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叶片丢失后停车过程转子瞬态动力响应分析

航空动力学报 2024年第5期39卷 190-197页

作者：刘畅徐自力霍施宇慕琴琴徐健西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049 中国飞机强度研究所西安710089

为揭示叶片丢失后转子系统停车过程动力响应特征,研究了叶片丢失后叶盘转动惯量非对称性及停车过程变转速特征,建立了非对称变速转子瞬态动力响应分析模型,对叶片丢失后转子系统停车过程瞬态响应进行了分析。结果表明:叶片丢失瞬间及转... 详细信息

为揭示叶片丢失后转子系统停车过程动力响应特征,研究了叶片丢失后叶盘转动惯量非对称性及停车过程变转速特征,建立了非对称变速转子瞬态动力响应分析模型,对叶片丢失后转子系统停车过程瞬态响应进行了分析。结果表明:叶片丢失瞬间及转子过共振区,转子系统的瞬态振动响应加剧,并伴有横向固有振动。当转动惯量非对称比例为0.2时,转子系统响应峰值与不考虑轮盘非对称性相差58%。因此,对于大质量叶片或多叶片丢失情况,轮盘转动惯量非对称性就不能忽略,表明所建转子动力学模型可以有效分析大非对称转子停车过程复杂振动响应特征。

关键词：非对称转子变转速冲击效应叶片丢失动力学响应

耦合天空辐射制冷的数据中心自然冷却方案分析

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工程热物理学报 2024年第5期45卷 1248-1254页

作者：文凯王程远王晓坡赵攀王江峰何茂刚西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室陕西西安7710049

为降低数据中心(DC)冷却系统的能耗和水耗,在机械制冷和直接新风冷却的基础上提出了一类耦合天空辐射制冷(RSC)的DC冷却方案,并研究了相应的系统构型和运行策略,建立了相关的数学模型。将冷却方案模拟使用在位于西安的一个模块化的集装... 详细信息

为降低数据中心(DC)冷却系统的能耗和水耗,在机械制冷和直接新风冷却的基础上提出了一类耦合天空辐射制冷(RSC)的DC冷却方案,并研究了相应的系统构型和运行策略,建立了相关的数学模型。将冷却方案模拟使用在位于西安的一个模块化的集装箱DC上,对其节能节水效果和环境经济效益进行了评估,还对冷却方案在中国10个典型城市的地区适应性进行了分析。结果表明:所提出的耦合冷却方案(CM)与机械制冷(MCM)相比,冷却系统节能减排率达到了55%,与主流的新风加湿冷却(OAHM)相比提高了5.2%,同时水耗降低了18.7%:相比于MCM,CM在各城市的节能减排率在42.9%~78.1%之间,体现出良好的节能节水效益。

关键词：数据中心自然冷却新风冷却天空辐射制冷节能减排

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耦合蒸汽储能的燃煤发电系统调频能力研究

工程热物理学报 2024年第10期45卷 2986-2994页

作者：扶禹刘明张顺奇尹俊杰严俊杰西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049

为实现“双碳”战略目标,我国正在加快建设新型电力系统,亟需不断提升燃煤发电机组的运行灵活性,耦合蒸汽储能是提高燃煤发电系统调频能力的有效手段。本文建立了蒸汽蓄热器和汽轮机热力系统的动态模型,研究获得了蒸汽蓄热器蓄热和释热... 详细信息

为实现“双碳”战略目标,我国正在加快建设新型电力系统,亟需不断提升燃煤发电机组的运行灵活性,耦合蒸汽储能是提高燃煤发电系统调频能力的有效手段。本文建立了蒸汽蓄热器和汽轮机热力系统的动态模型,研究获得了蒸汽蓄热器蓄热和释热过程中蒸汽蓄热器和汽轮机热力系统的动态特性,评估了蒸汽蓄热器的能效水平和调频能力。研究发现,蒸汽蓄热器响应速度快,可支撑燃煤发电系统调频,蒸汽蓄热器30%THA工况下储热、100%THA工况下释热的等效往返效率为46.62%。

关键词：蒸汽蓄热器燃煤电厂变负荷调频储能效率

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基于SDN的配电网信息-物理协同恢复策略

中国电机工程学报 2024年第11期44卷 4193-4209,I0003页

作者：钟剑陈晨别朝红电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学电气工程学院) 陕西省西安市710049

随着智能电网的快速发展,配电网中信息物理耦合关系日益紧密。这种耦合性使得配电网更容易被多方面极端事件所影响,在通信网络发生故障时会降低系统的态势感知和控制能力,从而制约配电网的灾后负荷恢复能力,因此通信网络恢复对灾后配电... 详细信息

随着智能电网的快速发展,配电网中信息物理耦合关系日益紧密。这种耦合性使得配电网更容易被多方面极端事件所影响,在通信网络发生故障时会降低系统的态势感知和控制能力,从而制约配电网的灾后负荷恢复能力,因此通信网络恢复对灾后配电网负荷恢复至关重要。该文提出一种通信网络恢复和负荷恢复的协同优化决策方案,该方案将环网通信网络与软件定义网络(software defined networking,SDN)技术相结合,灵活恢复灾后的配电网通信网络,进而控制配电网拓扑重构形成以分布式电源为中心的微电网以恢复负荷电力供应,并进一步使用一种信息物理协同的启发式计算方法实现恢复方案的快速计算。最后,使用IEEE 33节点和IEEE 123节点测试系统验证所提出方法的优点和有效性。

关键词：信息物理电力系统配电网灾后恢复软件定义网络信息物理耦合微网重构

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机械传动系统含偏差频率分量协同检测与分解方法

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机械工程学报 2024年第15期60卷 100-112页

作者：于小洛杨阳杜明刚何清波彭志科上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 中国北方车辆研究所北京100072 宁夏大学机械工程学院银川750021

传动系统故障诊断对于保障装备可靠运行具有重要作用,信号分解是传动系统故障特征提取的重要技术手段。由于传动误差、零部件惯性、频率分辨率等,传动系统振动信号的部分分量实测频率往往与根据运动学关系计算的理论频率存在偏差,且分... 详细信息

传动系统故障诊断对于保障装备可靠运行具有重要作用,信号分解是传动系统故障特征提取的重要技术手段。由于传动误差、零部件惯性、频率分辨率等,传动系统振动信号的部分分量实测频率往往与根据运动学关系计算的理论频率存在偏差,且分量的存在性判定问题通常被忽略。上述局限导致主流的信号分解方法在处理含偏差频率分量时,面临分解精度及物理可解释性方面的共同挑战。对此,提出一种针对传动系统含偏差频率分量的协同检测与分解方法,借助信号分量间固有的谐波关系对含偏差频率分量进行协同检测,并判定其存在性;协同检测的结果能够进一步作为信号分解的基础,分解精度相比未经协同检测的现有方法大幅提升。通过三个实际应用案例验证了所提方法对平稳工况及非平稳工况下的传动系统信号特征提取的有效性。

关键词：协同检测故障诊断传动系统信号分解

一种面向机械设备故障诊断的可解释卷积神经网络

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机械工程学报 2024年第12期60卷 65-76页

作者：陈钱陈康康董兴建皇甫一樊彭志科孟光上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 上海交通大学振动、冲击、噪声研究所上海200240 宁夏大学机械工程学院银川750021

卷积神经网络(Convolutional neural network,CNN)以其强大的特征提取和分类能力,被广泛应用于机械系统故障诊断任务中。但CNN是一个典型的“黑箱模型”,其决策机理和分类依据并不明确。这不仅降低了智能诊断结果的可信性,还限制了在高... 详细信息

卷积神经网络(Convolutional neural network,CNN)以其强大的特征提取和分类能力,被广泛应用于机械系统故障诊断任务中。但CNN是一个典型的“黑箱模型”,其决策机理和分类依据并不明确。这不仅降低了智能诊断结果的可信性,还限制了在高可靠性要求故障诊断中的应用。针对这一问题,具有物理意义的Chirplet变换被引入到传统卷积层中,形成具有优异可解释性的Chirplet卷积层和Chirplet-CNN,进而提出将Chirplet-CNN用于故障诊断的完整流程。一系列试验表明,Chirplet-CNN以其提取时频特征的特点,不仅拥有和当前先进方法相近的优异故障诊断能力,而且在可解释性方面具有突出表现,即能够通过频谱分析对CNN提取类别特征和做出判断的频带依据进行解释。此外,进一步的分析结果表明,所提出的Chirplet卷积层具有良好的通用性,与不同深度的CNN模型进行组合,均能有效提高其诊断精度并获得不错的解释结果。

关键词：卷积神经网络可解释性 Chirplet变换时频变换深度学习故障诊断

考虑宏微观几何形貌的螺栓连接结合面接触性能模型

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西安交通大学学报 2024年第7期58卷 148-159页

作者：朱林波梁洪瑀张瀚文史继勋洪军西安交通大学化学工程与技术学院西安710049 西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049

为准确预测螺栓连接结合面的真实接触状态,提出了考虑宏微观几何形貌的螺栓连接结合面接触性能模型。通过小波分解方法,解决了实测螺栓连接结合面粗糙表面提取与重构的问题。采用两粗糙表面接触等效、数据驱动建模、宏微观变网格划分等... 详细信息

为准确预测螺栓连接结合面的真实接触状态,提出了考虑宏微观几何形貌的螺栓连接结合面接触性能模型。通过小波分解方法,解决了实测螺栓连接结合面粗糙表面提取与重构的问题。采用两粗糙表面接触等效、数据驱动建模、宏微观变网格划分等技术,构建了考虑微观形貌与宏观几何尺寸耦合的螺栓连接结合面跨尺度模型,实现了结合面接触性能的准确计算。通过压力薄膜传感器测量被连接件结合面的压力分布,验证了计算模型的正确性,并以此为基础系统分析了被连接件厚度、螺栓预紧力以及螺栓规格尺寸对结合面接触性能的影响。计算结果表明:螺栓连接结合面真实压力分布具有非连续性,结合面压力最大值并非在被连接件孔径边缘处,而是在孔径与螺栓头外径之间;结合面真实接触面积远小于名义接触面积;结合面真实压力分布范围随着被连接件厚度、螺栓预紧力、螺栓规格尺寸的增加而增加,厚度和预紧力的影响呈现明显的非线性,螺栓尺寸的影响呈现一定的线性规律,且斜率为0.37。研究结果可为刚度、阻尼、密封等机械装备装配性能的可靠评估提供支撑。

关键词：接触性能粗糙表面跨尺度模型螺栓连接

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纳米结构多主元合金的力学行为及强塑化机制

金属学报 2024年第1期60卷 16-29页

作者：刘畅吴戈吕坚西安交通大学金属材料强度国家重点实验室材料创新设计中心西安710049 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室微纳尺度材料行为研究中心西安710049 香港城市大学机械工程系中国香港999077 香港城市大学深圳研究院深圳518057

超强高塑性合金在基础设施、航空航天、国防军工等领域中有广泛的应用需求,然而,金属的塑性通常随着强度的增加而降低,即:强度-塑性相互掣肘。本文从纳米结构多主元合金的强塑化研究存在的挑战出发,综述了剧烈塑性变形、物理气相沉积、... 详细信息

超强高塑性合金在基础设施、航空航天、国防军工等领域中有广泛的应用需求,然而,金属的塑性通常随着强度的增加而降低,即:强度-塑性相互掣肘。本文从纳米结构多主元合金的强塑化研究存在的挑战出发,综述了剧烈塑性变形、物理气相沉积、机械合金化等纳米结构制备方法对多主元合金力学性能的影响。阐述了相关合金的跨尺度变形机制及塑性变形起源,并对未来纳米结构多主元合金的研发及机制分析进行了展望。

关键词：多主元合金纳米结构强度塑性剧烈塑性变形物理气相沉积

耦合相变储能的火电机组集成系统控制策略优化及效果分析

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中国电机工程学报 2024年第18期44卷 7235-7246,I0012页

作者：王珠刘明赵永亮王朝阳严俊杰动力工程多相流国家重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049

提升火电机组调峰调频能力是构建新型电力系统的重要举措。该文从锅炉-汽轮机能流解耦角度出发,设计抽取部分中压缸排汽进行储热的相变储能系统,与火电机组耦合后形成机-炉-储集成系统,提出重构机-炉-储三主体负荷指令的控制策略,并以某... 详细信息

提升火电机组调峰调频能力是构建新型电力系统的重要举措。该文从锅炉-汽轮机能流解耦角度出发,设计抽取部分中压缸排汽进行储热的相变储能系统,与火电机组耦合后形成机-炉-储集成系统,提出重构机-炉-储三主体负荷指令的控制策略,并以某660 MW(P_(e0)=660 MW)超超临界机组为例进行效果评估。考虑中压缸排汽参数后,选取融化温度为117.7℃的赤藓糖醇为储能材料,研究抽汽比例对机组降负荷性能的影响。结果表明:当中压缸排汽的抽汽比例由0.00变为0.85时,机组等效降负荷速率由2.00%P_(e0)/min提升至5.13%P_(e0)/min,柔性明显增强;储能系统中储热量最大为118.73 GJ,储(火用)量最大为28.97 GJ;负荷指令重构后,系统瞬态过程中热效率增加,最大增加了1.85%,(火用)效率降低,最大降低了2.23%。

关键词：火电机组相变储能集成系统指令重构控制策略