆式吸合结构的比例电磁铁为研究对象,通过稳态电磁测试和温度分布测试,验证了所提出的参数化模型的有效性,并在保证电磁算力精度的前提下,标定了系统中量值模糊的导磁、传热等参数;以电磁铁和线圈主要结构参数为控制因子,以生产工艺条件不确定性导致的线圈漆包铜导线线径随机误差为噪声因子,基于田口方法设计正交试验,定义了多因素加权的比例电磁铁热稳健性再设计评价函数;以挖掘机现场试验获得的比例电磁铁热负载作为响应计算热源,在不导致线圈绝缘破损失效的许用温升约束下,进行关键结构参数在噪声扰动下系统响应变异最小的再设计。研究结果表明:线圈长度和匝数是影响电磁铁热稳健性的主要因素,由绕线工艺决定的线圈窗口形态决定了系统的导磁、传热能力。文中提出的比例电磁铁热稳健性再设计方法对于磁热耦合下的机电产品定制化设计具有工程化参考价值。

关键词：比例电磁铁线圈多物理场耦合热稳健性再设计田口方法

Al-Si镀层22MnB5激光焊的熔池流动特性及元素分布

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焊接学报 2024年第6期45卷 1-11页

作者：朱李斌汪乾潘宣军李思良葛星张衡刘海江同济大学机械与能源工程学院上海200092

熔池流动行为对镀层元素在焊缝中的分布起决定性作用.采用建立激光焊熔池三维瞬态数值模型的方法,分析AlSi镀层22MnB5高强度钢激光焊的熔池流动行为及其对焊缝中Al元素分布的影响规律.在焊接试验中,根据能谱仪对焊接接头的扫描数据验证... 详细信息

熔池流动行为对镀层元素在焊缝中的分布起决定性作用.采用建立激光焊熔池三维瞬态数值模型的方法,分析AlSi镀层22MnB5高强度钢激光焊的熔池流动行为及其对焊缝中Al元素分布的影响规律.在焊接试验中,根据能谱仪对焊接接头的扫描数据验证数值模型的可靠性.结合模拟结果与试验结果对激光焊熔池流动行为及焊缝Al元素分布规律进行研究.结果表明,根据激光焊热输入与功率密度阈值的不同,熔池形貌呈现无匙孔、未完全贯穿匙孔和完全贯穿匙孔3种特征,并存有不同的温度场、流场、流速和稳定性.无匙孔熔池由于流速分布均匀,涡流产生较少,稳定性最好.镀层Al元素在焊接接头上下焊趾区域易产生偏聚,较之上表面镀层,下表面镀层进入熔池后Al元素偏聚现象更明显.因此,上部Al元素均质化分布显著优于下部.

关键词： Al-Si镀层22MnB5高强度钢数值模拟熔池流动 Al元素均质化

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尺寸偏差下的车身含胶滚边滚轮的位姿补偿

中国机械工程 2024年第2期35卷 364-370页

作者：李默之朱文峰王顺超同济大学机械与能源工程学院上海210804

针对铝合金车身更严格的外观精度要求,提出一种面向车身尺寸偏差的滚轮位姿补偿方法。首先对尺寸偏差区间与胎模边线进行等距离散,得到尺寸偏差矩阵;然后基于Frenet标架与齐次坐标变换将尺寸偏差映射为滚轮位姿,得到滚轮位姿偏差矩阵;... 详细信息

针对铝合金车身更严格的外观精度要求,提出一种面向车身尺寸偏差的滚轮位姿补偿方法。首先对尺寸偏差区间与胎模边线进行等距离散,得到尺寸偏差矩阵;然后基于Frenet标架与齐次坐标变换将尺寸偏差映射为滚轮位姿,得到滚轮位姿偏差矩阵;最后将滚轮位姿补偿量转化为滚轮位姿偏差矩阵行编号的调整量,得到补偿后的滚轮位姿。其中,滚轮位姿偏差矩阵由胎模曲面/曲线方程、滚轮倾角,以及FEM-SPH有限元仿真获得的尺寸偏差与TCP-RTP值的量化模型决定。实验结果表明,滚轮位姿补偿后的车身尺寸偏差平均值由0.32 mm降至0.14 mm。

关键词：滚压成形偏差工艺补偿折边胶

基于图像识别仿生木纹的三维打印路径规划方法

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第2期52卷 268-275页

作者：于颖白捷仁李帅帅李思齐王玉同济大学机械与能源工程学院上海201804 同济大学中德工程学院上海201804

针对传统三维打印采用的诸如网格、三角等均匀同构介观结构填充存在结构效率低、与承载零件应力场不协调等问题,受自然生长的木纹可提高木材整体性能的启发,提出基于图像识别仿生木纹的三维打印路径规划方法,旨在借鉴木材的纤维排布以... 详细信息

针对传统三维打印采用的诸如网格、三角等均匀同构介观结构填充存在结构效率低、与承载零件应力场不协调等问题,受自然生长的木纹可提高木材整体性能的启发,提出基于图像识别仿生木纹的三维打印路径规划方法,旨在借鉴木材的纤维排布以改善零件的机械性能。通过木材铣削分层,依次提取各层图像木纹并生成对应打印路径,并逐层打印出仿生木纹试件。拉伸试验结果表明:相比同质量的网格填充、三角填充、直线填充三种传统均匀同构填充试件,基于仿生木纹的非均匀异构打印试件最大拉伸载荷分别提高了115.03%、72.89%、64.39%,证明了基于仿生木纹的非均匀介观填充结构能够显著提高打印件拉伸强度。

关键词：仿生木纹介观结构图像识别路径规划三维打印

高压控制策略对CO_(2)热泵热水器长期能效影响

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工程热物理学报 2024年第2期45卷 324-327页

作者：赵晓璇何宇佳成家豪张春路同济大学机械与能源工程学院上海201804

CO_(2)热泵热水器的高压控制策略在部件性能长期衰减影响下会造成额外的性能损失。本文对CO_(2)热泵热水器进行了系统仿真计算,引入部件衰减因子来模拟长期运行影响,对不同的典型离线控制策略进行了COP和APF损失率的对比研究,以此评估... 详细信息

CO_(2)热泵热水器的高压控制策略在部件性能长期衰减影响下会造成额外的性能损失。本文对CO_(2)热泵热水器进行了系统仿真计算,引入部件衰减因子来模拟长期运行影响,对不同的典型离线控制策略进行了COP和APF损失率的对比研究,以此评估各方法应对长期部件性能衰减的鲁棒性。结果表明,在名义工况下,面向换热器性能衰减,控制参数为环境温度和气冷器出口温度的策略COP平均损失率最小,而控制环境温度和出水温度的策略则更适于压缩机衰减显著的情景。控制蒸发温度和气冷器出口温度的方法应对全年性能衰减时鲁棒性较好,APF平均损失率可降至2.52%。

关键词： CO_(2)热泵控制策略长期能效评估 APF

燃料电池氢气流量控制系统变负载匹配设计与仿真

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第8期52卷 1297-1304页

作者：李晶张力邹姜昆明平文同济大学机械与能源工程学院上海201804 同济大学汽车学院上海201804 同济大学新能源汽车工程中心上海201804

针对车载质子交换膜燃料电池供氢系统负载工况多变时的氢气流量控制问题,提出一种基于比例减压阀与流量控制阀的氢气流量负载匹配控制系统架构与方法。建立了从高压储氢瓶至燃料电池堆的供氢系统整体模型,基于该模型设计了比例减压阀、... 详细信息

针对车载质子交换膜燃料电池供氢系统负载工况多变时的氢气流量控制问题,提出一种基于比例减压阀与流量控制阀的氢气流量负载匹配控制系统架构与方法。建立了从高压储氢瓶至燃料电池堆的供氢系统整体模型,基于该模型设计了比例减压阀、流量控制阀与氢气循环泵的控制策略,并就某一型号电堆的变负载工况对系统模型与控制策略进行仿真验证。结果表明:电堆阳极压力可快速跟踪给定压力,响应时间约2~3s;氢气流量可适应负载变化需求,其瞬时超调量与压力响应速度成正相关;稳态时氢气利用率维持在95%以上,供氢过量比维持在1.27以上,供气氮含量维持在5%以下,满足电堆性能需求。

关键词：质子交换膜燃料电池供氢系统变负载工况负载匹配控制策略

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辐射诱导纳米气泡的分子动力学模拟

工程热物理学报 2024年第8期45卷 2437-2440页

作者：赵畅安巍张一帆同济大学机械与能源工程学院上海201804

辐射诱导下产生的纳米气泡在很多新兴产业中具有重要的应用价值;然而,在连续入射光照射下,小尺寸粒子表面气泡成核阈值高、产生气泡困难等问题限制了其在光流控、生物医学等领域中的应用。因此,本文提出将小尺寸纳米粒子组装成聚集阵列... 详细信息

辐射诱导下产生的纳米气泡在很多新兴产业中具有重要的应用价值;然而,在连续入射光照射下,小尺寸粒子表面气泡成核阈值高、产生气泡困难等问题限制了其在光流控、生物医学等领域中的应用。因此,本文提出将小尺寸纳米粒子组装成聚集阵列的方式,明显促进了其表面气泡的成核过程。不仅如此,当激发局域等离子共振效应时,发现局域增强电场能够进一步显著加快气泡生成。本文能够为促进纳米粒子表面气泡的成核过程提供新思路,为将小尺寸粒子应用于诸多新兴领域提供有力的理论指导。

关键词：纳米汽泡表面等离子共振分子模拟

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PEMFC冷启动过程阻抗谱及特征频率分析

汽车工程 2024年第2期46卷 269-280页

作者：陶阿邦陶建建魏学哲同济大学汽车学院上海201804 同济大学新能源工程中心上海201804

为优化质子交换膜燃料电池(PEMFC)冷启动过程,提供足量的反馈数据十分必要,常见的阻抗谱和等效电路因其获取周期较长,无法提供足量且实时的反馈。为此,本文在COMSOL中建立冷启动阻抗模型,结合试验分析其阻抗谱变化,分别在高、中、低频... 详细信息

为优化质子交换膜燃料电池(PEMFC)冷启动过程,提供足量的反馈数据十分必要,常见的阻抗谱和等效电路因其获取周期较长,无法提供足量且实时的反馈。为此,本文在COMSOL中建立冷启动阻抗模型,结合试验分析其阻抗谱变化,分别在高、中、低频区间提出特征频率1 kHz、50 Hz和1 Hz用于表征燃料电池冷启动过程。研究发现,上述特征频率在冷启动的前、中、后3个阶段变化显著,在特征频率1 kHz、50 Hz和1 Hz下阻抗的变化倍率分别为0.38、0.31和1.47。相较于获取完整的阻抗谱和拟合等效电路,在保留了特征信息的情况下提高了采集数据的实时性。因此,可利用特征频率点的阻抗表征冷启动过程,为实时监测冷启动内部状态提供条件。

关键词：质子交换膜燃料电池阻抗谱冷启动解析阻抗模型等效电路模型