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仿蜂窝状模块化毛细管换热器换热与流动特性实验研究

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西安交通大学学报 2025年

作者：王钊远谭思聪姜玉雁郭聪赵建忠北京理工大学机械与车辆学院能源与动力工程系青岛国能永泰智能装备有限公司

针对毛细管换热器插管困难以及毛细管弯曲强度低等问题导致功率受限，难以批量化制造，提出了一种仿蜂窝组装式毛细管换热器设计，通过芯体模块的标准化发挥其固有的低成本、高紧凑度、换热系数高等优势。换热器样件采用外径为3 mm、内... 详细信息

针对毛细管换热器插管困难以及毛细管弯曲强度低等问题导致功率受限，难以批量化制造，提出了一种仿蜂窝组装式毛细管换热器设计，通过芯体模块的标准化发挥其固有的低成本、高紧凑度、换热系数高等优势。换热器样件采用外径为3 mm、内径为2 mm的316L不锈钢毛细管制造，换热面紧凑度达到1 073 m2/m3，壳体紧凑度达到234.6 m2/m3，高于同类型普通毛细管换热器。实验搭建了水-水换热实验测试台，壳程Re数在200～1 400范围内，测量了换热器的换热与流阻特性。实验结果表明：毛细管换热器的壳程换热系数是常规管壳式换热器的5倍，模块之间的挡管对壳程换热性能具有重要作用，可防止模块间隙流体旁通；通过对内部结构的仿真与优化分析，有效降低了壳程流阻，壳程管束摩擦因子低于同类型普通毛细管换热器。

关键词：毛细管换热器仿蜂窝状结构实验研究壳程换热及流动特性

基于Surface Evolver模拟的两平行板间液桥剪切力学特性研究

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中国科学:物理学力学天文学 2025年第1期 193-204页

作者：张晟铭赵伟袁建军宋庆瑞山东科技大学智能装备学院山东玻纤集团股份有限公司

液桥剪切行为广泛存在于粗糙界面接触、颗粒聚并与合成、微芯片自组装等与力学、化工、环境以及生物相关领域中,对相关系统和装备的服役性能有重要影响.本文采用Surface Evolver软件模拟研究了剪切作用下两平行板间受限液桥的液面轮廓... 详细信息

液桥剪切行为广泛存在于粗糙界面接触、颗粒聚并与合成、微芯片自组装等与力学、化工、环境以及生物相关领域中,对相关系统和装备的服役性能有重要影响.本文采用Surface Evolver软件模拟研究了剪切作用下两平行板间受限液桥的液面轮廓和固液界面力的演变,基于最小能量原则建立了双圆台理论模型,并将二者进行了比较.结果表明:随着液桥剪切位移的增大,接触角滞后和切向力也线性递增,而法向力则以二次函数的形式单调递减;当增大液体体积或减小两平板垂直间距时,液桥切向力在接触角滞后和颈部半径的综合作用下出现递增趋势,而法向力的演变规律取决于液面内外压差和表面张力垂直分量的相对大小,这导致其随两平板间距的增大出现先递增后减小的变化;双圆台理论模型很好地拟合了液桥力的变化趋势,但模型对真实液面轮廓进行了简化处理,导致理论值与模拟值间存在一定的差距,这个差距可以通过一个无量纲形状系数来弥补,模型越精准,形状系数越接近于1.

关键词：液桥剪切位移接触角滞后 Surface Evolver模拟液面轮廓

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Z型多反腔增强拉曼光谱变压器故障特征气体检测方法

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光子学报 2025年

作者：王畅鼎王品一汤子杰陈伟根输变电装备技术全国重点实验室(重庆大学电气工程学院)

拉曼光谱法相比于传统气体检测方法具有高选择性、无损检测、可实时检测等优势。然而，气体的拉曼散射截面积极小，微量气体的拉曼散射强度弱，导致拉曼光谱法气体检测的灵敏度较低。基于此提出Z型折叠多反腔增强拉曼光谱检测技术，通... 详细信息

拉曼光谱法相比于传统气体检测方法具有高选择性、无损检测、可实时检测等优势。然而，气体的拉曼散射截面积极小，微量气体的拉曼散射强度弱，导致拉曼光谱法气体检测的灵敏度较低。基于此提出Z型折叠多反腔增强拉曼光谱检测技术，通过建立拉曼信号强度与多反腔内激光反射次数的数学关系，获取了多反腔内光束最优数。通过腔内参数设计，实现了144个腔内光束，这些光束在腔内完成2次循环，大大延长了激光与气体的相互作用长度，提高了气体的拉曼信号强度。基于搭建的Z型折叠多反腔增强拉曼光谱检测平台实现了变压器主要故障特征气体的高灵敏检测，基于确定的特征峰建立了气体浓度与拉曼谱峰强度之间的高拟合度定量分析模型，各气体最低检出限优于国际电工委员会标准。该方法将为变压器故障特征气体的高灵敏检测提供新的有效途径。

关键词：拉曼光谱变压器故障特征气体 Z型折叠多反腔增强高灵敏检测

互相关算法在运动目标距离选通激光三维成像中的应用

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红外与激光工程 2016年第6期45卷 149-157页

作者：范有臣赵洪利孙华燕郭惠超赵延仲装备学院信息装备系北京101416 装备学院光电装备系北京101416

在微光成像中,距离选通成像是一种获取目标三维信息的有效手段。对于静止目标而言,可以通过对目标切片成像,获得不同选通距离的目标图像,进而通过二值化算法或质心算法获得目标的三维图像。而对于运动目标而言,在切片成像的同时,目标的... 详细信息

在微光成像中,距离选通成像是一种获取目标三维信息的有效手段。对于静止目标而言,可以通过对目标切片成像,获得不同选通距离的目标图像,进而通过二值化算法或质心算法获得目标的三维图像。而对于运动目标而言,在切片成像的同时,目标的空间位置会发生变化,因此需要对不同选通距离的目标图像进行配准,而后才能获得目标的三维图像。搭建了基于像增强电荷耦合器件(ICCD)的距离选通实验系统,提出了一种基于像质评价的互信息配准算法配准激光图像目标的空间位置,然后对配准后的激光图像通过互相关算法获得三维图像,并在保证一定的三维精度基础上,逐渐减少激光图像的像幅数,最后与二值化算法和质心算法三维重构进行了实验对比,实验结果表明,互信息配准算法能够有效配准激光图像,互相关三维成像算法精度高于二值化法和质心法,最少采用2幅图像即可获得目标的三维点云图像,大大降低了对运动目标三维成像的难度。

关键词：运动目标激光主动成像距离选通互相关

相干高斯光束通过卡塞格伦镜头反射光的时间分布特性

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中国激光 2017年第12期44卷 208-217页

作者：单聪淼孙华燕赵延仲陈剑彪装备学院光电装备系北京101416

利用物理光学的相关知识、Collins衍射积分公式以及硬边光阑的复高斯函数分解法,推导得到相干基模高斯光束通过卡塞格伦镜头原路返回点处的反射光时间分布的解析表达式。数值仿真分析了条纹间距和中心遮挡比对卡塞格伦镜头反射光时间分... 详细信息

利用物理光学的相关知识、Collins衍射积分公式以及硬边光阑的复高斯函数分解法,推导得到相干基模高斯光束通过卡塞格伦镜头原路返回点处的反射光时间分布的解析表达式。数值仿真分析了条纹间距和中心遮挡比对卡塞格伦镜头反射光时间分布的影响,设计实验并对数值计算结果进行验证。结果表明:随着条纹间距的增大,卡塞格伦镜头反射光的时间分布峰数目减少,峰值光强减小,回波曲线包络中的频率点分量减少;中心遮挡比的增大将引起反射光时间分布的能量和频率分量的丢失;随着扫描速度的增大,回波信号的分布变得密集,呈现方差减小、偏度和峰度增大的趋势;卡塞格伦镜头和透射式镜头的回波信号的峰度特征在数值上差异明显,可以通过回波信号的统计特征区分折反式镜头目标和透射式镜头目标。所获得的结果对激光主动干涉探测识别技术的应用具有重要意义。

关键词：相干光学相干光传输条纹间距中心遮挡比卡塞格伦镜头

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基于压缩感知的DSSS信号双阶段捕获方法

北京航空航天大学学报 2015年第4期41卷 624-631页

作者：程艳合杨文革装备学院光电装备系北京101416

针对直接序列扩频(DSSS,Direct Sequence Spread Spectrum)信号的捕获性能与硬件消耗或计算复杂度的相互制约问题,基于压缩感知理论,提出了一种双阶段压缩捕获方法,第1阶段进行快速粗捕获,第2阶段在第1阶段基础上实现精确捕获.首先研究D... 详细信息

针对直接序列扩频(DSSS,Direct Sequence Spread Spectrum)信号的捕获性能与硬件消耗或计算复杂度的相互制约问题,基于压缩感知理论,提出了一种双阶段压缩捕获方法,第1阶段进行快速粗捕获,第2阶段在第1阶段基础上实现精确捕获.首先研究DSSS信号的相关域稀疏性,构造了稀疏变换矩阵;然后利用确定性沃尔什-阿达马矩阵,分别构造了2个阶段压缩测量矩阵及其检测算法;最后从检测概率和平均捕获时间两方面对提出算法的捕获性能进行了理论分析,并用蒙特卡罗法进行了验证.理论分析和仿真实验表明,该方法能够在显著降低相关次数的前提下,达到传统基于并行相关方法的捕获性能水平.

关键词：直接序列扩频信号压缩感知测量矩阵检测概率平均捕获时间

主被动复合激光距离选通探测系统最大作用距离的推算

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红外与激光工程 2015年第B12期43卷 86-92页

作者：范有臣赵洪利孙华燕郭惠超赵延仲装备学院光电装备系北京101416

主被动复合激光距离选通探测系统的最大作用距离包括可见光/红外系统的最远探测距离和激光系统最远成像距离,分别对其进行建模分析,建立函数表达式,分析了探测器灵敏度和发射功率、激光发射角及大气能见度对最大作用距离的影响,并搭建了... 详细信息

主被动复合激光距离选通探测系统的最大作用距离包括可见光/红外系统的最远探测距离和激光系统最远成像距离,分别对其进行建模分析,建立函数表达式,分析了探测器灵敏度和发射功率、激光发射角及大气能见度对最大作用距离的影响,并搭建了532 nm YAG激光器和860 ns固体激光器两套距离选通实验系统,仿真分析系统最远作用距离分别为11.2 km和5.5 km,采用YAG激光器分别对15.7 km、10.9 km、13 km目标成像,采用固体激光器分别对1.3 km、5.1 km、6 km目标成像,通过对比验证了系统的最远距离,实验结果表明,理论计算的最远作用距离与实际最远作用距离基本相符,最远作用距离函数能够反映系统的实际性能,可以作为系统评价的基本参考,是系统设计的重要参考依据。

关键词：最大作用距离主被动复合激光主动成像距离选通

基于多速率星地环路的SC-CFDMA上行符号同步方法

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通信学报 2015年第S1期36卷 181-187页

作者：丁丹程乃平廖育荣装备学院光电装备系北京101416

单载波码分与频分多址(SC-CFDMA,single carrier code and frequency division multiple access)体制要求符号定时精确至码片级,同步难度高于普通体制。为此提出一种多速率星地闭环同步方法,通过适当提升部分环路元件的控制速率,在环路... 详细信息

单载波码分与频分多址(SC-CFDMA,single carrier code and frequency division multiple access)体制要求符号定时精确至码片级,同步难度高于普通体制。为此提出一种多速率星地闭环同步方法,通过适当提升部分环路元件的控制速率,在环路非采样点上延续闭环控制,从而提高对用户运动速度的适应能力。推导了控制速率提升后相关元件及环路的状态空间方程,进行了Matlab软件仿真,结果表明,即使在高轨卫星通信场景下,所提方法也能将多个超音速用户之间的SC-CFDMA上行符号定时偏差同步至码片宽度内,保证链路畅通。

关键词：卫星通信 SC-FDMA 符号同步多速率闭环控制

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宽带干涉测量通道群时延非线性误差标校

系统工程与电子技术 2017年第6期39卷 1221-1226页

作者：赵强侯孝民焦义文装备学院光电装备系北京101416

以Ka频段宽带干涉测量为背景,分析了通道群时延的主要表现形式。针对通道宽带群时延非线性失真问题,提出了基于相位校正信号互相关的标校方法。利用相位标校信号梳状谱和线性相位特性,通过提取相位标校信号的互相关相位谱获取通道的相... 详细信息

以Ka频段宽带干涉测量为背景,分析了通道群时延的主要表现形式。针对通道宽带群时延非线性失真问题,提出了基于相位校正信号互相关的标校方法。利用相位标校信号梳状谱和线性相位特性,通过提取相位标校信号的互相关相位谱获取通道的相频特性曲线,并以此计算通道的群时延。针对抛物线型群时延,采用三阶非线性拟合代替传统的一阶线性拟合。仿真结果表明,在信噪比为-10dB的条件下,三阶拟合比一阶拟合与原始相频特性曲线有更高的吻合度,且标准差为一阶拟合的1/4,得到的群时延结果逼近真实群时延,证实了算法的有效性。

关键词：宽带干涉测量通道群时延非线性失真相位标校互相关谱三阶拟合