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近红外光在弹状流中的传播特性

仪器仪表学报 2021年第12期42卷 236-244页

作者：方立德张真玉徐潇潇郭素娜王帆河北大学质量技术监督学院保定071002

弹状流是多相流中常见的流型,流动参数相含率的准确测量是分析流动状态、求取混合物平均密度的前提,对石油、化工等领域意义重大。首先根据菲涅耳定律及麦克斯韦方程理论,推导出管道圆弧上近红外光的能量分布特性。设计了一种单发多收... 详细信息

弹状流是多相流中常见的流型,流动参数相含率的准确测量是分析流动状态、求取混合物平均密度的前提,对石油、化工等领域意义重大。首先根据菲涅耳定律及麦克斯韦方程理论,推导出管道圆弧上近红外光的能量分布特性。设计了一种单发多收的近红外传感器,研究近红外光在弹状流中的传播特性,通过实验证明了管道圆周各个探头接收到的电压值与探头安装角度成余弦关系。根据朗伯-比尔定律推导了近红外光探测器接收到的电压值、近红外光探测器安装角度与相含率之间的关系,建立了弹状流相含率测量模型。实验在内径为50 mm的水平透明管道内进行,气体流量在0.5 m^(3)/h和2 m^(3)/h之间,液相流量在5 m^(3)/h和9 m^(3)/h之间。研究结果表明:相含率的预测模型的相对误差在±7%之间。

关键词：近红外光相含率传播特性弹状流

基于激光诱导荧光成像技术的截面含气率检测研究

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仪器仪表学报 2021年第10期42卷 2-8页

作者：韩棒棒赵治月赵俊雨张真玉方立德河北大学质量技术监督学院保定210046

截面含气率作为气液两相流动过程中的基本参数之一,对石油管道的开采、输运,核反应堆冷却塔的设计等过程具有重要意义。本文提出了基于激光诱导成像技术和高速摄录系统的截面含气率直接检测方法,有效的避免管道曲率和介质折射率导致的... 详细信息

截面含气率作为气液两相流动过程中的基本参数之一,对石油管道的开采、输运,核反应堆冷却塔的设计等过程具有重要意义。本文提出了基于激光诱导成像技术和高速摄录系统的截面含气率直接检测方法,有效的避免管道曲率和介质折射率导致的光学畸变。在河北大学多相流循环装置进行实验,测量了18个流量点,液相流量测量范围10~35 L/min,气相流量测量范围2.0~3.0 L/min。运用计量比对的思想,对两种检测技术获得的截面含气率值求取偏差并进行修正,最大偏差仅为0.01459。结果表明两种方法得到的截面含气率值具有较好的一致性,证明本文提出的荧光成像技术对气液两相分层流截面含气率的检测是有效的。

关键词：分层流截面含气率激光诱导荧光成像技术高速摄录系统

基于ISODATA改进K均值聚类算法的NLOS识别技术

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电子测量技术 2024年第4期47卷 172-180页

作者：韦子辉廖戈李明轩周敬仪董鹏河北大学质量技术监督学院保定071002

针对超宽带信号中非视距误差造成定位系统定位偏差的问题,提出了一种改进无监督算法的NLOS识别技术。本文提取信道脉冲冲激响应波形的8种特征参量,选择主成分分析算法对多维特征进行降维处理;采用基于迭代自组织数据分析法改进的K均值... 详细信息

针对超宽带信号中非视距误差造成定位系统定位偏差的问题,提出了一种改进无监督算法的NLOS识别技术。本文提取信道脉冲冲激响应波形的8种特征参量,选择主成分分析算法对多维特征进行降维处理;采用基于迭代自组织数据分析法改进的K均值聚类算法,自适应地选择K值来区分视距和非视距信号;最后,结合特征参量的冗余性、相关性对分类结果进行判别。实验结果表明,该方法能有效地识别出NLOS信号,且具有较好的环境适应性,识别准确度达到95%。

关键词：超宽带定位非视距识别无监督算法信道冲激响应

烃类混合物的McAllister三体模型通用化

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工程热物理学报 2021年第6期42卷 1402-1406页

作者：王小杰马英杰李小亭方立德河北大学质量技术监督学院保定071002

McAllister三体模型的关联性限制了其拓展应用,本文在搜集文献中14类系列型烃类混合物黏度实验数据的基础上,拟合得到了其模型参数。分析发现,McAllister三体模型的两个待定参数(v12与v21)与等效沸点(T_(bij))及实验温度(T)间存在一定... 详细信息

McAllister三体模型的关联性限制了其拓展应用,本文在搜集文献中14类系列型烃类混合物黏度实验数据的基础上,拟合得到了其模型参数。分析发现,McAllister三体模型的两个待定参数(v12与v21)与等效沸点(T_(bij))及实验温度(T)间存在一定的规律,由此获得了模型参数的定量推算关系,进而建立了一种具有预测同系列烃类混合物黏度的通用化McAllister三体模型。将新模型的计算结果与实验值进行比较表明,对于所有二元体系的总体平均相对偏差为0.79%,最大相对偏差为7.22%。

关键词：烃类物质 McAllister三体模型黏度预测模型通用化

基于自适应Levy飞行改进的TDOA三维定位算法

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河北大学学报（自然科学版） 2023年第2期43卷 207-215页

作者：韦子辉李小阳王勒蔡大鑫叶兴跃丁振君河北大学质量技术监督学院河北保定071002

针对已有的算法在基于到达时间差(time difference of arrival,TDOA)测量方案中存在的搜索能力不均衡,导致三维定位区域局部存在定位精度低甚至求解失败的问题,提出了一种基于改进探路者优化算法(pathfinder algorithm,PFA)的TDOA定位算... 详细信息

针对已有的算法在基于到达时间差(time difference of arrival,TDOA)测量方案中存在的搜索能力不均衡,导致三维定位区域局部存在定位精度低甚至求解失败的问题,提出了一种基于改进探路者优化算法(pathfinder algorithm,PFA)的TDOA定位算法,通过将自适应Levy飞行和改进后的PFA算法进行融合,增强了个体对定位区域复杂环境的适应性,解决算法早熟、易陷入局部最优等问题,提升了算法综合性能.通过仿真和实验,结果表明:与Taylor算法、LM算法相比,本文提出的算法(Levy-pathfinder algorithm,LPFA)可以提高定位精度;与PSO算法、PFA算法相比,LPFA算法可以在提高运算速度的同时得到更准确的定位结果.

关键词：超宽带到达时间差三维定位改进探路者优化算法自适应Levy飞行

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泡沫金属在PEMFC流场中的应用

电池 2023年第5期53卷 490-493页

作者：王翠表孙峰苏丹丹董小平河北大学质量技术监督学院河北保定071000

优化流场结构,可提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)的反应物气体传质和输出性能。泡沫金属是具有高孔隙率和高导电性的多孔材料。建立以泡沫金属为阴极流场的三维单相等温PEMFC模型,并与平行流场、波浪形流场和蛇形阴极流场模型对比,分析... 详细信息

优化流场结构,可提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)的反应物气体传质和输出性能。泡沫金属是具有高孔隙率和高导电性的多孔材料。建立以泡沫金属为阴极流场的三维单相等温PEMFC模型,并与平行流场、波浪形流场和蛇形阴极流场模型对比,分析化学计量比对PEMFC氧气摩尔分数及电流密度的影响。泡沫金属作为阴极流场,可提高气体扩散层和催化层的反应物气体浓度,从而提高电化学反应效率;工作电压为0.30 V时,燃料电池的电流密度比蛇形流场的提高了38.84%;提高化学计量比,可提高反应气体的摩尔分数及输出性能,当阳极化学计量比从1.5提高到3.0时,气体扩散层(GDL)中的平均氢气摩尔分数提高41.02%,电流密度提高51.80%。

关键词：质子交换膜燃料电池流场泡沫金属操作参数电流密度

基于本征正交分解和卡尔曼滤波的结构损伤识别

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振动与冲击 2023年第18期42卷 304-312页

作者：杨少冲姚远张凯宋康宁刘家亮靳佳林马连华方有亮河北大学建筑工程学院河北保定071002 河北大学质量技术监督学院河北保定071002

目前已有损伤识别方法难以实现对结构的实时、准确地健康监测,针对这一问题发展了一种基于本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)与卡尔曼滤波(Kalman filter,KF)相结合的POD-KF方法,对动载荷作用下的结构损伤识别进行了... 详细信息

目前已有损伤识别方法难以实现对结构的实时、准确地健康监测,针对这一问题发展了一种基于本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)与卡尔曼滤波(Kalman filter,KF)相结合的POD-KF方法,对动载荷作用下的结构损伤识别进行了研究。该方法利用KF方法在线更新降阶模型的子空间,解决未知载荷作用下多自由度结构动力分析计算量大且难以收敛的问题,仅利用结构响应实时跟踪损伤的演化并对其进行定位,不需要耗时的再训练阶段;并以六层剪切型框架为例开展了数值模拟研究,验证了所发展理论与数值算法的有效性,结果表明所提出的方法在减少计算量的同时,能够保证较高的精度,有效地识别出剪切型建筑结构损伤的位置和严重程度,且能够有效抑制响应信号中的噪声,同时在处理微小损伤时仍具有较高的精度。

关键词：损伤识别本征正交分解卡尔曼滤波数据驱动健康监测

阴极压力对质子交换膜燃料电池输出性能的影响

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科学技术与工程 2022年第7期22卷 2741-2746页

作者：孙峰苏丹丹董小平李志远河北大学质量技术监督学院保定071000

活化极化是由电极电化学反应造成的电压损失,对质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的输出性能有重要影响。分析了PEMFC的工作原理和活化极化性能,建立了活化极化数学模型;同时针对6种不同阴极压力(30、40、5... 详细信息

活化极化是由电极电化学反应造成的电压损失,对质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的输出性能有重要影响。分析了PEMFC的工作原理和活化极化性能,建立了活化极化数学模型;同时针对6种不同阴极压力(30、40、50、60、70、80 kPa)下的PEMFC极化曲线进行了MATLAB仿真和实验测试,在此基础上得出了阴极压力对PEMFC活化极化电压、输出功率、开路电压以及电化学效率的影响规律。仿真和实验结果表明,增大阴极压力可明显减小活化极化,提高PEMFC输出电压;在电池工作温度为60℃,阳极压力为60 kPa时,随着阴极压力的增加,PEMFC输出电压呈现先增大后减小的变化趋势,当阴极压力为70 kPa时,PEMFC输出功率最大,同时电化学效率最高。

关键词：质子交换膜燃料电池活化极化阴极压力输出性能

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垂直管气液两相环状流的界面扰动波速度

化工学报 2018年第7期69卷 2926-2934页

作者：赵宁王配配郭素娜方立德王东星陈雪河北大学质量技术监督学院河北保定071002

在气液两相环状流中,界面波是两相间质量、动量和能量转移的重要载体,对其特性参数(波速、波频和波幅)的研究具有重要意义。首先根据气液两相流界面波分类,对其特征进行了定性描述。针对现有的界面剪切力推导了界面扰动波速度预测模型,... 详细信息

在气液两相环状流中,界面波是两相间质量、动量和能量转移的重要载体,对其特性参数(波速、波频和波幅)的研究具有重要意义。首先根据气液两相流界面波分类,对其特征进行了定性描述。针对现有的界面剪切力推导了界面扰动波速度预测模型,考虑了气核中夹带液滴引起的密度增量及气核与液膜表面相对速度的影响,得到了改进的垂直管环状流扰动波速预测模型。针对工业现场工况压力较高现状,设计了基于近红外吸收衰减技术和互相关原理的界面波波速测量传感器,在五种压力(0.2~0.9 MPa)154个界面波波动速度条件下进行了实验。结果表明,改进后模型预测效果良好,相对误差在±10%左右,在不同系统压力条件下具有一定外推性。

关键词：垂直管气液两相流优化吸收界面波波动速度预测