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舰船综合电力系统研究进展与应用建议

中国电机工程学报 2024年第17期44卷 6761-6775页

作者：马伟明肖飞马凡电磁能技术全国重点实验室(海军工程大学)

该文概述舰船综合电力系统(integrated power system,IPS)的原理、组成、分类、特点与技术难点，介绍国内外工程研制情况，综述集成设计、大容量直流源及其并联组网控制、大容量直驱式电力推进、直流大电流开断保护、电力电子静止电源... 详细信息

该文概述舰船综合电力系统(integrated power system,IPS)的原理、组成、分类、特点与技术难点，介绍国内外工程研制情况，综述集成设计、大容量直流源及其并联组网控制、大容量直驱式电力推进、直流大电流开断保护、电力电子静止电源、高密度储能、智能化能量管理等7项共性技术及我国技术研究突破情况。针对IPS在民用新能源船舶、电动及混动飞机、轨道交通、海上能源高效利用等推广应用实际需求，给出系统推荐方案，并提出各应用场景下还需重点研究的内容，旨在为IPS在多领域推广应用提供参考。

关键词：舰船综合电力系统共性技术新能源船舶电动及混动飞机轨道交通海上能源高效利用

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基于机器人建模的航空装配测控仿真分析方法

清华大学学报（自然科学版） 2024年第4期64卷 724-737页

作者：王斌张继文吴丹清华大学机械工程系高端装备界面科学与技术全国重点实验室北京100084

在航空飞机数字化装配过程中,需要对装配环境中的运动调姿机构的运动能力和靶标测量机构的测量能力进行仿真,以确保调姿机构实现给定运动空间的灵活调姿及测量机构实现对目标测量点的无遮挡、高精度测量,从而测控结合完成装配。而航空... 详细信息

在航空飞机数字化装配过程中,需要对装配环境中的运动调姿机构的运动能力和靶标测量机构的测量能力进行仿真,以确保调姿机构实现给定运动空间的灵活调姿及测量机构实现对目标测量点的无遮挡、高精度测量,从而测控结合完成装配。而航空领域常用的仿真平台如DELMIA、CATIA和SA等,目前无法实现结合设备位置规划、运动控制评估和测量场分析的综合仿真。为了在同一体系下实现航空装配数字化测控系统的综合仿真,该文提出一种基于机器人建模的航空装配测控仿真分析方法。将数字化装配环境中的零部件及工装、调姿机构、测量机构、环境干扰物体等关键要素在机器人仿真平台中分别建模为不同的机器人,进而按照装配需求编写控制程序,使系统按照需求控制各个机器人联合运动执行仿真分析,以完成测控算法验证,并可进一步设置动态优化问题对测调参数、测量设备站位等现有仿真平台难仿信息进行优化。以高遮挡环境下的多个激光跟踪仪对大量测量点的联合测量可达性仿真分析和多激光跟踪仪站位仿真规划为例,阐述了测量机构的机器人建模方法、仿真系统的搭建方法、仿真激光测量系统的原理和站位规划的实施方式,验证了所提方法的可行性。该方法简单、高效,当环境改变时可快速重规划。

关键词：航空数字化装配测控仿真方法激光跟踪仪测量可达性站位优化

微槽-波纹壁面对平板边界层第一/二模态波影响研究

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力学学报 2024年第7期56卷 1970-1982页

作者：黄文锋涂国华陈曦李晓虎陈坚强空天飞行空气动力科学与技术全国重点实验室四川绵阳621000

高速边界层转捩会使飞行器表面的热流和摩阻显著增加,延迟边界层转捩对飞行器降热减阻具有重要意义.在以第二模态主导的高速边界层转捩过程中,适当位置布置的波纹壁和微槽道均能够有效地抑制第二模态的增长,从而达到延迟边界层转捩的效... 详细信息

高速边界层转捩会使飞行器表面的热流和摩阻显著增加,延迟边界层转捩对飞行器降热减阻具有重要意义.在以第二模态主导的高速边界层转捩过程中,适当位置布置的波纹壁和微槽道均能够有效地抑制第二模态的增长,从而达到延迟边界层转捩的效果.研究了微槽-波纹组合壁面对马赫数4.5平板边界层稳定性的影响,通过改变微槽的开槽方向(垂直壁面和竖直向下)、开槽数、孔隙率、开槽深度以及开槽位置等方式,考察了这些微槽参数对第一/二模态波的作用效果.研究结果表明:相比光滑波纹壁面,微槽-波纹组合壁面促进了第一模态波的增长,增强了对低频第二模态波的抑制效果,对高频第二模态波的抑制效果没有明显的提高;开槽方向对微槽-波纹组合壁面的控制效果没有明显影响;开槽位置对微槽-波纹组合壁面的控制效果有显著影响,在波纹壁波峰处开槽时增强对第二模态波的抑制效果,但同时也会促进第一模态波的发展.

关键词：高速流动边界层转捩流动控制延迟转捩边界层稳定性

考虑原动机调速特性的中压直流发电机组动态仿真模型

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电工技术学报 2024年第10期39卷 2974-2983页

作者：易新强王东刘海涛赵浩然袁志方电磁能技术全国重点实验室(海军工程大学) 武汉430033

鉴于原动机调速特性对舰船中压直流(MVDC)发电机组运行影响的重要性,该文基于十二相同步发电机及其三相交流励磁机数学模型提出MVDC发电机组动态建模方法,以解决多相整流发电机及其励磁系统难以考虑原动机动态调速特性的难题。以某型燃... 详细信息

鉴于原动机调速特性对舰船中压直流(MVDC)发电机组运行影响的重要性,该文基于十二相同步发电机及其三相交流励磁机数学模型提出MVDC发电机组动态建模方法,以解决多相整流发电机及其励磁系统难以考虑原动机动态调速特性的难题。以某型燃气轮机整流发电机组动态仿真模型为基础,建立了频率不同的十二相同步发电机与三相交流励磁机组合模型,阐述原动机调速与发电机励磁调压相互耦合的计算流程。实测与仿真结果表明,该型燃气轮机发电机组在突加20%负载工况时转速跌落较大,且转速恢复过程需约20 s,但MVDC发电机组通过调节励磁系统可在1 s内使直流母线电压恢复稳定,从而为负载提供稳定直流功率输出。在校准仿真模型的基础上,通过系统分析突加不同比例负载时的转速、燃油流量、励磁电流、输出电压等性能参数变化规律,获取了燃发机组允许突加负载上限约为30%的运行边界认知,为MVDC发电机组励磁系统设计以及如何预留充足的短时强励能力提供了理论支撑。

关键词：原动机调速特性 MVDC发电机组十二相整流发电机动态仿真模型

融合星载LiDAR系统GEDI数据与Sentinel-2影像的长江中游洲滩典型禾本科植物高度动态研究

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湖泊科学 2024年第2期36卷 562-574页

作者：石希夏军强周美蓉辛沛武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室武汉430072 河海大学水灾害防御全国重点实验室南京210098

植物是大型河流生态系统的重要成分。但受气候变化和人类活动影响,洲滩禾本科植物高度不断发生调整,进而影响洲滩生境和河道防洪安全,故需长期监测。近年来,伴随着星载激光雷达(LiDAR)技术的发展,应用LiDAR卫星数据反演洲滩禾本科植物... 详细信息

植物是大型河流生态系统的重要成分。但受气候变化和人类活动影响,洲滩禾本科植物高度不断发生调整,进而影响洲滩生境和河道防洪安全,故需长期监测。近年来,伴随着星载激光雷达(LiDAR)技术的发展,应用LiDAR卫星数据反演洲滩禾本科植物高度成为一种可能。本文融合新一代星载LiDAR系统GEDI数据与Sentinel-2影像,基于XGBoost算法构建了考虑物候、累积温度与光合有效辐射指标的洲滩典型禾本科植物高度外推模型,同时利用Attention-UNet算法搭建了洪淹区域识别模型。随后以长江中游洲滩为例,探明了星载LiDAR技术在获取洲滩植株高度方面的性能,分析了各指标对模型精度的影响,并初步得出了洲滩典型禾本科植物高度对不同淹没条件的响应模式。主要结论包括:(1)星载LiDAR系统GEDI具有准确探测洲滩植物高度的能力,与无人机航测数据相比RMSE=0.43 m;(2)运用GEDI数据构建禾本科植物高度外推模型时,考虑物候和累积温度等指标可有效提升模型精度,提升幅度为6.8%~10.7%;(3)利用无人机航测数据对模型外推植物高度进行评价,RMSE=0.80 m。同时从模型外推结果中可知,受2020年流域尺度洪水影响,中游各河段平均植物高度下降了0.03~0.24 m;(4)在2020年流域尺度洪水作用下,淹没历时≤10天的洲滩禾本科植物,其次年株高整体呈增长趋势;而淹没历时>10天时,其次年株高平均下降了2.3%~3.1%。此外,对于日均淹没水深与株高的比值>0.95的洲滩,随着比值增加,洪水对禾本科植株高度的负面作用逐步增强。

关键词：星载激光雷达 GEDI 植被高度长江中游洲滩

乳酸乳球菌的单菌包埋技术及在胃肠道环境中的性能评价

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中国食品学报 2024年第4期24卷 1-8页

作者：万昊谢安琪冯蕾南昌大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室南昌330029

由于益生菌对消化系统的强酸和高浓度胆汁盐环境较为敏感,并且在肠道中定殖能力较低,因此开发新颖有效的益生菌包埋体系用于解决上述问题很有必要。本研究使用羧甲基化β-葡聚糖(m GN),通过金属-酚醛网络结构(Fe-TA)的桥联作用,将其黏... 详细信息

由于益生菌对消化系统的强酸和高浓度胆汁盐环境较为敏感,并且在肠道中定殖能力较低,因此开发新颖有效的益生菌包埋体系用于解决上述问题很有必要。本研究使用羧甲基化β-葡聚糖(m GN),通过金属-酚醛网络结构(Fe-TA)的桥联作用,将其黏附在乳酸乳球菌(LL)表面,构建乳酸乳球菌的包埋体系LL@Fe-TA@mGN,并评价LL@Fe-TA@mGN对胃液与胆盐的抗性及其在体内的滞留能力。结果表明:当mGN的质量浓度为0.12 mg/mL时,LL@Fe-TA@mGN体系的粒径和zeta-电位都达到峰值,表明该质量浓度为mGN包埋单个乳酸乳球菌的最佳质量浓度。在MRS液体培养基中,LL@FeTA@mGN的生长曲线与LL的生长曲线没有显著性差异,说明mGN的毒性可以忽略不计。在扫描电镜与透射电镜分析中均可清晰地看到一层“膜”完整地包覆在乳酸乳球菌表面。经2 h模拟胃液与胆盐的孵育,mGN包埋后的LL抗胃液能力与抗胆盐能力相比于未包埋的LL分别提升14.63倍与1.94倍。体内荧光成像实验证实LL@Fe-TA@mGN具有更强的肠道滞留能力。综上,本研究开发的乳酸乳球菌单菌包埋技术能够显著提升乳酸乳球菌的胃肠道抗性与体内滞留能力。研究结果可为益生菌包埋系统的开发与利用提供新的思路和策略。

关键词：羧甲基化β-葡聚糖乳酸乳球菌抗胃液抗胆盐体内滞留

极端灾害下基于综合需求响应的电-水-气综合能源系统负荷恢复策略

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高电压技术 2024年第4期50卷 1403-1415,I0005-I0007页

作者：李春燕唐瞻文汤佶元姚一鸣刘杨输变电装备技术全国重点实验室(重庆大学) 重庆400044

在地震等极端自然灾害下,电-水-气综合能源系统的元件故障概率会大幅提升,进而严重影响系统的正常运行。针对目前忽略用户在提升系统弹性上的潜力,基于综合需求响应对电-水-气综合能源系统负荷恢复策略进行研究。首先基于多能源之间的... 详细信息

在地震等极端自然灾害下,电-水-气综合能源系统的元件故障概率会大幅提升,进而严重影响系统的正常运行。针对目前忽略用户在提升系统弹性上的潜力,基于综合需求响应对电-水-气综合能源系统负荷恢复策略进行研究。首先基于多能源之间的耦合特性与用户的动态响应特性建立综合需求响应模型。其次设计系统与用户协同的需求响应参与机制,将用户的综合需求响应作为灵活性资源融入极端灾害下的负荷恢复策略中,有效、合理地提升系统弹性。最后建立电-水-气综合能源系统负荷恢复优化模型,通过改造的电-水-气综合能源系统对所提出的方法进行了模拟和验证。结果表明,所提出的负荷恢复策略能够提高灾后系统负荷的恢复比例,有效增强系统的弹性。

关键词：极端灾害弹性综合能源系统负荷恢复综合需求响应

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电能高效高质转化技术与创新

中国电机工程学报 2024年第17期44卷 6910-6920页

作者：罗安何志兴陈燕东徐千鸣帅智康周乐明电能高效高质转化全国重点实验室(湖南大学)

电能转化是将电能转化为电能、磁能、热能、声能、光能等其他能量形式，是能源消费的核心基础，已渗透至经济发展和国防建设各个领域。电能高效高质转化技术作为绿色化、精细化能源消费革命的主体与核心技术，是国民经济和国防系统发展... 详细信息

电能转化是将电能转化为电能、磁能、热能、声能、光能等其他能量形式，是能源消费的核心基础，已渗透至经济发展和国防建设各个领域。电能高效高质转化技术作为绿色化、精细化能源消费革命的主体与核心技术，是国民经济和国防系统发展的基础、核心竞争力和综合实力的关键标志之一，也是国防和工业领域的“供能心脏”，对于推动我国能源低碳革命意义重大。我国电能转化技术与装备已取得了世界瞩目的成果，但仍存在工业电耗较高、装备卡脖子、国防有短板、基础研究薄弱等问题。为此，结合当前主要能源消费形式，重点梳理电能到电能、磁能、热能、声能、光能5种电能转化形式的基本原理、关键技术及发展现状，总结电能高效高质转换面临的难题及其发展对策，期望能够为我国电能转化技术与装备的发展提供一定参考。

关键词：电能高效高质转化电电转化电磁转化电热转化电声转化电光转化

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基于磁光晶体和光纤光栅的反射式磁场传感器

光学学报 2024年第11期44卷 272-282页

作者：侯越周湶欧阳希陈伟根董润榆重庆大学输变电装备技术全国重点实验室重庆400044

设计了一种基于稀土磁光晶体和光纤光栅的宽温区反射式光纤磁场传感器,其中,选用Bi∶YIG作为磁场传感元件、光纤布拉格光栅(FBG)作为温度补偿元件与反射器件(替代传统反射镜),建立了该结构的理论传感模型以支撑磁场-温度双参数感知,设... 详细信息

设计了一种基于稀土磁光晶体和光纤光栅的宽温区反射式光纤磁场传感器,其中,选用Bi∶YIG作为磁场传感元件、光纤布拉格光栅(FBG)作为温度补偿元件与反射器件(替代传统反射镜),建立了该结构的理论传感模型以支撑磁场-温度双参数感知,设计了磁场解调方法及其温度补偿法,以实现去温度干扰下磁场的精准测量。经测试,该磁场传感器在0.02~30 mT内直流磁场下的灵敏度为0.034 rad/mT,线性相关系数高达0.9995;在50 Hz~10 kHz正弦交流信号下具有良好的动态响应能力;同时,传感器的温度特性测试证明,本文所设计的温度补偿法可在一定程度上减小环境温度对磁场传感性能的影响,且不受光源波动的影响。本文提出的磁场传感器具有集成度高、系统结构简单、体积小和灵敏度高等优点,可满足电力设备中特殊场景下的磁场传感需求。

关键词：光纤光学磁光晶体反射式结构光纤布拉格光栅温度-磁场双参数解调温度补偿法