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混合颗粒系蒙特卡罗消光模型及反演方法

光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 956-962页

作者：黄茜苏格毅孙存金邓飞陈军杨荟楠苏明旭上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

在单一颗粒系中,消光光谱法颗粒粒径测量模型通常基于Mie散射理论和Lambert-Beer(LB)定律。但多种颗粒物构成的混合颗粒系的消光特性更为复杂,颗粒粒径与混合比均会影响消光谱,需要发展新的理论模型。作者设计一种蒙特卡罗(Monte Carlo,... 详细信息

在单一颗粒系中,消光光谱法颗粒粒径测量模型通常基于Mie散射理论和Lambert-Beer(LB)定律。但多种颗粒物构成的混合颗粒系的消光特性更为复杂,颗粒粒径与混合比均会影响消光谱,需要发展新的理论模型。作者设计一种蒙特卡罗(Monte Carlo,MC)原理的混合颗粒系消光模型,将入射光束离散化成光子,通过追踪其从发射至接收/逃逸过程中所有事件,统计光子去向并研究混合颗粒系的消光特性。为了验证蒙特卡罗模型的准确性,分别对聚苯乙烯和玻璃微珠单一颗粒系中消光谱进行数值计算,结果与Lambert-Beer定律预测误差小于2%。进一步将模型扩展至由聚苯乙烯和玻璃微珠构成的混合颗粒系,其消光谱随玻璃微珠占比(混合比)增大而依次递增,直至混合比为1时退化为单一颗粒系,而波长减小时,消光随混合比变化趋势由线性向非线性转变,两种颗粒自身消光特性差异越大则非线性趋势越明显,说明混合系消光值由颗粒类型、混合比、颗粒粒径和光波长共同决定且相互耦合。根据预测消光谱,采用三种全局最优算法对混合颗粒粒径和混合比参数反演。结果表明:混合比单参数反演结果的误差最小,均在1.5%以内;对两种颗粒粒径进行双参数反演时,误差均在3%以内;对两种粒径和混合比进行三参数同步反演时,误差增大,但均在10%以内。综合分析三种反演算法,PSO算法耗费时间最长,是其他算法的数倍,IGA算法效果较好且更加稳定。初步验证了设计的蒙特卡罗模型可应用于混合颗粒系的消光谱预测,实现了两种颗粒粒径与颗粒系混合比的同步反演。

关键词：混合颗粒系蒙特卡罗消光谱混合比反演

CoCrFeMnNi系高熵合金制备技术研究现状

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材料导报 2024年第11期38卷 184-195页

作者：曹炜鹏李杰孙小斌吴凯迪万德成冯运莉华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210

与传统合金的设计理念完全不同,高熵合金是由至少五种元素以等原子比或近等原子比组成的合金,并表现出许多传统合金所不具备的性能。其中,CoCrFeMnNi系高熵合金作为最早开发的高熵合金,引发了研究者的广泛关注。制备技术的发展对开发性... 详细信息

与传统合金的设计理念完全不同,高熵合金是由至少五种元素以等原子比或近等原子比组成的合金,并表现出许多传统合金所不具备的性能。其中,CoCrFeMnNi系高熵合金作为最早开发的高熵合金,引发了研究者的广泛关注。制备技术的发展对开发性能优异的高熵合金以及促进高熵合金的实际应用具有至关重要的作用。本文介绍了高熵合金主流制备技术的工作原理及特点,包括机械合金化、雾化法、熔铸法、粉末冶金、增材制造、磁控溅射和激光熔覆,并着重对不同方法制备的CoCrFeMnNi系合金的组织及性能进行了对比分析,最后在此基础上对高熵合金制备技术的未来发展进行了展望。

关键词：高熵合金 CoCrFeMnNi 制备技术增材制造

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农业废弃物加氢热解联合挥发分催化加氢制燃料油

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农业工程学报 2024年

作者：平济舟邓云棋王杰华东理工大学能源化工系

利用农业废弃物生产燃料油是“双碳”背景下富有吸引力和挑战性的课题。该研究在两段加压固定床反应器上进行了生物质加氢热解联合挥发分催化加氢转化试验，由生物质加氢热解（压力5.0 MPa、升温速率15℃/min、终温700℃）产生的挥发分... 详细信息

利用农业废弃物生产燃料油是“双碳”背景下富有吸引力和挑战性的课题。该研究在两段加压固定床反应器上进行了生物质加氢热解联合挥发分催化加氢转化试验，由生物质加氢热解（压力5.0 MPa、升温速率15℃/min、终温700℃）产生的挥发分通过NiMo-HZSM-5层进行催化加氢（压力5.0 MPa、温度320℃）实现生物油提质；研究了3种农业废弃物玉米秸秆、棉花秸秆和花生秸秆的产油特征，借助水洗和酸洗预处理的方法、并采用纤维素和木质素模型化合物考察了不同纤维组成的影响。结果得到，3种农业废弃物的催化加氢生物油产率为10.3%～15.9%，生物油中脂肪烃占比达73.0%～84.8%，几乎不存在含氧化合物和含氮化合物。3种农业废弃物经水洗后脱除部分中性溶解物后，其催化加氢生物油产率提高至18.1%～18.5%；经酸洗后主要残留纤维素和木质素，其催化加氢生物油产率相比水洗又有所提高。模型化合物的研究揭示，纤维素可获得产率较高的富含环戊烷、环己烷和十氢萘类脂环烃化合物的催化加氢生物油，而木质素的催化加氢生物油产率较低，倾向生成单环芳烃，也可生成环己烷和十氢萘类化合物，却不易生成环戊烷类化合物。该研究提供了利用农业废弃物高效生产燃料油的新技术途径。

关键词：农业废弃物纤维生物油加氢热解催化加氢

基于人工蜂群算法的温差发电阵列最优重构方法

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上海交通大学学报 2024年第1期58卷 111-126页

作者：杨博胡袁炜骥郭正勋束洪春曹璞璘李子林昆明理工大学电力工程学院昆明650031 香港理工大学电机工程系中国香港999077

在新能源发电技术快速发展的背景下,温差发电(TEG)技术能够很好地利用新能源发电中产生的废热.然而,温度分布的变化会使得TEG阵列的输出特性恶化、发电效率降低.提出基于人工蜂群(ABC)算法的TEG阵列重构方法,在3种不同温度分布情况下,利... 详细信息

在新能源发电技术快速发展的背景下,温差发电(TEG)技术能够很好地利用新能源发电中产生的废热.然而,温度分布的变化会使得TEG阵列的输出特性恶化、发电效率降低.提出基于人工蜂群(ABC)算法的TEG阵列重构方法,在3种不同温度分布情况下,利用ABC在对称9×9和不对称10×15两种TEG阵列进行动态重构.将所提算法与遗传算法、粒子群优化算法和秃鹰搜索优化算法3种启发式算法作对比,并给出由ABC重构后的TEG阵列温度分布图.结果表明:ABC能够提高TEG阵列的输出功率,输出功率-电压曲线均趋向呈现出单个峰值.此外,利用基于RTLAB平台上的硬件在环实验验证了硬件可行性.

关键词：温差发电人工蜂群算法动态重构硬件在环实验

固态变压器中隔离双向DC/DC变换器扩展移相下虚拟电流控制策略

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太阳能学报 2024年第1期45卷 515-522页

作者：郑征靳婷婷陶海军黄涛河南理工大学电气工程与自动化学院焦作454000 都灵理工大学能源系都灵10129

该文以固态变压器后级隔离双向DC/DC变换器为重点研究对象,提出一种扩展移相下虚拟电流控制策略。通过分析后级变换器在扩展移相传输功率下相移量关系以获得最小电流应力最优解来提高变换器的传输效率,减少器件损耗。同时通过虚拟电流... 详细信息

该文以固态变压器后级隔离双向DC/DC变换器为重点研究对象,提出一种扩展移相下虚拟电流控制策略。通过分析后级变换器在扩展移相传输功率下相移量关系以获得最小电流应力最优解来提高变换器的传输效率,减少器件损耗。同时通过虚拟电流控制思想在线估算传输功率来提高系统动态响应性能,减少电流传感器使用。最后,对该文所提出的扩展移相下虚拟电流控制与扩展移相控制进行实验对比分析,验证了扩展移相下虚拟电流控制策略具有降低电流应力,显著提高变换器的动态响应的优点。

关键词：固态变压器能源互联网隔离双向DC/DC变换器电流应力扩展移相下虚拟电流控制

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制导炮弹协同方案弹道快速规划

哈尔滨工业大学学报 2024年第8期56卷 42-55页

作者：王庆海陈琦王中原尹秋霖南京理工大学能源与动力工程学院南京210094

为求解复杂的多弹多阶段协同弹道规划问题,提出一种增广集中式-协同弹道规划算法(AC-CTPM)。首先根据制导炮弹飞行过程中各阶段特性建立5阶段弹道规划模型,之后将n_p发制导炮弹的5阶段弹道规划问题组合扩展为较为复杂的5n_p阶段最优控... 详细信息

为求解复杂的多弹多阶段协同弹道规划问题,提出一种增广集中式-协同弹道规划算法(AC-CTPM)。首先根据制导炮弹飞行过程中各阶段特性建立5阶段弹道规划模型,之后将n_p发制导炮弹的5阶段弹道规划问题组合扩展为较为复杂的5n_p阶段最优控制问题,然后采用多阶段Radau伪谱法将无限维最优控制问题(OCP)离散为有限维非线性规划问题(NLP),最后调用成熟的NLP求解器SNOPT求解。为提高对复杂的5n_p阶段最优控制问题的求解效率,在AC-CTPM中提出一种将2D标称弹道转换为3D预测方案弹道的协同弹道规划问题初始值获取方法(IGVAM),每一发制导炮弹分别以各自发射点为原点建立新地面坐标系,在新地面坐标系内快速规划出2D方案弹道,之后通过扩展和坐标转换将新坐标系中规划的2D方案弹道转换成原地面坐标系中的3D方案弹道,这些3D方案弹道组合构成协同弹道规划问题的初始预测。采用AC-CTPM算法对单炮多发、多炮齐射同时弹着任务场景进行仿真求解,获得了满足炮弹自身约束以及协同约束的协同方案弹道,验证了AC-CTPM算法的有效性。与分布式协同弹道规划算法(D-CTPM)以及传统集中式协同弹道规划算法(TC-CTPM)进行仿真对比,结果表明:AC-CTPM算法规划的协同方案弹道的目标函数平均比TC-CTPM算法优5.07%,比D-CTPM算法优32.98%,而AC-CTPM算法的求解耗时却比TC-CTPM算法减少86.48%,比D-CTPM减少82.36%,验证了AC-CTPM算法的优越性。

关键词：制导炮弹多弹协同初始预测获取快速弹道规划 Radau伪谱法

单相级联型多电平变换器直流纹波电压分析及抑制策略

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河南理工大学学报（自然科学版） 2024年第1期43卷 113-123页

作者：陶海军肖群星张金生郑征杨明黄涛河南理工大学电气工程与自动化学院河南焦作454000 河南省智能装备直驱技术与控制国际联合实验室河南焦作454000 都灵理工大学能源系意大利都灵10129

级联H桥型多电平变换器采用移相变压器+整流供电时具有功率因数高、输出电压谐波含量低等优点,在大功率工业领域范围内得到了广泛应用。传统的调制算法都以假设直流母线电压恒定为前提,然而在直流侧会出现低频纹波并被调制和传输到负载... 详细信息

级联H桥型多电平变换器采用移相变压器+整流供电时具有功率因数高、输出电压谐波含量低等优点,在大功率工业领域范围内得到了广泛应用。传统的调制算法都以假设直流母线电压恒定为前提,然而在直流侧会出现低频纹波并被调制和传输到负载,导致输出电压波形畸变。目的为了探讨级联H桥单元供电侧存在大量直流纹波电压导致输出负载电压波形畸变的问题,方法本文首先采用双重傅里叶理论分析直流纹波电压,在此基础上引入一种直流纹波前馈补偿策略,通过测量每个级联H桥的直流侧实际输入电压除以电压基准值并与传统载波信号相乘,进而与调制电压进行载波移相调制;同时采用矢量控制,通过FFT变换虚拟出无功电压,以获得更快的收敛速度、更高的稳定性和更小的振荡。结果仿真和实验结果表明,所提调制算法和控制策略可有效抑制负载电压中的低次谐波,减小输出电压波形畸变,实现逆变电源的快速动态响应和无稳态误差控制。结论实验结果验证了本文所采用的调制策略和控制策略的可行性与合理性。

关键词：级联H桥直流纹波前馈补偿载波移相调制矢量控制

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理性、经济与效率--最小住宅的起源与发展

西部人居环境学刊 2024年第2期39卷 158-164页

作者：吴俊贤虞刚哈尔滨工业大学(深圳)建筑学院都灵理工大学建筑与设计系

最小住宅为应对20世纪欧洲的住房危机而产生,其目的是提供满足家庭生活需求的最小空间。自出现以来,最小住宅概念的影响不断扩大,涉及了前苏联、中国等国家的住宅实践,并在今日的城市中持续发挥着重要作用。理性、经济与效率是贯穿在最... 详细信息

最小住宅为应对20世纪欧洲的住房危机而产生,其目的是提供满足家庭生活需求的最小空间。自出现以来,最小住宅概念的影响不断扩大,涉及了前苏联、中国等国家的住宅实践,并在今日的城市中持续发挥着重要作用。理性、经济与效率是贯穿在最小住宅的起源与发展过程中的三个要素,透过它们所展现出的最小住宅发展脉络能够帮助我们重新认识最小住宅的设计思路,进而为今天的住宅设计带来一定的启发。

关键词：最小住宅套型住区人居环境

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面向结构动力学测试的整体叶盘数字孪生技术

航空动力学报 2024年

作者：周标谢诚语 Giuseppe Battiato Teresa Maria Berruti 都灵理工大学机械与航空工程学院南京航空航天大学能源与动力学院

针对几何失谐整体叶盘结构动力学特性评估问题，开展基于先进光学几何测量技术的高保真整体叶盘数字孪生建模、高性能结构动力学仿真分析和试验验证研究。首先，采用三维结构蓝光扫描系统测取叶片几何型面的高分辨率点云模型，将其直接... 详细信息

针对几何失谐整体叶盘结构动力学特性评估问题，开展基于先进光学几何测量技术的高保真整体叶盘数字孪生建模、高性能结构动力学仿真分析和试验验证研究。首先，采用三维结构蓝光扫描系统测取叶片几何型面的高分辨率点云模型，将其直接关联至谐调整体叶盘设计有限元模型，通过网格自适应变形技术实现高保真整体叶盘数字孪生模型的高效构建。其次，整体叶盘数字孪生高性能动力学仿真分析方法立足于大规模几何失谐整体叶盘模型的新型动力学减缩技术，其核心是利用各几何失谐单扇区结构的循环对称模态振型来构建数字孪生整盘模型的减缩模态基底，以减少计算内存和时长的消耗。试验结果表明，针对实体整体叶盘模拟件结构构建的高保真数字孪生模型既能有效地捕获叶片微小几何失谐对其“扇区”频率和振型的影响，也能较为准确地预测旋转整体叶盘在发动机阶次激励作用下的失谐振动响应特性。

关键词：整体叶盘几何测量模型减缩旋转测试数字孪生