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动力电池智能卷绕技术

储能科学与技术 2024年第4期13卷 1176-1187页

作者：柯奥阳如坤吴学科深圳吉阳智能科技有限公司广东深圳518100 清华大学工程师学院北京100084

在卷绕电芯质量的把控中,极耳对齐精度是一个极为复杂的影响因素,涉及多个工序的质量。为了解决电芯多极耳对齐精度差的问题,本文通过建立极耳位置模型,采用边缘闭环控制算法,对影响对齐精度的各项参数进行检测、矫正和控制闭环,为现有... 详细信息

在卷绕电芯质量的把控中,极耳对齐精度是一个极为复杂的影响因素,涉及多个工序的质量。为了解决电芯多极耳对齐精度差的问题,本文通过建立极耳位置模型,采用边缘闭环控制算法,对影响对齐精度的各项参数进行检测、矫正和控制闭环,为现有控制技术提供理论参考数据,实现极耳对齐精度的有效控制。同时,极耳位置模型可反映各项参数对极耳位置的影响方式以及极耳错位的表现方式,以便于研发人员理解各项参数对极耳错位的影响程度以及修正极耳错位的方式,并将其表现在控制方法中。仿真分析与实际控制工况的结合结果表明,所采取的控制方法对改善极耳位置有着较高的适应性,且模型也能准确反映出极耳位置的变化趋势。此外,本文进一步探讨了实现智能卷绕整体闭环的逻辑方法,进而优化整个卷绕工艺中的控制闭环,对最终实现卷绕工艺的质量闭环,提高电池性能质量以及生产效率的目标,有着重大的参考意义。

关键词：动力电池极耳错位智能卷绕边缘闭环整体闭环

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水泥回转窑富氧煤粉燃烧数值模拟优化研究

煤炭学报 2024年

作者：黄冠硕周月桂上海交通大学巴黎卓越工程师学院上海交通大学机械与动力工程学院热能工程研究所

水泥生产是一种高二氧化碳排放的过程，其中煤粉燃烧产生的碳排放是水泥回转窑碳排放的重要组成部分，富氧燃烧技术在电站锅炉碳捕集利用方面的优势使得其在工业炉窑中的应用受到了广泛关注。前人对水泥回转窑富氧燃烧改造后炉内组分浓... 详细信息

水泥生产是一种高二氧化碳排放的过程，其中煤粉燃烧产生的碳排放是水泥回转窑碳排放的重要组成部分，富氧燃烧技术在电站锅炉碳捕集利用方面的优势使得其在工业炉窑中的应用受到了广泛关注。前人对水泥回转窑富氧燃烧改造后炉内组分浓度和燃烧特性进行了研究，但针对水泥回转窑富氧燃烧改造后与原有空气气氛下传热特性的匹配方法并不完善。为了获得在保证水泥生产质量条件下对水泥回转窑进行富氧燃烧改造的最佳策略，采用计算流体动力学（CFD）软件对500 kW水泥回转窑燃烧试验炉富氧煤粉燃烧进行了三维建模，研究了总体氧气浓度(25%-35%)，恒定总体氧气浓度条件下一、二次风的氧气分配方法和二次风预热温度(650-950?C)对炉内传热特性和火焰长度的影响。模拟结果表明，在富氧燃烧气氛下，不同总体氧气浓度下的火焰长度相对于空气气氛增加了5%-8%。炉内峰值温度和热通量随着总体氧气浓度增加显著提高，当总体氧气浓度分别为29%和35%时，总体热通量和炉内峰值温度与空气气氛相同。保持总体氧气浓度为29%，改变一、二次风氧气分配方法时，当一次风氧气浓度从0增加至80%，总体热通量与空气气氛下热通量的差异的变化范围在3%以内。并且当一次风氧气浓度为60%时，在保证总体热通量与空气气氛下的总体热通量基本一致的同时，可以进一步降低与空气气氛下的沿程热通量差异。在总体氧浓度29%，一次风氧浓度60%时，当二次风温度从650?C升高至950?C时，总体热通量和火焰长度分别增加16%和4%，二次风温度为720-760?C时可以实现与空气气氛相同的炉内总体热通量匹配。

关键词：水泥回转窑富氧燃烧传热特性氧气分配方法数值模拟

考虑自支撑临界角的3D打印混凝土球壳结构拆分方法与成型试验

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工程设计学报 2024年

作者：李胤贤蒋友宝刘艳高鹏翔长沙理工大学卓越工程师学院长沙理工大学土木工程学院

为实现3D打印混凝土球壳结构无支撑建造，本文提出了一种基于自支撑临界角的结构拆分建造方法。该法将结构拆分问题转换为单目标优化问题，依据改进遗传算法和动态优化拆分策略，寻求到最为简便、可行的球壳结构拆分方案。基于拆分方案... 详细信息

为实现3D打印混凝土球壳结构无支撑建造，本文提出了一种基于自支撑临界角的结构拆分建造方法。该法将结构拆分问题转换为单目标优化问题，依据改进遗传算法和动态优化拆分策略，寻求到最为简便、可行的球壳结构拆分方案。基于拆分方案可将球壳结构拆分成若干无需支撑即可打印的部件，对拆分部件逐一打印后完成整体结构的拼装。对混凝土球壳结构而言，随着材料自支撑临界角的增大，拆分部件数量也随之增加，为降低拆分段数过多对结构后续连接及其整体性能的不利影响，3D打印混凝土材料的自支撑临界角不宜过大。模型成型试验表明，本文方法可将球壳结构有效拆分，打印过程中能够免除结构支模工作，提高建造效率。

关键词： 3D打印混凝土球壳结构自支撑临界角遗传算法结构拆分

微量生物炭表面酸性官能团质量摩尔浓度定量分析方法

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哈尔滨工业大学学报 2024年

作者：李崯雪崔邴晗尚宏儒曹永娜程泽斌于艳玲哈尔滨工业大学卓越工程师学院哈工大郑州研究院哈尔滨工业大学化工与化学学院

表面官能团是生物炭的重要组成部分，其种类与数量对生物炭的性质、性能和应用有很大影响。现有碳材料表面官能团定量分析主要方法为Boehm滴定法，该方法耗炭量大、操作步骤多、耗时长。为此，通过构建质子消耗模型、编写python编程程... 详细信息

表面官能团是生物炭的重要组成部分，其种类与数量对生物炭的性质、性能和应用有很大影响。现有碳材料表面官能团定量分析主要方法为Boehm滴定法，该方法耗炭量大、操作步骤多、耗时长。为此，通过构建质子消耗模型、编写python编程程序、进行酸碱滴定实验、调试模型参数，建立一种微量生物炭表面官能团质量摩尔浓度定量分析方法，能够快速测量微量生物炭的表面官能团浓度与对应的酸解离常数pKa。通过调整参数、训练模型，分析此方法适用的生物炭质量范围，发现测试样品质量为50 mg时模型的均方误差EMS<0.002，迭代次数设置为20 000时模型的EMS<0.001，说明测量结果准确度较高。该方法测定的生物炭表面官能团总量与Boehm滴定法的相对误差在2%以内，且生物炭用量缩减95%、测量时间缩短10h以上、实验操作步骤大幅简化，满足生物炭表面官能团定量分析微量、快速的技术需求。

关键词：生物炭表面官能团酸碱滴定定量分析方法

人工智能在长时液流电池储能中的应用:性能优化和大模型

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储能科学与技术 2024年第9期13卷 2871-2883页

作者：刘子玉姜泽坤邱伟徐泉牛迎春徐春明周天航中国石油大学(北京) 北京102249 中海储能科技(北京)有限公司北京102249 中国石油国家卓越工程师学院北京100096

近年来,人工智能(AI)技术在电池设计与优化领域取得了显著进展,特别是在液流电池的研究中展现出巨大的应用潜力。液流电池因其低成本、大规模、长循环寿命及高安全性,成为新型电力储能系统的研究重点。然而,传统的实验与仿真方法在探索... 详细信息

近年来,人工智能(AI)技术在电池设计与优化领域取得了显著进展,特别是在液流电池的研究中展现出巨大的应用潜力。液流电池因其低成本、大规模、长循环寿命及高安全性,成为新型电力储能系统的研究重点。然而,传统的实验与仿真方法在探索液流电池设计空间方面效率较低,难以揭示其复杂的物理化学机制。本工作提出将计算机模拟与数据驱动的AI技术相结合,建立了具备高度可解释性的多物理场驱动模型,并通过机器学习辅助分析与优化液流电池设计。研究表明,机器学习模型在电压效率、库仑效率和容量预测方面表现优异,特别是梯度提升模型(gradient boosting,GB)在预测准确性上优于其他模型。通过SHAP分析识别关键影响因素,并结合电化学反应机理进行解释,为液流电池性能优化提供了科学依据。此外,本工作还开发了一个专门针对液流电池领域的大语言模型,通过精细的提示工程和文本分析流程,尽可能最小化“幻觉”,有效提升了信息处理的准确性。本工作的研究表明,AI驱动的模拟与优化方法为液流电池的设计与性能提升提供了新途径,未来随着计算能力和算法的不断发展,AI在液流电池及其他储能技术中的应用前景将更加广阔。

关键词：人工智能液流电池机器学习大语言模型

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黏性对液滴偏心撞击旋转壁面铺展特性的影响

航空学报 2024年第16期45卷 109-123页

作者：杨文张鑫玺汪翔宇刘川扬张云波中国民航大学中欧航空工程师学院天津300300

液滴撞击旋转壁面广泛存在于工程实践中,如在航空领域发生的发动机吸雨吸冰现象,这些现象会导致发动机性能下降甚至引发安全问题,因此研究液滴撞击旋转壁面具有重要意义。搭建并开展液滴撞击旋转圆盘实验并用高速相机采集图像,在保持液... 详细信息

液滴撞击旋转壁面广泛存在于工程实践中,如在航空领域发生的发动机吸雨吸冰现象,这些现象会导致发动机性能下降甚至引发安全问题,因此研究液滴撞击旋转壁面具有重要意义。搭建并开展液滴撞击旋转圆盘实验并用高速相机采集图像,在保持液滴尺寸、撞击速度、表面张力和撞击位置不变的情况下,研究了转速和黏性对液滴偏心撞击后铺展规律的影响。通过后处理液滴铺展动态图片,定量获取液滴沿径向和切向铺展数据。实验结果表明,液滴径向-切向铺展动态模式在旋转邦德数和旋转雷诺数下划分出4个区域:撞击惯性力-黏附力、撞击惯性力-黏附力/黏滞力过渡、撞击惯性力/离心力过渡-黏附力、撞击惯性力-黏滞力。径向上撞击惯性力主导模式下,最大径向铺展因子随奥内佐格数和旋转邦德数增大而减小,且在回缩阶段径向铺展因子与无量纲时间t/(Oh·T)满足−1/3幂次标度律。切向上黏附力主导模式下,液滴切向铺展速率与无量纲时间t/(Oh·T)满足2/3幂次标度律;切向上黏滞力主导模式下,切向铺展存在最大铺展因子。

关键词：液滴撞击旋转壁面黏性转速偏心撞击铺展因子

复合材料加筋壁板轴压屈曲载荷工程估算新方法

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复合材料学报 2024年第9期41卷 4875-4887页

作者：张驰郑锡涛张东健刘建平西北工业大学国家卓越工程师学院西北工业大学航空学院西北工业大学飞行器复合材料结构研究所陕西飞机工业有限责任公司

加筋壁板是飞机机翼、尾翼和机身结构上普遍采用的典型结构形式，当机翼、尾翼结构受气动载荷作用时，机翼上翼面加筋壁板处于受压状态，受压壁板易发生屈曲甚至破坏。本文基于前期复合材料加筋壁板轴压稳定性工程算法研究，并借鉴已在... 详细信息

加筋壁板是飞机机翼、尾翼和机身结构上普遍采用的典型结构形式，当机翼、尾翼结构受气动载荷作用时，机翼上翼面加筋壁板处于受压状态，受压壁板易发生屈曲甚至破坏。本文基于前期复合材料加筋壁板轴压稳定性工程算法研究，并借鉴已在工程上成熟应用的金属加筋壁板轴压稳定性工程方法，提出了一种能够合理预测复合材料加筋壁板轴压屈曲载荷的工程算法。通过选取2类加强筋形式，其中3种Y型及2种J型，共5种复合材料加筋壁板为算例，对5种复合材料加筋壁板的轴压屈曲载荷进行了计算，并开展了有限元数值模拟与试验验证。此工程算法的计算结果与试验值对比，相对误差均在10%以内。与有限元计算结果对比，除一种Y型长桁加筋壁板计算结果在10%，其余构型相对误差均在5%，满足工程要求，证明此种方法的有效性，此种工程算法已经在型号飞机研制中得以应用。此外，发现对加筋壁板长桁缘条的削弱会降低复合材料加筋壁板的屈曲载荷，而Y型加筋壁板削弱中间两长桁，可以使长桁与蒙皮刚度更加匹配，提升Y型长桁加筋壁板的破坏应变水平。

关键词：复合材料加筋壁板轴向压缩稳定性工程计算方法

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考虑维修人员约束的港口起重机轴承群体视情维修

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工业工程与管理 2024年第3期29卷 40-48页

作者：兰允川廖小强邱思琦上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 上海交通大学巴黎卓越工程师学院上海200240

随着港口码头作业量的逐步提升,港口起重机的作业效率与成本显得至关重要。为了得到在考虑维修人员的条件下更加合适的维护方案,本文以港口起重机减速箱轴承为例,基于港口起重机轴承健康状况,利用迁移学习的理论,结合无维修人员约束、... 详细信息

随着港口码头作业量的逐步提升,港口起重机的作业效率与成本显得至关重要。为了得到在考虑维修人员的条件下更加合适的维护方案,本文以港口起重机减速箱轴承为例,基于港口起重机轴承健康状况,利用迁移学习的理论,结合无维修人员约束、单个维修人员约束和有限W个维修人员约束的情形,进行成组维修决策。首先,对源域轴承振动信号进行时频域分析与特征融合,并基于LSTM预测进行迁移学习得到目标域轴承健康指数。其次,利用三参数威布尔分布进行函数拟合,得到健康指数函数。然后,构建了成本模型、可用度模型和群体维修模型。最后,基于某港口仿真试验平台数据,分析了最优维修计划解集。

关键词：维修人员约束迁移学习视情维修健康指数成组维修

基于有限元模型的空降兵伞降着陆损伤因素分析

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兵工学报 2024年

作者：任海龙曹双辉彭瀚豆清波索涛西北工业大学航空学院西北工业大学国家卓越工程师学院强度与结构完整性全国重点实验室

空降兵伞降着陆损伤一直是航空医学和特种医学关注的重点，研究其着陆损伤的生物力学机制对空降兵损伤防护和预防至关重要。针对空降兵着陆冲击下肢损伤，利用全球人体生物力学模型 (Global Human Body Models Consortium， GHBMC)对影... 详细信息

空降兵伞降着陆损伤一直是航空医学和特种医学关注的重点，研究其着陆损伤的生物力学机制对空降兵损伤防护和预防至关重要。针对空降兵着陆冲击下肢损伤，利用全球人体生物力学模型 (Global Human Body Models Consortium， GHBMC)对影响空降兵着陆冲击下肢损伤的因素进行数值模拟研究。研究结果表明：在正常着陆冲击过程中，股骨、胫骨等下肢长骨受损伤概率较小，但跟骨、距骨以及半月板容易因长骨对其挤压造成损伤，易损伤区域包括跟骨结节内侧突、距骨滑车面以及外侧半月板前角；不同着陆场景损伤机制的差异，下降速度能显著影响地面冲击力从而大幅度增加下肢长骨患应力性骨折的概率；水平风速能影响其重心位置而增加踝关节损伤概率；地面条件通过影响冲击接触时长而增加踝关节尤其是跟骨损伤概率。

关键词：空降兵伞降着陆损伤生物力学下肢损伤