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石蜡/碳纳米管复合相变材料光伏板冷却性能研究

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石蜡/碳纳米管复合相变材料光伏板冷却性能研究

作者：高泊东北电力大学

学位级别：硕士

太阳能作为一种清洁、无污染的可再生能源,一直备受关注。大量研究表明,太阳能光伏发电的光电转换效率具有很强的负温度效应,控制太阳能光伏电池的温度可以有效提高光伏电池的发电效率和寿命。本文提出一种新型的石蜡/碳纳米管复合相变... 详细信息

太阳能作为一种清洁、无污染的可再生能源,一直备受关注。大量研究表明,太阳能光伏发电的光电转换效率具有很强的负温度效应,控制太阳能光伏电池的温度可以有效提高光伏电池的发电效率和寿命。本文提出一种新型的石蜡/碳纳米管复合相变材料对太阳能光伏板冷却系统(PV/PCM),既可以解决太阳能光伏板在工作过程中由于吸收过多热量而引起光伏板温度升高,进而导致发电效率下降的问题,又可以弥补单一相变材料导热系数低,传热效果差的弊端。首先,通过太阳能光伏板散热实验对比不同辐照强度下光伏板表面平均温度,对比分析不同相变材料的热物性,选取熔点为40至42℃的石蜡作为用于降温的相变材料。考虑到石蜡导热系数较低,采用熔融共混法制备出石蜡/碳纳米管复合相变材料,并且通过STA同步热分析仪、Hot-Disk热常数分析仪测量了复合相变材料的潜热、熔点和导热系数,结果表明:碳纳米管质量分数从1%增加到5%,导热系数从0.2586 W/(m·K)增长到0.3532 W/(m·K),增长了36.5%,相变潜热从268.955 J/g下降到236.175 J/g,降低了12.1%。其次,在COMSOL软件中建立PV/PCM系统数值模型并进行了合理的假设和边界条件处理,并进行网格无关性验证和模型准确性验证;研究了恒定气象参数下复合相变材料的导热系数、潜热、碳纳米管质量分数对系统的温度影响,并通过CRA-灰色关联度对模拟结果进行相关性分析,确定了碳纳米管质量分数2%的复合相变材料冷却效果最佳并以此进行后续研究;恒定气象条件下研究了复合相变材料厚度对PV/PCM系统的冷却性能影响,分析了PV/PCM系统的温度变化,揭示了复合相变材料对PV/PCM系统的相变冷却机理。同时还分析了不同环境温度和辐照强度对PV/PCM系统的影响,以及典型时刻的温度变化和PCM的熔化时间。最后,研究了实际环境参数对PV/PCM系统的影响,依据太阳总辐照强度分布和建筑热工分区,选取北京市、吉林市和广州市作为典型城市,对各地区实际气象条件下不同厚度复合相变材料对PV/PCM系统的影响进行了分析,结果表明:北京地区复合相变材料厚度为50 mm时最为适宜。此时PV/PCM系统与PV系统的最大温差能达到27.15℃,光电转换效率提升2.32%;吉林地区复合相变材料厚度为50mm时最为适宜。此时PV-PCM系统与PV系统的最大温差能达到21.21℃,光电转换效率提升1.81%;广州地区复合相变材料厚度为40 mm时最为适宜。此时PV/PCM系统与PV系统的最大温差能达到30.12℃,光电转换效率提升2.57%。

关键词：光伏发电相变材料数值模拟冷却碳纳米管

基于动态重置策略的多智能体系统一致性控制方法研究

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基于动态重置策略的多智能体系统一致性控制方法研究

作者：肖前程东北电力大学

学位级别：硕士

多智能体系统的广泛应用已经成为当今科技与工程领域的重要趋势。在系统中,个体智能体必须通过一致协调来实现共同目标,而这往往需要解决合作的问题,因此一致性问题日益受到关注。对于多智能体系统一致性的研究不仅关乎个体智能体的控制... 详细信息

多智能体系统的广泛应用已经成为当今科技与工程领域的重要趋势。在系统中,个体智能体必须通过一致协调来实现共同目标,而这往往需要解决合作的问题,因此一致性问题日益受到关注。对于多智能体系统一致性的研究不仅关乎个体智能体的控制,还需要考虑智能体之间的信息交互对整个系统的协同效能。在这一复杂的背景下,如何设计有效的策略使得不仅实现智能体一致的目标,还能提高系统整体暂态性能并且更快速地完成各类任务,是一个非常有意义以及值得研究的问题。本文主要研究多智能体系统的一致性问题,通过提出一种动态重置策略更好地改善多智能体系统的暂态性能,以推动多智能体系统的实际应用和发展。本文主要研究内容如下:针对未知输入情况下的线性领导跟随型多智能体系统,研究基于重置策略方法的快速一致性问题。考虑了系统状态信息不可测的情况,主要围绕状态估计和控制两个关键过程展开。在估计过程中,设计了一个基于新的重置变量的互补扇区,在该区域内构造了一类依赖于上述重置变量的分布式扩张状态观测器来实现快速估计。在控制过程中,基于所获得的观测器状态信息构造了与重置策略相关联的分布式输出反馈一致性控制协议,在重置策略下对未知外部扰动进行了补偿,这不仅实现了一致性的目标,而且改善了闭环系统的暂态性能。进一步,给出一个仿真算例验证了该方法的有效性。针对虚假数据注入攻击下的领导跟随型多智能体系统,研究基于动态重置策略的异步间歇采样一致性控制问题。对于所提出的互补扇形区域进行改进,提出一种新型的跳变区域更大的动态扇形区域。将相应的重置元素与状态观测器相结合来完成对系统状态和未知攻击的估计,所引入的重置元素通过重置策略抑制了比例积分观测器所产生的滞后现象,这有利于快速地状态估计。同时考虑了通道信息资源有限的情况,对扩张状态观测器的信息进行采样,利用采样信息构造了一致性控制协议来实现一致性的目标。进一步,通过两个仿真实验验证了该方法的可行性和有效性。针对带符号的静态或切换网络下的一类非线性多智能体系统,研究基于双动态重置策略方法的二分一致性问题。与现有结果不同,提出了一种基于双动态重置策略的观测器和控制器,根据系统量测与所引入的重置动态,将整个输出空间划分为一系列互补子空间。在子空间中将重置动态元素分别与观测器和控制器相结合,使得其具备变结构的特性。考虑带符号且时变的通信网络,设计了相应的一致性控制协议来实现一致性的目标。在状态估计与控制过程中,根据上述子空间与构成重置动态和系统量测的特定重置元素之间的关系来确定所引入变量的重置行为。依赖于由观测器或控制器所产生的变结构控制来抑制闭环系统中由于引入积分项所产生的持续积分所导致的滞后现象,这有效地提升了闭环系统的暂态性能。进一步,通过两个算例仿真验证了该方法在固定网络或切换网络下的可行性与有效性。最后,总结全文并对本课题的发展趋势提出建议。

关键词：多智能体系统一致性动态重置策略状态观测器变结构控制

钙基储热介质在高温反应器内的传热传质特性研究

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钙基储热介质在高温反应器内的传热传质特性研究

作者：王祎东北电力大学

学位级别：硕士

针对当前全球面临的能源与环境挑战,特别是化石能源的过度消耗与二氧化碳排放导致的全球变暖问题,基于钙循环的热化学储能可以有效提高可再生能源的利用效率,减少化石燃料带来的环境问题,解决热能的存储和持续稳定供应问题。然而钙基材... 详细信息

针对当前全球面临的能源与环境挑战,特别是化石能源的过度消耗与二氧化碳排放导致的全球变暖问题,基于钙循环的热化学储能可以有效提高可再生能源的利用效率,减少化石燃料带来的环境问题,解决热能的存储和持续稳定供应问题。然而钙基材料在反应器内颗粒团聚使反应不完全,反应物利用率低,因此研究反应器内颗粒的传热传质特性对提高储热效率具有重要意义。颗粒的流动特性和反应特性相互耦合,目前学者们主要研究了氧化钙碳酸化反应和碳酸钙煅烧反应的微观化学反应以及流化床反应器内稠密气固两相流的流动特性,对于稠密气固两相流在高温反应器内的化学反应研究较少。本文主要采用MP-PIC(Multiphas e Particle-In-Cell)方法对鼓泡流化床内的传热传质特性进行研究,利用等效法建立与三维反应器一致的二维模型,选用材料丰富价格低廉的氧化钙和碳酸钙作为反应物,观察碳酸化反应的反应特性和流动特性。分别对不同流化风速、不同二氧化碳分压和不同颗粒粒径对反应特性和流动特性的影响进行对比,得出氧化钙碳酸化反应的最佳环境参数和颗粒物性。氧化钙颗粒在鼓泡流化床内呈“环核”结构分布和“s”型上升结构,流化风速过小颗粒床层膨胀比较小,颗粒化学反应缓慢;流化风速过大,颗粒被气体上升力带到床层上部,颗粒停留时间过短,化学反应生成热量的利用率低。二氧化碳分压增大使得化学反应更快进入扩散反应阶段,此时二氧化碳的消耗减小,导致流化风速变大,部分颗粒停留时间过短。A类颗粒粒径较小,颗粒凝聚性较小,颗粒间充气性好,床层内产生的气泡较小,气泡聚集、分裂速度较快,因此流化特性较好,在床层内颗粒碰撞比较小。模拟实际应用中颗粒粒径的不均匀,粒径不均匀有利于床层内气固混合,床层内颗粒受力增多,颗粒运动增强,但床层膨胀比减小。在氧化钙碳酸化反应特性的基础上,选用较好的环境参数,根据颗粒流动特性,在流化床内添加内置水平管。内置水平管可以有效阻碍床层内气泡的生成,并增加颗粒碰撞,改善气固混合,增加颗粒停留时间,使化学反应更均匀。对比内置水平管的管径大小、疏密及管排范围大小对颗粒的影响,管径过大,水平管间间隙过小,颗粒被流化到管排上方区域;管排过密使气泡分裂,颗粒被带动到管排上方区域;管排范围过大,气泡被逐层分裂破碎,颗粒被流化到管排上方区域,优化效果不佳,因此合适的排列方式才能优化改善稠密气固两相流的传热传质特性。

关键词：热化学储能钙基材料稠密气固两相流碳酸化反应内置水平管

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低风温粮食干燥塔温湿度分布及流动特性研究

低风温粮食干燥塔温湿度分布及流动特性研究

作者：高明东北电力大学

学位级别：硕士

干燥是保障玉米品质的必要加工过程,能有效防止玉米发生霉变和降低虫害,对玉米安全储藏有重要意义。为进一步提高北方地区玉米大产量的干燥效率并增强干燥均匀性,现对干燥塔内干燥介质的分布情况进行深入探讨,并着重对干燥塔的结构进行... 详细信息

干燥是保障玉米品质的必要加工过程,能有效防止玉米发生霉变和降低虫害,对玉米安全储藏有重要意义。为进一步提高北方地区玉米大产量的干燥效率并增强干燥均匀性,现对干燥塔内干燥介质的分布情况进行深入探讨,并着重对干燥塔的结构进行优化。然而,由于干燥设备的尺寸巨大且结构复杂,传统的测量方法面临着巨大的困难和高昂的成本。因此本文以试验测量与数值模拟相结合的方法对干燥塔内流场分布情况进行直观分析。主要研究内容与结果如下:首先,为了深入研究干燥塔内玉米干燥特性。构建了一台工况可调节的低风温干燥试验台,并对玉米进行了热风干燥试验。试验发现,干燥风温对干燥过程产生了最大的影响。随着温度的提升,失水速率也相应增加。具体来说,当风温从55℃升至85℃,平均失水速率从0.0165(d.b.)/h提高到0.0268(d.b.)/h。相对湿度则是次要影响因素,干燥空气的相对湿度越高,失水速率越低。当相对湿度从10%升至40%,平均失水速率从0.0276(d.b.)/h降至0.021(d.b.)/h。风速对玉米的干燥速率影响最小,在1-3m/s的风速区间内,平均失水速率为0.024(d.b.)/h。其次,为研究干燥塔内流场分布情况,建立干燥塔数值模型。详细介绍干燥过程气固运动及传热方程。通过对玉米干燥塔结构的分析和简化,利用Geometry画图软件创建了玉米干燥塔的几何模型,并确定合理的边界条件类型和初始条件。将模拟值与试验值进行对比分析,验证数值模拟过程中建立的数学模型和物理模型的合理性。再次,为研究玉米在干燥塔内流动特性,分析了玉米颗粒运动轨迹及速度分布情况。利用Solid Works和EDEM软件建立干燥塔模型,模拟得出了不同位置玉米颗粒流动轨迹及停留时间,研究结果揭示了干燥过程的复杂性、壁面摩擦和角状盒对颗粒运动的影响。最后,将均匀系数作为干燥塔内流场均匀性评价指标,研究了模拟风速为3m/s时干燥塔内流场分布情况,并将均匀系数作为流场均匀性评价指标。结果显示,稳态状态下的风速场在远离入口处呈现极小值,干燥塔内部的风量主要在入口和出口位置集中,塔内存在一些风速死区。角状盒作为主要的热风输送和引导设备,其结构的改变可以有效地调节风量,改善整体均匀性。通过调节角状盒两侧大小的比例,从而改变角状盒结构。分析了1:0.4、1:0.6、1:0.8三种渐缩比例状态下,干燥塔内流场分布情况,模拟结果表明:通过改变角状盒渐缩比例,内部流场的均匀性得到了改善,在角状盒渐缩比例为1:0.4时,干燥塔中部Z=420mm的干燥均匀性最好,其均匀系数从67.4%上升至81.6%。通过对内流场分布情况进行数值模拟的直观分析,为优化干燥塔的结构提供深入的理论支持,并为改进干燥设备的构造提供有价值的指引。

关键词：玉米干燥数值模拟均匀系数角状盒结构优化

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基于充电电压片段的退役锂离子电池筛选重组

基于充电电压片段的退役锂离子电池筛选重组

作者：王恩吉东北电力大学

学位级别：硕士

随着全球对于双碳战略的重视和绿色、清洁能源的需求日益增加,利用清洁能源替代传统化石燃料已成为实现可持续发展的关键。在此背景下,新能源汽车因其在减少碳排放方面的有效性而迅速发展。特别是在中国,新能源汽车的产销量及保有量均... 详细信息

随着全球对于双碳战略的重视和绿色、清洁能源的需求日益增加,利用清洁能源替代传统化石燃料已成为实现可持续发展的关键。在此背景下,新能源汽车因其在减少碳排放方面的有效性而迅速发展。特别是在中国,新能源汽车的产销量及保有量均已达到全球首位。新能源汽车市场的快速发展使得动力电池退役问题成为一大挑战。未经处理的退役电池中含有的重金属等有害物质可能导致严重的环境污染和健康危害,而缺乏高效的利用策略则会造成资源浪费和经济负担。随着市场规模的持续扩大,中国已经进入了动力电池大规模退役的高峰期。中国电池联盟预计,在综合考虑新能源汽车的多年生产状况、电池的使用寿命及车辆的实际运行情形之后,到2025年,可能有达111.7GWh的电池将面临退役,据估计,其报废费用可能高达203.71亿人民币。这些退役的锂离子电池在进行适当筛选和分类后,仍有巨大的使用和经济潜力。本研究针对当前退役电池筛选过程中的低精度和效率问题,提出一种新的基于电压片段与均值漂移聚类算法的退役锂离子电池直接重组方法。该方法能够进行直接的特征重组,从而间接达到对电池容量的重组。然而,在某些应用场景中,可能会对电池的某种或某几种电气性能有更高的一致性需求,例如备用电源,家庭储能等容量性应用场景对容量一致性要求更高,调峰调频等功率型应用场景则对内阻一致性要求更高,在这些特殊场景中,上述方法并不完全适用。因此,本文进一步提出了另一种筛选重组方法作为前一种的补充,本方法结合充电电压片段特性、基于多层感知机-支持向量回归-线性回归的混合模型,以及等数K-means聚类算法,以满足特殊应用场景的需求。尽管由于需要进行模型训练而降低了重组效率,并增加了流程的复杂性,但此方法扩大了应用范围,并且提高了各种规模下的筛选精度。因此,针对常规退役电池筛选,可以优先使用第一种高效方法,而对于具有特殊特性需求的场景,可采取第二种方法。本文主要工作如下:(1)提出一种对退役电池进行直接特征重组,间接达到容量重组目的的分组方法,进一步提升了分组效率。(2)提出了一种基于粒子群优化和分层聚类算法的改进均值漂移算法。这个算法使用粒子群算法来优化窗口大小,并使用分层聚类算法来寻找初始中心点。用轮廓系数作为适应度函数值来评价聚类效果。该算法的优点是自动找到最优的窗口大小,避免了手动调整窗口大小的问题,并提高了聚类的准确性和效率。(3)根据锂离子电池特性,提出一种新的充电电压片段特征提取方式,并结合MLP-SVR-LR混合模型,实现了退役电池高精度筛选。相较于其他三种经典模型,本文所提模型在筛选过程中的误差更小。(4)围绕聚类后每个集群中的电池数量不相等,不符合梯次利用场景要求的问题,本文提出了一种等数K-means重组方法,该方法有效避免了现有方法在仅有两个筛选指标时可能出现的死循环难题,并以轮廓系数为评估标准,提高了重组后电池组的一致性。通过SC、CH和DBI三种评价指数的提升显示,新策略优于当前的等数策略和其他两种经典聚类算法。

关键词：退役电池一阶RC模型 MLP-SVR-LR混合模型 K-means算法等数策略

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660MW煤粉炉混氨燃烧特性研究

660MW煤粉炉混氨燃烧特性研究

作者：张鹤严东北电力大学

学位级别：硕士

氨气是一种无碳化合物,具有热值高,易于压缩和液化,安全方便储运等优点,且燃烧时只产生水和氮气以及少量氮氧化物,能够代替传统化石燃料从而减少碳排放量,成为新清洁能源。本文以660MW燃煤锅炉为研究对象,基于Fluent仿真模拟软件对锅炉... 详细信息

氨气是一种无碳化合物,具有热值高,易于压缩和液化,安全方便储运等优点,且燃烧时只产生水和氮气以及少量氮氧化物,能够代替传统化石燃料从而减少碳排放量,成为新清洁能源。本文以660MW燃煤锅炉为研究对象,基于Fluent仿真模拟软件对锅炉掺氨燃烧特性及燃烧后污染物排放特性进行了研究。首先,依据某660MW超超临界燃煤锅炉结构参数及设计尺寸,建立锅炉本体模型。使用Gambit软件对锅炉本体模型进行网格划分,对网格进行独立性验证,进行热态模拟以及验证原始工况来确保网格准确性。然后,研究了10%、15%、20%热量比例下氨气在不同层燃烧器送入炉膛时的燃烧特性以及污染物生成特性。结果表明,当掺氨位置在锅炉燃烧区第三或第四层时,氮氧化物排放量均低于纯煤燃烧工况。特别是第四层掺氨工况,锅炉炉内燃烧状况良好,在10%掺氨工况下,炉内最高温度为1820K,炉膛出口含氧量为3.4%,氮氧化物排放量为2.3ppm,在15%掺氨工况下,炉内最高温度为1825K,炉膛出口含氧量为3.2%,氮氧化物排放量为1.2ppm,在20%掺氨工况下,温度最高为1831K,炉膛出口含氧量为3.1%,氮氧化物排放量为3.5ppm。说明当掺氨位置在燃烧区第四层时,此时各比例掺氨燃烧状态均接近于纯煤燃烧,能有效还原氮氧化物。最后,研究了10%、20%、30%热量比例下氨气在所有层燃烧器送入炉膛时的燃烧特性以及污染物生成特性。结果表明,综合考虑出口氧量、炉内平均温度、氮氧化物生成量,在20%掺氨工况下最佳,炉内最高温度为1800K,炉膛出口含氧量为3.3%,氮氧化物排放量最低为5.3ppm。但是,在所有层燃烧器掺氨工况下,各个工况下温度与含氧量均低于单层掺烧工况,氮氧化物排放量高于单层掺烧工况,说明单层掺烧工况优于全层掺氨工况。掺氨燃烧导致混合物着火位置延后,炉内燃烧温度降低,且在炉内含氧量较低位置,氨气与一氧化氮充分发生还原反应,减少氮氧化物排放,采用合理空气分级,在氮氧化物浓度较高位置注入氨气,可以实现氮氧化物排放量低于纯煤燃烧。煤炭掺混氨气燃烧,可以实现高效、低碳及低污染燃烧。研究结果可为相关低碳与氨气燃烧提供参考。

关键词：煤粉炉氨气燃烧温度 NO

数字媒介环境下“古风音乐”的艺术流变与价值转向

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数字媒介环境下“古风音乐”的艺术流变与价值转向

作者：杨羚东北电力大学

学位级别：硕士

随着数字媒介的逐渐兴起,“古风音乐”作为一种特殊的音乐形式,获得了更为广泛的传播,并逐渐走入了人们的审美文化视野。“古风音乐”源于仙侠类游戏的配乐,其诞生与发展同数字媒介有着密切的渊源。而数字媒介的演变也使“古风音乐”的... 详细信息

随着数字媒介的逐渐兴起,“古风音乐”作为一种特殊的音乐形式,获得了更为广泛的传播,并逐渐走入了人们的审美文化视野。“古风音乐”源于仙侠类游戏的配乐,其诞生与发展同数字媒介有着密切的渊源。而数字媒介的演变也使“古风音乐”的艺术形态产生了多维度的变化,同时其自身所蕴含的价值也在发生着转变。因而,“古风音乐”在日新月异的数字媒介环境中如何健康与持续发展需要深入的探讨与分析。首先,对“古风音乐”的内涵进行了界定。“古风音乐”虽然不是新近出现的音乐形式,但其概念尚缺乏统一的描述,还需要综合多方的学术探讨加以明确。同时,通过案例分析法对“古风音乐”的艺术特性进行分析,从填词、谱曲、演唱等角度进行了归纳和总结。通过网络调查,从起源、创作、传播等方面对“古风音乐”与数字媒介的渊源进行了梳理。其次,对“古风音乐”在数字媒介环境中的艺术流变进行了探讨。由于“古风音乐”同数字媒介的关系较为密切。因此,数字媒介的变迁,也对“古风音乐”的艺术发展产生了多方面的影响。在艺术风格上,从早期狭义的“古风”逐渐过渡到了广义的“古风”,并呈现出新旧风格相融合的发展趋势。“古风音乐”的创作内容,也不再局限于亚文化的追求,而是随着主流文化的融入,被赋予了新的文化意义。同时“古风音乐”的媒介呈现形式也脱离了单一的音频形式,而是逐渐与图文、视频等相结合,形成了综合化的艺术形态。再次,分析了“古风音乐”在数字媒介环境下的价值转向。随着“古风音乐”的数字化发展,其文化价值不再限于音乐的个性化表达,而是融入了更多的古典文化元素,表现出了更多的文化传承价值。“古风音乐”的接受群体也不再是青少年的小众群体,接受范围的扩展也在一定程度上增强了民族群体的文化认同,具有了更为积极的社会价值。同时,“古风音乐”的教育价值也从原本的纯粹娱乐转变为寓教于乐。最后,对“古风音乐”在数字媒介环境中的发展进行了重新审视。数字媒介虽然在发展、传播、创新等方面对“古风音乐”产生了积极的意义,但也应注意到其对“古风音乐”的内在、外在以及整体上产生的负面影响。“古风音乐”的出现与发展,填补了国人对于民族文化的精神需求,也在一定程度上激发了青少年群体对于传统文化的追捧与喜爱,但其健康与持续的发展仍然需要创作水平的提升以及专业艺术批评的指引。在数字媒介环境下,“古风音乐”的艺术流变与价值转向反映了时代的变迁和技术的影响。在数字媒介环境中,“古风音乐”在创作和传播上得到了更大的发展空间,呈现出了更为多样化的艺术表达,也暴露了内在的艺术冲突的弊端。“古风音乐”承载着弘扬传统文化的积极意义,进一步展现了其内在的艺术价值,为了使“古风音乐”在数字媒介环境中更健康的发展,还需要学界予以关注并进行相应的研究与探索,推动“古风音乐”与其他文化艺术的交流与融合,使其呈现出更为正向的意义与价值。

关键词：数字媒介古风音乐艺术流变价值转向传统文化

液化场地风电塔桩基—结构体系地震响应及控制方法研究

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液化场地风电塔桩基—结构体系地震响应及控制方法研究

作者：丁明浩东北电力大学

学位级别：硕士

随着风力发电场的大规模建设,越来越多的风电塔建立在复杂的地质环境下。在地震活跃区,地震引发的次生灾害同样会对工程结构产生严重的影响,地基液化就是影响建筑物结构稳定性的最不利因素之一。本文就地基液化对风电塔地震响应的影响... 详细信息

随着风力发电场的大规模建设,越来越多的风电塔建立在复杂的地质环境下。在地震活跃区,地震引发的次生灾害同样会对工程结构产生严重的影响,地基液化就是影响建筑物结构稳定性的最不利因素之一。本文就地基液化对风电塔地震响应的影响进行深入的试验研究与理论分析。设计风电塔缩尺模型,开展振动台试验,对液化地基引起的桩-土-风电塔筒进行动力学分析,研究砂土液化对结构体系的整体影响;通过有限元模拟更深入地了解风电塔在地震作用下的动力特性;对比分析振动台试验和有限元分析的结果,得出有效结论;提出通过在地基中设置环墙的方法对液化地基进行加固,利用有限元方法分析加固效果。本文的主要内容如下:(1)基于相似比理论,根据实际风电塔筒的尺寸和振动台参数确定模型的相似比。根据相似比设计模型的材料与尺寸,保证模型与实际风电塔筒的相似性。依据相似比理论计算桩基础模型直径、长度、材料、承载力等参数,并确定桩周土壤的性质和地质条件。在模型制作过程中,采用相应的材料和结构来模拟桩基础和土壤之间的相互作用,以保证模型的稳定性和可靠性。(2)通过振动台试验分析结构的加速度时程曲线与傅里叶谱,发现液化地基条件下的塔顶加速度响应小于非液化地基,塔底加速度响应大于非液化地基。虽然液化地基对地震波的滤波作用大于非液化地基,但通过频谱分析发现液化地基在10-20Hz的低频部分有更加显著的放大作用。液化地基时的塔身的位移大于非液化地基。并且液化后塔筒基础发生较大的转动,导致风电塔筒位移增加。地基土液化引起桩身最大弯矩点的位置、反弯点个数的变化,桩身的最大弯矩值增加20%-30%,容易造成桩身的弯曲破坏。(3)利用ABAQUS软件建立原型风电塔的有限元模型,并进行模态分析,验证了试验模型相似比设计的正确性;进一步利用有限元法模拟试验,通过对比桩身弯矩和塔顶加速度时程响应,表明数值模拟与试验结果的拟合程度较高,确定了采用有限元法对液化场地条件下桩基-风电塔体系进行地震响应分析的可行性和可靠性。(4)地基土的液化引起了桩身弯矩的增大,为防止桩基发生弯曲破坏,提出了一种在群桩周围土体中设置环墙的方法以降低地基液化对风电塔桩基的不利影响。通过有限元方法,分析对比加固前后不同地震波下的塔身加速度响应和桩身弯矩,表明加入环墙后可以有效地降低风电塔筒顶部的加速度响应,并显著减小桩身的最大弯矩。

关键词：液化地基土-结构相互作用风电塔振动台试验环墙加固

单关节多类运动想象脑电信号识别方法研究及其在机械手控制中的运用

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单关节多类运动想象脑电信号识别方法研究及其在机械手控制中的运...

作者：丛龙坤东北电力大学

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脑机接口是一种能够实现大脑活动与外部设备直接进行交互的技术,该项技术在医疗康复等领域已经取得了许多实质性的成果,这为患有运动障碍的人群带来了福音。虽然该项技术取得了重大进步,但在实际应用中仍存在许多问题,这主要表现为控制... 详细信息

脑机接口是一种能够实现大脑活动与外部设备直接进行交互的技术,该项技术在医疗康复等领域已经取得了许多实质性的成果,这为患有运动障碍的人群带来了福音。虽然该项技术取得了重大进步,但在实际应用中仍存在许多问题,这主要表现为控制指令不够精细、提取的脑电特征不够明显、模型的可迁移性差以及模型的训练效率低等。对此,本课题通过设计单关节上的多类运动想象实验来解决脑机接口的指令不够精细的问题,通过融合脑电多域特征和脑网络特征来解决脑电特征不够明显的问题,通过对融合特征进行迁移学习来解决识别模型通用性弱的问题,通过结合多核学习与极限学习机来解决模型训练效率低的问题。主要的研究成果如下:(1)基于局部线性嵌入的特征融合方法研究。首先采用经验小波变换和频带能量占比对原始信号进行了时频分解、分量筛选以及重构,然后再使用共空间模式滤波,提取脑电的时、频、空特征;同时使用希尔波特变换求取任意两导联间的锁相值进而构造脑网络,提取脑网络特征;最后,采用局部线性嵌入将多域特征与脑网络特征进行融合,构造了融合特征。(2)基于联合分布适配的特征迁移方法研究。对于来自不同个体间的特征,首先使用线性变化将它们向同一空间投影,接着分别计算它们的边缘概率分布和条件概率分布,并使用最大均值差异分别计算两种特征的两种概率分布差值,最后将两种概率分布的差值联合起来构造待优化的目标函数,通过最小化目标函数求解线性变换矩阵,从而实现不同个体间的特征迁移。(3)基于Aqulia算法优化的多核极限学习机的分类方法研究。首先,采用多核学习方法对核极限学习机的核映射进行了扩充,增强了核极限学习机的非线性拟合能力;接着,使用Aqulia优化算法对多核极限学习机的核参数以及结构参数等进行了优化,避免了人为经验的干扰;最后,使用优化好的多核极限学习机对提取的融合特征进行分类识别,验证了该分类器的性能。最后,为了验证所构建的脑电解码模型在真实场景下的识别性能,设计了一套机械手BCI控制系统。通过在线实验验证,证明本课题的研究意义。

关键词：单关节运动想象脑电信号特征融合特征迁移多核极限学习机