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倾斜壁面上液膜流中孤立波及其内部涡的演化特性研究

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力学学报 2024年第7期56卷 1983-1991页

作者：吴正人王琦峰陆世佳董帅刘梅华北电力大学河北省低碳高效发电技术重点实验室河北保定071003 华北电力大学动力工程系河北保定071003 华北电力大学经济管理系河北保定071003

研究了在重力作用下,二维不可压黏性流体液膜沿倾斜壁面流动时,其上孤立波及其内部涡的演化.采用小参数摄动法与行波变换法,首先推导出了非平整倾斜基底上液膜厚度的零阶和一阶的一般演化方程,然后对该方程进行化简并采用Mathematica进... 详细信息

研究了在重力作用下,二维不可压黏性流体液膜沿倾斜壁面流动时,其上孤立波及其内部涡的演化.采用小参数摄动法与行波变换法,首先推导出了非平整倾斜基底上液膜厚度的零阶和一阶的一般演化方程,然后对该方程进行化简并采用Mathematica进行数值求解.分析结果表明:孤立波波形图中,波前出现了一个毛细波,而毛细波波谷处出现了完全开式涡;通过对流量分析,发现其与孤立波波形具有相同的变化趋势,并且与波速呈正相关,对于双峰与三峰孤立波,前一波峰的流量比靠后的大;随着波速增加到超过某一临界值时,孤立波波峰内将出现涡流,经过计算该临界波速与倾斜角呈正比关系,对于双峰与三峰孤立波,当波速继续增大,靠后的波峰内也将出现涡流;通过分析自由表面的速度分布得出:该涡流的产生是自由表面的垂直速度在波前和波尾的速度梯度与大于波速的水平速度共同作用的结果,波峰多更容易产生涡流;通过分析在动坐标系下得到的迹线图,发现该涡流面积也正比于波速且旋向为顺时针,综合推断得出:旋涡是在孤立波表面处开始形成的,波峰内的流体沿壁面呈滚落状向下运动.

关键词：孤立波液膜涡流波速

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添加剂提高宽带隙钙钛矿太阳电池的性能

太阳能学报 2024年第4期45卷 30-35页

作者：李卓芯冯旭铮陈香港刘雪朋戴松元蔡墨朗华北电力大学新能源学院北京102206

该文研究聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)对宽带隙钙钛矿薄膜及电池的影响。研究发现PSS添加剂可改善宽带隙钙钛矿薄膜的形貌,提升结晶度并减少缺陷态密度,这有利于抑制混合卤素宽带隙钙钛矿薄膜的相分离问题。J-V测试结果表明钝化后的宽带隙钙... 详细信息

该文研究聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)对宽带隙钙钛矿薄膜及电池的影响。研究发现PSS添加剂可改善宽带隙钙钛矿薄膜的形貌,提升结晶度并减少缺陷态密度,这有利于抑制混合卤素宽带隙钙钛矿薄膜的相分离问题。J-V测试结果表明钝化后的宽带隙钙钛矿太阳电池性能得到明显提升。在掺有PSS的宽带隙钙钛矿太阳电池中,开路电压最高可达1.23 V,效率最高可达20.54%,并且相分离被抑制后的封装钙钛矿太阳电池稳定性显著改善,在一个太阳连续光照500 h后,电池效率仍可保持在初始效率的81.9%(氮气环境,温度40℃)。

关键词：钙钛矿太阳电池宽带隙结晶度缺陷钝化相分离性能

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基于深层小波网络的电容层析成像图像重建

计量学报 2024年第9期45卷 1353-1359页

作者：张立峰钱立凤华回春刘帅华北电力大学自动化系华北电力大学数理系

提出了一种基于深层小波网络的电容层析成像(ECT)图像重建算法，采用Landweber算法生成初始重建图像作为网络输入；以U-Net深度卷积神经网络模型为骨干模型，通过在上、下采样层引入小波变换提取不同层次的特征，以及采用跳跃连接方式... 详细信息

提出了一种基于深层小波网络的电容层析成像(ECT)图像重建算法，采用Landweber算法生成初始重建图像作为网络输入；以U-Net深度卷积神经网络模型为骨干模型，通过在上、下采样层引入小波变换提取不同层次的特征，以及采用跳跃连接方式搭建高频特征传递通道，保留更多的细节信息，充分利用特征图中的全局和局部信息特征。仿真及静态实验结果均表明，基于该算法的图像重建精度更高，仿真及静态实验重建图像的平均相对图像误差分别为0.191 8及0.657 0,平均相关系数分别为0.968 5及0.816 9。

关键词：多相流测量电容层析成像图像重建深度学习小波变换

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基于布谷鸟算法的风电机组装配序列优化

太阳能学报 2024年第4期45卷 174-180页

作者：冀佳奇王永黎响华北电力大学新能源学院北京102206

装配序列规划(ASP)是风电机组制造的重要技术。ASP是一个组合优化问题,风电机组最优装配序列的搜索空间和计算量均很大。提出基于布谷鸟算法的风电机组装配序列优化方法。首先,从三维装配体模型中提取多种装配约束信息并表示成装配约束... 详细信息

装配序列规划(ASP)是风电机组制造的重要技术。ASP是一个组合优化问题,风电机组最优装配序列的搜索空间和计算量均很大。提出基于布谷鸟算法的风电机组装配序列优化方法。首先,从三维装配体模型中提取多种装配约束信息并表示成装配约束矩阵,以降低最优装配序列的搜索空间;继而构造装配序列目标函数,建立装配序列规划模型,方便算法计算出最优装配序列;对离散布谷鸟算法(DCA)改进,求解ASP模型,获得风电机组产品的最优装配序列。最后通过实验验证了ASP模型的有效性和DCA的优良性能。

关键词：风电机组装配序列优化 ASP模型离散布谷鸟算法

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柔性直流输电系统三端口混合参数建模及其稳定性分析

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电工技术学报 2024年第16期39卷 4968-4984页

作者：刘欣袁易王利桐贾焦心孙海峰华北电力大学电力工程系保定071003

模块化多电平换流器(MMC)与系统网络之间的交互是诱发振荡的主要原因,然而现有MMC单侧阻抗/导纳建模方法往往没有计及对端换流站的动态过程,因此该文重点通过建立可以考虑交直流耦合的换流器三端口混合参数模型实现整个双端柔直系统的... 详细信息

模块化多电平换流器(MMC)与系统网络之间的交互是诱发振荡的主要原因,然而现有MMC单侧阻抗/导纳建模方法往往没有计及对端换流站的动态过程,因此该文重点通过建立可以考虑交直流耦合的换流器三端口混合参数模型实现整个双端柔直系统的稳定性分析。首先,该文基于谐波状态空间法推导考虑桥臂间谐波动态交互过程的MMC换流器交直流端口功率守恒方程,并据此建立换流器的三端口混合参数模型;其次,基于所建立的三端口混合参数模型和广义奈奎斯特判据,对MMC互联系统的稳定性进行分析,因该方法可避免计算开环传递函数右半平面零极点的数量,与传统单侧阻抗稳定性分析方法相比,可实现系统稳定性的准确判断;再次,推导了特征值相位关于三端口混合参数元素的灵敏度计算公式,揭示了系统振荡的诱因,进一步结合控制参数灵敏度分析,实现了一种用于改善互联系统直流侧稳定性的直流电流前馈附加阻尼控制策略;最后,结合时域仿真算例验证了稳定性分析和改善措施的有效性。

关键词：模块化多电平换流器三端口网络混合参数模型稳定性分析谐波状态空间

新型星-菱形负泊松比蜂窝结构的动态力学特性

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复合材料学报 2024年第9期41卷 4956-4967页

作者：李娜刘述尊张新春张英杰齐文睿华北电力大学机械工程系华北电力大学河北省电力机械装备健康维护与失效预防重点实验室

为进一步提高蜂窝结构的抗冲击性能和能量吸收能力，通过周期性阵列传统星形胞元和星-菱形胞元，本文构建了内凹星形蜂窝结构(Reentrant star-shaped honeycomb structures,RSH)和新型的面内增强星-菱形蜂窝结构(Enhanced star-rhombic ... 详细信息

为进一步提高蜂窝结构的抗冲击性能和能量吸收能力，通过周期性阵列传统星形胞元和星-菱形胞元，本文构建了内凹星形蜂窝结构(Reentrant star-shaped honeycomb structures,RSH)和新型的面内增强星-菱形蜂窝结构(Enhanced star-rhombic honeycomb structures,ESH)。通过实验和有限元模拟，系统地研究了ESH在不同加载方向的面内力学响应和吸能特性。与RSH相比，准静态压缩下ESH的负泊松比特性减弱，但吸能能力显著提高。此外，结合微拓扑胞元的变形特征，揭示了低速冲击时ESH-y的应力-应变响应呈现双平台特征的变形机制，并讨论了结构参数α、t和b对平台应力的影响规律。基于高速冲击下ESH的周期性逐层坍塌变形特征和动量定理，给出了不同加载方向高速平台应力的理论解，理论结果与有限元结果吻合较好。该研究可为创新设计具有更优力学性能的新型负泊松比结构提供参考。

关键词：星-菱形负泊松比结构平台应力面内增强冲击响应能量吸收

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基于改进时间卷积网络的微电网超短期负荷预测

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太阳能学报 2024年第6期45卷 255-263页

作者：王印松吕率豪华北电力大学自动化系保定071003

为了提高微电网中用电负荷超短期预测的准确性,对时间卷积网络进行特征增强和注意力增强改进,将时间卷积网络中的一维因果膨胀卷积替换为二维卷积,同时利用时间模式注意力机制对时间卷积网络的隐藏层加权处理,提取负荷的多维特征,挖掘... 详细信息

为了提高微电网中用电负荷超短期预测的准确性,对时间卷积网络进行特征增强和注意力增强改进,将时间卷积网络中的一维因果膨胀卷积替换为二维卷积,同时利用时间模式注意力机制对时间卷积网络的隐藏层加权处理,提取负荷的多维特征,挖掘序列中存在的潜藏联系。根据改进的方法建立预测模型并进行对比实验以验证方法的有效性,能够对用电负荷的不确定性进行有效的处理,拓宽特征向量的维度,有效捕捉负荷序列中与时间有关的特征,提高用电负荷的预测精度。

关键词：负荷预测微电网卷积神经网络特征增强时间模式注意力机制

基于FCM-LSTM的光热发电出力短期预测

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工程科学学报 2024年第1期46卷 178-186页

作者：刘振路郭军红李薇贾宏涛陈卓华北电力大学环境科学与工程学院北京102206 华北电力大学资源环境系统优化教育部重点实验室北京102206

对光热电站的出力进行短期预测,可以有效应对太阳能随机性和波动性带来的影响,为电网调度做好准备.该文以青海某光热电站为例,首先使用模糊C均值聚类算法对预处理后的实验数据进行分类,然后通过分析不同聚类类型下出力和气象数据中各因... 详细信息

对光热电站的出力进行短期预测,可以有效应对太阳能随机性和波动性带来的影响,为电网调度做好准备.该文以青海某光热电站为例,首先使用模糊C均值聚类算法对预处理后的实验数据进行分类,然后通过分析不同聚类类型下出力和气象数据中各因子间的关联程度,充分挖掘出数据间的关系,确定不同类型预测模型的输入变量,进而构建出不同类别下的长短期记忆神经网络预测模型.结果表明,与传统长短期记忆神经网络模型、BP神经网络模型、支持向量机模型和随机森林模型的预测结果相比,基于模糊C均值聚类的长短期记忆神经网络预测模型效果良好,大幅减少了预测误差,验证了该预测模型的有效性.

关键词：光热电站气象因素短期出力预测长短期记忆神经网络模糊C均值聚类

基于太阳能全光谱利用的固体氧化物电解池系统性能分析

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工程热物理学报 2024年第5期45卷 1264-1274页

作者：姚文岐王江江邓宇崔志恒高月芬张旭涛华北电力大学动力工程系保定071000 华北电力大学河北省低碳高效发电技术重点实验室保定071000

太阳能与燃料电池技术相结合产生的合成气燃料是未来实现碳中和的绿色能源解决方案之一。本文提出了一个基于太阳能全光谱利用的固体氧化物电解池燃料制备系统,太阳光短波为共电解提供所需电力,长波为系统提供所需热量。建立了各部件的... 详细信息

太阳能与燃料电池技术相结合产生的合成气燃料是未来实现碳中和的绿色能源解决方案之一。本文提出了一个基于太阳能全光谱利用的固体氧化物电解池燃料制备系统,太阳光短波为共电解提供所需电力,长波为系统提供所需热量。建立了各部件的热力学模型,并对系统进行了热力学、经济及环境分析。本文从三个运行模式对系统的性能进行了分析,考虑独立的固体氧化物电解池(Solid oxide electrolysis cell,SOEC)系统,耦合回热的SOEC子系统以及太阳能耦合带回热的SOEC系统,在设计工况下三种模式的能效率和效率分别为63.1%和62.5%,67.3%和65.8%以及15.0%和15.6%。系统的总成本率及CO_(2)排放率分别为9.79USD/h和0.04kg/kWh,且比成本为0.086USD/kWh。另外,探讨了SOEC操作参数对系统性能的影响,当电流密度、操作温度、压力和水蒸气的摩尔分数分别为0.64A/cm^(2)、1323.15K、0.1MPa和20%时系统的能效和效达到最大值。

关键词：太阳能燃料光谱分频固体氧化物电解池系统模拟热力学分析