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侧壁开孔蜂窝夹芯结构的传热性能分析

航空动力学报 2024年第1期39卷 57-62页

作者：郑宁悦陈学孙创夏新林哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

针对侧壁开孔蜂窝夹芯结构,建立了蜂窝单元高温辐射-导热耦合传热模型,采用有限元方法分析了内部传热机制,获得了其高温等效导热系数。讨论了开孔形状、开孔参数、孔排布形式等结构参数对等效导热系数的影响,拟合得到了等效导热系数的... 详细信息

针对侧壁开孔蜂窝夹芯结构,建立了蜂窝单元高温辐射-导热耦合传热模型,采用有限元方法分析了内部传热机制,获得了其高温等效导热系数。讨论了开孔形状、开孔参数、孔排布形式等结构参数对等效导热系数的影响,拟合得到了等效导热系数的计算关联式。研究表明:开孔形状对蜂窝单元等效导热系数几乎无影响;等效导热系数随孔隙率增大而减小,受开孔数影响较小。并联开孔相对于串联开孔时等效导热系数更低,孔隙率14%、孔数为4时等效导热系数比串联时小8.4%,相较于未开孔时降低16.1%。

关键词：蜂窝结构高温传热等效导热系数侧壁开孔有限元方法

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仿生葫芦储热单元潜热蓄热堆积床数值研究

哈尔滨工业大学学报 2024年第6期56卷 124-132页

作者：张国良罗康王富强东岩陈旭东帅永哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

在碳达峰与碳中和的“双碳”能源背景下,传统封装相变材料(PCM)的储热单元与潜热储热堆积床(LHTES)系统无法满足当前的储热需求,而仿生学在储热领域的应用,可以为二者储热效率的提升提供一种全新的思路。为此,提出一种仿生葫芦结构的新... 详细信息

在碳达峰与碳中和的“双碳”能源背景下,传统封装相变材料(PCM)的储热单元与潜热储热堆积床(LHTES)系统无法满足当前的储热需求,而仿生学在储热领域的应用,可以为二者储热效率的提升提供一种全新的思路。为此,提出一种仿生葫芦结构的新型储热单元以增加传热面积,提高LHTES系统的热性能。优化仿生葫芦单元结构的尺寸参数对单元熔融特性的影响,确定最优熔融特性的尺寸参数。分析传统球形和仿生葫芦LHTES的温度分布、液相率、蓄热能力等性能指标的影响。结果表明,葫芦结构可提升14.5%的单元换热面积,与传统模型相比,仿生模型液相率和储热完成率最大可分别提升12.67%和6.2%。在此基础上,分析入口温度和流速对系统性能的影响,结果表明,进口温度对系统的储热性能影响较大,进口温度增大15 K,堆积床系统的储热时间比原来缩短59.6%。该研究可为优化LHTES系统、提高实际条件下的热性能提供参考。

关键词：太阳能相变材料储热堆积床系统仿生学

微波波段涡旋波束的多模式集成与动态调控研究进展

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电子与信息学报 2024年第5期46卷 1865-1873页

作者：袁乐眙杨德生刘云飞张狂哈尔滨工业大学电子与信息工程学院哈尔滨150001

该文回顾并总结了近期关于涡旋波束多模式集成与动态调控的研究成果与进展。首先从无源超表面透镜出发,利用传播相位与几何相位的综合调控作用,在单一超表面平台上实现了分数模涡旋波束的高纯度激发。更进一步,基于无源式超表面的多模... 详细信息

该文回顾并总结了近期关于涡旋波束多模式集成与动态调控的研究成果与进展。首先从无源超表面透镜出发,利用传播相位与几何相位的综合调控作用,在单一超表面平台上实现了分数模涡旋波束的高纯度激发。更进一步,基于无源式超表面的多模式涡旋集成理论及方法,通过在超表面单元结构中加载变容二极管等有源可调谐式器件,实现涡旋波束的动态切换与人工调控。并在此基础上,对基于超表面的涡旋通信系统实现信道建模,并对涡旋通信系统的性能做出了理论分析与评估,为提高现代通信系统信道容量及信息传输速率打下理论基础。

关键词：微波超表面涡旋波束多模式OAM集成可重构调控 OAM通信

基于机器学习的伯努利夹持器气体流动特性研究

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力学学报 2024年第9期56卷 2565-2578页

作者：王洪悦刘延芳杜德嵩齐乃明哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学苏州研究院江苏苏州215104

电子元器件的非接触输运是实现其全自动化生产的瓶颈之一.伯努利夹持器作为一种非接触式气动夹持装置被广泛应用于工业中物体的抓取、定位和运输,而适用于mm级别半导体器件清洁无损运输的微型伯努利夹持器还鲜有研究.文章采用SST k-ω... 详细信息

电子元器件的非接触输运是实现其全自动化生产的瓶颈之一.伯努利夹持器作为一种非接触式气动夹持装置被广泛应用于工业中物体的抓取、定位和运输,而适用于mm级别半导体器件清洁无损运输的微型伯努利夹持器还鲜有研究.文章采用SST k-ω并结合层流/湍流转捩γ模型,探讨了夹持间隙、喷嘴直径、夹持器尺寸以及供气压力对吸持力和气体消耗率的影响,并分析了其内部的气体流动特性变化;以数值模拟获得的数百个数据作为数据集,利用机器学习方法建立6个夹持器性能预测模型,并结合相应的智能算法对机器学习模型的超参数进行调优,进行特征相关性分析,并比较了各机器学习模型的预测效果.结果表明,吸持力受多因素综合影响:其随供气压力、夹持器尺寸的增大而增大,随夹持间隙及喷嘴直径的增大先增大后减小;气体消耗率随供气压力、夹持间隙以及喷嘴直径的增大而增大.最佳的机器学习模型对吸持力和气体消耗率的预测准确率评价指标R^(2)(越接近1越准确)分别在0.95和0.97左右,预测了不同夹持器尺寸下的最大吸持力及所对应的夹持器参数,与数值结果进行比较其误差小于5%,具有良好的预测能力.此外发现,为保证夹持器低G-F因子工作(产生单位吸持力所需的气体消耗率g/s·N)其供气压力和夹持间隙应分别控制在3~5 bar和0.045~0.08 mm之间,模型可用于多参数影响下的伯努利夹持器吸持力和气体消耗率的预测.结果可为微型伯努利夹持器设计及结构参数优化提供参考.

关键词：伯努利夹持器机器学习层流/湍流转捩吸持力气体消耗率

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月壤-柔性充气膜组合式防护层力热性能分析

宇航学报 2024年第5期45卷 778-789页

作者：迟海义袁帅潘文特高飞宇张泽旭王永滨哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学建筑学院哈尔滨150090 北京空间机电研究所北京100094

面向未来月球驻人基地建设速度快、运输成本低、可靠性高的需求,提出了月壤-柔性充气膜组合式防护层结构与刚性舱体相结合的月球基地建造方案。该建造方案以柔性充气膜作为主体承力结构,下方放置刚性舱体。对柔性充气膜单元进行模态分析... 详细信息

面向未来月球驻人基地建设速度快、运输成本低、可靠性高的需求,提出了月壤-柔性充气膜组合式防护层结构与刚性舱体相结合的月球基地建造方案。该建造方案以柔性充气膜作为主体承力结构,下方放置刚性舱体。对柔性充气膜单元进行模态分析,探究柔性充气膜单元固有振动频率与内压、覆盖月壤的厚度的关系,通过调整防护层参数改变结构频率从而避免与月震发生共振;在柔性充气膜上覆盖松软月壤并烧结表层月壤,通过热学与辐射仿真分析,对松软月壤隔热效果与防护层屏蔽辐射效果进行模拟,确定二者厚度,并对隔热性能与物性参数的敏感性进行探究;通过力学分析,探究柔性充气膜在给定厚度防护层下的变形量与膜厚、内压、肋径的关系。计算与仿真结果表明,该建造方案可以有效应对月面粒子辐射、月震与大交变温差环境,结构具有良好的力学稳定性,可为未来月球基地建造方式提供参考。

关键词：月球基地月壤-柔性防护层极端温度静力学分析

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高超声速飞行器末制导段协同避障决策方法

兵工学报 2024年第9期45卷 3147-3160页

作者：胡砚洋何凡白成超哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150001

针对高超声速飞行器集群编队控制中飞行器飞行速度快、环境参数变化剧烈导致的集群控制困难问题,提出基于强化学习的集中式训练、分布式执行智能集群控制方法。建立高超声速飞行器集群运动学模型,以协同打击、编队保持作为典型目标,将... 详细信息

针对高超声速飞行器集群编队控制中飞行器飞行速度快、环境参数变化剧烈导致的集群控制困难问题,提出基于强化学习的集中式训练、分布式执行智能集群控制方法。建立高超声速飞行器集群运动学模型,以协同打击、编队保持作为典型目标,将过载、通信、障碍作为约束,设计了观测空间与动作空间。考虑飞行器间、飞行器与目标、飞行器与障碍物相对位置速度关系设计奖励函数,通过不断调整奖励函数权值并对飞行器进行训练,实现飞行器集群的编队控制。为了考核新算法的性能,建立评价指标,开展大量有扰动随机环境下的仿真分析。仿真结果表明,新的智能控制方法在障碍物随机位置增加的测试环境中仍能完成编队控制,为高速复杂飞行环境下的编队控制提供了一种新的解决方法。

关键词：高超声速飞行器强化学习编队控制协同避障

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增材制造TiAl合金的研究进展

金属学报 2024年第1期60卷 1-15页

作者：陈玉勇时国浩杜之明张宇常帅哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工业大学金属精密热加工国家级重点实验室哈尔滨150001

轻质耐热的TiAl合金是航空航天和民用工业等领域最具潜力的高温结构材料之一。然而,由于其低的延展性和断裂韧性,制造TiAl零部件具有挑战性。目前,增材制造工艺被认为是制造TiAl零件具有前途的技术之一。本文在介绍增材制造技术原理和... 详细信息

轻质耐热的TiAl合金是航空航天和民用工业等领域最具潜力的高温结构材料之一。然而,由于其低的延展性和断裂韧性,制造TiAl零部件具有挑战性。目前,增材制造工艺被认为是制造TiAl零件具有前途的技术之一。本文在介绍增材制造技术原理和特点的基础上,综述了激光金属沉积(LMD)、选区激光熔化(SLM)和电子束熔化(EBM)制备TiAl合金的工艺-组织-性能关系,并对该技术未来的发展趋势进行了展望。

关键词： TiAl合金激光金属沉积选区激光熔化电子束熔化

基于比例谐振内模扩张状态观测器的PMLSM推力波动抑制策略

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电工技术学报 2024年第8期39卷 2449-2458页

作者：张国强赵新茹张恒王高林徐殿国哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院哈尔滨150001

定位力是永磁同步直线电机(PMLSM)产生推力波动的主要原因,导致振动和噪声,恶化驱动系统运行性能。针对这一问题,该文提出一种基于比例谐振内模扩张状态观测器(PR-IMESO)的PMLSM推力波动抑制策略以提高系统控制精度和运行性能。首先,对P... 详细信息

定位力是永磁同步直线电机(PMLSM)产生推力波动的主要原因,导致振动和噪声,恶化驱动系统运行性能。针对这一问题,该文提出一种基于比例谐振内模扩张状态观测器(PR-IMESO)的PMLSM推力波动抑制策略以提高系统控制精度和运行性能。首先,对PMLSM推力波动进行建模与分析,针对推力波动中占比较大的定位力分量,根据内模原理研究考虑定位力模型的内模扩张状态观测器(IMESO),并在观测器中引入谐振项以加强对二次脉动定位力的抑制。所提出抑制策略对PMLSM定位力具有良好的观测及补偿能力,还可对其余未建模的复杂动子推力波动进行抑制,具有较好的推力波动整体抑制效果。最后,在一台750 W的PMLSM实验平台上验证所提出抑制策略的有效性。

关键词：永磁同步直线电机定位力比例谐振内模扩张状态观测器推力波动抑制

Mn-Fe-P-Si合金磁热性能的研究进展

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稀有金属材料与工程 2024年第2期53卷 581-592页

作者：骆琳沈红先张伦勇姜思达孙剑飞哈尔滨工业大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学空间环境与物质科学研究院黑龙江哈尔滨150001

作为传统蒸气-压缩技术的潜在替代技术,磁制冷技术因高效、环保而备受关注。磁制冷技术基于磁性材料的磁热效应。磁热材料作为磁制冷机的关键组成部分,其性能制约着磁制冷技术的发展。在磁热材料中,Mn-Fe-P-Si合金由于具有大磁热效应、... 详细信息

作为传统蒸气-压缩技术的潜在替代技术,磁制冷技术因高效、环保而备受关注。磁制冷技术基于磁性材料的磁热效应。磁热材料作为磁制冷机的关键组成部分,其性能制约着磁制冷技术的发展。在磁热材料中,Mn-Fe-P-Si合金由于具有大磁热效应、成本低和磁热性能可调控等优势,被认为是极具发展前景的室温磁制冷材料,受到研究者的广泛关注。本文主要综述了近年来国内外关于Mn-Fe-P-Si合金磁热性能及其调控的相关研究进展,为Mn-Fe-P-Si磁制冷材料的进一步研究提供参考。

关键词：磁制冷 Mn-Fe-P-Si 室温磁热效应