最新刊期

    2022年第56卷第11期

      专题 智能检测

    • 振动自感知刀具磨损无线监测

      郭宏, 胡孔耀, 闫献国, 伊亚聪, 徐延
      2022(11): 1-10.
      摘要:Zigbee无线技术监测切削刀具磨损的振动传感器系统,存在通信距离近、组网复杂等问题,故提出一种基于WiFi无线传感器网络采集振动信号的刀具磨损状态监测方法。首先,组建以ESP8266 WiFi开发板为核心、高精度振动传感器ADXL345为敏感元件的无线采集振动信号网络;然后,根据刀具整体形状,将振动传感器粘贴在刀具表面,并使用自感知刀具进行45钢棒料外圆切削实验无线采集振动信号,同时在相同的切削条件下采集振动信号与有线方式进行对比,验证该装置可行性;最后,将时域信号中部分统计量作为特征向量导入至支持向量机回归模型中进行训练,并获得刀具磨损预测模型。实验结果表明,自感知刀具无线采集信号的相对误差在3.61%以内,具有较好的可行性;支持向量机回归刀具磨损预测模型的分辨准确率达到94.38%,证明所设计的无线系统可以准确地监测刀具磨损。  
      关键词:无线传感器网络;刀具磨损状态监测;振动信号;支持向量机回归   
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      更新时间:2025-07-09
    • 采用切削刃重构的刀具磨损视觉检测方法

      叶祖坤, 周军, 秦超峰, 林剑波, 张诗怡, 潘一, 王禹林
      2022(11): 11-20.
      摘要:针对目前难以在复杂恶劣的油污粉尘环境中实现对刀具图像的高质量采集和刀具磨损视觉特征的高精检测,对磨损缺失刀刃这一类最为典型且危害最大的刀具磨损开展研究,提出一种采用切削刃重构的刀具磨损视觉检测方法。首先,在数控机床加工台一侧搭建集成了一套具有镜头保护与清洁功能的图像采集装置,用于在机定期自动采集刀具磨损图像;然后,将采集的图像经以太网传输至计算机图像处理系统,利用设计的切削刃重构法对刀具磨损缺失区域进行切削刃重构,以此得到完整刀具图像,进而利用图像差分,将重构后的刀具图像与磨损刀具图像相减,实现刀具磨损缺失区域的自动识别;最后,基于识别的磨损特征测量刀具磨损的评估指标参数值,并判断是否需要换刀。实验结果表明:所提检测方法具有较大优势,解决了油污粉尘机加环境下刀具磨损图像采集困难的难题和难以从图像中分割识别刀具磨损缺失特征的难题,实现了刀具磨损的视觉高精高效检测;与现有的刀具磨损视觉检测系统以及现有的Canny边缘检测法、自适应阈值法等6种图像分割方法相比,所提方法避免了拆卸刀具进行离线显微镜检测和模板匹配的烦琐过程,可进行在机自动检测,同时平均检测准确率至少提升20%。  
      关键词:刀具磨损;视觉检测;图像分割;切削刃重构;自动识别   
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      更新时间:2025-07-09
    • 风力机翼型仿生襟翼的结构参数优化设计及气动性研究

      马祺敏, 王加浩, 张洋, 马列, 林健辉, 刘小民
      2022(11): 31-40.
      摘要:受鸟类在特殊条件下翅膀尾缘羽毛微抬现象的启发,在风力机S809翼型的吸力面附加自展开仿生襟翼以抑制大攻角绕流条件下的流动分离现象。通过Box-Behnken响应面方法获得了仿生襟翼结构参数(襟翼高度H、襟翼离尾缘距离D和襟翼弹起角度θ)的样本空间。选取大攻角下翼型的升阻比作为优化目标,结合数值计算和二次回归分析,得到了仿生襟翼结构参数与翼型升阻比之间的响应函数关系以及最优的仿生襟翼参数组合,并从动、静态气动特性角度对仿生襟翼翼型与原始翼型的性能进行了比较。结果表明:D在所有单因子主效应中对升阻比的影响灵敏度最大,而θ-H在所有交互效应中对升阻比的影响灵敏度最高;仿生襟翼抑制了吸力面的流动分离,改变了大攻角下分离涡和尾涡的大小和分布情况,抑制了动态失速;在不同攻角等条件下,升阻比和升力最大可分别提升53%和41.8%。  
      关键词:仿生襟翼;气动性能;Box-Behnken响应面法   
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      更新时间:2025-07-09
    • 超疏水材料改良黄土的宏微观抗渗机制研究

      何玉琪, 廖红建, 倪诗雨, 牛波
      2022(11): 62-71.
      摘要:为有效提高黄土的抗渗性,改善其遇水后的稳定性,并预防由水诱发的黄土地质灾害,本文采用一种有机硅憎水粉末疏水材料对黄土进行改良。开展三轴渗透试验测量不同掺量疏水材料改良黄土的渗透系数,结合土水接触角试验和扫描电镜(SEM)试验,从宏观表面接触特性和微观结构特性的角度综合分析抗渗机制。研究表明:改良黄土的渗透系数会随着渗透时间逐渐减小至稳定,与渗透时间符合幂函数关系。固结围压的升高会导致改良黄土渗透系数降低,主要表现为土体孔隙收缩,渗流通道数减少,有效渗流压力降低。掺入疏水材料的最优质量分数为1%~2%,此时饱和黄土渗透系数下降达到90%以上。疏水材料改良黄土抗渗性的宏观机制表现为土体表面粗糙度增加,疏水基憎水,导致土水接触角增大,表面自由能减小;微观机制在于疏水材料通过表面附着、胶结团聚、填充孔隙等方式改变了黄土的内部结构。  
      关键词:改进黄土;疏水材料;渗透系数;抗渗机制   
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      更新时间:2025-07-09
    • 超临界二氧化碳向心透平设计与热流固耦合研究

      赵攀, 温玉聪, 娄聚伟, 杨培军, 周林, 张瑜, 王江峰
      2022(11): 83-94.
      摘要:为了适应兆瓦级超临界二氧化碳(SCO2)布雷顿循环系统的需求,本文在1 MW功率等级SCO2向心透平设计基础上,通过雷诺平均Navier-Stokes方程(RANS)的方法开展了透平流道内流动的三维数值模拟,分析了透平的变工况性能,研究了叶顶间隙的大小对流动效率的影响规律。基于热流固耦合方法,根据数值模拟结果与透平叶轮的实际运行条件,施加相应热载荷与气动载荷,并考虑到轮背泄漏流引起的轴向推力,开展了透平动叶轮的运行安全性分析。结果表明:设计工况下透平的等熵效率达到83.53%,输出功率达到1 188.57 kW,所设计的透平具有良好的变工况性能;采用TC4钛合金制造的透平叶轮的最大总形变为0.570 mm,其中最大轴向形变为0.303 mm,叶轮结构的内部应力远小于材料的屈服强度。本文的工作可为未来兆瓦级SCO2布雷顿循环系统的透平研制提供基础数据与理论支撑。  
      关键词:超临界二氧化碳;向心透平;热流固耦合方法   
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      更新时间:2025-07-09
    • 甲烷掺氢自点火非平衡态热力学(火用)损分析

      伍宏环, 洪聪结, 曹军, 黄佐华, 张英佳
      2022(11): 138-147.
      摘要:为明晰天然气掺氢发动机非平衡燃烧过程主要(火用)损源,本文利用自点火压力时程对文献中5个代表性CH4/H2燃烧动力学模型性能进行再评估,基于非平衡态热力学理论初步建立了基元反应(火用)损评估方法,结合详细动力学模型分析了不同约束条件下(温度、当量比、掺氢比)CH4/H2混合气自点火过程中基元反应(火用)损贡献及其变化规律。结果表明,反应初始温度升高,化学反应(火用)损减少,不完全燃烧损失增加。H2掺混虽未显著降低CH4燃烧最低(火用)损值,但有效扩展了CH4低(火用)损燃烧区。对比了不同温度、不同掺氢比下(火用)损速率和总(火用)损的时程演化,分析了HO2和OH自由基产率及其主导基元反应(火用)损贡献,揭示了初始温度和掺氢对燃烧(火用)损影响的动力学机制。进一步对比不同反应路径关键物种吉布斯自由能,从热力学角度解释了CH4高/低温氧化路径(火用)损差异。研究结果在基元反应水平上揭示了H2介入对CH4燃烧(火用)损的影响机制,可为探索减少天然气掺氢发动机(火用)损的控制方法提供理论依据。  
      关键词:自点火;掺氢;非平衡态热力学;反应(火用)损;基元反应   
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      更新时间:2025-07-09
    • 基于深度监督学习的零样本跨模态检索方法

      曾素佳, 庞善民, 郝问裕
      2022(11): 156-166.
      摘要:针对当前零样本跨模态检索的研究中未兼顾类别匹配和对应匹配的问题,提出一种基于深度监督学习的零样本跨模态检索方法。对3种类型的图文数据对进行了区分,分别是来自同一类别并且匹配的数据对,来自同一类别但不匹配的数据对,以及来自不同类别的数据对;在保持图文类别匹配关系的条件下,为了进一步实现两者的对应匹配,构造了两种基于掩码的匹配约束条件,一种是隐藏同一类别但不匹配的另一模态数据,约束不同类别的图文数据之间的匹配关系,另一种是隐藏其他类别的另一模态数据,约束同一类别内的图文数据之间的对应匹配关系;通过对齐视觉空间和语义空间中对应特征的分布结构,再次约束图文间的类别匹配和对应匹配关系;为了增强文本语义的表征能力,以注意力池化从词序列特征中获得语义显著的句子深度表征。实验结果表明,在CUB数据集上,所提方法对图像检索文本和文本检索图像的效果相较基线模型分别提升了5.9%和2.2%;在FLO数据集上的检索效果分别比现阶段表现最佳的方法高4.2%和1.7%。  
      关键词:零样本;跨模态检索;匹配;注意力   
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      更新时间:2025-07-09
    • 提高软件定义网络交换机存储能力的流表压缩算法

      沈剑良, 王崇越, 汤先拓, 张霞
      2022(11): 186-194.
      摘要:针对目前软件定义网络(SDN)中流表规模不断增大且存储效率较低的问题,提出了一种新的提高SDN交换机存储能力的流表压缩算法。首先对传统前缀编码算法分析,发现2的指数幂(2~n)范围编码后字符串最高有效位递增,且其余低位均为通配符;其次对流表中范围字段按照2的指数幂进行分割,得到多个范围字段,利用最高位和通配符实现仅用一条表项编码2的指数幂范围字段,其他范围字段采用前缀编码;最后将编码结果存储至不同三态内容寻址存储器,进行分类存储。实验结果表明,与已有的算法相比,所提流表压缩算法在独立于流表内容的基础上具备更高的更新速度与更低的最坏情况拓展比,在防火墙类型规则集编码后平均可减少86%和83%的表项数量,且不需要占用额外比特位,从更细粒度层次实现了存储空间的优化使用,具有良好的应用前景。  
      关键词:软件定义网络;三态内容寻址存储器;范围编码;流表   
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      更新时间:2025-07-09
    • 几种压电电磁复合俘能器的发电性能实验研究

      赵庆玲, 于蓬勃, 刘诗雨, 杨崇秋, 杨小辉, 宋汝君
      2022(11): 195-204.
      摘要:针对线性的单一的振动能量俘能器存在工作频带狭窄、输出效率低等问题,提出了3种压电电磁复合式俘能器结构,可增大对环境中振动能量的俘获。首先,设计了无磁力单梁压电电磁复合俘能器,该结构俘能器仅设有上方的压电单梁,压电梁首端的磁铁进入到固定的线圈中;然后,设计了磁力刚性梁压电电磁复合俘能器,该结构俘能器在无磁力装置的基础上增加带有磁铁的刚性梁,当两块磁铁极性相对时,则产生磁斥力;接着,设计了磁力双梁压电电磁复合俘能器,该结构俘能器是将磁力刚性梁装置中的刚性梁换作与压电梁相同尺寸的悬臂梁,两磁铁位置保持不变,形成双梁系统;最后,对3种俘能器的发电性能分别进行实验研究,对比分析3种俘能器的输出功率和输出压电值。实验结果表明:磁力的引用,提高了电磁的发电性能,但同时也降低了压电梁的输出功率;双悬臂梁的加入,增加了装置的自由度,拓宽了装置的工作频带;3种俘能器的发电综合峰值基本相当;无磁力单梁装置中的压电发电性能最好,更适合高阻抗环境;磁力双梁装置中电磁发电性能最优且压电输出存在双峰值,更适合宽频带、低阻抗环境。实验结果证明了磁力双梁压电电磁复合结构俘能器可俘获能量的频带最宽,具有较优的输出性能。  
      关键词:振动;磁力;压电电磁复合;俘能;宽频   
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      更新时间:2025-07-09

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    • 六轴机械臂神经网络自适应终端滑模控制

      贾华, 刘延俊, 王雨, 薛钢
      2022, 56(11): 21-30. DOI: 10.7652/xjtuxb202211003
      摘要:考虑模型不确定且存在外界干扰时六轴机械臂的轨迹跟踪控制问题,以快速、稳定地跟踪轨迹规划生成的各关节期望轨迹为控制目标,提出了一种基于机械臂动力学模型分块逼近的神经网络自适应终端滑模控制方法。为加快跟踪误差的收敛速度,避免传统终端滑模中存在的奇异值问题,采用了一种非奇异终端滑模面。针对系统模型不确定的情况,利用多组RBF神经网络分块逼近动力学模型参数,通过自适应律在线调整权值,实现模型的重构,并设计鲁棒项消除模型重构误差。在Simulink中开展仿真分析,结果表明:与RBF神经网络整体逼近算法相比,本文提出的控制策略可以使六轴机械臂的关节最大稳态误差减少83.7%; 当末端加入时变的负载后,关节最大稳态误差减少了85.6%,具有抵抗末端负载变化的能力。本文为六轴机械臂提供了一种有效、可行的轨迹跟踪控制方法。  
      关键词:六轴机械臂;非奇异终端滑模;动力学模型;RBF神经网络;轨迹跟踪   
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      更新时间:2025-07-09
    • 弧齿锥齿轮复合传动误差设计与分析

      苏进展, 许鹏, 刘镔, 郭芳, 杨羽
      2022, 56(11): 41-48. DOI: 10.7652/xjtuxb202211005
      摘要:为了降低承载传动误差高阶谐波引起的噪声,本文提出了弧齿锥齿轮复合传动误差设计。借助优化方法确定了工作载荷下承载传动误差波动量最小和几何传动误差对称性的局部综合参数,从而获得机床调整参数。借助轮齿接触分析方法,通过计算对称抛物线传动误差在5个关键点处的小轮转角和传动误差幅值,确定一个啮合周期内的简谐函数表达式,根据啮合转换点的连续相切条件计算两侧抛物线传动误差曲线系数,进而获得完整的3段传动误差曲线。采用逆轮齿接触分析方法,获得3段传动误差所对应的小轮基本滚比和高阶变性系数。算例结果表明:在轻载条件下啮合转换点处的夹角为180°,可实现啮合齿对的平稳过渡,减小换齿冲击; 在工作载荷下能够降低承载传动误差的高阶谐波幅值; 通过设置3段高阶变性系数可实现复合传动误差的磨齿加工。  
      关键词:弧齿锥齿轮;传动误差;高阶变性法;频谱图;啮合平稳性   
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      更新时间:2025-07-09
    • 钙镁离子改性TiO2对水中氟离子的吸附行为

      冯江涛, 张娟涛, 闫炫冶, 付娆, 朱金薇, 延卫
      2022, 56(11): 49-61. DOI: 10.7652/xjtuxb202211006
      摘要:为拓展TiO2吸附去除水中氟离子的pH适用范围,通过原位水解掺杂法制备出Ca2+和Mg2+改性的TiO2纳米颗粒材料TiO2-Ca和TiO2-Mg。场发射扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、氮气吸脱附曲线、Zeta电位分析等表征显示,成功合成了改性的锐钛矿相TiO2,并且TiO2-Ca和TiO2-Mg的等电点分别提高到了4.51和5.08。将合成的改性TiO2应用于水体低浓度氟离子的吸附去除,结果表明:TiO2-Ca和TiO2-Mg对水体氟离子的吸附可以在20 min内达到平衡,吸附容量分别达到22.51 mg·g-1和20.87 mg·g-1,吸附的适用pH范围分别拓展到了5和6,其沉降性能也有了很大的提高,都较未改性的TiO2有了明显的改善。在常见的共存离子中,只有较高浓度的PO3-4和CO2-3才会明显影响其吸附性能,并且在反复脱附再生吸附20次循环后,TiO2-Ca和TiO2-Mg对水体中F-的吸附性能没有明显的降低。这说明,Ca2+和Mg2+改性对TiO2的物化性能和氟离子吸附性能都有明显的改善。此外,该吸附行为是自发的吸热过程,TiO2-Ca和TiO2-Mg对F-的去除主要涉及离子交换作用。该研究工作将为TiO2这种绿色材料应用于水体低浓度氟离子的去除提供理论与技术支持。  
      关键词:TiO2;改性;氟离子;吸附;离子交换   
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      更新时间:2025-07-09
    • 迷宫蜂窝密封泄漏特性的实验测量和数值研究

      向新, 晏鑫, 李志刚, 李军
      2022, 56(11): 72-82. DOI: 10.7652/xjtuxb202211008
      摘要:为研究蜂窝孔径、径向间隙和运行工况对迷宫蜂窝密封泄漏特性的影响,采用静止密封泄漏特性实验测量平台,测量了7种压比和5种径向间隙下迷宫蜂窝密封的泄漏量。基于数值求解三维Reynolds-averaged Navier-Stokes方程和标准k-ε湍流模型的方法,研究了迷宫蜂窝密封的泄漏特性。分析了压比(1.05~1.6)、密封间隙(0.4~1.2 mm)、转速(0~8 000 r/min)和蜂窝孔径(0.8、1.6、3.2 mm)对迷宫蜂窝密封泄漏特性的影响,并与光滑面迷宫密封进行了对比。研究表明:迷宫蜂窝密封的泄漏量随着压比的增加而近似线性增大; 密封流量系数随径向间隙增大而有所降低,降低最大值为10%。在转速低于3 000 r/min时,转速对迷宫蜂窝密封的泄漏量影响很小; 当转速高于3 000 r/min时,蜂窝结构能够抑制流体的周向运动使迷宫蜂窝密封在高转速时具有更优的密封性能,流量系数明显下降,转速升高到8 000 r/min时密封流量系数最多降低到0转速时的51%。迷宫蜂窝密封流量系数随蜂窝孔径增大先减小后升高,在孔径为0.6 mm与齿宽相等时流量系数最低,此时流量系数比光滑面迷宫密封低3.0%~5.5%; 孔径小于1.6 mm时,迷宫蜂窝密封的泄漏特性优于光滑面迷宫密封。本文工作可为迷宫蜂窝密封的性能分析和设计提供参考。  
      关键词:迷宫蜂窝密封;泄漏特性;密封性能;蜂窝孔径;径向间隙   
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      更新时间:2025-07-09
    • 电子辐照对SiC功率MOSFET器件动态特性的影响机理

      付祥和, 赵小龙, 彭文博, 郭书文, 蔡亚辉, 贺永宁
      2022, 56(11): 95-103. DOI: 10.7652/xjtuxb202211010
      摘要:针对SiC功率场效应晶体管在太空、核工业等高能粒子辐照环境下应用时的老化失效问题,以1 200 V SiC MOSFET器件为对象,研究了电子辐照对SiC MOSFET器件动态特性影响及机理。在10 MeV电子束下对SiC MOSFET器件进行200 kGy剂量的辐照; 然后,采用双脉冲测试电路对SiC MOSFET器件进行开关测试,并提取开关速度以及开关瞬态能量损耗等参数; 接着对器件进行静态特性测试得到器件的阈值电压、栅极电阻、寄生电容等参数; 最后,对比辐照与未辐照器件动态和静态特性参数变化分析电子辐照对SiC MOSFET器件动态特性影响机理。分析结果表明:在漏极电压800 V、漏极电流15 A、栅极外接电阻200 Ω的测试条件下,辐照后器件开启延迟时间减小11.6 ns,开启瞬态能量损耗减小0.18 μJ,关断延迟时间增大48.4 ns,关断瞬态能量损耗增大0.11 μJ。结合器件静态特性参数分析发现:辐照后氧化层中正固定电荷增加7.14×1011 cm-2,器件阈值电压减小1.5 V; 电子辐照在氧化层中电离产生电子空穴对,氧化层陷阱捕获空穴形成带正电的固定电荷,使得器件阈值电压减小,这是导致器件在电子辐照后开启速度变快,关断速度变慢的主要原因。该研究结果可为SiC功率器件在辐照环境中的应用以及制造厂商提高SiC MOSFET在辐照环境中的可靠性提供一定的参考。  
      关键词:SiC功率器件;场效应晶体管;电子辐照;动态特性   
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      更新时间:2025-07-09
    • 残余应力存在时Cl-对304不锈钢管道点蚀行为的影响

      王亮添, 胡文钰, 黄国斌, 徐创丽, 徐浩
      2022, 56(11): 104-114. DOI: 10.7652/xjtuxb202211011
      摘要:探究残余应力状态对304不锈钢管点蚀行为的影响,采用开路电位、动电位极化、交流阻抗谱、Mott-Schottky等方法,研究应力状态及Cl-浓度两种关键因素对冷弯加工后的304不锈钢弯管腐蚀行为的影响,测试弯管不同部位在100、1 000 mg/L的Cl-溶液中的点蚀行为及钝化膜特性,分析了应力状态和Cl-浓度对不锈钢点蚀行为的影响规律及对应腐蚀机理。结果表明,冷加工后304不锈钢U弯拉伸面、压缩面的残余应力分别为拉应力和压应力,未变形的直管部分几乎无应力。腐蚀试验表明,当Cl-质量浓度为100 mg/L时,残余应力会增强不锈钢耐Cl-点蚀的能力并降低钝化膜的载流子浓度,拉应力作用效果强于压应力,而无应力处蚀坑深度最大(80.426 μm); 当Cl-质量浓度为1 000 mg/L时,拉应力与压应力均降低不锈钢耐Cl-点蚀的能力,且拉应力处蚀坑深度(117.956 μm)为同浓度下最大。  
      关键词:不锈钢;残余应力;氯离子;点蚀;腐蚀机理   
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      更新时间:2025-07-09
    • 赵中元, 李明佳, 李冬, 陈宇
      2022, 56(11): 115-125. DOI: 10.7652/xjtuxb202211012
      摘要:为解决临近空间飞行器的常规被动充排气孔存在的外部高温气体回流致使舱内仪器高温失效的问题,本文创新性地提出了一种用于临近空间飞行器被动充排气系统的相变吸热式充排气装置。该装置增设相变吸热填充区域,在有效平衡飞行器舱内外压差的同时,降低回流气体温度以保障飞行器安全。通过数值仿真对该相变吸热式充排气装置进行了性能分析和结构优化,并将优化后的充排气装置应用于某临近空间飞行器快速上升、机动飞行和快速下降的完整飞行过程中。仿真结果表明:优化后的相变吸热式充排气装置的相变材料填充质量减少了约45%,装置体积缩小了约10%; 优化后的充排气装置能将飞行器内外压差维持在50 Pa以下,同时将回流气体温度降到340 K以下。该相变吸热式充排气装置具有良好的泄压与降温双重性能,在航空航天领域具有较好的应用前景。  
      关键词:临近空间飞行器;被动充排气系统;相变吸热式充排气装置   
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      更新时间:2025-07-09
    • 全电飞机电力系统多级可靠性分析与多目标优化设计方法

      文启东, 梁得亮, 张立石, 梁哲
      2022, 56(11): 126-137. DOI: 10.7652/xjtuxb202211013
      摘要:为了解决全电飞机电力系统对可靠性和安全性要求都较高的问题,本文提出了一种基于多级可靠性分析的全电飞机电力系统多目标优化设计方法。此方法首先将全电飞机中复杂的电力系统设计过程解耦为多级设计过程,每一级设计过程都在考虑成本、可靠性等指标的基础上建立一个非线性优化模型,然后利用层次分析法确定权重系数,将多目标优化问题转换为单目标优化问题,并将非线性模型线性化最终转化为01规划模型,通过求解该模型获得不同权重系数下对应的电力系统最优拓扑结构以及相应功率器件的额定功率。对不同权重系数下的设计结果分析得出:当可靠性指标权重较小时,全电飞机电力系统拓扑结构较为简单,同时电力系统总成本较低; 当可靠性权重较大时,电力系统拓扑结构较为复杂但是成本较高。仿真结果表明,该方法能在成本、可靠性等指标中进行优化设计,体现出该方法在全电飞机电力系统设计初期具有较好的指导意义。  
      关键词:全电飞机;电力系统设计;01规划;多级设计   
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      更新时间:2025-07-09
    • 甲烷掺氢自点火非平衡态热力学损分析

      伍宏环, 洪聪结, 曹军, 黄佐华, 张英佳
      2022, 56(11): 138-147. DOI: 10.7652/xjtuxb202211014
      摘要:为明晰天然气掺氢发动机非平衡燃烧过程主要损源,本文利用自点火压力时程对文献中5个代表性CH4/H2燃烧动力学模型性能进行再评估,基于非平衡态热力学理论初步建立了基元反应损评估方法,结合详细动力学模型分析了不同约束条件下(温度、当量比、掺氢比)CH4/H2混合气自点火过程中基元反应损贡献及其变化规律。结果表明,反应初始温度升高,化学反应损减少,不完全燃烧损失增加。H2掺混虽未显著降低CH4燃烧最低损值,但有效扩展了CH4低损燃烧区。对比了不同温度、不同掺氢比下损速率和总损的时程演化,分析了H(·overO)2和(·overO)H自由基产率及其主导基元反应损贡献,揭示了初始温度和掺氢对燃烧损影响的动力学机制。进一步对比不同反应路径关键物种吉布斯自由能,从热力学角度解释了CH4高/低温氧化路径损差异。研究结果在基元反应水平上揭示了H2介入对CH4燃烧损的影响机制,可为探索减少天然气掺氢发动机损的控制方法提供理论依据。  
      关键词:自点火;掺氢;非平衡态热力学;反应损;基元反应   
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      更新时间:2025-07-09
    • 面向语音增强的聚焦自适应波束形成方法

      陈鹏, 李洋洋, 高婧洁, 王威
      2022, 56(11): 148-155. DOI: 10.7652/xjtuxb202211015
      摘要:针对语音信号相对带宽大、麦克风存在误差以及现有自适应波束形成方法宽带干扰抑制能力不足的问题,提出一种面向语音增强的聚焦自适应波束形成方法。首先将Capon空间谱处理为接收信号的概率密度函数,并对不同频带设计了基于阵列观测数据的聚焦矩阵,从而根据干扰功率自动调整频率聚焦程度; 然后,计算聚焦后的样本协方差矩阵和各子带频段内的干扰加噪声协方差矩阵,并利用聚焦矩阵重构出宽带数据的干扰加噪声协方差矩阵; 最终,通过重构出参考频率下的期望信号协方差矩阵,修正期望信号方向的导向矢量并得到自适应波束形成器的加权向量。数值仿真结果表明:所提方法能够有效地对期望信号进行接收的同时充分抑制宽带干扰; 所提方法在强干扰处的聚焦误差仅为现有方法的约1%; 在信噪比为15 dB且入射角误差为3°的情况下,所提方法的输出信噪比较现有方法提高约12 dB。  
      关键词:语音增强;聚焦矩阵;自适应波束形成;宽带干扰;导向矢量   
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      更新时间:2025-07-09
    • 液压挖掘机驾驶舱窄带主动噪声控制研究

      卢炽华, 吴方博, 刘志恩, 孙毅
      2022, 56(11): 167-175. DOI: 10.7652/xjtuxb202211017
      摘要:针对液压挖掘机驾驶舱内的阶次噪声污染问题,本文建立了一种窄带主动噪声控制系统(active noise control,ANC)。该系统在传统窄带ANC算法的基础上提出延时陷波算法,即建立延时点数次级通路模型,在进行参考信号滤波过程中以索引延时点数的操作替代卷积计算,使系统计算效率得到提升; 对于驾驶舱内不相关频率成分的通带干扰影响,引入二级自适应陷波滤波器以增强系统稳定性; 通过数值仿真分析与台架实验,验证了该系统在干扰下的降噪性能,并进行驾驶舱次级声源布放策略分析和搭载ANC台架的实机实验,实现稳态工况下发动机二、四、六阶14.83 dB(A)、20.82 dB(A)和19.43 dB(A)的降噪量,结果表明该系统在真实复杂环境中具有一定的实用性; 进一步对比该系统与有源降噪耳机和被动降噪技术发现,本文所提的主动噪声控制系统在工程应用中有着较好的实用意义和发展前景。  
      关键词:挖掘机驾驶舱;主动噪声控制;通带干扰消除;次级声源布放   
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      更新时间:2025-07-09
    • 采用数据降维的固态硬盘故障检测方法

      王宇菲, 董小社, 王龙翔, 陈维多, 陈衡
      2022, 56(11): 176-185. DOI: 10.7652/xjtuxb202211018
      摘要:针对固态硬盘SMART数据包含大量高维数据特征导致故障检测准确率不理想的问题,结合固态硬盘SMART数据的时序特点,基于门控循环单元对传统自动编码器的结构做了改进,提出了一种基于门控循环单元稀疏自动编码器降维的固态硬盘故障检测方法(GAL)。首先利用固态硬盘SMART数据训练GRUAE模型,然后利用GRUAE模型中的编码器作为降维的工具,对固态硬盘的原始高维SMART数据进行降维,减少固态硬盘原始SAMRT数据中噪声特征的影响并突出与数据特点更加相关的特征,以提高故障检测的准确率,最后基于降维过的低维SMART数据利用长短时记忆网络进行故障检测。选取阿里巴巴固态硬盘数据集,对多种人工智能算法在准确率、召回率和F0.5方面进行了比较。实验结果表明:相比于没有采用任何降维手段,采用GAL方法可使两种闪存类型的固态硬盘的故障检测准确率、召回率和F0.5分别提高4%、5%、4%和4%、8%、5%,分别达到97%、95%、97%和97%、96%、97%; GAL方法的故障检测准确率、召回率和F0.5分别超出WEFR对比方法53%、25%、43%。  
      关键词:固态硬盘;故障检测;降维;稀疏自动编码器;门控循环单元   
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      更新时间:2025-07-09
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