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金属导热理论的研究进展与前沿问题

物理学报 2024年第3期73卷 31-42页

作者：王奥盛宇飞鲍华上海交通大学溥渊未来技术学院上海200240 上海交通大学密西根学院上海200240

金属是人类使用最广泛的材料之一.相对于对金属力学性能的研究,金属导热性能的相关研究较为匮乏.对金属导热机制的理解往往还依赖于一百多年前建立的威德曼-弗朗兹定律.金属导热和电子输运有密切联系,同时又与晶格振动有关.深入理解金... 详细信息

金属是人类使用最广泛的材料之一.相对于对金属力学性能的研究,金属导热性能的相关研究较为匮乏.对金属导热机制的理解往往还依赖于一百多年前建立的威德曼-弗朗兹定律.金属导热和电子输运有密切联系,同时又与晶格振动有关.深入理解金属导热机制,不但对材料应用意义重大,而且有利于提高对导热基本理论的认知.本文回顾了金属导热研究的历史,并对最近十几年来金属导热的研究进行了总结,特别是对基于第一原理电子-声子耦合模式分析的金属导热机理的研究进行了综述.此外,本文也对金属导热理论的未来发展方向进行了探讨.

关键词：热导率电子导热声子导热洛伦兹数

自适应双稳态浮子式波浪能发电装置在不规则波中的能量捕获性能研究

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船舶力学 2024年第5期28卷 689-696页

作者：李扬张显涛肖龙飞上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 上海交通大学重庆研究院重庆401135

传统双稳态波能装置已被证实在规则波中可以通过添加“自适应”特性,来解决由阱内振荡引起的低能量吸收问题。本文以自适应双稳态浮子式波浪能发电装置为研究对象,探讨装置在不规则波中的能量捕获性能情况。通过四阶龙格库塔法数值求解... 详细信息

传统双稳态波能装置已被证实在规则波中可以通过添加“自适应”特性,来解决由阱内振荡引起的低能量吸收问题。本文以自适应双稳态浮子式波浪能发电装置为研究对象,探讨装置在不规则波中的能量捕获性能情况。通过四阶龙格库塔法数值求解装置的运动控制方程,探究在不同装置参数下,自适应双稳态浮子式波浪能发电装置和传统双稳态浮子式波浪能发电装置以及线性浮子式波浪能发电装置的能量捕获性能表现。结果表明,选取适当的装置参数可以使自适应双稳态浮子式波浪能发电装置显著提升能量捕获性能,而且与线性和常规双稳装置相比,更适应于实际海况中波浪能量捕获。

关键词：波浪能自适应双稳态能量捕获性能

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舱段主动隔振系统作动器配置优化

振动与冲击 2024年第1期43卷 91-98页

作者：巫頔谢溪凌张志谊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

针对舱段主动隔振系统中作动器配置优化问题,给出一种优化模型和方法,通过数值计算进行方法验证。首先建立了多通道舱段主动隔振系统的动力学模型,然后将作动器配置优化转换为约束0-1非线性规划问题,以系统监测点响应为优化目标函数,作... 详细信息

针对舱段主动隔振系统中作动器配置优化问题,给出一种优化模型和方法,通过数值计算进行方法验证。首先建立了多通道舱段主动隔振系统的动力学模型,然后将作动器配置优化转换为约束0-1非线性规划问题,以系统监测点响应为优化目标函数,作动器启用状态为自变量,最后采用教与学优化(teaching and learning-based optimization,TLBO)算法寻找最优配置。仿真计算结果表明,对于不同的激励,多通道主动隔振系统的最优配置不同,即存在对应给定激励下抑制壳体振动与声辐射的最优配置。

关键词：主动振动控制教与学算法(TLBO) 配置优化

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基于拼接裂变矩阵的燃耗计算方法研究

核动力工程 2024年第2期45卷 19-23页

作者：高睿霜刘晓晶何东豪潘清泉上海交通大学上海201100

为了实现高效率的输运-燃耗耦合计算,本文基于拼接裂变矩阵理论提出了一种新的燃耗计算方法。拼接裂变矩阵方法使系统的裂变矩阵可以通过预先计算的数据库获得,再根据计算模型的实际工况,按照终点区域性质进行拼接。裂变矩阵数据库采用... 详细信息

为了实现高效率的输运-燃耗耦合计算,本文基于拼接裂变矩阵理论提出了一种新的燃耗计算方法。拼接裂变矩阵方法使系统的裂变矩阵可以通过预先计算的数据库获得,再根据计算模型的实际工况,按照终点区域性质进行拼接。裂变矩阵数据库采用蒙特卡罗固定源计算得到,堆芯计算也不需要蒙特卡洛模拟,因此可避开耗时的临界计算。本文采用新的燃耗计算方法计算了一个典型两组件模型燃耗600有效满功率天(EFPD)的有效增殖因子和裂变源分布,结果表明燃耗-富集度复合修正比例可将裂变源均方根误差控制在0.7%以下,证明该算法的可行性。

关键词：拼接裂变矩阵蒙特卡洛方法燃耗计算

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凹槽叶尖尾缘设计对高压涡轮气动性能的影响

航空动力学报 2024年第6期39卷 196-206页

作者：蒋红梅张子扬卢少鹏上海交通大学密西根学院上海200240 上海交通大学航空航天学院上海200240

针对凹槽叶尖,设计全凹槽、压力侧尾切、吸力侧尾切尾缘构型,研究不同尾缘构型及尾切位置对叶尖流动机理及气动性能影响规律。结果表明:压力侧尾切叶尖会导致凹槽涡泄漏位置前移,并且在吸力侧叶尖相应位置附近形成尾切涡,从而导致尾缘... 详细信息

针对凹槽叶尖,设计全凹槽、压力侧尾切、吸力侧尾切尾缘构型,研究不同尾缘构型及尾切位置对叶尖流动机理及气动性能影响规律。结果表明:压力侧尾切叶尖会导致凹槽涡泄漏位置前移,并且在吸力侧叶尖相应位置附近形成尾切涡,从而导致尾缘下游总压损失增大,最多增加了7.1%;吸力侧尾切叶尖凹槽内流动从切除位置流出而非横跨吸力侧肋边泄漏,总压损失相对减小,最多减小了4.6%。相较于全凹槽叶尖构型和压力侧尾切构型,吸力侧尾切构型具有更优的气动性能。

关键词：高压涡轮泄漏流凹槽叶尖气动性能尾切

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

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基于双级主动式拓扑的锂电池寿命优化

上海交通大学学报 2024年第5期58卷 719-729页

作者：张诚琚长江熊灿杨根科上海交通大学宁波人工智能研究院浙江宁波315000 上海交通大学自动化系上海200240

随着储能充电站的应用需求逐渐上升,锂电池作为主要储能载体应用广泛.但在大功率且频繁充放电工况下,锂电池循环寿命会显著降低,导致储能成本升高.鉴于超级电容具有长寿命优势,构造由超级电容与锂电池组成的混合储能系统,通过优化控制... 详细信息

随着储能充电站的应用需求逐渐上升,锂电池作为主要储能载体应用广泛.但在大功率且频繁充放电工况下,锂电池循环寿命会显著降低,导致储能成本升高.鉴于超级电容具有长寿命优势,构造由超级电容与锂电池组成的混合储能系统,通过优化控制策略提高锂电池寿命并降低储能充电站的投运成本.提出双级主动式拓扑的混合储能系统,由锂电池为两个超级电容模组交替充电,再通过超级电容模组高倍率放电.基于此,根据充电桩工况提出多阶段功率状态估计协同规划策略,通过优化功率分配方案来平缓锂电池功率波动,从而保护锂电池.仿真结果表明:相较于纯锂电池储能和传统全主动式拓扑储能,双级主动式拓扑储能方案显著提高了锂电池循环寿命.

关键词：混合储能系统功率分配策略寿命优化双级主动式拓扑

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TPMS空气热沉结构流动传热特性研究

工程热物理学报 2024年第4期45卷 1076-1082页

作者：王佳选钱琛怿俞彬彬钟豪章施骏业陈江平上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240 上海交通大学材料改性与数值模拟研究所上海200240

采用CFD流固耦合数值模拟,以TPMS(三重周期性最小表面)结构为核心构建直流空间内芯片散热热沉。对比了同种条件下的Diamond,Gyroid,I-WP,Fischer-Koch和F-RD五种TPMS结构和同等孔隙率的传统翅片结构的温度场和流体的速度和压力场。构建... 详细信息

采用CFD流固耦合数值模拟,以TPMS(三重周期性最小表面)结构为核心构建直流空间内芯片散热热沉。对比了同种条件下的Diamond,Gyroid,I-WP,Fischer-Koch和F-RD五种TPMS结构和同等孔隙率的传统翅片结构的温度场和流体的速度和压力场。构建无量纲局部性能评价指标对六种结构的冷却效果进行综合比较后表明,TPMS结构比常规翅片结构有16.6%~50.6%的性能提升,其中Fischer-Koch的散热能力最为突出,其在受限空间下有更大的散热潜力,内部流动换热比翅片结构的优势最高可达12倍。

关键词：三重周期性最小表面芯片热沉数值模拟流固耦合

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中子衍射应力分析技术及其应用进展

金属学报 2024年第8期60卷 1017-1030页

作者：林皓李建杨钊龙钟圣怡上海交通大学材料科学与工程学院上海200240 上海交通大学中子科学与技术全国重点实验室上海200240 中国工程物理研究院核物理与化学研究所绵阳621999 上海交通大学巴黎卓越工程师学院上海200240

中子衍射依托中子源大科学装置,能够非破坏性地获取材料内部微结构的统计信息,是建立物质微观、介观和宏观结构与性能内在联系的重要表征手段,同时也是航空发动机涡轮盘/叶片、反应堆压力容器等重大技术与装备关键部件内部残余应力定量... 详细信息

中子衍射依托中子源大科学装置,能够非破坏性地获取材料内部微结构的统计信息,是建立物质微观、介观和宏观结构与性能内在联系的重要表征手段,同时也是航空发动机涡轮盘/叶片、反应堆压力容器等重大技术与装备关键部件内部残余应力定量无损评价的重要方法。本文简要介绍了中子衍射技术测量原理和基本方法,阐述了该技术在材料基础与前沿探索的研究进展,评述了其在工程构件设计、制造、服役及安全评估中的地位与作用。基于新材料和新工艺开发的共性需求,展望了中子衍射技术跨尺度、多参量分析的开发潜力,及其未来在高通量表征中的发展方向。

关键词：中子衍射残余应力高通量表征服役安全