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平行板微通道中一类不可压缩微极性流体在高Zeta势下的时间周期电渗流

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物理学报 2024年第16期73卷 130-142页

作者：于欣如崔继峰陈小刚慕江勇乔煜然内蒙古工业大学理学院呼和浩特010051

在高Zeta势下,研究平行板微通道中一类不可压缩微极性流体的时间周期电渗流.在不使用DebyeHüickel线性近似条件下,利用有限差分法数值求解非线性Poisson-Boltzmann方程和不可压缩微极性流体的连续性方程、动量方程、角动量方程及本构方... 详细信息

在高Zeta势下,研究平行板微通道中一类不可压缩微极性流体的时间周期电渗流.在不使用DebyeHüickel线性近似条件下,利用有限差分法数值求解非线性Poisson-Boltzmann方程和不可压缩微极性流体的连续性方程、动量方程、角动量方程及本构方程,在低Zeta势下将所得结果与使用Debye-Hückel线性近似得到的解析解比较,证明本文数值方法是可行的;讨论高Zeta势下电动宽度m、电振荡频率Ω、微极性参数k1等无量纲参数对不可压缩微极性流体的速度和微旋转效应的影响.研究表明:1)随着Zeta势的增大,微极性流体的速度、微旋转、体积流量、微旋强度以及剪切应力增大,说明与低Zeta势相比,高Zeta势对微极性流体电渗流有显著的促进作用.2)在高Zeta势下,随着微极性参数的增大,微极性流体的速度减小,但是对微旋转效应呈现先增强后减弱的趋势.3)在高Zeta势下,当电振荡频率较低(小于1)时,电动宽度的增大促进微极性流体的流动,但抑制其微旋转;当电振荡频率较高(大于1)时,电动宽度的增大抑制微极性流体的流动及微旋转,但促进体积流量快速增大并趋于恒定.4)在高Zeta势下,当电振荡频率较低(小于1)时,微极性流体电渗流速度和微旋转随着电振荡频率的变化呈现明显的振荡变化趋势,但是速度和微旋转的峰值、体积流量及微旋强度均保持不变;当电振荡频率较高(大于1)时,随着电振荡频率的增大,微极性流体电渗流速度和微旋转的幅值减小,体积流量及微旋强度减小直至趋于零.5)在高Zeta势下,壁面剪切应力σ21及σ12的幅值随电动宽度的增大而增大;当电振荡频率较低(小于1)时,壁面剪切应力σ21与σ12不随电振荡频率的增大而变化,均取恒定值,且微极性参数的取值不影响壁面剪切应力σ21的幅值;当电振荡频率较高(大于1)时,壁面剪切应力σ21及σ12的幅值随电振荡频率的增大而减小,且壁面剪切应力σ21的幅值随着微极性参数的增大而减小,而壁面剪切应力σ12的振幅随着微极性参数的增大而线性减小.

关键词：微极性流体高 Zeta 势电渗流平行板微通道有限差分法

微通道中一类生物流体在高Zeta势下的电渗流及传热特性

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物理学报 2024年第6期73卷 229-240页

作者：慕江勇崔继峰陈小刚赵毅康田祎琳于欣如袁满玉内蒙古工业大学理学院呼和浩特010051

在高壁面Zeta势下,研究滑移边界条件下满足牛顿流体模型的一类生物流体的电渗流动及传热特性,流体在外加电场、磁场和焦耳加热共同作用下流动.首先,在不使用Debye-Hückel线性近似条件时,利用切比雪夫谱方法给出非线性Poisson-Boltzman... 详细信息

在高壁面Zeta势下,研究滑移边界条件下满足牛顿流体模型的一类生物流体的电渗流动及传热特性,流体在外加电场、磁场和焦耳加热共同作用下流动.首先,在不使用Debye-Hückel线性近似条件时,利用切比雪夫谱方法给出非线性Poisson-Boltzmann方程和流函数满足的四阶微分方程及热能方程的数值解,将所得结果与利用Debye-Hückel线性近似所得结果进行比较,证明本文数值方法的有效性.其次,讨论电磁环境下壁面Zeta势、哈特曼数H、电渗参数m、滑移参数β对流动特性、泵送特性和捕获现象的影响,并探究焦耳加热参数γ和布林克曼数Br等参数对传热特性的影响.结果表明,壁面Zeta势、电渗参数m、滑移参数β的增大对流体速度有促进作用,而哈特曼数H的增大会抵抗流体流动.研究进一步表明,焦耳加热参数γ和布林克曼数Br的增大会导致温度升高.

关键词：电渗流传热特性高Zeta势切比雪夫谱方法

基于双分支卷积网络的玉米叶片叶绿素含量高光谱和多光谱协同反演

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农业机械学报 2024年第1期55卷 196-202,378页

作者：王亚洲肖志云内蒙古工业大学电力学院呼和浩特010080

针对智慧农业中叶绿素的精准预测问题,本文提出了基于双分支网络的玉米叶片叶绿素含量高光谱与多光谱协同反演的方法。使用欠完备自编码器进行数据降维,捕捉数据中最为显著的特征,使降维后的数据可以代替原始数据进行训练,从而加快训练... 详细信息

针对智慧农业中叶绿素的精准预测问题,本文提出了基于双分支网络的玉米叶片叶绿素含量高光谱与多光谱协同反演的方法。使用欠完备自编码器进行数据降维,捕捉数据中最为显著的特征,使降维后的数据可以代替原始数据进行训练,从而加快训练效率,使用双分支卷积网络将多光谱数据用于填充高光谱数据信息,充分利用高光谱数据的空间细节信息,再结合1DCNN建立玉米叶片叶绿素含量预测模型。结果表明,与传统降维算法相比较,欠完备自编码器处理后预测结果最佳,决定系数R2为0.988,均方根误差(RMSE)为0.273,表明使用欠完备自编码器进行降维可以有效提高数据反演精度;与单一的高光谱数据反演模型和多光谱数据反演模型相比,双分支卷积网络预测模型均取得较优的预测结果,R2在0.932以上,RMSE均在1.765以下,表明基于双分支卷积网络的高光谱与多光谱图像协同反演模型可以有效地利用数据的特征;对于其他数据结合本文提及的双分支卷积网络模型进行反演,其R2均在0.905以上,RMSE均在2.149以下,表明该预测模型具有一定的普适性。

关键词：玉米叶片叶绿素含量高光谱双分支卷积网络自编码器协同反演

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镜面积尘物化特性及其对菲涅耳高倍聚光光伏及光热系统的影响

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光学学报 2024年第5期44卷 101-111页

作者：王亚辉苏日力格赵宁赵晓燕邱云峰内蒙古工业大学能源与动力工程学院内蒙古呼和浩特010051

针对菲涅尔高倍聚光光伏及光热系统的镜面因暴露于自然环境,其表面积尘对系统输出特性产生较大影响这一问题,参考测试点自然积尘成分和地表情况,选取6种典型积尘颗粒,采用X射线衍射分析仪、能谱仪和扫描电镜等设备,研究其颗粒形貌、物... 详细信息

针对菲涅尔高倍聚光光伏及光热系统的镜面因暴露于自然环境,其表面积尘对系统输出特性产生较大影响这一问题,参考测试点自然积尘成分和地表情况,选取6种典型积尘颗粒,采用X射线衍射分析仪、能谱仪和扫描电镜等设备,研究其颗粒形貌、物质和元素组成;并开展菲涅耳高倍聚光光伏及光热系统实验研究,利用灰色关联度法处理实验数据,分析积尘物化性质对系统电热输出性能的影响。结果表明,积尘成分复杂,岩石类颗粒中碳酸钙、碳酸镁钙、钙钠长石含量较多,煤矸石和焦炭颗粒中包含大量的硅酸盐;各类型积尘对系统电热输出影响不同,其中镜面积尘煤矸石粉末每增加1 g/m^(2),系统综合性能下降15%,影响最大;积尘物质组成对系统电功率(E)影响关联度排序为E_(SiO_(2)>E_(Fe_(2)O_(3)>E_(CaCO_(3)>E_(CaMg)(CO_(3)_(2),对系统热功率(T)的影响大小排序为T_(SiO_(2)>T_(CaCO_(3)>T_(Fe_(2)O_(3)>T_(CaMg(CO_(3)_(2);颗粒元素对系统电热输出(P)的影响相同,大小排序为P_(O)>P_(Al)>P_(Ca)>P_(Mg)>P_(Fe)>P_(Si)>P_(C)。

关键词：测量菲涅耳系统积尘颗粒物质组成颗粒元素电热输出性能

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入射偏角对非跟踪复合抛物面聚光器性能影响

中国石油大学学报（自然科学版） 2024年第2期48卷 151-160页

作者：常泽辉刘雪东郭梓珩内蒙古工业大学能源与动力工程学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古工业大学太阳能应用技术工程中心内蒙古呼和浩特010051

为了降低复合抛物面聚光器对跟踪精度的要求,提高其在集热过程中的光热转化能力,探究入射偏角对新型复合抛物面聚光器非跟踪工况时光热性能的影响机制。理论分析该聚光器在集热过程中的能量转化关系,并利用光学仿真软件TracePro研究入... 详细信息

为了降低复合抛物面聚光器对跟踪精度的要求,提高其在集热过程中的光热转化能力,探究入射偏角对新型复合抛物面聚光器非跟踪工况时光热性能的影响机制。理论分析该聚光器在集热过程中的能量转化关系,并利用光学仿真软件TracePro研究入射偏角对聚光器光学性能的影响规律;在此基础上搭建非跟踪复合抛物面聚光器性能测试试验台,在实际天气条件下测试分析聚光器光热性能随径向入射偏角的变化规律。结果表明:当光线正入射时,聚光器的光线接收率与聚光效率分别为100%和83.42%;当径向入射偏角α为16°时,该聚光器的光线接收率与聚光效率分别为53.00%和44.82%;当轴向入射偏角β为30°时,光线接收率与聚光效率分别为88.74%和74.42%;在空气流速为3.7 m/s时,聚光器的最高出口温度与瞬时集热量分别为31.3℃和782.8 W,分别比聚光器接收上偏10°和下偏10°入射辐射时提高了3.7、6.1℃和131.0、217.9 W;该聚光器接收正入射辐射时的平均光热转化效率为77.45%,比接收上偏10°和下偏10°入射辐射的平均光热转化效率高42.14%和52.97%。

关键词：太阳能入射偏角复合抛物面非跟踪聚光

基于DIC古建筑青砖受冻融循环作用的损伤演化

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建筑材料学报 2024年第8期27卷 764-772页

作者：郝贠洪高炯吴日根宣姣羽何晓雁内蒙古工业大学土木工程学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古工业大学理学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古工业大学内蒙古自治区建筑检测鉴定与安全评估工程技术研究中心内蒙古呼和浩特010051 内蒙古工业大学内蒙古自治区土木工程结构与力学重点实验室内蒙古呼和浩特010051

以内蒙古隆盛庄古建筑青砖砌体为研究对象,通过数字图像相关(DIC)技术,研究古建筑青砖在冻融循环作用下的损伤破坏规律,采用双因子——损伤程度因子和损伤局部化因子来表征古建筑青砖的单轴压缩损伤过程,并根据双因子损伤演化曲线建立... 详细信息

以内蒙古隆盛庄古建筑青砖砌体为研究对象,通过数字图像相关(DIC)技术,研究古建筑青砖在冻融循环作用下的损伤破坏规律,采用双因子——损伤程度因子和损伤局部化因子来表征古建筑青砖的单轴压缩损伤过程,并根据双因子损伤演化曲线建立了不同冻融循环次数下的损伤演化模型.结果表明:古建筑青砖在单轴压缩下的破坏过程可分为初始损伤闭合阶段、线弹性损伤阶段、弹塑性损伤阶段和塑性损伤阶段4个阶段;随着冻融循环次数的增加,青砖表面应变集中程度增大,使其承载能力降低;冻融循环会缩短双因子曲线的线弹性阶段,同时利用双因子建立的损伤演化模型能有效反映冻融循环作用下古建筑青砖材料的损伤演化过程.

关键词：古建筑青砖冻融循环数字图像相关应变云图损伤演化

小行星防御卫星的轨道特性对其防御范围的影响研究

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中国科学：技术科学 2024年第8期54卷 1461-1472页

作者：包长春李志杰高云峰王经纬内蒙古工业大学航空学院呼和浩特010052 内蒙古工业大学理学院呼和浩特010052 某部队白城137000

近地小行星防御问题研究意义深远,不仅涉及地球生态系统稳定与物种多样性保护,更与人类文明安危直接相关.动能撞击是对近地小行星进行防御的一种有效方案,大部分现有研究主要集中于从地球表面发射防御卫星进行小行星拦截.本文关注天基... 详细信息

近地小行星防御问题研究意义深远,不仅涉及地球生态系统稳定与物种多样性保护,更与人类文明安危直接相关.动能撞击是对近地小行星进行防御的一种有效方案,大部分现有研究主要集中于从地球表面发射防御卫星进行小行星拦截.本文关注天基防御方案,即在地球高轨道有针对性地部署防御卫星,以对潜在威胁地球的近地小行星实施紧急动能撞击.基于此方案,本文深入探讨不同轨道特性对防御系统的有效防御范围的影响.以防御卫星轨控发动机的最大变轨能力为约束,通过求解二体模型中的Lambert问题,探究卫星轨道的不同半长轴、偏心率和倾角对防御范围的影响.研究结果发现,卫星轨道的有效防御范围会随着半长轴的增大而扩大,偏心率增加则会导致防御范围缩小,而轨道倾角的增大初始会使防御范围减小,随后逐渐增大,并在倾角达到90°时触达最小值.本研究致力于全面理解天基防御系统的性能特点,并提出优化防御卫星轨道配置的有效建议,旨在进一步提高近地小行星紧急防御的整体效能.

关键词：小行星防御动能撞击防御范围

基于故障物理的风力机叶片可靠性仿真分析方法

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太阳能学报 2024年第3期45卷 29-40页

作者：葛新宇毕俊喜李海滨聂晓波刘江内蒙古工业大学机械工程学院呼和浩特010051 内蒙古工业大学航空学院呼和浩特010051 风能太阳能利用技术教育部重点实验室(内蒙古工业大学) 呼和浩特010051 内蒙古工业大学理学院呼和浩特010051

提出一种基于故障物理的风力机叶片可靠性仿真分析方法,通过绘制任务剖面和载荷剖面图,将叶片材料、结构、环境条件和使用方式等参数加载到数值计算模型中,进行瞬态热力学、振动应力和多应力耦合分析。结果表明,最大应力和热集中主要发... 详细信息

提出一种基于故障物理的风力机叶片可靠性仿真分析方法,通过绘制任务剖面和载荷剖面图,将叶片材料、结构、环境条件和使用方式等参数加载到数值计算模型中,进行瞬态热力学、振动应力和多应力耦合分析。结果表明,最大应力和热集中主要发生在叶片根部,变形主要发生在叶片中部到叶尖这段区间。从故障原因和机理出发研究叶片的故障规律,运用FMECA(故障模式、影响和危害性分析)处理收集到的故障信息。将定性评价指标予以定量化,以此建立叶片危害性矩阵和FMECA表格,在失效模式下对高危性故障数据进行可靠性评估,为工程实际提供必要的理论支持。该方法相较于传统基于手册的可靠性分析方法精度更高,与研制、生产、维修和管理并行,通过不断更新迭代,以保证产品可靠性要求的实现,为风力机叶片的可靠性分析提供了新的思路和实施方法。

关键词：风力机叶片可靠性分析故障模式流固耦合故障物理

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极端风况下兆瓦级风力机动力学特性研究

中国电机工程学报 2024年第11期44卷 4417-4425,I0020页

作者：李治国高志鹰张立茹汪建文内蒙古工业大学机械工程学院内蒙古自治区呼和浩特市010051 内蒙古工业大学能源与动力工程学院内蒙古自治区呼和浩特市010051

鉴于强湍流和风向突变等极端风况导致风电机组事故频发的现状,该文提出一种适用于各种复杂风况的大型兆瓦级风力机动力学响应计算方法。将叶素动量理论、混合梁理论、有限单元法、修正的Newmark-β法及Lanczos解耦技术相结合,考虑柔性... 详细信息

鉴于强湍流和风向突变等极端风况导致风电机组事故频发的现状,该文提出一种适用于各种复杂风况的大型兆瓦级风力机动力学响应计算方法。将叶素动量理论、混合梁理论、有限单元法、修正的Newmark-β法及Lanczos解耦技术相结合,考虑柔性风轮的非定常入流效应、剪切变形和离心刚化效应、气动-结构阻尼影响、柔性部件结构耦合及非线性大变形等特性,探究极端连续阵风和极端湍流风况下风力机的动力学特性。研究发现,风向角会引起冲击载荷效应致使叶片和塔筒位移在趋于稳定前出现较大突变现象;叶片挥舞变形受极端湍流脉动特性影响较大,纵向湍流分量导致塔筒前后方向振动剧烈。结果可为极端风况下风力机气弹稳定性能判定、风电机组整机刚柔耦合动力学仿真技术实现提供一定参考。

关键词：兆瓦级风力机极端风况动态响应动力学特性

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