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基于流动噪声解耦的水平管弹状流气弹特性参数测量

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化工进展 2024年第2期43卷 781-790页

作者：李新龙张昭王嘉辉张延胜董芳河北大学质量技术监督学院河北保定071002 计量仪器与系统国家地方联合工程研究中心河北保定071002 河北省能源计量与安全检测技术重点实验室河北保定071002

弹状流是一种典型的气液两相间歇流动形态,气弹特性参数的测量对于弹状流摩擦压降和截面含气率等流动参数测量具有重要意义。本文设计了基于声发射原理的气弹参数测量传感器,并对不同流动条件下的水平管弹状流噪声信号进行了测量。利用... 详细信息

弹状流是一种典型的气液两相间歇流动形态,气弹特性参数的测量对于弹状流摩擦压降和截面含气率等流动参数测量具有重要意义。本文设计了基于声发射原理的气弹参数测量传感器,并对不同流动条件下的水平管弹状流噪声信号进行了测量。利用鲸鱼优化算法(WOA)变分模态分解(VMD)对噪声信号进行处理,结合原始信号从能量和熵的角度进行分析,完成了对水平管弹状流噪声信号的解耦。将噪声信号分解为高频的气固噪声、中频的气液噪声与低频的液固噪声。通过对声发射时域信号分析实现了弹状流频率与气弹长度参数的测量。利用CatBoost算法选取8个特征值构建了弹状流气弹频率和气弹长度的预测模型。实验结果表明,弹状流频率预测模型平均绝对百分比误差(MAPE)为5.12%,95.25%实验点的相对偏差都在±15%范围内,气弹长度预测模型MAPE为7.77%,90.48%实验点的相对偏差都在±15%范围内。

关键词：弹频气弹长度声发射流动噪声能量熵

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基于CiteSpace知识图谱的冻土路基研究现状与趋势分析

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冰川冻土 2024年第3期46卷 891-908页

作者：何菲雷婉玉岳亚强毛尔清刘清泉王旭兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 道桥工程灾害防治技术国家地方联合工程实验室甘肃兰州730070

冻土路基的稳定性对于寒区公路与铁路的安全运营至关重要。为全面了解冻土路基领域的研究现状及发展趋势,利用知识图谱工具CiteSpace对中国知网和Web of Science数据库中冻土路基相关文献进行了可视化分析。检索时间范围为2000年1月1日... 详细信息

冻土路基的稳定性对于寒区公路与铁路的安全运营至关重要。为全面了解冻土路基领域的研究现状及发展趋势,利用知识图谱工具CiteSpace对中国知网和Web of Science数据库中冻土路基相关文献进行了可视化分析。检索时间范围为2000年1月1日—2023年8月31日,共纳入1 027篇中文文献和854篇英文文献。结果表明:自2000年以来,冻土路基研究的发文量总体呈增长趋势;从2017年开始,英文文献的发布数量逐渐超过中文文献,其中我国学者在国际期刊的发文量占到80%左右;国内研究机构之间合作较为密切,以中国科学院西北生态环境资源研究院和北京交通大学为核心的科研机构及院校在冻土路基的研究中起着主导作用,而国际机构间的合作还有待加强。关键词聚类与突现图谱表明,冻土路基的研究主要围绕多年冻土路基的稳定性、路基病害与补强措施、季节冻土路基的病害防治展开。近几年,冻土专家学者们聚焦于新型路基稳定措施,路基的水、汽迁移机理,以及高铁路基的冻胀防治研究,新材料、新技术及新结构不断被引入到冻土路基研究。未来随着新能源、材料学、人工智能、合成孔径雷达干涉测量(InSAR)等新一代技术与机械化的融合,冻土路基的稳定性补强措施和季节冻土路基的防冻胀措施会在提高效果的同时更加注重环保理念,冻土路基的施工、管理及监测也会不断向着数字化和智能化发展。

关键词：冻土路基稳定性措施研究热点可视化分析

铜表面织构密度对铜/碳配副载流摩擦性能的影响

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表面技术 2024年第17期53卷 41-49页

作者：周涛涛宋晨飞钱志源张燕燕任雨龙宋鹏飞侯庆华张永振河南科技大学高端轴承摩擦学技术与应用国家地方联合工程实验室河南洛阳471023 中国航天科技集团有限公司空间结构与机构技术实验室上海201108

目的碳刷是大型水轮机组、风电、新能源汽车等装备中电机转子供电的唯一通道,在长期服役过程中其碳块磨耗过度,落粉现象严重,探索织构化对铜/碳配副载流性能和摩擦磨损性能的影响,提出改善碳刷服役性能的表面技术。方法在铜环表面制备... 详细信息

目的碳刷是大型水轮机组、风电、新能源汽车等装备中电机转子供电的唯一通道,在长期服役过程中其碳块磨耗过度,落粉现象严重,探索织构化对铜/碳配副载流性能和摩擦磨损性能的影响,提出改善碳刷服役性能的表面技术。方法在铜环表面制备不同织构密度的圆形微织构,与碳块构成滑动载流摩擦副,研究织构密度对铜/碳配副载流摩擦磨损性能的影响。采用光学显微镜、白光干涉三维形貌仪、扫描电子显微镜等表征手段分析试样的磨损形貌,并通过能谱仪分析铜环表面碳元素分布及含量,揭示织构化对铜/碳配副性能的影响机制。结果当织构密度从0%增至18%时,摩擦跑合时间下降了47.2%,碳块磨损量下降了31.8%,在同等名义接触面积下接触电阻增高了28.7%。结论铜表面织构化有利于收集和储存摩擦过程中产生的碳颗粒,促进碳转移膜的形成,织构密度的增加可有效缩短摩擦跑合时间、降低碳磨损率。由于织构化破坏了铜表面的连续性,且碳转移膜的导电性弱于铜,因此织构密度的增加导致接触电阻升高。铜表面织构化对于提高碳刷磨损寿命、减少落粉量有一定效果。

关键词：碳刷表面织构载流摩擦接触电阻磨损转移膜

基于0.18 μm BCD工艺的高灵敏度低失调霍尔器件研究

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微电子学 2024年

作者：李杰林李建强李良周林王双喜徐跃南京邮电大学集成电路科学与工程学院北京智芯微电子科技有限公司射频集成与微组装技术国家地方联合工程实验室

基于0.18 μm Bipolar-CMOS-DMOS (BCD)工艺实现了一种高灵敏度、低失调的方形霍尔器件。通过采用低掺杂N型漂移层作为有源区，并利用下埋的P型注入层减小有源区的厚度，有效地提高了霍尔器件的磁场灵敏度。同时采用静态正交耦合技术，... 详细信息

基于0.18 μm Bipolar-CMOS-DMOS (BCD)工艺实现了一种高灵敏度、低失调的方形霍尔器件。通过采用低掺杂N型漂移层作为有源区，并利用下埋的P型注入层减小有源区的厚度，有效地提高了霍尔器件的磁场灵敏度。同时采用静态正交耦合技术，显著地减小了霍尔器件的输出失调电压。流片后测试结果表明，在3 V和300 μA的偏置下，霍尔器件的电压和电流相关灵敏度分别达到4.14%V/(V·T)和388 V/(A·T)，采用正交耦合技术后输出失调电压为0.3 mV，并且失调电压具有极好的四相对称性，结合四相旋转电流技术能进一步将残余失调电压减小至6 μV以下。

关键词：霍尔器件耦合结构磁场灵敏度失调电压

5 kW重整甲醇高温质子交换膜燃料电池系统设计与性能

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化工学报 2024年第4期75卷 1697-1704页

作者：张劲郭志斌罗来明卢善富相艳北京航空航天大学能源与动力工程学院仿生能源材料与器件北京市重点实验室北京100191 北京海得利兹新技术有限公司北京102600

相对于纯氢,液态甲醇具有储运方便、来源广泛以及体积能量密度高等优点,并可通过现场重整制氢与高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)联合发电,有望解决低温PEMFC用氢难的挑战。优选具有完全自主知识产权的高性能HT-PEMFC电堆与甲醇重整器(... 详细信息

相对于纯氢,液态甲醇具有储运方便、来源广泛以及体积能量密度高等优点,并可通过现场重整制氢与高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)联合发电,有望解决低温PEMFC用氢难的挑战。优选具有完全自主知识产权的高性能HT-PEMFC电堆与甲醇重整器(MSR),其中HT-PEMFC电堆在160℃、氢/空和低化学计量比下的输出功率可达5.46 kW@80 A,而甲醇重整器输出气量达5 m^(3)(标准状况)/h,氢气浓度高达74.8%,CO浓度仅为1%,满足HT-PEMFC运行需求。将MSR与HT-PEMFC进行耦合,采用高、低温热子系统并联的方式构建了高性能的MSR/HT-PEMFC系统,其输出功率与电堆在纯氢条件下的输出功率相同,而甲醇水溶液(体积比6/4)单耗最低仅为0.81 kg/(kW·h),表明该系统甲醇水溶液单耗低、输出性能高,具有广阔的应用前景。

关键词：燃料电池重整甲醇燃料电池甲醇重整器系统集成

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可控电流源型换流器IGCT串联均压技术

中国电机工程学报 2024年第12期44卷 4859-4868,I0021页

作者：陈龙龙汤广福魏晓光王以璇崔翔高冲张闻闻先进输电技术国家重点实验室(国网智能电网研究院有限公司) 北京市昌平区102209 怀柔实验室北京市怀柔区101400 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

高压大功率逆阻型集成门极换流晶闸管(integrated gate commutation thyristor,IGCT)串联是可控电流源型换流器的关键技术之一,主要面临开通和关断不一致将会引起击穿的问题,目前尚缺乏深入研究和实验测试。该文首先分析可控电流源型换... 详细信息

高压大功率逆阻型集成门极换流晶闸管(integrated gate commutation thyristor,IGCT)串联是可控电流源型换流器的关键技术之一,主要面临开通和关断不一致将会引起击穿的问题,目前尚缺乏深入研究和实验测试。该文首先分析可控电流源型换流器均压问题产生的原因,提出串联器件均压电路。接着,对开通不一致影响因素进行分析,给出IGCT使用电压和保护电压的配合关系,以确保开通过程器件安全。然后,对IGCT的自然和主动关断2种特殊关断过程影响因素进行分析,给出缓冲电路参数选择方法。最后,研制8级串联的IGCT模块样机,搭建实验平台进行测试。结果表明,所提方法能够有效抑制IGCT关断电压过冲,均压不一致性控制在8%以内。

关键词：电流源型换流器均压特性静态均压开通一致性关断一致性

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CaCO_(3)/Fe(OH)_(3)修复单一裂隙岩样的降渗试验

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采矿与安全工程学报 2024年第1期41卷 151-159页

作者：鞠金峰李全生许家林李娟娟中国矿业大学矿山互联网应用技术国家地方联合工程实验室江苏徐州221008 中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心江苏徐州221008 煤炭开采水资源保护与利用全国重点实验室北京100011 国家能源投资集团有限责任公司北京100011 中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室江苏徐州221116

采煤引起的覆岩导水裂隙广泛发育是导致地下水流失与生态损伤的重要原因,科学实施导水裂隙的修复降渗对于实现采损含水层生态功能修复与煤矿绿色开采意义重大。利用化学沉淀易发生吸附-固结而形成封堵降渗作用的特性,开展了CaCO_(3)/Fe(... 详细信息

采煤引起的覆岩导水裂隙广泛发育是导致地下水流失与生态损伤的重要原因,科学实施导水裂隙的修复降渗对于实现采损含水层生态功能修复与煤矿绿色开采意义重大。利用化学沉淀易发生吸附-固结而形成封堵降渗作用的特性,开展了CaCO_(3)/Fe(OH)_(3)修复单一裂隙岩样的降渗试验。以Na_(2)CO_(3)水溶液作为模拟地下水,CaCl_(2)水溶液和FeSO4水溶液分别作为修复试剂,模拟裂隙岩体的导水渗流条件,将模拟地下水和修复试剂以恒流方式同时注入单一裂隙岩样中,最终得到了两种沉淀物分别对两个不同裂隙发育岩样的修复降渗规律。试验结果表明,两种沉淀物对岩样裂隙均起到明显降渗作用,但由于两者微观结构及固结成垢机制的差异,造成对裂隙修复降渗效果的不同。CaCO_(3)沉淀属典型晶态沉淀,依靠晶种吸附和晶体生长固结成核,形成的固结体结构紧密、稳定性好,对裂隙易产生良好的修复降渗效果;两个岩样分别历经400 min和208 min后的降渗幅度即达到220倍和175倍。而Fe(OH)_(3)沉淀属典型非晶态沉淀,单纯依靠沉淀胶体的范德华力吸附于裂隙面并积聚固结,水温偏高易降低范德华力造成沉淀固结体结构疏松,难以抵抗高水压冲蚀作用,修复过程易出现降渗曲线频繁“反弹”现象;将试验水温由28℃降至8℃时,裂隙降渗幅度即由35倍提升至106倍,修复降渗效果显著提高。表明Fe(OH)_(3)沉淀适宜用于浅部相对低温条件的裂隙岩体修复降渗,而CaCO_(3)沉淀修复裂隙适宜的水温区间更广。研究结果可为化学沉淀修复导水裂隙的含水层生态功能修复实践提供参考。

关键词：导水裂隙修复化学沉淀吸附-固结渗透率含水层生态功能修复绿色开采

孤岛微电网系统的混合控制策略及动态滤波技术研究

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全球能源互联网 2024年第3期7卷 336-347页

作者：李翔宇黎东阳张正江秦晓辉洪智慧胡文章纯张振慧电气数字化设计技术国家地方联合工程实验室(温州大学) 浙江省温州市325035 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

应用于孤岛型微电网以实现频率控制功能的传统控制器多为分数阶PID(fractional order PID,FOPID)控制器及模糊分数阶PID(fuzzy fractional order PID,FFOPID)控制器,二者的控制性能均存在局限性。针对这一问题,设计了一种变论域混合FFO... 详细信息

应用于孤岛型微电网以实现频率控制功能的传统控制器多为分数阶PID(fractional order PID,FOPID)控制器及模糊分数阶PID(fuzzy fractional order PID,FFOPID)控制器,二者的控制性能均存在局限性。针对这一问题,设计了一种变论域混合FFOPID控制器,用于提高孤岛微电网的频率控制性能。通过对比FOPID、FFOPID以及变论域混合FFOPID3种控制器作用时的不同效果,证明了变论域混合FFOPID控制器相比其他控制器对于孤岛微电网的频率控制有着更好的控制性能。同时考虑了反馈信号受到测量噪声干扰时对控制器的控制性能产生影响进而使得孤岛微电网频率波动增大的情况,并针对此问题使用了动态数据校正(dynamic datareconciliation,DDR)滤波技术。通过对比时域仿真中FOPID、FFOPID以及变论域混合FFOPID控制器各自作用时孤岛微电网频率偏差的输出结果,验证了DDR滤波技术对孤岛微电网的频率控制的显著效果。

关键词：孤岛微电网频率控制分数阶PID 模糊分数阶PID 变论域混合FFOPID 动态数据校正

基于自适应虚拟阻抗的构网型新能源电源不对称故障穿越控制

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中国电机工程学报 2024年

作者：贾科刘芸毕天姝张旸新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)

电网发生不对称故障时，现有的故障限流控制策略难以限制构网型(Grid-Forming ， GFM）新能源机组故障及恢复阶段的暂态过流，无法在大扰动下支撑电网。针对该问题，提出基于电压曲线的构网型自适应虚拟阻抗限流穿越控（fault ride-thro... 详细信息

电网发生不对称故障时，现有的故障限流控制策略难以限制构网型(Grid-Forming ， GFM）新能源机组故障及恢复阶段的暂态过流，无法在大扰动下支撑电网。针对该问题，提出基于电压曲线的构网型自适应虚拟阻抗限流穿越控（fault ride-through ， FRT)策略。该策略基于电压跌落曲线生成序分量虚拟阻抗值，由变流设备耐受电流范围确定正负序自适应虚拟阻抗系数，在保证了故障期间构网型控制的电压源特性的同时，实现了故障及恢复阶段的暂态电流限制在功率器件的允许范围内，进而提高了故障期间新能源对于电网的支撑能力。基于PSCAD/EMTDC仿真证明了所提不对称故障穿越方法的有效性和正确性。

关键词：构网型控制不对称故障穿越电流限幅虚拟阻抗