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面向垂直轴风力发电机的柔性叶片结构优化

北京航空航天大学学报 2024年

作者：王晓喆王钰博吴坤万志强北京航空航天大学无人系统研究院北京航空航天大学国家卓越工程师学院北京航空航天大学飞行学院北京航空航天大学航空科学与工程学院

垂直轴风力发电机是指风轮的旋转轴垂直于地面或气流方向的风力发电机，其在风向改变时无需对风，能够始终保持稳定的发电功率。应用柔性叶片可进一步提高发电功率，然而当前缺乏相关理论及方法。基于此，提出了一种基于二维气动力及简... 详细信息

垂直轴风力发电机是指风轮的旋转轴垂直于地面或气流方向的风力发电机，其在风向改变时无需对风，能够始终保持稳定的发电功率。应用柔性叶片可进一步提高发电功率，然而当前缺乏相关理论及方法。基于此，提出了一种基于二维气动力及简支梁理论的柔性叶片流固耦合分析及优化方法。基于现有叶片的基本信息开展柔性叶片设计与结构简化，提出了分布载荷作用下的高效简支梁静力学解析方法；将二维黏性/无黏气动力与结构变形通过曲线插值拟合，建立了柔性叶片的流固耦合响应分析框架；研究了柔性叶片的刚度特性对发电机周期发电功率的影响规律，采用遗传算法和Kriging方法，以最大发电功率为目标进行了柔性叶片的刚度优化。结果表明：柔性叶片结构有助于提升发电功率，本研究可为垂直轴风机的研究、设计和进一步应用提供参考。

关键词：垂直轴风力发电机柔性叶片流固耦合结构设计刚度优化

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关键结构参数对转子系统动力学特性的影响

机械设计与制造 2024年

作者：黄行蓉肖凯文杨东来姚毅北京航空航天大学中法工程师学院

旨在揭示转子系统中关键参数对弹性支承上的转子动力学特性的影响规律，以供工程人员进行设计和工程分析时进行参考。转子系统中的基本单元包括转子（包括转轴和轮盘）、定子以及连接转子和定子件的轴承。将转轴和轮盘简化为刚体，考虑... 详细信息

旨在揭示转子系统中关键参数对弹性支承上的转子动力学特性的影响规律，以供工程人员进行设计和工程分析时进行参考。转子系统中的基本单元包括转子（包括转轴和轮盘）、定子以及连接转子和定子件的轴承。将转轴和轮盘简化为刚体，考虑轴承的弹性，基于Laval转子模型，采用Lagrange方法，建立了转子的轮盘、转轴、联轴节和支承力学模型，在静止坐标系下，分别分析转子横截面惯性异性、转子结构阻尼、轴承阻尼以及轴承刚度异性四个参数对转子系统动力学特性的影响，在旋转坐标系下，分析转子的联轴节动刚度异性参数对转子系统动力学特性的影响，建立了转子的临界转速、动态响应和稳定裕度关于以上五个关键参数的变化规律，并运用多项式混沌展开理论，依次将五个关键参数假设为随机参数，分别对上述参数进行敏感性分析，以期对相关问题的工程分析提供理论参考。

关键词：转子系统横截面惯性异性转子刚度异性多项式混沌展开敏感性分析

考虑热惯性的极端冰雪灾害下综合能源系统韧性提升

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电力系统自动化 2024年

作者：唐坤霆周永智李宝聚韦巍浙江大学工程师学院国网吉林省电力有限公司

近年来，极端冰雪灾害导致的配电网大规模停电事故频发，造成巨大的经济损失，严重危害人民群众的冷暖安危。目前，针对能源系统韧性已有相关研究，但综合能源系统中热电耦合密切，极端冰雪灾害发生时如何通过热能提升电力系统韧性依然... 详细信息

近年来，极端冰雪灾害导致的配电网大规模停电事故频发，造成巨大的经济损失，严重危害人民群众的冷暖安危。目前，针对能源系统韧性已有相关研究，但综合能源系统中热电耦合密切，极端冰雪灾害发生时如何通过热能提升电力系统韧性依然面临挑战。为提升综合能源系统应对极端冰雪灾害的能力，充分发挥热能特性，文中首先给出了极端冰雪灾害下配电网线路的故障模型；其次，结合热网传输延时特性和热负荷的热惯性，对综合能源系统进行了建模；然后，基于两阶段分布鲁棒优化模型提出了灾前利用建筑物热惯性存储热能，配置储热量，灾后闭合联络开关、优化故障抢修的综合能源系统韧性提升策略；最后，搭建热电耦合算例进行仿真验证。结果表明，所提的韧性提升策略充分挖掘热能潜力，兼顾了经济性和鲁棒性,实现了综合能源系统韧性提升。

关键词：极端冰雪灾害韧性提升综合能源系统热惯性分布鲁棒优化

基于“全局-局部”搜索的核反应堆运行孪生反问题求解

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原子能科学技术 2024年第7期58卷 1424-1431页

作者：龚禾林洪历展赵文博王江宇廖鸿宽李天涯钟旻霄李庆陈长上海交通大学巴黎卓越工程师学院上海200240 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室四川成都610213

反应堆运行孪生在反应堆运行过程中为反应堆提供实时的参数和物理场估计,为后续相关安全参数计算提供输入。反问题求解是反应堆运行孪生的核心模块,是确保运行孪生参数和物理场估计的实时性和准确性的关键。当前的运行孪生反问题求解方... 详细信息

反应堆运行孪生在反应堆运行过程中为反应堆提供实时的参数和物理场估计,为后续相关安全参数计算提供输入。反问题求解是反应堆运行孪生的核心模块,是确保运行孪生参数和物理场估计的实时性和准确性的关键。当前的运行孪生反问题求解方法依赖于初始参数的估计,其估计精度直接决定数字孪生的精度。为了提高运行孪生反问题求解精度和计算效率,本文提出了“全局-局部”搜索(GLS)的反问题求解方法。对基于华龙一号构建的反应堆运行孪生进行了测试,考察了观测量无噪声和有噪声时反问题求解的精度和计算效率。结果表明,此方法可为反应堆运行孪生提供实时准确的参数和物理场估计,为工程实践打下了基础。

关键词：反应堆运行孪生反问题模型降阶华龙一号

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面向机器学习应用的可解释性需求分析框架

计算机研究与发展 2024年第4期61卷 983-1002页

作者：裴忠一刘璘王晨王建民大数据系统软件国家工程研究中心(清华大学) 北京100084 清华大学软件学院北京100084

基于大数据机器学习的智能软件研发过程需要综合运用软件工程、数据与领域知识工程、机器学习等多方面的知识和工具,涉及的研究主题和人员角色众多,技术实现手段复杂、研发难度大.面向智能软件的需求工程需要面对领域知识、业务知识、... 详细信息

基于大数据机器学习的智能软件研发过程需要综合运用软件工程、数据与领域知识工程、机器学习等多方面的知识和工具,涉及的研究主题和人员角色众多,技术实现手段复杂、研发难度大.面向智能软件的需求工程需要面对领域知识、业务知识、数据科学交织带来的挑战.然而,如何将领域知识和端到端的机器学习技术恰当地融合到给定的业务流程之中,以及如何应对工业、医疗等高可信要求场景中的可解释性需求,仍是亟待探索的重要研究问题.调研了近年来面向机器学习应用的需求工程研究文献,对该领域的发展现状、核心问题和代表性方法进行综述.提出了面向机器学习应用的可解释性需求分析框架.基于该框架,通过一个工业智能应用案例分析了未来待研究的重要问题,展望了可行的研究路径.

关键词：需求工程机器学习领域模型工业工程可解释性

Apache IoTDB中的多模态数据编码压缩

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软件学报 2024年第3期35卷 1173-1193页

作者：贺文迪夏天睿宋韶旭黄向东王建民清华大学软件学院北京100084 大数据系统软件国家工程研究中心(清华大学) 北京100084 北京信息科学与技术国家研究中心(清华大学) 北京100084

时间序列数据在工业制造、气象、船舶、电力、车辆、金融等领域都有着广泛的应用,促进了时间序列数据库管理系统的蓬勃发展.面对愈加庞大的数据规模和多样的数据模态,高效的数据存储和管理方式十分关键,而数据的编码压缩愈发成为一个具... 详细信息

时间序列数据在工业制造、气象、船舶、电力、车辆、金融等领域都有着广泛的应用,促进了时间序列数据库管理系统的蓬勃发展.面对愈加庞大的数据规模和多样的数据模态,高效的数据存储和管理方式十分关键,而数据的编码压缩愈发成为一个具有重要意义和价值的问题.现有的编码方法和相关系统未能充分考虑不同模态的数据特点,或者未把一些时序数据的处理方法应用于数据编码问题中.全面阐述了ApacheIoTDB时序数据库系统中的多模态数据编码压缩方法及其系统实现,特别是面向工业物联网等应用场景.该编码方法较为全面地考虑包括时间戳数据、数值数据、布尔值数据、频域数据、文本数据等多个不同模态的数据,充分挖掘和利用各自模态数据的特点,特别是包括时间戳模态中时间戳序列间隔近似的特点等,进行有针对性的编码方案设计.同时,将实际应用场景中可能出现的数据质量问题因素纳入编码算法的考量中.在多个数据集上的编码算法层面和系统层面的实验评估和分析,验证了该编码压缩方法及其系统实现的效果.

关键词：数据编码时间序列数据数据库工业物联网多模态

CFRP超声检测半波高度四邻域缺陷量化方法

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振动与冲击 2024年第19期43卷 319-325页

作者：王海军王涛俞慈君浙江大学工程师学院杭州310058 浙江大学机械工程学院杭州310058

复合材料缺陷面积准确量化是缺陷自动识别、自动分析的重要环节,对研究复材制造工艺性能具有指导作用。该研究基于碳纤维增强塑料(carbon fiber reinforced plastic,CFRP)的超声相控阵无损检测数据开展研究,分析比较了迭代阈值法、大津... 详细信息

复合材料缺陷面积准确量化是缺陷自动识别、自动分析的重要环节,对研究复材制造工艺性能具有指导作用。该研究基于碳纤维增强塑料(carbon fiber reinforced plastic,CFRP)的超声相控阵无损检测数据开展研究,分析比较了迭代阈值法、大津法两种图像分割方法对缺陷面积量化结果,结合超声A扫描信号与C扫描图像,提出一种半波高度四邻域缺陷量化算法,定位连通缺陷区域的超声信号最大幅值点,以最大幅值点处一半幅值为临界判断,扩展四邻域缺陷边界搜索,确定缺陷边界。与图像分割方法相比,精度有较大提高,针对较小缺陷,量化的缺陷面积与实际缺陷面积的偏差为13.2%,其余缺陷面积量化偏差均小于2%。

关键词：复合材料缺陷量化图像分割半波高度法

基于个体记忆效应和距离效应的出行目的地识别

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浙江大学学报（工学版） 2024年第4期58卷 708-717页

作者：郑思静陈勇朱奕璋陈喜群浙江大学工程师学院智能交通研究所浙江杭州310058 浙江大学建筑工程学院智能交通研究所浙江杭州310058

通过分析个体出行轨迹数据,挖掘个体出行历史记忆特征以及个体所处位置与潜在目的地的距离特征,建立新的出行目的地识别模型.利用杭州市200个匿名个体62 880次出行数据测试所建模型的效果.对基于位置的服务(LBS)数据进行预处理,提取以... 详细信息

通过分析个体出行轨迹数据,挖掘个体出行历史记忆特征以及个体所处位置与潜在目的地的距离特征,建立新的出行目的地识别模型.利用杭州市200个匿名个体62 880次出行数据测试所建模型的效果.对基于位置的服务(LBS)数据进行预处理,提取以活动为目的的分段出行数据片段,采用GeoHash网格编码方法得到网格化后的个体历史目的地集合.利用随机缺失的个体出行历史轨迹数据构建训练集和测试集,采用非线性最小二乘法对模型进行参数标定.结果表明,所建模型提升了出行目的地识别精度;对比不同模型的召回率、折扣累计收益和F1分数,所建模型优于马尔可夫模型、决策树模型以及随机森林模型;数据缺失率敏感性分析结果验证了所建模型的鲁棒性.

关键词：智慧出行个体出行目的地识别记忆效应距离效应

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复合材料层合板壳结构分析理论研究进展

应用力学学报 2024年第5期41卷 973-998页

作者：宋肖肖李顶河中国民航大学中欧航空工程师学院天津300300

复合材料已经广泛应用于航空航天、汽车、船舶、能源等众多工程领域,成为现代轻质高性能结构设计的核心材料,但其独特的复杂性给传统分析理论带来了前所未有的挑战。为了进一步发挥复合材料结构的优势,迫切需要发展先进的力学分析方法... 详细信息

复合材料已经广泛应用于航空航天、汽车、船舶、能源等众多工程领域,成为现代轻质高性能结构设计的核心材料,但其独特的复杂性给传统分析理论带来了前所未有的挑战。为了进一步发挥复合材料结构的优势,迫切需要发展先进的力学分析方法。系统梳理复合材料层合板壳结构分析理论的研究现状,重点介绍和评述几类代表性的分析理论,包括剪切变形理论、逐层理论、扩展逐层理论、状态空间理论以及多尺度分析方法,分析其在克服复合材料结构复杂性方面的作用和局限性。同时,系统总结了加筋和夹芯复合材料结构的建模方法研究进展。在此基础上,凝练了复合材料层合板壳力学在非线性、多尺度、多物理场耦合等方面面临的关键科学问题,并对今后的重点发展方向进行了展望。研究表明,发展三维精确化逐层理论、融合数据驱动计算力学与层合理论、构建跨尺度多物理场分析方法等将是未来复合材料层合板壳力学的研究热点,多种理论方法的融合与创新将是攻克复杂问题的有效途径。

关键词：复合材料层合板壳剪切变形理论逐层理论状态空间理论多尺度分析加筋结构夹芯结构

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