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柴油机Wiebe模型参数优化及燃烧性能预测

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第5期57卷 473-481页

作者：张帆马庆国王子玉曹如楼李超凡裴毅强先进内燃动力全国重点实验室(天津大学) 天津300072 中国北方发动机研究所天津300400

基于一台单缸柴油机进行了发动机性能实验,通过结合单、双Wiebe燃烧模型和机器学习算法,提出了一种可预测的Wiebe燃烧模型,开展了不同边界条件下的燃烧参数和规律预测研究.首先,使用代数化Wiebe方程的线性拟合,根据线性拟合精度选取单、... 详细信息

基于一台单缸柴油机进行了发动机性能实验,通过结合单、双Wiebe燃烧模型和机器学习算法,提出了一种可预测的Wiebe燃烧模型,开展了不同边界条件下的燃烧参数和规律预测研究.首先,使用代数化Wiebe方程的线性拟合,根据线性拟合精度选取单、双Wiebe模型.然后,使用列文伯格-马夸尔特(Levenberg-Marquardt,LM)算法拟合Wiebe方程得到相应的6个Wiebe参数,实现放热率Wiebe参数化.最后,基于该Wiebe燃烧参数,应用误差反向传播神经网络(back propagation neural network,BP-NN)和随机森林(random forest,RF)算法,开发了实用性更广泛的两种Wiebe燃烧预测模型,研究了不同边界条件下的燃烧规律.结果显示:代数Wiebe方程的线性拟合精度小于等于0.99000时放热率曲线更复杂,此时选用双Wiebe方程可得到高精度的Wiebe燃烧参数,反之选用单Wiebe方程即可;在1200 r/min和2200 r/min时选择双Wiebe方程对放热率进行拟合,拟合精度R^(2)均大于0.99000,误差平方和均小于0.01,通过Wiebe参数重新构建的放热率和实验放热率基本一致.基于LM算法的放热率拟合算法,可以很好地反映柴油机不同工况下的燃烧特征.对比两种不同的燃烧预测模型BP-NN和RF发现:BP-NN模型对一Wiebe形状因子m1和一Wiebe燃烧初始相位φ_(01)的预测精度更高,而RF算法对一Wiebe燃烧比例α和燃烧结束相位φ_(end)的预测精度更高,因此,针对不同燃烧参数选择不同预测模型可以有效提高Wiebe燃烧预测模型的精度.

关键词：柴油机 Wiebe燃烧模型列文伯格-马夸尔特算法神经网络随机森林算法

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水下声学导航网络节点区域最优布局方法

中国惯性技术学报 2024年第3期32卷 282-289,313页

作者：王永召赵杨陈伟刘猛天津航海仪器研究所天津300131 31529部队北京100042 中国船舶航海保障技术实验室天津300131

为实现水下声学导航网络节点满足区域定位精度需求,同时满足节点布局数量及费效比最优,提出了一种水下声学导航网络节点最优布局方法。根据节点布局间距和定位误差关系,选定满足定位精度需求的最大节点布局间距,采用2D网格生成算法控制... 详细信息

为实现水下声学导航网络节点满足区域定位精度需求,同时满足节点布局数量及费效比最优,提出了一种水下声学导航网络节点最优布局方法。根据节点布局间距和定位误差关系,选定满足定位精度需求的最大节点布局间距,采用2D网格生成算法控制节点间距在最大间距,以实现导航网络节点的自动化最优布局。考虑海底地形遮挡声源情况,利用地形开角与临界开角和小开角临界值的对比,快速确定区域布局风险区并在2D网格生成算法中设置不可布局区域,进一步优化实际海底地形导航网络节点布局。通过某实际海域导航网络区域布局的仿真实验验证,所提方法可实现100 m定位误差的预期设计需求,并满足布局节点数量最优。

关键词：水下声学导航网络节点布局射线声学海底地形

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二冲程半直喷航空发动机喷油策略研究

内燃机工程 2024年第1期45卷 72-77页

作者：尹君朱棣刘丰喆侯圣智天津大学内燃机研究所天津300072

基于自主研发的二冲程低压半直喷航空发动机及控制系统,开展喷油控制策略及对发动机性能影响规律的研究。结果表明:对于不同的发动机运行工况,需要采取不同的喷油策略组合。在起动和怠速工况,采用进气道喷射的独立供油方式;在部分负荷... 详细信息

基于自主研发的二冲程低压半直喷航空发动机及控制系统,开展喷油控制策略及对发动机性能影响规律的研究。结果表明:对于不同的发动机运行工况,需要采取不同的喷油策略组合。在起动和怠速工况,采用进气道喷射的独立供油方式;在部分负荷及高负荷工况,采用进气道喷射和缸内直喷协同供油方式,随着发动机直喷比例的提高,燃油消耗率相应减小;与采用进气道喷射供油相比较,采用低压半直喷供油可以获得较理想的燃油经济性。

关键词：二冲程发动机低压半直喷航空发动机控制策略

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尾闾河道形态演变特征的模拟试验研究

水科学进展 2024年第3期35卷 508-520页

作者：白玉川孙艳杰宋晓龙徐海珏吴金森田源天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室天津300350 天津大学河流海岸工程泥沙研究所天津300350

尾闾河道是河流与海洋交互的关键地带,对其形态演变研究具有生态环境意义。采用物理试验方法对常见的喇叭状和蜿蜒状(河口左偏与右偏)尾闾河道演变过程进行模拟,研究不同水沙条件下河道演变规律,并以河相系数和相对粗糙度为基准对不同... 详细信息

尾闾河道是河流与海洋交互的关键地带,对其形态演变研究具有生态环境意义。采用物理试验方法对常见的喇叭状和蜿蜒状(河口左偏与右偏)尾闾河道演变过程进行模拟,研究不同水沙条件下河道演变规律,并以河相系数和相对粗糙度为基准对不同河型稳定性进行评估。试验发现:河道平面形态会经历一个“稳定—微变—强变”阶段;河床平均高程和比降随时间的增加而增大,模型河道上游和河口段变化最大,中游段变化最小;加沙时上游河岸侵蚀、河床淤积,加沙停止后下游与河口段河岸侵蚀大于河床侵蚀,河口分汊、摆动。平面形态不稳定区域:蜿蜒状为下游段,最大与最小河相系数相差6.51倍以上;喇叭状为河口段,最大与最小河相系数相差3.32倍以上。断面形态不稳定区域:左偏蜿蜒状为下游段,最大与最小相对粗糙度相差3倍以上;右偏蜿蜒状为上游段,最大与最小相对粗糙度相差2.03倍以上;喇叭状为下游段,最大与最小相对粗糙度相差4.09倍以上。

关键词：河流形态水沙变化河相关系物理试验尾闾河道-河口

基于复合纳米纤维膜的离子传感器制备及其性能

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纺织学报 2024年第4期45卷 15-23页

作者：梁文静吴俊贤何崟刘皓天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 天津工业大学智能可穿戴电子纺织品研究所天津300387

为开发具有高稳定性、高灵敏度的柔性离子传感器,采用静电纺丝法制备聚偏二氟乙烯(PVDF)/离子液体(IL)复合纳米纤维膜,与电极材料组装成三明治结构的离子传感器。探讨了纺丝液质量分数及IL含量对纺丝工艺和纤维膜形貌的影响;其次利用能... 详细信息

为开发具有高稳定性、高灵敏度的柔性离子传感器,采用静电纺丝法制备聚偏二氟乙烯(PVDF)/离子液体(IL)复合纳米纤维膜,与电极材料组装成三明治结构的离子传感器。探讨了纺丝液质量分数及IL含量对纺丝工艺和纤维膜形貌的影响;其次利用能量色散X射线光谱仪和红外光谱仪表征了复合纳米纤维膜所含元素分布与化学结构;进一步利用柔性传感器测试系统探究了不同IL含量、不同厚度的纳米纤维膜对于传感器性能的影响。结果表明:在PVDF质量分数为18%~19%,且与离子液体量比为2∶1或3∶1时,复合纳米纤维膜表面规整,串珠少,纤维直径分布均匀,带电离子数量增多且分布均匀;随着PVDF/IL纳米纤维膜的厚度增加,离子传感器的检测范围逐渐增大,灵敏度逐渐降低;在聚偏二氟乙烯质量分数为18%,且与离子液体的量比为2∶1时,离子传感器在0~40 kPa的检测范围内具有32.471 pF/kPa灵敏度的压力感测,在5000次加载-循环中保持突出的力学稳定性,并且可应用于分辨人体关节运动的检测。

关键词：聚偏二氟乙烯离子液体静电纺丝纳米纤维膜柔性离子传感器

基于表面粗糙度和反射率多目标优化的6061铝合金超精密车削工艺研究

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表面技术 2024年第12期53卷 193-206页

作者：王光余靳刚李占杰谭辉詹奇云林怀鑫王晓然天津职业技术师范大学机械工程学院天津300222 天津市高速切削与精密加工重点实验室天津300222 天津航天机电设备研究所天津300301

目的探究工艺参数对6061铝合金滚压件超精密车削性能的影响,对工件超精密车削加工表面粗糙度和表面光学反射率进行协同优化研究。方法首先,对6061铝合金材料表面进行单向超声振动滚压以提高工件表面质量。其次,设计了四因素四水平的超... 详细信息

目的探究工艺参数对6061铝合金滚压件超精密车削性能的影响,对工件超精密车削加工表面粗糙度和表面光学反射率进行协同优化研究。方法首先,对6061铝合金材料表面进行单向超声振动滚压以提高工件表面质量。其次,设计了四因素四水平的超精密车削正交试验,研究了切削工艺参数(主轴转速、进给速度、背吃刀量、刀尖半径)对6061铝合金滚压件表面粗糙度及表面光学反射率的影响规律。最后,采用灰色关联分析方法,将多个工艺目标参数优化问题转化为单目标的灰色关联度优化问题,通过超精密车削试验对优化结果进行验证。结果主轴转速对表面粗糙度Ra和Sa的影响最显著,其次是刀尖半径和背吃刀量,进给速度的影响最小;工艺参数对可见光波段和中红外光波段反射率的影响程度与表面粗糙度一致,各参数按对近红外光波段反射率影响程度由大到小的顺序依次为背吃刀量、刀尖半径、进给速度、主轴转速;通过灰色关联分析获得优化工艺参数组合为主轴转速3000 r/min、进给速度10 mm/min、背吃刀量5μm、刀尖半径0.5 mm,此时对应的表面粗糙度R_(a)和S_(a)分别为2.162 nm和7.855 nm,可见光、近红外光、中红外光波段反射率分别为88.892%、88.893%、97.788%。结论通过优化结果能够有效降低表面粗糙度、提升表面光学反射率,对制造高水平金属反射镜具有十分重要的现实意义和研究价值。

关键词：单点金刚石车削 6061铝合金正交试验表面粗糙度表面光学反射率灰色关联分析

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天津野生鲤与选育鲤的遗传多样性分析

海洋湖沼通报 2024年第1期46卷 62-67页

作者：刘肖莲郝爽李楠宋立民杨峻马林戴媛媛吴会民天津市水产研究所天津300221

采用12对微卫星标记对天津市2个野生鲤群体(州河鲤、潮白河群体)和1个人工选育群体(福瑞鲤2号)进行遗传多样性分析。结果表明,3个群体的等位基因数为2~21,平均有效等位基因数为2.969 6~8.916 0,平均期望杂合度为0.636 7~0.882 5,平均观... 详细信息

采用12对微卫星标记对天津市2个野生鲤群体(州河鲤、潮白河群体)和1个人工选育群体(福瑞鲤2号)进行遗传多样性分析。结果表明,3个群体的等位基因数为2~21,平均有效等位基因数为2.969 6~8.916 0,平均期望杂合度为0.636 7~0.882 5,平均观测杂合度为0.675 9~0.790 6,平均多态信息含量(PIC)为0.573 2~0.872 7,3个群体均为高度多态(PIC>0.5)。野生群体与选育群体间的遗传分化指数(Fst)为0.158 8、0.210 4,说明野生群体与选育群体间存在显著的遗传分化。分子方差分析表明,13.62%的遗传变异来源于群体间,83.38%的变异来源于个体间。基于Nei’s遗传距离的聚类树表明,州河鲤与潮白河群体亲缘关系较近,二者与福瑞鲤2号亲缘关系较远。综上,野生群体与选育群体间的遗传变异程度较大,选育群体的遗传种质较纯,2个野生群体的遗传多样性较高,具备较大的育种潜力。

关键词：鲤野生群体选育群体微卫星遗传多样性

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天津市碳汇渔业潜力研究及未来展望

海洋湖沼通报（中英文） 2024年第4期46卷 81-88页

作者：马林李春艳李明泽罗鑫丁子元孟睦涵徐林通姜巨峰天津市水产研究所天津300221

为了解天津市碳汇渔业潜力,本文统计了2013—2022年天津市渔业产量并估算了碳汇生物的碳移出量。结果表明,天津市近十年平均渔业总产量为33.53万t,其中淡水养殖年平均产量27.12万t,占天津市渔业总量的80.89%。渔业碳移出量总体呈先平稳... 详细信息

为了解天津市碳汇渔业潜力,本文统计了2013—2022年天津市渔业产量并估算了碳汇生物的碳移出量。结果表明,天津市近十年平均渔业总产量为33.53万t,其中淡水养殖年平均产量27.12万t,占天津市渔业总量的80.89%。渔业碳移出量总体呈先平稳后下降再平稳趋势,平均年碳移出总量1.65万t。其中淡水养殖平均年碳移出1.09万t,占碳移出总量的66.42%,鲢碳移出量为首(0.49万t);淡水捕捞业年碳移出平均0.09万t,占碳移出总量的5.39%。海水方面,由于养殖品种中无碳汇生物,特别是缺乏贝类、藻类等碳汇品种的养殖,故不讨论海水养殖碳移出量;海水捕捞业年碳移出量平均0.47万t,占碳移出总量的28.19%。随着稻渔综合种养的快速发展,天津市可以此为契机,通过进一步完善碳汇渔业理论、提高饲料投喂效率、发挥自然渔业的碳汇功能以及优化调整养殖结构等方法与举措提高我市渔业碳汇能力,响应我国“双碳”战略,为实现“碳中和”做出贡献。

关键词：天津市碳移出渔业产量养殖水域

用于原子干涉仪的激光相位锁定及频率切换方法

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中国惯性技术学报 2024年第4期32卷 394-398页

作者：孔德龙陈玮婷裴栋梁王杰英李奕泽张子山天津航海仪器研究所天津300131 天津市量子精密测量技术重点实验室天津300131 中国船舶航海保障技术实验室天津300131

针对光锁相环参考频率在大范围跳变时,待锁激光器因频率响应速度不足引起的锁相失效的问题,在已有光锁相环基础上,提出了一种基于电压补偿的激光相位锁定及频率切换方法。首先基于光锁相环的环路特性构建了参考频率切换模型,分析了锁相... 详细信息

针对光锁相环参考频率在大范围跳变时,待锁激光器因频率响应速度不足引起的锁相失效的问题,在已有光锁相环基础上,提出了一种基于电压补偿的激光相位锁定及频率切换方法。首先基于光锁相环的环路特性构建了参考频率切换模型,分析了锁相拉曼光对原子干涉仪相位影响的评价方法;之后通过构建激光频率变化和压电陶瓷电压的对应关系,获取电压-频率的转换标度;最后根据实际的原子干涉仪激光频率需求,完成切换频率和补偿电压的匹配时序设计。实验结果表明当参考频率在300 MHz范围内切换时,锁相环路在0.2 ms内即可实现稳定,并在原子干涉仪上实现了干涉时间间隔为60 ms的干涉验证。所提方法为提升原子干涉仪激光系统的集成化、可靠性等提供了一种思路,有助于推动原子干涉仪的工程化研究。

关键词：原子干涉激光系统相位锁定电压补偿