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毛细管放电46.9nm极紫外激光应用研究进展

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中国激光 2024年第7期51卷 132-150页

作者：崔怀愈申玉杰赵东迪安博赵永蓬哈尔滨工业大学光电子信息科学与技术系黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室黑龙江哈尔滨150080

毛细管放电极紫外激光是一种小型化的纳秒极紫外激光光源。相比自由电子激光和同步辐射等短波长光源,该光源具有运行成本低、单脉冲能量高和机时充足等显著优势。随着毛细管放电极紫外激光光源的发展,其输出已提高至深度饱和区,并且实... 详细信息

毛细管放电极紫外激光是一种小型化的纳秒极紫外激光光源。相比自由电子激光和同步辐射等短波长光源,该光源具有运行成本低、单脉冲能量高和机时充足等显著优势。随着毛细管放电极紫外激光光源的发展,其输出已提高至深度饱和区,并且实现了重复频率输出、多波长输出等多样化输出方式。小型化的灵活性和优质的输出参数使其逐渐成为进行极紫外激光应用研究的理想光源。本文介绍了自1994年毛细管放电极紫外激光成功输出至今,该光源在微纳结构加工、物质成分检测、生物科学以及高分辨成像等领域的前沿应用。在微纳加工方面,极短的波长和极小的能量衰减深度使得该光源能够在纳米量程内进行材料的刻蚀。同时,较长的激光脉宽增加了极紫外激光诱导自组织微纳结构的可能性。在物质成分检测方面,极紫外激光的高能量光子能够以单光子电离材料表面,结合飞行时间质谱仪测量纳米尺度范围内的材料成分,便可实现超高分辨的物质组成分布检测。在生物科学领域,极紫外激光能够实现对微观生物样本的三维成分扫描,获得更多的表征信息。在高分辨成像方面,基于极紫外激光的短波长和良好的相干性,以Gabor同轴等方法进行高分辨成像能达到接近照明光水平的成像分辨率。已有的应用成果表明,毛细管放电极紫外激光是探索微观世界、制造微观结构的有力工具。在人类对短波长光源需求日益增长的今天,毛细管放电极紫外激光将有更多的机会展现它的应用价值和优势。

关键词：激光技术极紫外激光毛细管放电激光微纳加工高分辨成像质谱检测

基于元件复用的单相无桥倍压式功率因数校正变换器

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电工技术学报 2024年

作者：丁明远李浩昱赵雷贲洪奇王志亮哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院北京机电工程研究所

该文提出一类元件复用型单相无桥倍压式功率因数校正（PFC）电路拓扑，在Sepic、 Cuk、Zeta型双变换单元无桥PFC拓扑的基础上，通过重构电流路径以实现双变换单元的合并，元件利用率得以提高，同时交流侧的高功率因数特性以及相同输出... 详细信息

该文提出一类元件复用型单相无桥倍压式功率因数校正（PFC）电路拓扑，在Sepic、 Cuk、Zeta型双变换单元无桥PFC拓扑的基础上，通过重构电流路径以实现双变换单元的合并，元件利用率得以提高，同时交流侧的高功率因数特性以及相同输出电压下开关管的低电压应力优势被完全保留。详尽分析中间储能单元的换流过程以及电路结构的推衍过程，并进行拓扑的性能比较。考虑到电路工作原理分析过程的类似性，以Sepic型单相无桥倍压式PFC变换器为例，对其进行开关周期的模态分析，推导变换器的输入电流特性、稳态电压增益以及器件应力，并对相关电路参数进行设计。最后，搭建实验样机，实验结果验证了该拓扑推衍方案的可行性以及理论分析与参数设计的正确性。

关键词：无桥PFC变换器拓扑推衍元件复用倍压式结构

经二极管整流并网的构网型风机大扰动建模与稳定性分析

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电力系统自动化 2024年

作者：俞露杰付子玉朱介北李霞林王志远李瑞天津大学电气自动化与信息工程学院天津大学佐治亚理工深圳学院哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院

二极管整流单元型高压直流(DRU-HVDC)送出系统由于其经济性优势，在新能源基地直流送出领域具有良好的应用前景。然而，在当前构网型换流器的大扰动稳定性研究中，大多由同步机支撑故障点的频率和相位，且查表式设定故障电流参考值，缺... 详细信息

二极管整流单元型高压直流(DRU-HVDC)送出系统由于其经济性优势，在新能源基地直流送出领域具有良好的应用前景。然而，在当前构网型换流器的大扰动稳定性研究中，大多由同步机支撑故障点的频率和相位，且查表式设定故障电流参考值，缺乏对构网型风机接入DRU-HVDC系统这类故障点频率由换流器控制主导且动态调整故障电流参考值系统的研究。为解决上述问题，首先，建立计及电流限幅和频率控制的高阶非线性微分方程模型；然后，推导故障后系统平衡点的解析表达式，并论证采用q轴优先的电流限幅策略和频率控制在保障大扰动后平衡点存在性方面的优势；最后，基于Takagi-Sugeno法构建Lyapunov函数并得到系统的估计吸引域，分析换流器关键控制参数对暂态稳定性的影响，并与PSCAD/EMTDC中仿真算例对比，验证暂态稳定性分析的准确性。

关键词：构网型风机暂态稳定性估计吸引域电流限幅二极管整流单元型高压直流

基于分位数映射法的太阳能精细化分布评估及长时预测

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中国石油大学学报（自然科学版） 2024年第4期48卷 198-205页

作者：华科王智超姚遥姜国栋韩磊万杰田地杨大智国网黑龙江省电力有限公司科学研究院黑龙江哈尔滨150030 哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江哈尔滨150006 哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江哈尔滨150006

太阳能资源的高效开发和利用对人类减少化石燃料的消费及温室气体的排放具有重要意义,为进一步加强东北地区尤其是哈尔滨市区域太阳能资源的高效开发,精细化分布评估和长时预测必不可少。选取国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)的数据... 详细信息

太阳能资源的高效开发和利用对人类减少化石燃料的消费及温室气体的排放具有重要意义,为进一步加强东北地区尤其是哈尔滨市区域太阳能资源的高效开发,精细化分布评估和长时预测必不可少。选取国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)的数据集,利用分位数映射法,对研究区域未来30年太阳辐射数据进行降尺度处理,从而获得高分辨率太阳辐射数据;根据预测数据分析太阳辐射强度时空分布规律,评估太阳能资源丰富度及稳定性。结果表明:未来30年太阳总辐射呈缓慢的下降趋势,2020—2029年太阳能资源最丰富;总辐射量和日照时数呈现西多东少的分布,尤其是西南区域太阳能资源最富裕,整个区域都达到太阳能资源很丰富的水平,太阳能资源稳定性高,具有很大的开发潜力。

关键词：太阳能太阳辐射预测分位数映射法哈尔滨地区

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石墨烯/钛界面合金元素偏聚与界面反应抑制机理

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中国材料进展 2024年第3期43卷 222-229页

作者：陈佳莹熊小倩黄敬涛曲囡李明伟程源来忠红刘勇朱景川哈尔滨工业大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学特种环境复合材料技术国家级重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学分析测试与计算中心黑龙江哈尔滨150001

石墨烯/Ti基复合材料因具有轻质、高比强度和优异的耐腐蚀性特性而成为极具竞争力的金属基复合材料。然而,石墨烯作为一种优秀的增强体,由于可与Ti发生剧烈的界面反应,严重阻碍了石墨烯/Ti基复合材料的发展与应用。使用第一性原理计算... 详细信息

石墨烯/Ti基复合材料因具有轻质、高比强度和优异的耐腐蚀性特性而成为极具竞争力的金属基复合材料。然而,石墨烯作为一种优秀的增强体,由于可与Ti发生剧烈的界面反应,严重阻碍了石墨烯/Ti基复合材料的发展与应用。使用第一性原理计算研究合金元素对石墨烯/Ti复合材料界面行为以及电子结构的影响。选取9种合金元素(Ta,Mo,Sn,Pd,Si,Ni,Co,Mn和N)构建Ti/石墨烯/Ti界面掺杂模型,计算界面偏聚能、电子态密度、布局分析以及差分电荷密度。研究发现,当掺杂的合金元素为Ta,Mo和Sn时,界面偏聚能力较弱。同时,分析电子性质可以发现这9种合金元素均削弱了Ti原子与C原子之间的电荷转移。为新型基体钛合金设计和高性能石墨烯增强钛基复合材料设计提供了新的途径,为高性能石墨烯/Ti基复合材料的新型基体钛合金设计提供了重要参考。

关键词：石墨烯/Ti基复合材料合金元素第一性原理界面结构电子性质

基于损伤等效的直立锁边屋面板动态抗风揭试验方法

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土木工程学报 2024年第1期57卷 26-33页

作者：孙瑛武涛曹正罡哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨1500903 上海理工大学上海200093

围护结构在台风等极端风下的抗风性能需要依靠动态试验测定,试验周期长导致成本高且模拟研究受限。基于直立锁边屋面板材料的损伤本构模型,通过疲劳分析研究荷载幅值对材料损伤影响,提出简化荷载序列组合。借助雨流计数法统计测点风压... 详细信息

围护结构在台风等极端风下的抗风性能需要依靠动态试验测定,试验周期长导致成本高且模拟研究受限。基于直立锁边屋面板材料的损伤本构模型,通过疲劳分析研究荷载幅值对材料损伤影响,提出简化荷载序列组合。借助雨流计数法统计测点风压时程得到基于损伤等效的简化荷载循环,提出动态抗风揭试验方法。参照不同试验方法开展抗风揭试验,通过对比发现,试验方法对屋面板风揭破坏过程影响不明显。除永久塑性变形外,该文试验方法与现有试验方法下屋面板损坏现象基本一致,屋面板均为撕裂破坏。不同试验方法下屋面板承载力差异在10%~20%间。该文试验方法加载周期小于1h,现有试验方法加载周期则大于20h。在屋面板风揭破坏过程、承载力等抗风揭性能差异不大情况下,该文试验方法可大幅降低试验周期,为开展模拟研究奠定基础。

关键词：直立锁边屋面板雨流计数法损伤等效简化荷载循环动态试验方法

引入物理约束的航空发动机燃烧室温度场预测模型

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推进技术 2024年

作者：王瑄孔辰韩云霄李佳常军涛哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨工业大学数学学院

通过入口流动参数快速获得航空发动机燃烧室截面的温度场，可以帮助研究人员快速了解发动机内燃烧室的燃烧状态，这对于航空发动机燃烧室的设计和优化较为重要。本文提出了一种基于深度学习方法的航空发动机燃烧室温度场快速预测方案，... 详细信息

通过入口流动参数快速获得航空发动机燃烧室截面的温度场，可以帮助研究人员快速了解发动机内燃烧室的燃烧状态，这对于航空发动机燃烧室的设计和优化较为重要。本文提出了一种基于深度学习方法的航空发动机燃烧室温度场快速预测方案，文中构建的含有注意力模块的双支路网络模型，测试集温度场相对偏差均值为0.64%，可以高精度地实现燃烧室温度场的预测目标；而在远离学习工况的区域，仅由均方差训练的注意力网络模型会面临性能退化的问题，通过引入物理损失函数项，注意力网络模型的预测性能得到显著改善，温度场相对误差均值的平均值降低了48.4%。相较于传统的卷积网络模型和全连接网络模型，引入物理损失函数项训练的注意力网络模型在学习数据区间内外都有着更好的预测表现。

关键词：航空发动机燃烧室温度场深度学习损失函数物理约束预测模型

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基于改进U-Net的轻量级输电线分割算法

电子测量与仪器学报 2024年第1期38卷 211-218页

作者：胡冠华张永雷申立群东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院哈尔滨150001

为了提高输电线路的巡检效率,保证输电线的分割精度和速度,本文提出基于改进U-Net的轻量级网络GU-Net。首先,以U-Net网络为基础,在编码器部分引入轻量化主干提取网络Ghost-Net;然后采用双线性插值方法完成上采样,并利用深度可分离卷积... 详细信息

为了提高输电线路的巡检效率,保证输电线的分割精度和速度,本文提出基于改进U-Net的轻量级网络GU-Net。首先,以U-Net网络为基础,在编码器部分引入轻量化主干提取网络Ghost-Net;然后采用双线性插值方法完成上采样,并利用深度可分离卷积代替部分普通卷积;最后在训练过程引入多损失函数以解决输电线和背景像素占比不平衡问题,并采用迁移学习策略训练模型。在E-Wire输电线数据集上测试,GU-Net网络的MIoU和F1-score分别为80.04%和87.77%,与现有的轻量化输电线语义分割网络Wire-Detection相比分别提升了4.26%和2.96%,且分割速度几乎没有损失,参数量约是它的20%。实验结果表明,本文提出的算法能够实现快速高效、轻量化地分割出复杂图像中的输电线。

关键词：深度学习语义分割编解码网络轻量化输电线路

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常见结构材料低温性能研究进展

航空材料学报 2024年第2期44卷 72-86页

作者：周俊键张学习钱明芳李爱滨耿林哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001

随着深空探测、极地科考、低温贮运等低温领域的快速发展,对低温材料的要求越来越高,低温材料逐渐成为目前国内外的研究热点。本文综述低温钢、铝合金、钛合金、铝基复合材料以及树脂基复合材料等常见结构材料的低温性能,归纳不同晶体... 详细信息

随着深空探测、极地科考、低温贮运等低温领域的快速发展,对低温材料的要求越来越高,低温材料逐渐成为目前国内外的研究热点。本文综述低温钢、铝合金、钛合金、铝基复合材料以及树脂基复合材料等常见结构材料的低温性能,归纳不同晶体结构、合金种类、合金元素等因素对结构材料的低温强度、塑性与韧性等力学性能的影响及低温变形和强韧化机理,介绍不同种类低温结构材料在国内外重要领域的应用,提出了低温材料未来的研究展望。

关键词：低温性能钢钛合金铝合金铝基复合材料树脂基复合材料