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面向输变电设备数字孪生的多物理场正反演快速仿真关键技术综述

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电网技术 2024年

作者：吴泽华吴宝英赵林杰程建伟王青于刘鹏黄克捷郭伊宇杜志叶曾强武汉大学电气与自动化学院南方电网科学研究院有限责任公司广东电网公司东莞供电局西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室

新型电力系统数字化转型要求其核心设备的状态可测、可观，风险可知、可控。以数字孪生为代表的新一代输变电设备数字化和信息化技术已被广泛提出，但面向设备透明内特性的可视化实时诊断和预警技术还亟待进一步研发升级。为此，本文提... 详细信息

新型电力系统数字化转型要求其核心设备的状态可测、可观，风险可知、可控。以数字孪生为代表的新一代输变电设备数字化和信息化技术已被广泛提出，但面向设备透明内特性的可视化实时诊断和预警技术还亟待进一步研发升级。为此，本文提出了输变电设备感知网络与仿真系统实时交互响应的内涵特征，分析了当前数字孪生体中正反演仿真的难点和关键点，详细阐述了输变电设备模型与数据驱动的正演快速计算、反演仿真评估、感知网络布控、结果高精度低延时可视化等关键技术的研究现状，讨论了目前数字孪生系统运行中仿真实时性、反演准确性、感知与反演匹配、机理与数据融合等方面亟待解决问题，为输变电设备数字化研发与应用提供参考和支撑。

关键词：数字孪生输变电设备快速计算反演状态评估

新型振动辅助粉末输送系统增材制造钴基合金/铜合金界面互锁结构

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机械工程学报 2024年

作者：唐锦荣王迪刘林青谭华李扬周伟陈国星杨永强华南理工大学机械与汽车工程学院西北工业大学凝固技术国家重点实验室厦门大学机电工程系苏州热工研究院有限公司

多材料激光粉末床熔融(Laser powder bed fusion, LPBF)成形过程中，高质量的粉末输送对于保证成形稳定性并提升零件的成形质量具有重要意义。设计了一种新型超声振动辅助粉末输送系统，分析了振动辅助模块的频率特征，并研究了针头直... 详细信息

多材料激光粉末床熔融(Laser powder bed fusion, LPBF)成形过程中，高质量的粉末输送对于保证成形稳定性并提升零件的成形质量具有重要意义。设计了一种新型超声振动辅助粉末输送系统，分析了振动辅助模块的频率特征，并研究了针头直径对落粉效果的影响，通过0.3mm直径的针头实现了稳定、良好的粉末输送效果。通过上述粉末输送系统LPBF成形三种具有不同界面互锁结构(齿形、正弦、矩形)的钴基合金/铜多材料零件，验证了该粉末输送系统的可行性。进一步研究了三种不同互锁结构的界面特征，分析了界面处宏观样貌、微观缺陷以及元素分布。结果表明，振动辅助模块在21 kHz频率下能正常落粉，成形零件界面出现了两种金属的混合区。齿形互锁结构的成形质量优于正弦与矩形结构，其界面处的材料结合良好。以上结果能为粉末输送系统设计以及金属多材料界面结构设计提供参考。

关键词：激光粉末床熔融多材料粉末输送互锁结构

迭代算法与柔性结构对离心机振动台控制性能影响

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岩土工程学报 2024年第S1期46卷 22-26页

作者：王永志贾仕林韩俊伟王体强张雪东汤兆光周燕国张宇亭中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨工业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001 中国水利水电科学研究院北京100038 浙江大学岩土工程研究所浙江杭州310058 交通运输部天津水运工程科学研究院天津300456

目前迭代算法和柔性结构对离心机振动台控制性能的影响尚缺乏认识,尤其铰接装置作为柔性连接结构在许多离心机振动台上得到应用,以减小离心力荷载下台面和吊篮变形对作动器安全带来的危险。以一套负载1500 kg离心机振动台为样本,采用不... 详细信息

目前迭代算法和柔性结构对离心机振动台控制性能的影响尚缺乏认识,尤其铰接装置作为柔性连接结构在许多离心机振动台上得到应用,以减小离心力荷载下台面和吊篮变形对作动器安全带来的危险。以一套负载1500 kg离心机振动台为样本,采用不同强度、频带的典型地震波为控制目标,探讨了有无迭代算法、柔性结构条件对离心机振动台的控制性能影响。结果表明:20~200 Hz频宽范围内,迭代算法对最大峰值误差、平均峰值误差、平均谱面积误差的影响可忽略。采用迭代算法前后平均峰值误差分别为5.90%,6.15%,平均谱面积误差分别为5.02%,4.94%。柔性结构对于加速度峰值≤7.5g地震波的复现精度有显著影响,尤其是80~150 Hz高频段;对于加速度峰值≥20g地震波的复现精度影响,在频宽20~120 Hz可忽略,但对于120~170 Hz频段的小幅值成分的复现能力影响不容忽略,逊于无柔性结构条件。同时,在无柔性结构条件下对比了不同负载、同一输入荷载的实测输出波,发现两输出波的峰值误差与谱面积误差均无明显差异,证明了离心机振动台具有良好的重复性和稳定性。研究方法和结论,对提高离心机振动台控制性能的影响因素认识和改进设计方法,具有重要指导价值和科学意义。

关键词：离心机振动台控制性能迭代算法柔性结构

考虑侧面阻力效应的超低轨道飞行器气动阻力预测模型

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工程力学 2024年

作者：周皓方芳杭晓晨陈强费庆国董萼良东南大学土木工程学院工程力学系中国航天科工飞航技术研究院创新研究院高速飞行器结构与热防护教育部重点实验室南京林业大学机电工程学院

超低轨道飞行器在海洋环流监测和高精度地面环境侦查等方面具有广阔的应用前景，气动阻力是影响其服役性能的关键因素。本文基于稀薄气体动力学和直接模拟蒙特卡罗(Direct Simulation Monte Carlo， DSMC)方法，建立了一种考虑侧面阻力... 详细信息

超低轨道飞行器在海洋环流监测和高精度地面环境侦查等方面具有广阔的应用前景，气动阻力是影响其服役性能的关键因素。本文基于稀薄气体动力学和直接模拟蒙特卡罗(Direct Simulation Monte Carlo， DSMC)方法，建立了一种考虑侧面阻力效应的超低轨道飞行器的气动阻力预测模型。首先，建立飞行器气动力理论计算模型，利用DSMC方法正向迎风面积和侧面积、来流攻角以及壁温比对飞行器正面和侧面气动阻力的影响；进而，提出一种考虑侧面阻力修正项的气动阻力预测模型；最后，以复杂卫星模型为对象，对预测模型进行验证。研究结果表明：飞行器侧面阻力对气动阻力的影响可以达到和正向迎风面阻力相当的量级；考虑侧面阻力效应的气动阻力预测模型具有较高的分析精度，与DSMC模拟结果的偏差小于5%。

关键词：稀薄气体动力学直接模拟蒙特卡罗气动阻力预测超低轨道飞行器侧面阻力效应

等离子体喷射触发型SF_(6)和SF_(6)/N_(2)间隙开关的触发性能劣化规律

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电网技术 2024年第7期48卷 3084-3090,I0120-I0121页

作者：李晓昂蒋攀李志兵张然王海晖赵科张乔根电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192 国网江苏省电力公司电力科学研究院江苏省南京市210036

在江苏—白鹤滩±800 kV特高压混合直流输电工程中,采用等离子体喷射触发型气体间隙开关可以对可控避雷器进行旁路控制,具有响应速度快,绝缘恢复能力强,通流容量大等优势,应用前景广泛,但触发间隙气体氛围的优化选择尚有所缺失,间隙触... 详细信息

在江苏—白鹤滩±800 kV特高压混合直流输电工程中,采用等离子体喷射触发型气体间隙开关可以对可控避雷器进行旁路控制,具有响应速度快,绝缘恢复能力强,通流容量大等优势,应用前景广泛,但触发间隙气体氛围的优化选择尚有所缺失,间隙触发特性和寿命的提升仍有待进一步研究。搭建了等离子体喷射触发实验平台,研究了等离子体喷射触发气体间隙的触发性能劣化规律,分别在SF_(6)和SF_(6)/N_(2)混合气体中探究了间隙触发的临界电路参数,在确定的电路参数下进行触发寿命实验同时探究性能劣化规律。结果表明:相同绝缘强度下,当间隙电压为10 kV时,0.2 MPa SF_(6)氛围下间隙最低可触发电压为3.5 k V,而在0.266 MPa SF_(6)/N_(2)氛围下降低为2.6 kV;在最佳触发电路参数条件和相同绝缘强度下,实验初期,SF_(6)中间隙导通时延为~270μs,等离子体最大喷射高度为4.8 cm,最大喷射速度为1296 m/s,而在SF_(6)/N_(2)中间隙导通时延为~100μs,等离子体最大喷射高度为7.2 cm,最大喷射速度为1525 m/s,而随着放电次数的增加,间隙导通时延增加,等离子体最大喷射高度降低,最大喷射速度减小,直到间隙第一次触发失败达到间隙寿命,SF_(6)中间隙的触发寿命仅有695次,而SF_(6)/N_(2)混合气体中间隙的触发寿命达到了1540次。对可控避雷器用气体间隙触发开关的性能和寿命提升提供了理论指导,同时有助于其在工程领域推广应用。

关键词：气体氛围触发特性触发寿命性能劣化 SF_(6)和SF_(6)/N_(2)混合气体

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考虑管道自重荷载的埋地钢管结构计算方法

长江科学院院报 2024年第5期41卷 155-161页

作者：于金弘伍鹤皋石长征孙海清汪碧飞李娇娜长沙理工大学水利与环境工程学院长沙410114 长沙理工大学水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室长沙410114 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072 长江勘测规划设计研究有限责任公司武汉430010

埋地钢管在重大引调水工程中应用越发广泛,作为整个工程的生命线,保证其结构安全至关重要。然而,目前埋地钢管的结构计算方法仍然较为粗略,常忽略管道自重荷载。针对此,采用理论分析方法,在Spangler模型理论基础上,构建出考虑管道自重... 详细信息

埋地钢管在重大引调水工程中应用越发广泛,作为整个工程的生命线,保证其结构安全至关重要。然而,目前埋地钢管的结构计算方法仍然较为粗略,常忽略管道自重荷载。针对此,采用理论分析方法,在Spangler模型理论基础上,构建出考虑管道自重荷载的新计算方法,并与传统计算方法和有限元法结果比较分析。结果表明:新计算方法仅需在原计算公式的分子项上增加管重项,较为简单方便;管道自重对变形增幅的影响基本上不超过20%,对管径大且埋深小的管道,应予以考虑,而对管径4 m的管道,可以忽略;新计算方法与有限元法得出的变形结果规律性较好,一般情况下其计算精度较传统方法更高,并且同样适用于其他类型的埋地柔性管道。

关键词：埋地钢管管道自重 Spangler模型管道变形计算方法

点状热干扰源诱导的准各向同性高温超导股线失超特性

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电工技术学报 2024年第2期39卷 369-377页

作者：王起悦刘子秋孙梓源杨宇皮伟华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 国网山东省电力公司济南供电公司济南250000

第二代高温超导带材因其较高的临界电流密度以及良好的机械特性,近年来在超导研究领域得到极大关注。由REBCO带材组成的高温超导导体在液氮温度下的零电阻特性使其在超导输电领域具有巨大的潜力。从安全角度看,高温超导导体的失超保护... 详细信息

第二代高温超导带材因其较高的临界电流密度以及良好的机械特性,近年来在超导研究领域得到极大关注。由REBCO带材组成的高温超导导体在液氮温度下的零电阻特性使其在超导输电领域具有巨大的潜力。从安全角度看,高温超导导体的失超保护研究是其获得广泛应用的一个关键。该文建立了准各向同性超导股线的三维失超仿真模型,耦合了电场、磁场和温度场,模拟了不同运行电流以及不同点状热干扰能量下超导股线的失超行为,求解出股线的温度、电流密度以及磁场分布,得到了准各向同性高温超导股线的最小失超能(MQE)以及失超传播速度(QPV),对超导装置的失超保护具有重要意义。该文对准各向同性超导股线建立的三维失超模型,也可以应用到其他结构的高温超导导体的失超研究中。

关键词：准各向同性超导股线失超行为最小失超能失超传播速度

兆瓦级锂冷空间核反应堆电源方案设计与研发进展

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中国科学：技术科学 2024年第3期54卷 365-376页

作者：吴宜灿刘超金鸣陈建伟张勇吴庆生洒荣园柏云清李春京蒋洁琼宋勇胡丽琴王芳谈鹏翁娜江新标高扬周新贵郑友琦鹿鹏张智刚郝祖龙殷园中子科学国际研究院青岛266199 中子科学(重庆)研究院有限公司重庆401331 中子科学研究院(合肥)有限公司合肥230001 安徽中科超核科技有限公司合肥230001 中国科学院合肥物质科学研究院合肥230001 中国科学技术大学合肥230026 上海核工程研究设计院有限公司上海200233 西北核技术研究院西安710024 中国科学院空间应用工程与技术中心北京100094 国防科技大学新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室长沙410073 西安交通大学核科学与技术学院西安710049 南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室哈尔滨150001 华北电力大学核科学与工程学院北京102206 深圳大学物理与光电工程学院深圳518060 山东大学核科学技术研究院济南250012

空间核反应堆电源因具有能量密度大、输出功率高、持续时间长、环境适应性强等优势,是未来大功率长寿期航天任务及深空探测任务能源供应的优选路线.本文在分析兆瓦级空间堆电源研发需求与选型特点的基础上,提出并设计了一套兆瓦级小型... 详细信息

空间核反应堆电源因具有能量密度大、输出功率高、持续时间长、环境适应性强等优势,是未来大功率长寿期航天任务及深空探测任务能源供应的优选路线.本文在分析兆瓦级空间堆电源研发需求与选型特点的基础上,提出并设计了一套兆瓦级小型锂冷空间堆电源技术方案,该方案采用锂冷反应堆与布雷顿发电系统耦合,具有轻量化、长寿命等特点.本文针对该方案梳理了所涉及的关键技术,介绍了在技术分析论证、相关验证样机和实验平台研制的进展情况,并在此基础上提出我国未来发展大功率空间堆电源的建议.

关键词：空间核反应堆锂冷反应堆布雷顿发电

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电力变压器环保绝缘油研究进展与趋势

南方电网技术 2024年第5期18卷 12-21,30页

作者：马秉伟陈晓国郑宇刘凯陶子林彭瑞超王宝山袁佳歆广东电网有限责任公司肇庆供电局广东肇庆526060 南方电网科学研究院广州510663 电网环境保护全国重点实验室(武汉大学) 武汉430072

环保型电工绝缘材料研发是电力行业科技攻关的基础问题和发展趋势,其中电力变压器用环保绝缘油研究是重要方向之一。综述了电力变压器环保绝缘油的研究历程、最新进展和未来发展趋势,首先回顾了矿物油、天然酯及合成酯等三类主要的变压... 详细信息

环保型电工绝缘材料研发是电力行业科技攻关的基础问题和发展趋势,其中电力变压器用环保绝缘油研究是重要方向之一。综述了电力变压器环保绝缘油的研究历程、最新进展和未来发展趋势,首先回顾了矿物油、天然酯及合成酯等三类主要的变压器油研发历史,分析了绝缘油的常规性能指标及其理论评价方法。接着分析了变压器油的绝缘、老化、散热等关键特性的研究现状以及目前绝缘油常见的改性技术。最后分析了量子化学计算应用于绝缘油分子设计研究的现状,提出通过量子化学计算建立绝缘油的宏观性能与微观参数之间的构效关系,从而提升环保绝缘油的研发效率。

关键词：油浸式变压器矿物油天然酯合成酯电工绝缘材料环保型电介质分子设计

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