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基于绕组等效热参数的干式变压器温度场分布快速仿真方法

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高电压技术 2024年

作者：陈思盛戈皞张立静王丰华上海交通大学电气工程系

温度是反映干式变压器运行状态的重要指标，准确快速仿真温度场分布有利于提升干式变压器的运行可靠性。数值热模型可以准确仿真温度场分布，但存在仿真效率低的问题，难以满足实际运行需求。因此，根据绕组的周期性分布特征，提出基于... 详细信息

温度是反映干式变压器运行状态的重要指标，准确快速仿真温度场分布有利于提升干式变压器的运行可靠性。数值热模型可以准确仿真温度场分布，但存在仿真效率低的问题，难以满足实际运行需求。因此，根据绕组的周期性分布特征，提出基于等效热参数的干式变压器温度场分布快速仿真方法。选取绕组周期性代表单元，结合有限元方法和傅里叶定律计算其各向异性等效导热系数(equivalent thermal conductivity， ETC)，并根据绕组周期性代表单元的内部结构和材料参数推导等效密度(equivalent density， ED)和等效比热容(equivalent specific heat capacity， ESHC)。基于上述等效热参数建立了干式变压器的简化热模型。采用同一台计算机对简化热模型和精确考虑绕组导线和绝缘结构的完整热模型进行仿真并对比分析。结果表明：简化热模型与完整热模型所仿真的温度场及速度场的分布特征均一致；热点温度的仿真误差保持在±4K的范围之内；在最大网格尺寸相同的条件下，简化热模型的仿真速度是完整热模型仿真速度的193倍。验证了所提出的基于绕组等效热参数的干式变压器热点温度快速仿真方法的有效性。

关键词：等效密度等效比热容等效导热系数数值热模型温度场变压器绕组

基于机器学习的Al-Zn-Mg-Cu合金快速设计

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第3期34卷 709-723页

作者：隽永飞牛国帅杨旸徐子涵杨健唐文奇姜海涛韩延峰戴永兵张佼孙宝德上海交通大学材料科学与工程学院上海市先进高温材料及其精密成形重点实验室和金属基复合材料国家重点实验室上海200240 上海交通大学计算机科学与工程系上海200240 上海交通大学先进船舶和深海勘探协同创新中心上海200240

提出一种基于机器学习的合金快速设计系统(ARDS),以定制所需性能的合金制备策略或预测制备策略所对应的合金性能。为此,分别对3种回归算法:线性回归(LR)、支持向量回归(SVR)和人工神经网络(BPNN)进行建模和比较以训练多性能预测模型。其... 详细信息

提出一种基于机器学习的合金快速设计系统(ARDS),以定制所需性能的合金制备策略或预测制备策略所对应的合金性能。为此,分别对3种回归算法:线性回归(LR)、支持向量回归(SVR)和人工神经网络(BPNN)进行建模和比较以训练多性能预测模型。其中,应用SVR构建的机器学习模型被证明是最佳的。然后,基于生成对抗网络(GAN)模型原理,构建Al-Zn-Mg-Cu系铝合金快速设计系统(ARDS)。对ARDS的预测可靠性进行验证。结果表明,为了能够获得准确的制备策略,系统中极限抗拉强度(UTS)、屈服强度(YS)和伸长率(EL)的输入上限分别约为790 MPa、730 MPa和28%。此外,基于ARDS预测结果,制备了一种性能优异的新型铝合金材料,其UTS为764 MPa、YS为732 MPa、EL为10.1%,进一步验证了ARDS的可靠性。

关键词：机器学习合金快速设计系统 Al-Zn-Mg-Cu合金力学性能

基于多尺度结构与界面工程调控的高储能密度聚合物基电介质复合材料

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硅酸盐学报 2024年第4期52卷 1438-1450页

作者：王轶飞吴诗丽汪宏西安交通大学材料科学与工程学院金属材料强度国家重点实验室西安710049 南方科技大学材料科学与工程系广东深圳518055

电介质材料是决定电介质电容器储能特性的关键材料。聚合物基复合电介质因综合了聚合物基体和改性填料的独特优势已成为目前极具发展潜力的储能电介质材料。然而,当前高度集成化和小型化的能源动力系统对电介质电容器的储能性能提出了... 详细信息

电介质材料是决定电介质电容器储能特性的关键材料。聚合物基复合电介质因综合了聚合物基体和改性填料的独特优势已成为目前极具发展潜力的储能电介质材料。然而,当前高度集成化和小型化的能源动力系统对电介质电容器的储能性能提出了更高的要求,而改善性能的根本在于进一步提升聚合物基复合电介质的储能密度。本工作比较了不同种类聚合物基电介质复合材料的性能特征,总结了其结构特点和设计思路,从多尺度结构和界面工程调控等方面回顾了提升复合电介质储能性能的方法,包括调控填料的微观结构、构建宏观层状结构、纳米涂覆聚合物表面、聚合物分子结构设计等策略。最后,总结了当前聚合物基复合电介质材料面临的挑战和未来的发展趋势。

关键词：结构设计界面工程高储能密度复合电介质

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纳米结构多主元合金的力学行为及强塑化机制

金属学报 2024年第1期60卷 16-29页

作者：刘畅吴戈吕坚西安交通大学金属材料强度国家重点实验室材料创新设计中心西安710049 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室微纳尺度材料行为研究中心西安710049 香港城市大学机械工程系中国香港999077 香港城市大学深圳研究院深圳518057

超强高塑性合金在基础设施、航空航天、国防军工等领域中有广泛的应用需求,然而,金属的塑性通常随着强度的增加而降低,即:强度-塑性相互掣肘。本文从纳米结构多主元合金的强塑化研究存在的挑战出发,综述了剧烈塑性变形、物理气相沉积、... 详细信息

超强高塑性合金在基础设施、航空航天、国防军工等领域中有广泛的应用需求,然而,金属的塑性通常随着强度的增加而降低,即:强度-塑性相互掣肘。本文从纳米结构多主元合金的强塑化研究存在的挑战出发,综述了剧烈塑性变形、物理气相沉积、机械合金化等纳米结构制备方法对多主元合金力学性能的影响。阐述了相关合金的跨尺度变形机制及塑性变形起源,并对未来纳米结构多主元合金的研发及机制分析进行了展望。

关键词：多主元合金纳米结构强度塑性剧烈塑性变形物理气相沉积

复合空间索对大跨度铁路悬索桥横向刚度影响的研究

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振动与冲击 2024年第11期43卷 148-154,164页

作者：向活跃陶宇汪镇钟进坤李永乐西南交通大学桥梁智能与绿色建造全国重点实验室成都611756 西南交通大学桥梁工程系成都610031

为提升大跨度铁路悬索桥的横向刚度,提出一种由主、副斜拉索组成的复合空间索结构。然后,基于材料有效利用率和静力分析,对复合空间索的直径、主斜拉索在加劲梁和地表的锚点位置、副斜拉索的数量等参数进行了优化。最后,采用风-车-桥耦... 详细信息

为提升大跨度铁路悬索桥的横向刚度,提出一种由主、副斜拉索组成的复合空间索结构。然后,基于材料有效利用率和静力分析,对复合空间索的直径、主斜拉索在加劲梁和地表的锚点位置、副斜拉索的数量等参数进行了优化。最后,采用风-车-桥耦合振动分析法,基于行车性能得到了桥梁横向挠跨比限值,分析了主、副斜拉索对横向挠跨比限值提升率的影响。结果表明:基于材料有效利用率,主斜拉索与加劲梁的锚点位置宜设在1/4主跨附近,且主斜拉索的地表锚点、加劲梁锚点与桥塔的垂直距离相等时最优,每组复合空间索中副斜拉索设置1根即可;在复合空间索的最优布置形式下,桥梁横向挠跨比可降低14.18%,横向挠跨比限值可提升16.79%。

关键词：复合空间索铁路悬索桥风-车-桥系统横向挠跨比横向挠跨比限值

卷吸限制与火焰融合对U型外立面保温材料火蔓延的影响

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燃烧科学与技术 2024年第5期30卷 497-506页

作者：聂一凡张继薇赵燚陈艳秋西南交通大学消防工程系成都611756

本文从火蔓延速率、温度及热流3个方面,研究了U型结构侧向和底部空气卷吸限制以及火焰相互作用对U型结构外立面保温材料顺流火蔓延行为特性的影响.研究发现:侧向空气卷吸限制增大了火蔓延速率、温升和热流;底部空气卷吸限制整体上减小... 详细信息

本文从火蔓延速率、温度及热流3个方面,研究了U型结构侧向和底部空气卷吸限制以及火焰相互作用对U型结构外立面保温材料顺流火蔓延行为特性的影响.研究发现:侧向空气卷吸限制增大了火蔓延速率、温升和热流;底部空气卷吸限制整体上减小了火蔓延速率、增大了温升和热流;背墙火焰与边墙火焰的相互作用增大了火蔓延速率、温升和热流.

关键词：建筑外立面保温材料顺流火蔓延 U型结构

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InP中点缺陷迁移机制的第一性原理计算

物理学报 2024年第18期73卷 112-120页

作者：闫丽彬白雨蓉李培柳文波何欢贺朝会赵小红西安交通大学核科学与技术系西安710049 空军工程大学航空工程学院西安710038

磷化铟作为重要的第二代半导体材料,具有禁带宽度大、电子迁移率高、光电转换效率高、抗辐照性能强等优点,是制备航天器电子器件优良材料之一.但空间辐射粒子在磷化铟电子器件中会产生点缺陷,导致其电学性能发生严重下降.本文采用第一... 详细信息

磷化铟作为重要的第二代半导体材料,具有禁带宽度大、电子迁移率高、光电转换效率高、抗辐照性能强等优点,是制备航天器电子器件优良材料之一.但空间辐射粒子在磷化铟电子器件中会产生点缺陷,导致其电学性能发生严重下降.本文采用第一性原理方法对磷化铟中点缺陷的稳态结构进行研究,并计算了最近邻位点的缺陷迁移能.通过构建不同电荷态点缺陷的稳态结构,发现了4种稳态结构的铟间隙和3种稳态结构磷间隙.研究空位点缺陷的迁移过程,发现磷空位比铟空位迁移能高,同时带电空位点缺陷迁移能高于中性空位.对于间隙点缺陷迁移过程的研究发现,相较于空位点缺陷,间隙点缺陷迁移能更小.在不同电荷态的铟间隙迁移过程计算中,发现了两种不同的迁移过程.计算磷间隙的迁移过程,发现了特殊的中间态结构引起多路径迁移情况.研究结果有助于深入了解磷化铟材料中缺陷的形成机制和迁移行为,对于设计和制造空间环境中长期稳定运行的磷化铟器件有重要意义.

关键词：磷化铟第一性原理点缺陷迁移

桥梁结构中E-GFRP单向板徐变性能与双尺度均匀化数值评估

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工程力学 2024年第8期41卷 93-106页

作者：辛灏辉高卿林冯鹏刘玉擎西安交通大学土木工程系陕西西安710049 清华大学土木工程系北京100084 同济大学桥梁工程系上海200092

由于玻璃纤维增强复合材料(GFRP)组分材料中的树脂属于高分子材料,桥梁工程界对GFRP结构的徐变性能十分担忧,阻碍了其推广应用。该文聚焦于桥梁工程E型玻璃纤维增强复合材料(E-GFRP)单向板,基于双尺度均匀化数值模拟方法,从纤维和树脂... 详细信息

由于玻璃纤维增强复合材料(GFRP)组分材料中的树脂属于高分子材料,桥梁工程界对GFRP结构的徐变性能十分担忧,阻碍了其推广应用。该文聚焦于桥梁工程E型玻璃纤维增强复合材料(E-GFRP)单向板,基于双尺度均匀化数值模拟方法,从纤维和树脂的徐变性能评估了E-GFRP单向板的徐变性能,并与试验结果进行比较验证了预测结果的准确性。在此基础上,分析了应力水平、纤维体积率及持荷形式对E-GFRP单层板徐变性能的影响,结果表明,应力水平越高、纤维体积率越小,单层板的徐变粘滞应变越大。在此基础上,提出了不同纤维体积率下E-GFRP单层板粘滞应变模型,准确表述了应力水平、持荷时间和徐变应变之间的关系。最后,提出了E-GFRP单层板徐变断裂时间预测公式,可为E-GFRP结构的长期性能预测提供参考。

关键词： E型玻璃纤维增强复合材料(E-GFRP) 双尺度数值模拟徐变性能粘滞应变模型徐变断裂时间

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连续流液相聚合过程调控及强化研究进展

中国科学:化学 2024年

作者：邱敏金婕周寅宁罗正鸿苏远海上海交通大学化学化工学院化工系

聚合反应被广泛应用于高性能聚合物材料的制备.聚合体系通常为高黏及强放热体系,聚合动力学与反应器的传递性能强相关,过程调控难度大.本文首先扼要地介绍了聚合反应工程的基础知识(如经典聚合反应动力学与传递特征)以及微反应技术在聚... 详细信息

聚合反应被广泛应用于高性能聚合物材料的制备.聚合体系通常为高黏及强放热体系,聚合动力学与反应器的传递性能强相关,过程调控难度大.本文首先扼要地介绍了聚合反应工程的基础知识(如经典聚合反应动力学与传递特征)以及微反应技术在聚合反应中的优势,然后综述了微反应器在均相及非均相聚合体系的应用进展.进一步,分析了微反应器自动化集成系统在动力学研究、聚合物链结构调控、聚合工艺优化等方面的优势和研究概况.最后对连续流液相聚合的发展方向进行了展望.

关键词：液相聚合链结构微反应器反应动力学传递性能分子量分布