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基于机器学习的二维流体VOF方法

中国造船 2024年第3期65卷 244-253页

作者：孟巍梅桂林哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001

以网格顶点和网格中心的流体体积分数为输入,利用深度学习神经网络(DNN)进行两相界面的快速几何重构,改进了一种几何VOF方法——isoAdvector算法。在原始isoAdvector算法生成训练集并进行预处理的基础上,通过神经网络隐藏层中神经元个... 详细信息

以网格顶点和网格中心的流体体积分数为输入,利用深度学习神经网络(DNN)进行两相界面的快速几何重构,改进了一种几何VOF方法——isoAdvector算法。在原始isoAdvector算法生成训练集并进行预处理的基础上,通过神经网络隐藏层中神经元个数和激活函数对预测结果的影响来确定适当的神经网络;并根据质量守恒修正神经网络预测结果,完成两相界面的几何重构。在OpenFOAM框架下,嵌入神经网络修正改进后的isoAdvector算法。二维溃坝数值模拟结果表明:改进算法与原始算法计算精度相当,计算效率有所提升。

关键词：自由液面捕捉几何VOF方法深度神经网络 isoAdvector算法 OpenFOAM

艏部构型对内倾船型运动响应和上浪砰击压力的影响研究

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船舶力学 2024年第7期28卷 995-1007页

作者：周辉胡开业毛丽君哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001

内倾船型的艏部构型对船舶在波浪中的运动和上浪载荷特性具有一定的影响。本文基于艏柱倾斜角度选取了倾角为30°、45°和60°的三种艏部构型方案,采用中国数值水池-直角网格有限差分方法(CNTCGFDM),研究了在不同的艏部构型方案下内倾... 详细信息

内倾船型的艏部构型对船舶在波浪中的运动和上浪载荷特性具有一定的影响。本文基于艏柱倾斜角度选取了倾角为30°、45°和60°的三种艏部构型方案,采用中国数值水池-直角网格有限差分方法(CNTCGFDM),研究了在不同的艏部构型方案下内倾船型在规则波中的运动响应以及甲板上浪载荷特性。其中物体边界及运动的模拟采用浸没边界法来实现,并利用THINC/SW方法来捕捉自由液面。选取艏柱倾角为45°和60°的船型进行模型试验研究,与试验值相比,本文的数值模拟结果吻合良好。结果表明:艏部构型对内倾船型在规则波中的运动响应总体上影响较小,只在某些海况下表现出一定的局部差异,但对内倾船型的上浪砰击载荷则有一定的影响,相较于倾角为30°和60°的构型方案,艏柱倾角为45°的内倾船型在甲板上浪中的载荷性能更加优异。

关键词：内倾船型艏柱倾角直角网格浸没边界法 THINC/SW方法

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斜浪中内倾船运动响应与甲板上浪特性研究

中国造船 2024年第2期65卷 167-178页

作者：胡开业毛丽君曹嘉荣孙明亮刘宁哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001

内倾船因其良好的隐身性能而受到各国关注,但是内倾设计形式会使船体在波浪中航行时更容易发生甲板上浪现象,严重的甲板上浪会造成甲板结构的破坏,甚至船体倾覆。斜浪中内倾船的运动响应和甲板上浪特性与迎浪中显著不同,论文选取3个艏... 详细信息

内倾船因其良好的隐身性能而受到各国关注,但是内倾设计形式会使船体在波浪中航行时更容易发生甲板上浪现象,严重的甲板上浪会造成甲板结构的破坏,甚至船体倾覆。斜浪中内倾船的运动响应和甲板上浪特性与迎浪中显著不同,论文选取3个艏斜浪向开展内倾船运动响应与甲板上浪研究。通过势流方法筛选发生甲板上浪的海浪工况,并应用Star-CCM+黏流计算软件进行数值验证分析;通过研究船体运动响应和纵向、横向甲板上浪的高度与压力,分析不同浪向下内倾船的运动响应与甲板上浪特性。结果表明,内倾船发生甲板上浪的波长船长比随着浪向角的增大而增大。

关键词：内倾船斜浪 CFD 甲板上浪

基于数据驱动的锂离子电池健康状态估计研究进展综述

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仪器仪表学报 2024年第3期45卷 45-59页

作者：金帅董静哈尔滨商业大学轻工学院哈尔滨150028

锂离子电池(LIBs)在电气化交通、电化学储能和移动电子产品等领域广泛使用,精准评估其健康状态(SOH)是确保安全可靠应用的基础。数据驱动法是当前评估SOH的主流方法,该方法无需考虑电池内部复杂的物理化学反应,依赖于直接的数据分析,且... 详细信息

锂离子电池(LIBs)在电气化交通、电化学储能和移动电子产品等领域广泛使用,精准评估其健康状态(SOH)是确保安全可靠应用的基础。数据驱动法是当前评估SOH的主流方法,该方法无需考虑电池内部复杂的物理化学反应,依赖于直接的数据分析,且具有较高的精度。本文从锂离子电池SOH影响因素入手分析了基于数据驱动的电池SOH估计方法的研究现状,着重比较了机器学习、滤波器和时间序列等方法实施SOH估计的原理、优缺点。最后,针对电动汽车实际应用场景,对SOH估计方法的未来发展趋势进行了展望。

关键词：锂离子电池健康状态数据驱动电动汽车

Janus-Helmholtz换能器的振动模态谐振频率理论分析研究

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物理学报 2024年第3期73卷 143-152页

作者：张羿双桑永杰陈永耀吴帅哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室哈尔滨150001 海洋信息获取与安全工业和信息化部重点实验室(哈尔滨工程大学) 哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨150001 青岛哈尔滨工程大学创新发展中心青岛266000

Janus-Helmholtz换能器利用驱动振子纵向谐振与Helmholtz谐振腔的液腔谐振耦合,具有大功率、宽带声发射特性.传统观点认为导纳曲线中低频谐振峰对应液腔谐振频率,而高频谐振峰对应纵振动谐振频率,然而大量的实验研究发现该结论存疑.本... 详细信息

Janus-Helmholtz换能器利用驱动振子纵向谐振与Helmholtz谐振腔的液腔谐振耦合,具有大功率、宽带声发射特性.传统观点认为导纳曲线中低频谐振峰对应液腔谐振频率,而高频谐振峰对应纵振动谐振频率,然而大量的实验研究发现该结论存疑.本文结合一只Janus-Helmholtz换能器实验样机的实验结果,运用等效电路法结合有限元法分析并求解了驱动振子纵向模态的谐振频率,使用有限元法分析并求解了Helmholtz谐振腔的液腔谐振频率.研究结果表明,与传统观点相反,导纳曲线中第1个谐振峰为驱动振子的纵向谐振,第2个谐振峰为Helmholtz谐振腔的液腔谐振;Janus换能器4个大尺寸辐射面带来的可观辐射质量是造成纵向振动谐振频率在水中大幅度下降的原因;Janus-Helmholtz换能器中存在两个等体积的Helmholtz共振腔而非传统认为的仅存在一个共振腔.这些结论对于正确认识Janus-Helmholtz换能器的结构及性能特性起到了正本清源的作用,也为优化创新该换能器的结构、改善换能器的声发射特性提供了技术支撑.

关键词： Janus-Helmholtz换能器谐振频率等效电路法辐射质量

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基于非机动单站的目标运动状态无偏估计

光学精密工程 2024年第7期32卷 1034-1044页

作者：林建军王骧予涵班晓军黄显林哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150000 哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院黑龙江哈尔滨150001

为了解决远距离场景下基于非机动单站的目标跟踪问题,提出了一种基于三维到达角信息且具有渐进无偏特性的目标跟踪算法。以相对运动模型为研究对象,在速率先验已知的条件下,建立基于非机动单站的运动模型与观测模型,并对系统可观测性进... 详细信息

为了解决远距离场景下基于非机动单站的目标跟踪问题,提出了一种基于三维到达角信息且具有渐进无偏特性的目标跟踪算法。以相对运动模型为研究对象,在速率先验已知的条件下,建立基于非机动单站的运动模型与观测模型,并对系统可观测性进行了分析。为了解决伪线性最小二乘算法的有偏性问题,提出了一种具有渐进无偏性能的约束总体最小二乘法,并证明了该方法的无偏性。仿真结果表明,在百公里级别的三维到达角跟踪中,角测量标准差分别为0.1°,0.2°,0.3°时,约束总体最小二乘法50~100 s内的时均相对距离误差能达到6%,12%,21%,时均绝对位置误差达到9,19,35 km;而初始距离为70,140,280 km时50~100 s内的时均相对距离误差能达到1%,6%,30%,时均绝对位置误差为0.7,9,30 km,100 s时的相对距离误差均能降到10%以内,精度提升效果最明显,且算法运行速度与伪线性最小二乘法在同一个量级。约束总体最小二乘法收敛速度快、定位精度高,且具有较快的运行效率,受测角误差与初始距离的影响较小,能够为远距离场景下的非机动单站三维到达角目标跟踪提供有效方法。

关键词：目标跟踪三维到达角伪线性渐进无偏估计

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过渡金属电解水催化剂的非金属掺杂研究进展

无机化学学报 2024年第2期40卷 289-306页

作者：张永政郭旭宋欣月李欣哈尔滨工业大学化工与化学学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学环境学院哈尔滨150001

过渡金属基材料成本相对较低,催化性能较为优异,是在全水分解领域最有希望替代贵金属基电催化剂的候选材料之一,但有限的活性位点、相对较差的电导率等因素限制了其广泛应用。非金属元素掺杂能够调节主体材料电子结构,优化吸附能,从而... 详细信息

过渡金属基材料成本相对较低,催化性能较为优异,是在全水分解领域最有希望替代贵金属基电催化剂的候选材料之一,但有限的活性位点、相对较差的电导率等因素限制了其广泛应用。非金属元素掺杂能够调节主体材料电子结构,优化吸附能,从而对过渡金属基电催化剂的活性与稳定性产生积极影响,缩减其与贵金属材料性能差距。本文总结了近年来非金属元素改性在过渡金属基电催化材料中的相关研究,系统综述了非金属元素掺杂的方法和不同非金属元素的掺杂效果,从物理化学性质的改变和电子结构的变化多角度分析了非金属元素改性对过渡金属基材料的影响,最后对非金属元素掺杂过渡金属基电催化剂的未来发展方向作出了展望。

关键词：过渡金属电催化剂非金属元素掺杂电解水

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功率谱密度消频散变换被动估计脉冲声源距离

电子与信息学报 2024年第9期46卷 3592-3601页

作者：刘建设朱广平殷敬伟陈文剑孙辉哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工程大学极地海洋声学与技术应用教育部重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨150001

浅海中传播的低频声波具有多模态特征和频散效应。对接收声信号消频散变换(DDT)可以消除频散效应,实现被动估计声源距离。针对消频散变换存在的测距多值问题,该文提出一种利用功率谱密度消频散变换的被动测距方法(PSD-DDT)。首先使用声... 详细信息

浅海中传播的低频声波具有多模态特征和频散效应。对接收声信号消频散变换(DDT)可以消除频散效应,实现被动估计声源距离。针对消频散变换存在的测距多值问题,该文提出一种利用功率谱密度消频散变换的被动测距方法(PSD-DDT)。首先使用声场模型KRAKEN计算模态的水平波数;其次在只知道波导不变量大概范围的情况下,估计两个模态之间的频散常数;然后对保留了模态间干涉项的功率谱密度进行消频散变换;最后获得目标距离的估计值为PSD-DDT极大值对应的自变量与频散常数的比值。另外,当海洋参数未知时,需要分别对待测声源和引导声源进行PSD-DDT,利用自变量的比值确定声源距离,这种方法不需要估计频散常数。通过仿真和海试验证了PSD-DDT方法被动测距的有效性,并分析了波导不变量、模态阶数、噪声等因素对距离估计结果的影响。基于黄海试验结果,与DDT方法相比,PSD-DDT的测距误差下降了约49.2%。在35 km范围内最优波导不变量对应的平均相对误差约2.55%,被动测距精度较高。

关键词：目标探测距离估计消频散变换波导不变量功率谱密度

实验室规模熔盐氧化装置处理废混合离子交换树脂的研究

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原子能科学技术 2024年第2期58卷 320-327页

作者：王跃霖薛云郑仰海马福秋张密林颜永得哈尔滨工程大学黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学烟台研究院山东烟台264006

为给熔盐氧化法处理废树脂的工程化应用提供理论指导,本文采用处理能力为1.25 kg/批次的实验室规模处理装置对与核电厂使用的同类型废混合离子交换树脂进行处理。结果表明,该方法处理废树脂的优越性主要体现在对酸性尾气的吸收作用(将N... 详细信息

为给熔盐氧化法处理废树脂的工程化应用提供理论指导,本文采用处理能力为1.25 kg/批次的实验室规模处理装置对与核电厂使用的同类型废混合离子交换树脂进行处理。结果表明,该方法处理废树脂的优越性主要体现在对酸性尾气的吸收作用(将N、S元素以硝酸盐和硫酸盐的形式截留)和对废树脂体积的高效减容。针对核电厂常用的混合离子交换树脂(由强碱性阴离子交换树脂和强酸性阳离子交换树脂组成),熔盐氧化装置处理结果表明,酸性气体产物(NO、NO_(2)、SO_(2)、H_(2)S)在反应开始0.5 h后即能降低至10 mg/m^(3),0.5 h后气体产物主要为CO_(2)。SEM图像表明,树脂结构在熔盐氧化后由完整的球状变为破碎的颗粒,氧化后废盐中仍剩余62.1%的碳酸盐,树脂中的S、N元素在废盐中的截留率分别为22.77%和59.6%。XRD结果表明,碳酸熔盐能吸收SO_(2)并将其转化为硫酸盐。对Li_(2)CO_(3)、Na_(2)CO_(3)、K_(2)CO_(3)在不同温度下与SO_(2)生成硫酸盐的反应吉布斯自由能(ΔG)进行了热力学计算,结果表明在200~800℃范围内3种碳酸盐均能与SO_(2)自发反应,ΔG随着温度的升高而降低,800℃时Li_(2)CO_(3)、Na_(2)CO_(3)、K_(2)CO_(3)的ΔG分别为-2.800、-41.626、-69.590 KJ/mol,K_(2)CO_(3)是SO_(2)主要的吸收剂。经熔盐氧化后,树脂降解率达98.36%,减容比(氧化前树脂体积/氧化后废盐体积)达6.9。以上结果表明,熔盐氧化是一种理想的处理废混合离子交换树脂方法,有较大的工程应用潜力。

关键词：熔盐氧化混合树脂放射性固体废物