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基于监督降维和自适应Kriging建模的高维不确定性传播方法研究

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中国机械工程 2024年第5期35卷 762-769,810页

作者：宋周洲张涵寓刘钊朱平上海交通大学机械系统与振动全国重点实验室上海200240 上海交通大学汽车动力与智能控制国家工程研究中心上海200240 上海交通大学设计学院上海200240

高维不确定性传播目前面临维度灾难和小样本的问题,难以利用有限的样本资源获得高精度的分析结果,针对此问题,提出了一种基于监督降维和自适应Kriging模型的高维不确定性传播方法。利用改进充分降维方法将高维输入投影到低维空间中,并利... 详细信息

高维不确定性传播目前面临维度灾难和小样本的问题,难以利用有限的样本资源获得高精度的分析结果,针对此问题,提出了一种基于监督降维和自适应Kriging模型的高维不确定性传播方法。利用改进充分降维方法将高维输入投影到低维空间中,并利用Ladle估计器确定低维空间的维度。将降维投影矩阵嵌入Kriging核函数中以减少待估计超参数的数量,提高建模精度和效率。最后,创新性地定义了投影矩阵留一交叉验证误差,并基于此提出了相应的Kriging自适应采样策略,可以有效避免模型精度在自适应采样过程中发生较大波动。数值算例与工程案例的结果表明,相比现有方法,所提方法能够以较少的样本点获得高精度不确定性传播结果,对复杂装备结构的不确定性分析和设计具有一定参考作用。

关键词：高维不确定性传播监督降维 Kriging模型自适应采样

基于复合动态采样的自动驾驶矿车节能路径规划方法

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汽车工程 2024年第4期46卷 588-595,642页

作者：丁志杰王亚飞章翼辰邬明宇王亦乐上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 上海交通大学汽车动力与智能控制国家工程研究中心上海200240

近年来,考虑安全与效率的自动驾驶矿车路径规划方法已逐渐成熟,并在多种矿山场景落地应用。与此同时,产业界和学术界也开始关注如何利用路径规划提升矿车的燃油经济性。针对这一需求,本文提出了一种矿山场景下的自动驾驶矿车节能路径规... 详细信息

近年来,考虑安全与效率的自动驾驶矿车路径规划方法已逐渐成熟,并在多种矿山场景落地应用。与此同时,产业界和学术界也开始关注如何利用路径规划提升矿车的燃油经济性。针对这一需求,本文提出了一种矿山场景下的自动驾驶矿车节能路径规划方法,其主要特点是根据车速、道路坡度及障碍物进行S-L(进度-偏离)和S-T(进度-时间)的复合动态采样。针对矿山典型地形场景,建立了矿车燃油消耗指标,提出了安全性-运行效率-能耗综合路径评价模型;为了防止评价模型的各项权重陷入局部最优,设计了基于模拟退火策略的粒子群自适应优化方法。在矿山实际场景的测试中,本研究提出方法较现有方法在燃油经济性指标上平均提升了11.28%。

关键词：智能汽车自动驾驶燃油经济性局部路径规划

一种改进诱导因子计算方法的叶素动量理论体积力模型

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船舶力学 2024年第1期28卷 1-9页

作者：王明哲王建华万德成上海交通大学船海计算水动力学研究中心(CMHL) 上海200240 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

叶素动量理论体积力模型作为能够替代真实螺旋桨的一种体积力形式,在模拟螺旋桨以及船桨相互作用问题中具有较大的应用潜力。为了处理基于理想流体假设的传统叶素动量理论在与粘性求解器耦合过程中不能在较大工况范围内准确代表真实螺... 详细信息

叶素动量理论体积力模型作为能够替代真实螺旋桨的一种体积力形式,在模拟螺旋桨以及船桨相互作用问题中具有较大的应用潜力。为了处理基于理想流体假设的传统叶素动量理论在与粘性求解器耦合过程中不能在较大工况范围内准确代表真实螺旋桨模型的问题,本文提出一种基于真实螺旋桨诱导因子分布的改进方法,并进行KP505螺旋桨体积力模型在J=0.4~0.8五种进速条件下的敞水试验模拟。本文将敞水性能、桨载荷分布与诱导速度场的体积力模拟结果与真实螺旋桨模型进行了对比,结果表明改进后的体积力模型预报敞水性能误差在各进速下最大值为1.05%,且体积力模型诱导速度场可以反映真实螺旋桨尾流的动量输运。

关键词：诱导因子叶素动量理论体积力模型敞水试验数值模拟

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热光伏器件中的光谱调控

物理学报 2024年第14期73卷 1-15页

作者：熊家骋黄哲群张恒王启祥崔可航上海交通大学材料科学与工程学院金属基复合材料国家重点实验室上海200240 上海交通大学致远创新研究中心上海200240

热光伏器件是一种利用光伏效应将热源的热辐射转化为电能的器件.高效热光伏器件在电网规模的热能存储、全光谱太阳能转换、分布式联合发电、废热回收等方面有着广阔的应用前景.然而,大多数热辐射处于低能量波长范围,无法有效激发光伏电... 详细信息

热光伏器件是一种利用光伏效应将热源的热辐射转化为电能的器件.高效热光伏器件在电网规模的热能存储、全光谱太阳能转换、分布式联合发电、废热回收等方面有着广阔的应用前景.然而,大多数热辐射处于低能量波长范围,无法有效激发光伏电池半导体的电子跃迁从而产生电能.因此,对热辐射光谱发射的选择性调控是实现高效热光伏器件的关键.近年来,伴随着纳米光子学、材料科学与人工智能赋能科学的发展,热光伏器件中的光谱调控也取得了极大进展.本文首先回顾了热光伏器件的发展历史,继而围绕热光伏器件中热端和冷端的光谱调控,详细讨论了超结构选择性发射器、本征选择性发射器、光滤波器以及背表面反射器的热辐射光谱调控物理机制与调控手段,并梳理和总结了近场热光伏的相关研究,最后对热光伏器件的未来发展进行了展望.

关键词：热光伏热辐射光谱调控热光子学

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筒形五喷嘴燃烧室冷态时均流场特性实验研究

推进技术 2024年第5期45卷 117-124页

作者：金明陆羽笛刘占南吉雍彬葛冰臧述升上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

为深入研究五喷嘴燃烧室的流场特性,采用高频PIV测量方法对燃烧室中心截面的冷态流场开展实验研究,主要分析了燃烧室入口速度以及中心喷嘴旋流强度对五喷嘴燃烧室中心截面的时均流场特征的影响。实验结果表明:中心喷嘴和外侧喷嘴出口均... 详细信息

为深入研究五喷嘴燃烧室的流场特性,采用高频PIV测量方法对燃烧室中心截面的冷态流场开展实验研究,主要分析了燃烧室入口速度以及中心喷嘴旋流强度对五喷嘴燃烧室中心截面的时均流场特征的影响。实验结果表明:中心喷嘴和外侧喷嘴出口均存在主回流区,外侧喷嘴与燃烧室壁面间存在角回流区,相邻喷嘴射流相互干涉。喷嘴旋流强度相同时,入口速度由10 m/s增大到20 m/s,中心喷嘴和外侧喷嘴的回流区形态、主回流区长度、最大回流速度位置和气流合并点位置基本不变。入口速度为14.3 m/s时,中心喷嘴旋流强度由0.63增大到0.84,中心喷嘴回流区长度增大,外侧喷嘴回流区长度不变,主回流区最大回流速度显著增大,且更靠近喷嘴出口,气流合并点径向位置基本不变,轴向位置向喷嘴出口移动。

关键词：五喷嘴燃烧室粒子图像速度仪入口速度旋流强度回流区

燃气轮机中心分级燃烧器天然气掺氢燃烧的受迫振荡特性

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上海交通大学学报 2024年第3期58卷 304-311页

作者：史挺金明葛冰臧述升上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

天然气掺氢燃烧是燃气轮机机组降低碳排放重要措施之一,但掺氢燃料的组分变化会导致燃烧室火焰结构及燃烧稳定性发生变化.为分析中心分级燃烧器掺氢燃烧条件下的燃烧不稳定性问题,通过试验研究了燃烧器入口速度扰动下,不同掺氢比对中心... 详细信息

天然气掺氢燃烧是燃气轮机机组降低碳排放重要措施之一,但掺氢燃料的组分变化会导致燃烧室火焰结构及燃烧稳定性发生变化.为分析中心分级燃烧器掺氢燃烧条件下的燃烧不稳定性问题,通过试验研究了燃烧器入口速度扰动下,不同掺氢比对中心分级掺氢燃烧的瞬态火焰结构、压力以及热释放响应的影响,并利用本征正交分解(POD)法提取了火焰脉动的特征模态,发现其主要包含火焰干涉区强脉动和轴向扰动两种模态.试验结果表明,随着掺氢体积比从0%增大到30%,火焰前沿向上游移动,两级火焰间距缩短,火焰干涉对应的脉动模态的能量占比增大,加强了压力与热释放的耦合,导致燃烧室内的压力响应增大9%,热释放响应增大37%.

关键词：中心分级燃烧器天然气掺氢受迫振荡本征正交分解

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数据与算法驱动的中国司法现代化

中国法律评论 2024年第4期 87-101页

作者：季卫东上海交通大学上海交通大学中国法与社会研究院上海交通大学人工智能治理与法律研究中心

本文以中国司法现代化进程中出现的“两超怪圈”为切口,以算法利维坦与数字怪兽们的博弈为问题状况,以司法的概念计算公式和数据计算公式为两个基本点,考察了数字化为现代化另辟蹊径的原理以及智慧法院的四个一体化平台的操作机制。基... 详细信息

本文以中国司法现代化进程中出现的“两超怪圈”为切口,以算法利维坦与数字怪兽们的博弈为问题状况,以司法的概念计算公式和数据计算公式为两个基本点,考察了数字化为现代化另辟蹊径的原理以及智慧法院的四个一体化平台的操作机制。基于人工智能赋能法官个体、通过大数据分析进行类案的自动识别和推送、庭审场景敞视化、跨领域信息分享的网络查控系统、司法行政的目标管理和指标评估等现象的深度分析,阐明了数据和算法对审判独立、正当程序、司法公开、办案效率等现代法治原则实施的积极作用以及各种潜在的风险,并从人机共存、规范多元的现实出发,特别强调法律—技术程序的不同组合及其优选的重要意义。

关键词：算法利维坦数字人权司法现代化审判范式智慧法院技术性程序公正

增材制造高性能微通道换热器模块化单元传热与压损实验

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工程热物理学报 2024年第1期45卷 186-193页

作者：吕玥萱肖克华饶宇上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

面向微型燃气轮机能效提升迫切需求,针对其回热循环工况设计了一款适合应用增材制造技术加工的高性能微通道回热器。结合逆流式换热器的基础研究与金属增材制造的特点,设计了模块化的波纹板微通道换热器单元,采用激光选区熔融技术(SLM)... 详细信息

面向微型燃气轮机能效提升迫切需求,针对其回热循环工况设计了一款适合应用增材制造技术加工的高性能微通道回热器。结合逆流式换热器的基础研究与金属增材制造的特点,设计了模块化的波纹板微通道换热器单元,采用激光选区熔融技术(SLM)完成不锈钢样机加工,并使用自行搭建的实验系统对其进行了性能测试。样件具有52个高度为0.7 mm的换热微通道,紧凑度超过1700 m^(2)/m^(3)。实验测试表明,该增材制造换热器在相对压损小于2%的条件下,平均Nu数相比传统方式加工的平板原表面换热器可提升88.9%,其关键性能参数在现有紧凑式换热器中具有先进性。

关键词：微通道换热器增材制造稳态试验传热压损

基于均匀随机分布偏移相位的轧辊激光毛化技术

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光学学报 2024年第5期44卷 230-236页

作者：马仁豪禹玄毅李健垚沈重阳邓晓旭上海交通大学物理与天文学院上海200240

提出一种基于随机分布偏移相位的轧辊表面峰值密度(PPI)和粗糙度范围可控的无序激光毛化技术。利用多光束干涉原理,分析轧制带钢表面反射光之间形成明暗相间条纹的机制。基于光线追迹方法,研究凸台微结构在等间距分布基础上的偏移产生... 详细信息

提出一种基于随机分布偏移相位的轧辊表面峰值密度(PPI)和粗糙度范围可控的无序激光毛化技术。利用多光束干涉原理,分析轧制带钢表面反射光之间形成明暗相间条纹的机制。基于光线追迹方法,研究凸台微结构在等间距分布基础上的偏移产生的随机分布相位,对轧制带钢表面单一波长反射光形成的干涉条纹的影响,以使带钢表面多种波长反射光干涉条纹叠加形成的莫尔条纹近乎消失。轧辊表面凹坑微结构中心间距随机偏移与衰减性“拷贝”获得的轧制带钢表面凸台相同,采用理论与模拟分析得到的均匀分布中心间距随机偏移,利用激光雕刻方法对轧辊材料样件进行无序激光冲击毛化,毛化样件表面粗糙度为3.79μm,PPI为179。所提出的基于均匀分布偏移相位的无序激光可控轧辊毛化技术,实现了PPI和粗糙度范围可控的轧辊毛化,并且可灵活控制轧制带钢表面质量。

关键词：表面光学多光束干涉激光毛化冷轧轧辊均匀随机分布偏移相位