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考虑物性变化及壳体传热的新型板壳式换热器板程流动传热数值模拟

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化工进展 2024年第4期43卷 1676-1689页

作者：孙超艾诗钦刘月婵哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨工程大学动力工程及工程热物理博士后科研流动站黑龙江哈尔滨150001

板壳式换热器以优越的换热性能和耐温耐压性在化工生产等领域有着广阔的应用前景。本文采用可实现k⁃ε湍流模型结合增强壁面函数,对一种新型板壳式换热器板程流动与传热特性进行数值模拟研究,讨论了介质物性变化及壳体传热的影响,并与... 详细信息

板壳式换热器以优越的换热性能和耐温耐压性在化工生产等领域有着广阔的应用前景。本文采用可实现k⁃ε湍流模型结合增强壁面函数,对一种新型板壳式换热器板程流动与传热特性进行数值模拟研究,讨论了介质物性变化及壳体传热的影响,并与已有实验进行验证。重点分析了不同波纹高度在不同入口流速下的流动传热特性,基于场协同理论揭示了速度场与温度场及压强场协同分布规律。结果表明:流动传热计算不能忽略流体介质物性变化及壳体传热的影响;增大波纹高度流态由曲折流向十字交叉流转变,板间流体分布趋于均匀,换热性能增大;沿沟槽形成连续的涡结构,在触点周围形成具有周期性和中心对称的高剪切涡量集中区,垂直于流动方向场协同呈现周期性变化,波纹高度越高周期性越明显;在波纹核心流域内因流动与热流相似,其协同程度变差。

关键词：板壳式换热器波纹高度三场协同流动传热数值模拟

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面向DAS系统的震源信号初至波到达时间拾取方法

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激光与光电子学进展 2024年第9期61卷 272-278页

作者：黄亮梁磊江轲杜尚明武汉理工大学光纤传感技术与网络国家工程研究中心湖北武汉430070 武汉理工大学信息工程学院湖北武汉430070

在基于相敏光时域反射计(Φ-OTDR)的光纤分布式声传感(DAS)系统定位震源二维空间位置方法中,由于干扰和噪声的影响,存在震源初至波到达光缆不同位置时间信息获取不准确的问题,带来较大的定位误差。针对DAS系统,提出了一种基于双边滤波... 详细信息

在基于相敏光时域反射计(Φ-OTDR)的光纤分布式声传感(DAS)系统定位震源二维空间位置方法中,由于干扰和噪声的影响,存在震源初至波到达光缆不同位置时间信息获取不准确的问题,带来较大的定位误差。针对DAS系统,提出了一种基于双边滤波边缘检测的震源初至波到达时间拾取方法。首先,将DAS系统采集的震源时空二维信号转换成灰度图,用双边滤波方法进行降噪,然后,应用基于Canny算子的边缘检测方法提取灰度图像中的边缘特征,来获得震源初至波到达时间。这种方法能够同时考虑时空二维数据的时间和空间整体特征,提高低信噪比信号初至波到达时间的拾取精度。现场实验表明,该方法对于受干扰和系统噪声影响的低信噪比信号,拾取的到达时间平均误差不超过3 ms,拾取精度比传统方法高,算法平均耗时仅需0.1 s,拾取时间短。

关键词：分布式声传感震源边缘检测双边滤波到达时间拾取

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基于流固耦合的正压呼吸面罩抗变形分析

塑料 2024年第2期53卷 135-141页

作者：赵新通管健晖张瑞丰哈尔滨理工大学机械动力工程学院黑龙江哈尔滨150080

随着正压呼吸防护装备的设计向轻量化方向发展,面罩的厚度逐渐降低,在实际的使用过程中,送风系统产生的进气流量导致面罩存在变形的问题。为研究不同材质的呼吸防护面罩的抗变形能力,采用流固耦合数值模拟及实验验证的方法,分析PP、PET... 详细信息

随着正压呼吸防护装备的设计向轻量化方向发展,面罩的厚度逐渐降低,在实际的使用过程中,送风系统产生的进气流量导致面罩存在变形的问题。为研究不同材质的呼吸防护面罩的抗变形能力,采用流固耦合数值模拟及实验验证的方法,分析PP、PET、PVC 3种材质对进气流量的抗变形能力,并且,结合不同环境温度对面罩变形量的影响进行综合分析。结果表明,进气量对PP材料的影响较大,PVC次之,PET变形程度最小;在380 L/min的进气流量下,PP变形量约为3.7 mm,PET变形量约为1.6 mm;除此以外,在不同环境温度下,对3种材料进行变形分析发现,环境温度对PVC的影响较大,PP次之,PET变形程度最小。综合以上分析结果,选择PET材料作为正压呼吸面罩材料。

关键词：正压呼吸面罩流固耦合抗变形进气流量环境温度

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重力储能直流环节电池多模式控制方法

中国电力 2024年第7期57卷 66-73页

作者：韩嘉言吕艳玲周冲哈尔滨理工大学电气与电子工程学院黑龙江哈尔滨150080

重力储能是重要的储能方式之一,具有独特的短时暂态动力学特征,需要构建合理的系统结构和控制方法。提出了一种面向重力储能直流环节的多模式控制方法,从暂态能量控制角度,通过对重力储能系统的动力学分析和约束条件的划分,实现电池储... 详细信息

重力储能是重要的储能方式之一,具有独特的短时暂态动力学特征,需要构建合理的系统结构和控制方法。提出了一种面向重力储能直流环节的多模式控制方法,从暂态能量控制角度,通过对重力储能系统的动力学分析和约束条件的划分,实现电池储能和重力储能的功率匹配。仿真验证表明,该控制方法能够在输入功率波动的情况下显著降低直流环节的电压抬升,合理分配重力储能系统内部的功率,提升重力储能系统的整体性能。

关键词：储能技术重力储能电力拖动直流母线电压控制

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双轮毂电机驱动力矩在线分配控制方法研究

哈尔滨理工大学学报 2024年第1期29卷 13-24页

作者：吴石车翠茹管诣博哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨150080

针对双轮毂电机驱动汽车的高效低耗能问题,提出一种考虑双轮毂电机驱动力矩在线实时反馈的优化方法。首先,建立轮毂电机能耗模型、动力学模型以及转矩分配控制模型;其次,以轮毂电机驱动效率为目标,以轮毂电机转矩、转速和能耗为不等式约... 详细信息

针对双轮毂电机驱动汽车的高效低耗能问题,提出一种考虑双轮毂电机驱动力矩在线实时反馈的优化方法。首先,建立轮毂电机能耗模型、动力学模型以及转矩分配控制模型;其次,以轮毂电机驱动效率为目标,以轮毂电机转矩、转速和能耗为不等式约束,建立基于加入异变序列的QPSO-LSTM算法的优化模型;最后,搭建Lab-VIEW软件实验平台,使轮毂电机在716 N·m转矩峰值和1000 r/min转速峰值的约束条件下稳定输出。结果表明,软件平台可实时监测并调整驱动车辆系统数据,在FTP-75工况下,加入异变序列的QPSO-LSTM算法比量子遗传算法和粒子群算法的单循环能耗分别降低了2.98%和4.64%;在CLTC-P工况下,单循环能耗分别降低了3.06%和4.81%。

关键词：轮毂电机驱动效率转矩分配长短期记忆神经网络粒子群算法

单壁碳纳米管/聚醚酰亚胺电磁屏蔽薄膜的制备与性能

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物理学报 2024年第17期73卷 277-284页

作者：王天赐夏乾善黄信佐王永正刘斌张晋通黎涛哈尔滨理工大学电气与电子工程学院工程电介质及其应用教育部重点实验室哈尔滨150080 中国航空工业集团公司济南特种结构研究所济南250023

在实际应用中,柔性、轻质、高性能是聚合物基电磁屏蔽材料应具备的特点.目前,制备兼具优异电导率、电磁屏蔽性能和力学性能的聚合物基电磁屏蔽材料仍然是一个巨大挑战.因此,本工作以单壁碳纳米管和聚醚酰亚胺为原料,通过静电纺丝和真空... 详细信息

在实际应用中,柔性、轻质、高性能是聚合物基电磁屏蔽材料应具备的特点.目前,制备兼具优异电导率、电磁屏蔽性能和力学性能的聚合物基电磁屏蔽材料仍然是一个巨大挑战.因此,本工作以单壁碳纳米管和聚醚酰亚胺为原料,通过静电纺丝和真空辅助过滤的方法制备了单壁碳纳米管/聚醚酰亚胺复合薄膜.通过调控单壁碳纳米管的面密度,复合薄膜的电导率可以提升至1866 S/cm.对于电磁屏蔽性能,单壁碳纳米管/聚醚酰亚胺复合薄膜在Ku波段(12-18 GHz)的总电磁屏蔽效能为75.78-81.83 dB,高于纯单壁碳纳米管薄膜的电磁屏蔽效能(65.19-69.81 dB).由于聚醚酰亚胺纤维和单壁碳纳米管之间形成了界面,在一定的单壁碳纳米管面密度范围内,界面越多,消耗的电磁波能量越多.对于力学性能,单壁碳纳米管/聚醚酰亚胺薄膜的最大拉伸强度和断裂伸长率分别为28.52 MPa和7.91%,是单壁碳纳米管薄膜的1.13倍和1.5倍,随着单壁碳纳米管面密度的增大,单壁碳纳米管之间的相互作用以及聚醚酰亚胺纤维和单壁碳纳米管在界面处的相互作用对复合薄膜的力学性能起到了一定的增强作用.单壁碳纳米管/聚醚酰亚胺复合薄膜作为一种优异的聚合物基电磁屏蔽复合材料,可用于如精密电子仪器的防护和可穿戴电子设备等领域.

关键词：单壁碳纳米管聚醚酰亚胺静电纺丝电磁屏蔽

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脉冲编码融合DnCNN提升BOTDA信噪比研究

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中国激光 2024年第17期 228-236页

作者：李维勤白清昝伟刘馨仪王宇刘昕靳宝全太原理工大学新型传感器与智能控制教育部与山西省重点实验室太原理工大学电子信息与光学工程学院

针对单脉冲调制的布里渊光时域分析仪（BOTDA）实现长距离传感时信噪比低的问题，提出采用脉冲编码融合去噪卷积神经网络（DnCNN）提高BOTDA信噪比的方案。通过分析Golay编码BOTDA信号强度提升原理和布里渊增益谱（BGS）的噪声特性，构... 详细信息

针对单脉冲调制的布里渊光时域分析仪（BOTDA）实现长距离传感时信噪比低的问题，提出采用脉冲编码融合去噪卷积神经网络（DnCNN）提高BOTDA信噪比的方案。通过分析Golay编码BOTDA信号强度提升原理和布里渊增益谱（BGS）的噪声特性，构建Golay编码融合DnCNN降噪的信噪比提升方案。实验证明，与单脉冲调制方式相比，在相同脉冲峰值功率情况下，融合方法可将系统传感距离由10.8 km提升至100.0 km，并在10.8 km处将信噪比提高18.92 dB，与仅用Golay编码调制相比，融合方法在100.0 km末端将信噪比提高9.17 dB。进一步验证在5 m空间分辨率且变温区均方根误差（RMSE）小于0.2 MHz的条件下，融合方法所需的累加平均次数与单脉冲调制相比由2000次降至100次，测量时间由1056 s缩短至194 s。研究表明，脉冲编码融合DnCNN方法可有效提高BOTDA系统的信噪比，实现传感距离延长和测量速度提升。

关键词：布里渊光时域分析仪脉冲编码神经网络信噪比

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正压呼吸防护面罩中无刷电机的模糊PID控制

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哈尔滨理工大学学报 2024年第2期29卷 61-68页

作者：赵新通管健晖胡涌鑫王天宇哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨150080

正压呼吸防护面罩是作为医护工作者抗击新型冠状病毒(SARS-CoV-2)所使用的个体防护装备。本文忽略呼吸扰动等因素对送风子系统所产生的干扰,以送风子系统中的无刷直流电机为研究对象,建立无刷直流电机的数学模型;在MATLAB/Simulink环境... 详细信息

正压呼吸防护面罩是作为医护工作者抗击新型冠状病毒(SARS-CoV-2)所使用的个体防护装备。本文忽略呼吸扰动等因素对送风子系统所产生的干扰,以送风子系统中的无刷直流电机为研究对象,建立无刷直流电机的数学模型;在MATLAB/Simulink环境中建立无刷直流电机转速PID控制模型,但由于无刷直流电机存在非线性、时变性等特点,导致PID控制对送风子系统中无刷直流电机的控制效果并不理想。然而,由于模糊控制不需要被控对象的精确模型,所以可以使用模糊PID来完成对送风子系统中无刷直流电机的控制优化。通过仿真实验结果表明:使用模糊PID控制系统的稳定性优于PID控制系统,无刷直流电机控制性能得到提升。

关键词：正压呼吸防护面罩无刷直流电机 PID控制模糊控制规则模糊PID控制

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超大晶格二维纳米片调控聚酰亚胺基复合介质击穿和极化行为研究

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绝缘材料 2024年

作者：邹建鑫赵贺李鑫广丛明锐孙佳慧黄子瀚富钰茜哈尔滨理工大学电气与电子工程学院

为了改善二维纳米片在聚合物基体中的弱分散问题，提高复合材料电学性能，采用水热法制备二维纳米扩层二硫化钼（E-MoS2）纳米片，通过原位聚合法制备聚酰亚胺（PI）基超大晶格二硫化钼纳米片（PI/E-MoS2）复合薄膜。利用扫描电子显微镜... 详细信息

为了改善二维纳米片在聚合物基体中的弱分散问题，提高复合材料电学性能，采用水热法制备二维纳米扩层二硫化钼（E-MoS2）纳米片，通过原位聚合法制备聚酰亚胺（PI）基超大晶格二硫化钼纳米片（PI/E-MoS2）复合薄膜。利用扫描电子显微镜（SEM）对复合薄膜的表面和断面结构进行了表征，并用傅里叶红外光谱（FTIR）对膜的分子价键进行成分分析、利用X射线衍射（XRD）研究薄膜的相结构。此外，还测量了薄膜的介电常数、交流电导率和介质损耗因数，探讨了纳米片扩层晶格结构对薄膜击穿和极化行为的影响机理。结果表明：在PI薄膜中掺入少量的E-MoS2纳米片，PI/E-MoS2薄膜表面无明显团聚现象出现，且其断面形貌无明显孔洞及结构缺陷数量较少，基体与填料相容性好。引入E-MoS2纳米片可以增强复合薄膜内部界面极化，显著提高薄膜介电常数及击穿场强，并降低薄膜的介质损耗。

关键词：绝缘材料聚酰亚胺介电性能复合薄膜