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直接氨SOFC-GT混合动力系统性能及航空应用

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航空动力学报 2024年第4期39卷 165-179页

作者：徐乐根毛军逵梁凤丽王在兴杨孟林南京航空航天大学能源与动力学院江苏省航空动力系统重点实验室南京210016

建立了基于直接氨燃料的固体氧化物燃料电池-燃气轮机(SOFC-GT)混合动力系统仿真模型,开发了一种架构优化的高功率-质量比的高效发电系统,并研究了燃料利用率和系统燃料分配对系统功率分配、各子部件质量以及其㶲损失等性能的影响。基于... 详细信息

建立了基于直接氨燃料的固体氧化物燃料电池-燃气轮机(SOFC-GT)混合动力系统仿真模型,开发了一种架构优化的高功率-质量比的高效发电系统,并研究了燃料利用率和系统燃料分配对系统功率分配、各子部件质量以及其㶲损失等性能的影响。基于所建立的模型分析了压气机压比、燃料摩尔流量、空气摩尔流量等输入参数对系统性能的影响,在最优性能条件下对系统进行功率-质量比分析。仿真结果表明该系统的净发电效率为56.85%,㶲效率为50.71%,净发电量为213 kW,功率-质量比为0.7303 kW/kg,达到美国能源部太平洋西北国家实验室(PNNL)为SOFC-GT混合动力系统应用于航空航天领域制定的标准。在此基础上,讨论了该系统在商用飞机主动力和辅助动力上的应用,表明SOFC-GT混合动力系统在航空领域具有良好的应用前景。

关键词：氨燃料电池固体氧化物燃料电池-燃气轮机混合动力系统系统效率功率-质量比航空动力

面向电磁水声换能器的高静低动型悬架动力学研究

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振动与冲击 2024年第7期43卷 300-307,316页

作者：孙士涛么宇辉张希李鸿光上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

针对目前线性悬架无法兼顾电磁水声换能器降低谐振频率与承载较大静水压力的难题,设计引入了高静低动型悬架装置,并分析其对换能器声辐射性能的影响。建立了系统动力学模型和动态特性微分方程组,仿真分析了引入非线性刚度前后换能器系... 详细信息

针对目前线性悬架无法兼顾电磁水声换能器降低谐振频率与承载较大静水压力的难题,设计引入了高静低动型悬架装置,并分析其对换能器声辐射性能的影响。建立了系统动力学模型和动态特性微分方程组,仿真分析了引入非线性刚度前后换能器系统声源级及谐振频率的变化。研究了输入电压对不同系统谐振频率的影响,探究了不同高静低动系统之间的差异。通过锤击试验测得引入高静低动刚度前后悬架的固有频率和加速度导纳。研究结果表明:相较于原线性悬架,高静低动型悬架在承受相同负载时具备更低的固有频率,低频段内具有更高的加速度。在电磁换能器中引入具有高静低动刚度特性的悬架装置可以获得比原系统更低的谐振频率,使低频区域内的声源级得到提升。

关键词：换能器谐振频率高静低动仿真分析

基于代价敏感支持向量机和多变量决策树的分级自适应暂态电压稳定评估

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电网技术 2024年第2期48卷 778-788页

作者：甄永赞阮程新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

为解决暂态电压稳定评估中失稳工况漏判率高的问题、提升多变量决策树(multivariate decision tree,MDT)应用能力,提出一种分级代价敏感多变量决策树(hierarchical cost sensitive multivariate decision tree,HCS-MDT)评估方法。基于... 详细信息

为解决暂态电压稳定评估中失稳工况漏判率高的问题、提升多变量决策树(multivariate decision tree,MDT)应用能力,提出一种分级代价敏感多变量决策树(hierarchical cost sensitive multivariate decision tree,HCS-MDT)评估方法。基于可量测电气量时空联合拓展构建特征,利用改进经验风险的代价敏感支持向量机(cost sensitive support vector machines,CS-SVM)作为MDT内部节点分类器,生成解析式组合特征判稳规则作为可视化决策依据,并能有效减少失稳漏判;将分级自适应(hierarchical self-adaptation,HSA)准则融入CS-MDT中进行暂态电压稳定评估,在提升早期评估能力的同时有效保障评估准确率。暂态电压稳定仿真算例验证了所提方法的有效性。

关键词：暂态电压稳定时空特征代价敏感支持向量机多变量决策树分级自适应

基于分子动力学模拟的铜-石墨烯复合材料耐烧蚀性能提升方法

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中国电机工程学报 2024年第6期44卷 2496-2506,I0035页

作者：丛浩熹周阳乔力盼姬振宇王健任瀚文李庆民新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

直线推进机构的轨道因滑动电弧烧蚀严重易导致发射失败,研究新的耐烧蚀金属材料是提高发射效率的关键,目前鲜有性能优异的铜-石墨烯复合材料(CuGr)在极端工况下滑动电弧烧蚀的研究。该文对石墨烯层叠式分布CuGr模型进行分子动力学模拟,... 详细信息

直线推进机构的轨道因滑动电弧烧蚀严重易导致发射失败,研究新的耐烧蚀金属材料是提高发射效率的关键,目前鲜有性能优异的铜-石墨烯复合材料(CuGr)在极端工况下滑动电弧烧蚀的研究。该文对石墨烯层叠式分布CuGr模型进行分子动力学模拟,揭示模拟烧蚀中模型表层温度和材料微观结构的演变规律,并提出石墨烯在材料中合适的掺杂方式。结果表明:石墨烯质量分数越高,层数越少,CuGr导热性能越好。石墨烯能有效的减少轰击最大侵入距离。基体中石墨烯也可阻挡位错深入,不引起反尺寸效应时石墨烯层数越多,质量分数越大,应变残留深度越小。石墨烯可以降低最终侵蚀坑的深度和减少基体材料的质量损失,CuGr模型的侵蚀坑深度类似,质量损失方面各模型相差较小但随着层数增加呈现减小趋势,且都优于Cu模型。综合对比模拟结果,效果最优的是石墨烯6层分布Cu Gr1%。上述结果可揭示铜-石墨烯复合材料耐烧蚀作用规律和微观机理,为制备耐烧蚀性能更高的CuGr材料提供理论依据和技术支持。

关键词：滑动电弧石墨烯分子动力学模拟铜-石墨烯复合材料耐电弧烧蚀

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超临界水甲烷制氢的分子动力学研究

西安交通大学学报 2024年第5期58卷 143-155页

作者：周淑梅赵浩黄佐华张英佳西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049

煤-超临界水气化过程中重要中间产物挥发分的反应机理尚未明晰,采用反应分子动力学方法对重要挥发分组分甲烷(CH_(4))在超临界水氛围的反应机理及制氢机制进行了探究。系统比较了反应模拟时间和燃料分子规模对目标反应体系关键组分数时... 详细信息

煤-超临界水气化过程中重要中间产物挥发分的反应机理尚未明晰,采用反应分子动力学方法对重要挥发分组分甲烷(CH_(4))在超临界水氛围的反应机理及制氢机制进行了探究。系统比较了反应模拟时间和燃料分子规模对目标反应体系关键组分数时程和重要反应通道占比的影响,量化分析了反应温度、反应压力、CH_(4)质量分数对超临界水相反应中CH_(4)消耗路径和H_(2)生成反应的影响规律。仿真结果表明,CH_(4)在超临界水中氧化可转化为H_(2)、CO及少量C基中间体,H_(2)O+—H→-OH+H_(2)是贡献H_(2)生成的主导反应,反应过程中—OH自由基和—H原子的相对数量显著影响H_(2)产量。降低反应温度和压力对CH_(4)主要氧化路径影响较小,但H_(2)净产量增加;降低CH_(4)质量分数,H_(2)净产量先增加后减少,存在“最佳质量分数”。研究结果可为优化煤-超临界水气化过程中挥发分组分高效制氢方案提供参考。

关键词：分子动力学超临界水挥发分组分甲烷制氢机制

超高参数碳捕集燃煤发电机组变工况[火用]分析

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工程热物理学报 2024年第4期45卷 970-977页

作者：符悦刘明王立元严俊杰西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049

二氧化碳捕集与封存是在保证能源安全的基础上实现气候变化应对目标的重要技术路径,是电力以及工业部门实现碳减排的重要战略选择。但是,高能耗及伴生问题是制约碳捕集与封存规模化发展的关键因素。本文研究了超高参数燃煤发电机组耦合... 详细信息

二氧化碳捕集与封存是在保证能源安全的基础上实现气候变化应对目标的重要技术路径,是电力以及工业部门实现碳减排的重要战略选择。但是,高能耗及伴生问题是制约碳捕集与封存规模化发展的关键因素。本文研究了超高参数燃煤发电机组耦合全烟气碳捕集系统的变工况[火用]损分布规律,比较了两种汽轮机构型的低碳排放燃煤机组的变工况性能。结果表明:全烟气碳捕集时,碳捕集系统的能耗为3.9 GJ·t^(-1)CO_(2),吸收过程和解吸过程的不可逆性导致吸收塔和解吸塔[火用]效率低。将碳捕集系统集成到燃煤电站后,采用回热汽轮机排汽系统构型的效率较采用中压缸排汽的效率高1.5%,并且在变负荷运行时采用回热汽轮机排汽系统构型效率较采用中压缸排汽的机组效率也有明显提升。

关键词：碳捕集能耗超高参数机组系统集成

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蒸汽热网辅助热电联产机组调频性能研究

工程热物理学报 2024年第1期45卷 40-45页

作者：王娜马国锋王宇刘明严俊杰西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049

提高火电机组调峰调频能力是我国构建新型电力系统的迫切需求,利用工业蒸汽热网蓄能有望提升热电联产机组的调频性能。本文采用GSE软件建立了蒸汽热网动态模型,研究了蒸汽热网辅助调频过程中热网蒸汽压力、蓄能及机组输出功率的动态变... 详细信息

提高火电机组调峰调频能力是我国构建新型电力系统的迫切需求,利用工业蒸汽热网蓄能有望提升热电联产机组的调频性能。本文采用GSE软件建立了蒸汽热网动态模型,研究了蒸汽热网辅助调频过程中热网蒸汽压力、蓄能及机组输出功率的动态变化规律。结果表明,研究对象蒸汽热网的最大调频持续时间为400 s,供汽阀门关闭,机组最大功率增量为33 MW,连续五次关闭阀门可获得1111 MWh额外累计发电量。

关键词：工业蒸汽热网蓄能调峰调频

面向在轨建造的空间机器人末端执行器及适配接口设计与验证

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机械工程学报 2024年第3期60卷 1-10页

作者：赵亮亮刘子毅赵京东段启帆王梓睿刘宏哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

针对大型空间设施在轨建造任务需求,以空间多分支机器人为应用对象,设计了一种末端执行器及三种适配接口,用于完成识别、定位、捕获、搬运、装配、攀爬和探测等任务。通过分析在轨建造任务需求,以装配对象参数、机器人性能等为依据提出... 详细信息

针对大型空间设施在轨建造任务需求,以空间多分支机器人为应用对象,设计了一种末端执行器及三种适配接口,用于完成识别、定位、捕获、搬运、装配、攀爬和探测等任务。通过分析在轨建造任务需求,以装配对象参数、机器人性能等为依据提出了设计指标。制定了末端执行器机械结构、电气系统的总体方案,并设计了三种适配接口;针对容差需求,分析了对接过程的容差条件和力学条件,优化了关键部件几何参数;针对锁紧需求,建立了锁紧过程运动学、力学模型,并采用组合运动规律,优化了圆柱凸轮曲线槽。通过仿真及试验,验证了容差、锁紧设计的正确性,并进行在轨装配、在轨攀爬的地面模拟试验,进一步验证了末端执行器及适配接口的性能,为大型空间设施的在轨建造奠定了基础。

关键词：在轨建造空间机器人末端执行器适配接口对接锁紧

铜-铝电磁脉冲焊接界面形成过程的原子扩散行为

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焊接学报 2024年第3期45卷 22-31,I0004页

作者：李成祥许晨楠周言陈丹米彦重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044

电磁脉冲焊接技术以高压脉冲放电驱使异种金属可靠连接而备受关注,但其界面结合机制尚不明确.该文搭建了铜-铝电磁脉冲焊接综合试验平台,捕获了焊接的动力学过程,得到碰撞点速度与碰撞角度的变化规律.在此基础上,构建了基于分子动力学... 详细信息

电磁脉冲焊接技术以高压脉冲放电驱使异种金属可靠连接而备受关注,但其界面结合机制尚不明确.该文搭建了铜-铝电磁脉冲焊接综合试验平台,捕获了焊接的动力学过程,得到碰撞点速度与碰撞角度的变化规律.在此基础上,构建了基于分子动力学模拟的电磁脉冲焊接典型界面(平直界面与涡旋界面)形成过程的对应模型,探究了焊接中的原子扩散行为,并根据模拟结果计算了典型结合界面的扩散层厚度,同时采用透射电子显微镜分析了结合界面的微观结构.研究结果表明,剧烈碰撞驱使界面材料塑性变形,界面材料塑性形变形成冶金结合和机械咬合是铜-铝电磁脉冲焊接界面的结合机制,且涡旋界面处的原子扩散厚度大于平直界面.该文可为深入理解电磁脉冲焊接机理和调控焊接效果提供科学依据.

关键词：电磁脉冲焊接界面形成原子扩散行为分子动力学