最新刊期

    2023年第57卷第12期

      专题 视频编码理论与应用

    • 面向机器视觉任务的多尺度图像特征压缩算法

      张云飞, 贺丽君, 王子溪, 李凡
      2023(12): 1-10.
      摘要:针对协作智能框架中机器视觉任务的中间特征数据量大、难以高效传输等问题,提出了一种多尺度图像特征融合压缩算法。首先,根据边缘设备上深度学习模型输出的多尺度特征,设计级联残差变换模块,通过不同尺寸特征的逐级相减,消除多尺度特征的相关冗余,并将残差特征压缩到统一尺寸;然后,设计自编码器,用算术编码来消除紧凑特征的统计冗余;接着,在云端根据解码的紧凑特征设计预测重建模块生成预测特征,并与残差特征相结合实现多尺度特征的精确重建;最后,通过构建联合优化函数对残差变换、自编码和预测重建3个模块开展协同优化,实现传输码率与信息表征能力的最优权衡。仿真实验结果表明:所提算法在空间压缩时不仅特征压缩率最大,而且重建特征最完整;在传输码率为0.1 bit/像素时,与图像编码算法(VVC)和特征压缩算法(MSFC)相比,所提算法的模型精度分别提高了8.57%和3.87%。该研究可为机器视觉编码框架提供技术支撑,具有一定的工程应用价值。  
      关键词:特征压缩;图像编码;深度学习;多尺度特征;自编码器   
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      更新时间:2025-07-09
    • 八叉树结构下动态点云的无损几何编码方法

      王哲诚, 万帅, 魏磊, 杨付正
      2023, 57(12): 11-19. DOI: 10.7652/xjtuxb202312002
      摘要:为进一步提高动态点云无损压缩的性能,提出了一种八叉树结构下的几何信息熵编码方法。针对帧内空间相关性,利用当前八叉树节点的已编解码邻域信息,建立帧内邻居节点上下文和帧内邻居父节点上下文。针对帧间时间相关性,将已编解码的上一帧点云作为参考帧,并将参考帧中与当前八叉树节点同位置的八叉树节点作为参考节点。使用参考节点及其父节点进行帧间上下文建模。为充分利用已建模的上下文,并准确地估计不同上下文下当前节点为非空的条件概率,提出了一种基于指数移动平均的二级概率估计方法:分别在帧内邻居节点上下文和帧内邻居父节点上下文下进行概率估计; 利用概率估计结果和帧间上下文建模新的二级上下文,并在二级上下文下再次进行概率估计; 采用二进制算术编码器实现无损压缩。选取常用的微软体素化人物上半身和8i体素化人物全身数据集进行性能测试,实验结果表明:与近年的方法相比,所提方法的无损压缩性能更高,平均编码增益达到2.2%~28.7%。  
      关键词:点云压缩;八叉树;熵编码;算术编码;概率估计   
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      更新时间:2025-07-09
    • 三维投影变换辅助的云游戏编码优化算法

      王一帆, 王昊, 孙浩楠, 尘原, 霍俊彦, 王豪, 张伟
      2023(12): 20-29.
      摘要:针对传统视频压缩技术无法对云游戏视频中复杂的全局相机旋转以及剧烈变化的大范围运动进行很好的运动估计与补偿的问题,提出了一种三维投影变换辅助的编码优化算法,以提高云游戏视频的编码效率。分析了三维游戏场景下一点投影到二维平面的详细空间变换过程,在此基础上通过建立约束进行最优化估计构建了虚拟相机的内参估计算法。利用估计的内参,结合相机运动信息,基于图像单应性理论生成了与待编码帧平行的辅助参考帧,利用其更新参考帧列表参与编码。由于生成的辅助参考帧与待编码帧之间只有平移运动,所以更有利于传统的运动估计和补偿。实验结果表明:与原始的高效视频编码(HEVC)相比,所提算法在云游戏视频上可以实现平均8.14%的BD-rate增益,一定程度上缓解了云游戏对网络带宽的高需求;特别地,在仅有相机旋转的情况下,BD-rate可达-24.68%,同时编码时间平均缩短5.34%;与HEVC-SCC相比,所提算法的BD-rate性能增益超过20%。  
      关键词:云游戏编码;三维投影变换;内参估计;参考帧生成   
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      更新时间:2025-07-09
    • 面向监控视频内容自适应的通用视频编码量化参数级联

      公衍超, 张森森, 何书婷, 李宝贵, 刘颖, 林庆帆
      2023, 57(12): 30-40. DOI: 10.7652/xjtuxb202312004
      摘要:最新通用视频编码(VVC)标准测试模型VTM推荐的JCTVC-X0038量化参数级联方法未考虑监控视频的内容特性,编码效率低。针对这一问题,提出了一种有效考虑监控视频空时域内容特性的VVC量化参数级联方法(SCA-QPC)。基于VVC混合编码框架原理,理论分析得出时间层及监控视频的空时域内容特性是影响量化参数(QP)选择的关键因素,设计编码实验对理论分析结果进行验证; 采用梯度和背景帧差分别评测监控视频的空域和时域特性,将梯度和背景帧差作为反向传播神经网络的输入,构建预测低时延结构时间层对应最优QP的模型; 提出适用于VVC标准有效提高监控视频编码效率的量化参数级联方法。与当前最先进的JCTVC-X0038量化参数级联方法相比,对于所有测试序列,SCA-QPC对应的平均BD-rate为-4.26%。研究对于VVC编码框架中量化参数级联和码率控制模块的优化具有指导意义。  
      关键词:视频编码;通用视频编码;量化参数级联;监控视频;视频内容特性   
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      更新时间:2025-07-09
    • 程想, 丁俣中, 万红牛, 冀文涛, 陶文铨
      2023(12): 59-71.
      摘要:为研究冲击孔位置对空冷涡轮叶片冲击/气膜复合冷却特性的影响,选择4种具有不同冷却结构的涡轮叶片开展了综合换热实验。实验叶片由低导热系数的树脂材料制成,分别为仅有气膜冷却结构的叶片0、具有正向冲击孔的叶片1、具有偏置冲击孔的叶片2以及具有交错偏置冲击孔的叶片3。使用红外热像仪拍摄得到实验叶片表面温度分布。实验结果表明,涡轮叶片综合换热特性由内部冷却和外部冷却共同决定。在吹风比较大时,射流冲击强化了冷却剂和叶片内壁面之间的换热,导致具有冲击冷却结构的叶片1、2、3相对于叶片0综合冷却效率提升了3.1%~6.7%。其中,因为冲击孔偏置,叶片2和3的冲击强化换热区域相对独立于叶片表面气膜覆盖区域,所以叶片2和3的综合冷却效率分布更为均匀,且大于叶片1。叶片0仅有气膜冷却结构,紧邻气膜孔出流位置冷却剂动能较大,在气膜孔出口下游冷却剂再贴壁形成热防护,使得距离气膜孔较远的区域冷却效率升高。在吹风比较小时:仅有正向冲击的叶片1相对于叶片0的综合冷却效率有所提高;由于偏置冲击消耗了更多了冷却剂动能,叶片2和3的综合冷却效率相对于叶片0明显降低,当吹风比为0.2时,二者分别下降了6.7%和11.6%。  
      关键词:涡轮叶片;冲击孔位置;冲击/气膜复合冷却;综合冷却效率   
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      更新时间:2025-07-09
    • 肋板倾角和形状对尾缘开缝区域非定常冷却性能的影响

      王瑞琴, 何坤, 晏鑫
      2023(12): 80-89.
      摘要:针对燃气透平叶片带肋板的尾缘开缝模型,采用延迟分离涡模拟非定常数值求解方法,研究了3种肋板倾角(10°, 12.5°, 15°)、4种肋板形状(直肋板,直-直型扩张肋,直-直型收缩肋,直-拱型收缩肋)条件下尾缘开缝区域的流动性能与冷却效果,分析了肋板几何参数对尾缘开缝区域流场结构和气膜冷却性能的影响。计算结果表明:对于带肋板的尾缘开缝结构,开缝壁面的展向平均冷却效率在肋板末端会因为冷气难以向肋板正后方扩散而出现突降,且突降幅度随着肋板倾角的增大而增大;增大肋板倾角会降低开缝壁面的整体冷却性能,当肋板倾角从10°增大至15°时,开缝壁面展向平均冷却效率的最低值从0.66降至0.6,下降了约9.1%;在4种肋板形状下,直-直型扩张肋在肋板间的开缝壁面上拥有最佳的冷却性能,在肋板下游的开缝壁面上表现最差,直-拱型收缩肋在这两段区域内的表现正好与之相反;直-拱型收缩肋条件下开缝壁面上展向平均冷却效率的最低值为0.675,相比直-直型扩张肋提升了约15%。  
      关键词:尾缘开缝;肋板参数;冷却效率;流场结构;延迟分离涡模拟   
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      更新时间:2025-07-09
    • 乙醚掺混对汽油喷雾发展和蒸发特性影响研究

      姚晓新, 尤冠文, 罗坤, 童尚庆, 汤成龙
      2023(12): 90-101.
      摘要:为开发汽油压燃(GCI)发动机可靠冷启动技术,采用实验和数值模拟结合方法研究了汽油、乙醚及其掺混燃料(掺混比为10%~50%)在不同工况下的喷雾发展及蒸发特性。结果表明,可视化实验及数值模拟获得的喷雾宏观形貌及液相截面落点分布结果吻合良好,且随着乙醚掺混比例的增加,喷雾贯穿距离与喷雾锥角增加幅度最高分别可达20%、10%,喷雾的粒径略有减小,但喷雾的蒸发程度明显增大;基于挂滴法开展的燃料液滴蒸发特性实验证实了乙醚掺混对于掺混燃料的蒸发具有显著促进作用;相同工况下,不同掺混百分比的掺混燃料的蒸发速率均先增大后减小,相比于汽油能够更快达到峰值,并且随着乙醚掺混比的提高,燃料喷雾蒸发速率得到了明显提高。结合实验与模拟研究结果,认为通过掺混高活性的乙醚,在提高汽油燃料雾化质量的同时,能够大幅提升燃油的蒸发速率,从而帮助提高缸内可燃混合气的形成质量,有望克服GCI发动机冷启动性能差的缺点。  
      关键词:汽油压燃发动机;二乙醚;喷雾;数值模拟;蒸发特性   
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      更新时间:2025-07-09
    • PODE2-4掺混正庚烷/甲苯燃烧碳烟颗粒理化性质影响研究

      田波, 李青, 魏明亮, 李志丹, 王宇
      2023(12): 120-128.
      摘要:为研究一种聚甲氧基二甲醚(PODE2-4)掺混正庚烷/甲苯混合燃料对碳烟颗粒理化性质的影响,搭建了同轴射流反扩散火焰燃烧平台,采用透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱仪(Raman)和热重分析仪(TGA)对颗粒样品进行分析。结果表明:随着PODE2-4由0掺混至30%,碳粒子直径逐渐向小粒径方向偏移,平均粒径逐渐下降,颗粒内部微晶曲率平均值逐渐增大,微晶长度则呈相反趋势,且减小幅度逐渐增大;一阶拉曼光谱中代表晶格内部缺陷和无序结构的D峰与代表石墨稳定结构的G峰的积分强度之比逐渐增加,石墨化程度降低,无序程度增大;质量损失速率峰值温度、起始氧化温度、燃尽温度和表观活化能均呈下降趋势,颗粒反应活性增强。分析结果表明,PODE2-4可作为燃料添加剂改变碳烟颗粒微观结构,进而增强其氧化活性,该研究可为实际工程应用中PODE_n与柴油掺混燃烧并促进DPF再生提供一定的理论参考。  
      关键词:聚甲氧基二甲醚;层流扩散火焰;碳烟颗粒;微观结构;石墨化程度;氧化活性   
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      更新时间:2025-07-09
    • 电极材料对NbOx Mott忆阻器稳定性的影响

      赵淑景, 任文君, 方胜利, 刘卫华, 李昕, 王小力, 杨世强, 韩传余
      2023(12): 129-135.
      摘要:为了改善NbOxMott忆阻器电学稳定性和一致性,提升NbOx Mott忆阻器构建人工脉冲神经元的应用潜力,研究制备了通孔型NbOx Mott忆阻器,并对比研究了Pt、W电极材料对器件稳定性和一致性的影响。研究结果表明,相较于常见报道的Pt电极器件,采用W电极的NbOx Mott忆阻器表现出了更为优越的稳定性和一致性。此外,利用NbOx Mott忆阻器搭建了振荡电路,成功实现了人工脉冲神经元的功能。基于W电极NbOxMott忆阻器的人工脉冲神经元可以稳定振荡时间超过10~6 s,循环耐久性可达1012次以上,其振荡波形的幅度及频率稳定性远好于基于Pt电极的人工脉冲神经元。进一步的XPS结果显示,在基于W电极的NbOxMott忆阻器中,W和NbOx界面生成了一层致密的WOx层,有效地阻挡了氧空位在NbOx材料中的迁移。相比之下,基于Pt电极的NbOxMott忆阻器因Pt层存在大量晶界且对氧空位有较强的吸附作用,导致在电激活和阈值阻变过程中氧空位发生跳动,从而降低了器件的电学稳定性。该研究为提升NbOx Mott忆阻器的稳定性和一致性提供了新的途径,有望推动其在脉冲型神经形态计算系统中的产业化应用。  
      关键词:Mott忆阻器;NbOx;阈值阻变;稳定性;人工神经元;电极材料   
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      更新时间:2025-07-09
    • 梅铭洋, 寇鹏, 张智豪, 梁得亮
      2023(12): 157-167.
      摘要:针对主动配电网电压优化控制中模型不确定性和通信代价大的问题,提出了一种基于灵敏度矩阵安全的多智能体深度强化学习(SMS-MADRL)算法。该算法利用安全深度强化学习,应对主动配电网的固有不确定性,并采用多智能体结构实现通信代价较小的分布式控制。首先,将电压优化控制问题描述为受约束的马尔可夫博弈(CMG);然后,对无功功率进行适当修改,通过分析节点电压的变化得到灵敏度矩阵,进而与主动配电网环境进行交互,训练出若干可以独立给出最优无功功率指令的智能体。与现有多智能体深度强化学习算法相比,该算法的优点在于给智能体的动作网络增添了基于灵敏度矩阵的安全层,在智能体的训练和执行阶段保证了主动配电网的电压安全性。在IEEE 33节点系统上的仿真结果表明:所提出的算法不仅能够满足电压约束,而且相较于多智能体深度确定性策略梯度(MADDPG)算法,网络损耗减少了4.18%,控制代价减少了70.5%。该研究可为主动配电网的电压优化控制提供理论基础。  
      关键词:主动配电网;电压优化控制;多智能体深度强化学习;安全深度强化学习   
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      更新时间:2025-07-09
    • 面向多目标探测的无线传感器网络资源调度方法

      李琦, 韦道知, 王希, 谢家豪
      2023(12): 179-189.
      摘要:针对传统无线传感器网络在协同探测跟踪目标过程中,资源调度模型要素考虑不周全、求解算法寻优能力弱、收敛速度慢等问题,首先,综合考虑了影响无线传感器探测网络效能的约束条件,设计了优化调度指标评价体系,并提出了指标描述的量化方法;接着,在此基础上以传感器探测网络效能收益最大为原则,建立了完善的资源调度模型;最后,通过引入混沌映射思想、正余弦算法、自适应权重因子,对象群优化算法进行了改进,并应用到模型的求解当中。仿真结果表明:所提出的资源优化调度方案能够有效提升无线传感器资源的利用率,并能选取合适的传感器资源来完成探测任务;改进后的象群优化算法与基本象群优化算法相比,迭代次数减少了41次,求解精度提高了124%,运行时间缩短了57%。  
      关键词:无线传感器网络;目标探测;资源调度;效能收益;指标评价;改进象群优化算法   
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      更新时间:2025-07-09

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    • 电化学阴极制氢耦合阳极废水污染物降解的研究进展

      冯江涛, 孙娅星, 林长征, 朱金薇, 延卫
      2023, 57(12): 41-58. DOI: 10.7652/xjtuxb202312005
      摘要:电解水制氢是一种绿色制氢技术,但其能源效率受到阳极析氧反应(OER)动力学的限制。针对这一问题,系统总结和论述了一种将电化学制氢与治污耦合来降低能耗的系统,该系统的优势是以阳极氧化污染物取代OER反应,在降低电解水制氢能耗的同时实现污染物的处理,达到制氢与治污的有机结合。论述了制氢和治污耦合系统中的电解槽设计对耦合反应的关键作用,设计合理的电解槽有利于获得更高的制氢和治污效率; 开发性能稳定的电极材料是实现高效制氢与治污耦合的另一关键方面,镍基、钴基、铜基材料及它们的复合材料都被作为电极材料用于电催化制氢和治污耦合系统,以提高系统的稳定性和制氢及有机污染物降解的效率; 醇类、酚类、醛类、尿素、肼、胺等有机物及液氨和含硫化合物等都被用于与制氢结合构成制氢和治污的耦合体系,这些物质的加入可以提高系统的电子利用率、防止O2/H2混合,不仅可以实现绿色产氢,还能够在制氢的同时降解污染物甚至生成更高附加值的化学品。对有机物去除耦合电解水制氢系统的影响因素、反应机理和存在问题等进行了深入分析,以期为电解水制氢与治污耦合系统的研究和应用提供一定的理论依据,并对耦合系统投入实际应用所存在的机理、经济等方面的困境提出了对应的解决措施与展望。  
      关键词:水电解;制氢;阳极氧化;污染物降解;制氢与治污耦合   
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      更新时间:2025-07-09
    • 蔡凌霄, 张钰婧, 王晓坡
      2023, 57(12): 72-79. DOI: 10.7652/xjtuxb202312007
      摘要:为了提高经典的Peng-Robinson立方型状态方程(PR方程)预测脂肪酸甲酯高压液相密度的精度,并为生物柴油的进一步工程应用提供可靠的密度预测方法,在对文献中发表的19种饱和脂肪酸甲酯和6种不饱和脂肪酸甲酯的常压液相密度实验数据进行收集的基础上,采用体积平移法对PR方程进行了修正。分析发现,体积平移量与所研究的脂肪酸甲酯中的碳原子数、双键数以及温度存在一定的规律,并获得了其定量关系式,得到了可以预测同系列脂肪酸甲酯液相密度的体积平移的PR方程(VTPR方程)。结果表明,利用所提VTPR方程计算得到的脂肪酸甲酯常压密度与实验数据的总体相对偏差为0.30%。将所提VTPR方程用于预测脂肪酸甲酯高压条件下的密度,预测值与实验数据的总体相对偏差为0.50%,可以满足实际工程的需要。  
      关键词:脂肪酸甲酯;密度;体积平移;Peng-Robinson方程   
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      更新时间:2025-07-09
    • 喷油参数对双螺杆空压机性能的影响

      吴光华, 吴华根, 高宝华, 李庆飞, 黄红叶, 候亮, 邢子文
      2023, 57(12): 102-109. DOI: 10.7652/xjtuxb202312010
      摘要:为研究喷油参数对双螺杆空压机工作性能的影响,并为优化和提高该类型空压机的整体性能提供参考,建立了喷油双螺杆空压机数学模型,研究喷油量、喷油温度等对空压机性能的影响,并通过模拟结果与实验结果的比较,验证了模型的准确性。结果表明:双螺杆空压机存在一个最优的喷油量,可以使空压机达到最佳的绝热效率和比功率,随着转速由3 000 r·min-1升高至4 400 r·min-1,最优喷油量呈现下降的趋势,随着背压由0.7 MPa提高至1.0 MPa,最优喷油量呈现升高的趋势。另外,喷油温度的升高使得双螺杆空压机的绝热效率下降、比功率上升,从而导致空压机性能恶化,因此在保证排气温度的同时,应尽量选择低的喷油温度。同时,喷油参数对泄漏与耗功的影响显著,随着喷油温度由303.15 K升高至323.15 K,各个泄漏通道泄漏量呈现上升的趋势,摩擦损耗呈现下降的趋势; 随着喷油量由0.5 m3·h-1增加至1.5 m3·h-1,各个泄漏通道泄漏量呈现下降的趋势,摩擦损耗呈现上升的趋势。研究工作可为喷油双螺杆空压机的性能优化提供有益的参考。  
      关键词:双螺杆空压机;喷油参数;数学建模;性能研究与优化   
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      更新时间:2025-07-09
    • 盐水液滴蒸发析晶实验研究及其反应工程法的单液滴模型

      张斌, 郭朋华, 牛衍赓, 邹瀚森
      2023, 57(12): 110-119. DOI: 10.7652/xjtuxb202312011
      摘要:为建立适用于盐水喷雾蒸发数值模拟的单液滴蒸发模型,开展了NaCl溶液的单液滴蒸发析晶研究。首先,搭建了可同时测量液滴质量、温度、粒径的单液滴蒸发可视化实验平台,基于液滴的流致振动特性,提出了利用低通滤波改善振动信号对质量测量影响的方法; 其次,开展了初始质量分数为10%的NaCl溶液液滴蒸发实验,明确了盐分析出对液滴温度、粒径和蒸发率的影响规律; 最后,基于实验数据,获得了相对活化能和无量纲粒径随液滴干基含水率的变化关系,并建立了NaCl溶液液滴的反应工程法模型。数值模拟结果表明:所提模型预测结果的最大相对误差小于8%。该实验平台可为含析出性溶质液滴干燥过程中的质量测量提供重要借鉴,所提出的反应工程法模型也可用于NaCl溶液喷雾干燥的大规模高效数值计算。  
      关键词:盐水液滴;蒸发析晶;喷雾干燥;反应工程法   
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      更新时间:2025-07-09
    • 超临界CO2材料腐蚀过程动力学与产物热力学研究

      郭亭山, 梁志远, 赵钦新
      2023, 57(12): 136-145. DOI: 10.7652/xjtuxb202312014
      摘要:针对超临界CO2动力循环高温承压部件与工质相容性问题,研究了T92耐热钢在600和700 ℃超临界CO2环境下的腐蚀过程动力学及其热力学产物。采用分子动力学计算了CO2在FeCr合金表面的吸附过程,模拟了T92耐热钢在初始氧化阶段原子的迁移和分布规律,并基于腐蚀热力学原理,分析了氧化层和碳化物的分布规律,最后通过高温腐蚀实验进行了验证。研究结果表明:700 ℃时,T92耐热钢氧化层厚度约为600 ℃时的13.5倍,氧化层结构为外侧Fe3O4层、内侧FeCr2O4层,氧化层内部主要为C23C6型碳化物; CO2优先吸附于Cr原子(111)表面,当Cr与CO2发生反应后,部分形成游离态的C沉积于氧化层表面,并以离子的形式向内扩散; 腐蚀过程主要由离子扩散控制,扩散速率随着温度的升高而增大。该研究为超临界CO2材料抗腐蚀性能评估提供了一种复合分析方法,也为关键高温承压部件材料的遴选及腐蚀寿命预测提供了数据支撑。  
      关键词:超临界CO2;分子动力学;腐蚀热力学;高温腐蚀   
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      更新时间:2025-07-09
    • 李济深, 张斌, 缪凡, 杨皓, 单建强
      2023, 57(12): 146-156. DOI: 10.7652/xjtuxb202312015
      摘要:针对ISAA程序原有气溶胶模型精度不足的问题,改进了安全壳喷淋去除模型。基于单液滴气溶胶收集机理,采用了新的惯性碰撞、拦截模型以准确计算大颗粒收集效率,采用更符合小颗粒去除机理的布朗扩散模型。加入热泳、扩散泳模型,以考虑安全壳中蒸汽冷凝过程对收集效率的贡献。选取了THAI、TOSQAN和CSE实验评估改进代码,并分别与COCOSYS、ASTEC和MELCOR程序计算结果对比。改进ISAA、COCOSYS计算THAI实验喷淋去除常数的最大误差分别为-28.6%、59.1%; 改进ISAA、ASTEC计算TOSQAN实验喷淋去除常数的最大误差分别为-12.3%、50.9%; 改进ISAA、MELCOR计算CSE实验喷淋去除常数的最大误差分别为-12.3%、90.3%。计算结果表明,改进模型能够更加精确模拟气溶胶悬浮质量的衰减趋势,在一定误差范围内能够准确模拟喷淋去除常数。研究有助于了解安全壳喷淋液滴对气溶胶颗粒清洗机理,获得模拟精度更高的代码分析手段,可以发现现阶段ISAA程序在气溶胶行为模拟上的不足,并探索代码未来的改进方向。  
      关键词:气溶胶去除;液滴收集;核安全;安全壳喷淋   
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      更新时间:2025-07-09
    • 数字孪生驱动的小样本旋转机械剩余寿命预测

      张诚, 马梓玮, 刘斌, 孙铮, 徐俊
      2023, 57(12): 168-178. DOI: 10.7652/xjtuxb202312017
      摘要:针对小样本数据下旋转机械剩余使用寿命难以准确预测的问题,提出一种数字孪生驱动的旋转机械健康因子构建及剩余使用寿命预测方法。通过融合卷积自编码器与Weibull分布构建数据驱动的旋转机械退化行为模型。使用旋转机械早期退化信号训练卷积自编码器,使其学习到早期退化信号模式; 使用卷积自编码器对测试信号进行重构并计算重构误差,将重构误差映射到[0,1]区间作为健康因子,根据健康因子拟合Weibull可靠度函数并预测旋转机械剩余使用寿命; 在旋转机械持续运行过程中基于实时数据重复上述步骤,实现旋转机械剩余寿命的实时更新。在PHM2012公开数据集上的测试结果表明:所提方法可以在不需要末期退化信号的前提下预测轴承剩余寿命,预测结果明显高于现有报道的各类方法,均方根误差和平均绝对百分比误差分别为938.8 s与42.62%。在巴斯夫新材料有限公司某自动化测试系统数字孪生预测性维护平台的应用案例表明,所提方法具有实际工业场景下小样本旋转机械寿命预测的可行性。  
      关键词:数字孪生;卷积自编码器;Weibull分布;旋转机械;剩余寿命预测   
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      更新时间:2025-07-09
    • 一种考虑微凸体接触角分布的结合面侧接触分形模型

      王世军, 刘鑫, 范凌松, 崔圣奇, 李鹏阳
      2023, 57(12): 190-200. DOI: 10.7652/xjtuxb202312019
      摘要:针对以往分形模型中忽略微凸体侧向接触和接触角度分布来源的问题,提出了一种考虑微凸体之间接触角分布的结合面接触刚度的侧接触分形模型。通过轮廓显微镜采集了接触表面的轮廓,采用三点峰方法将表面轮廓模型化,获得了相邻微凸体之间的水平距离及高度差的数据。利用功率谱密度法进行分析,发现相邻微凸体之间的水平距离和高度差均具有分形规律。根据所发现的分形规律,推导出两个微凸体相互接触时接触角的分布函数规律,然后采用分形理论建立了结合面的侧接触模型。基于这个模型,通过数值仿真,研究了分形参数、塑性指数、法向载荷系数及接触方式对结合面法向、切向接触刚度的影响。结果表明:无量纲切向接触刚度随着分形维数、塑性指数及法向载荷系数的增大而增大,随着无量纲分形尺度参数的增大而减小。对比有限元分析及模态试验的结果,发现二者最大相对误差为4.32%,相较LZT模型精度提高了46.8%,说明所提模型能够比较准确地预测结合面的接触刚度。  
      关键词:侧接触;接触角分布;分形模型;接触刚度   
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      更新时间:2025-07-09
    • 融合工况预测的混合动力拖拉机自适应能量管理策略

      朱镇, 曾令新, 林勇刚, 陈龙, 邹荣, 蔡英凤
      2023, 57(12): 201-210. DOI: 10.7652/xjtuxb202312020
      摘要:针对传统等效燃油消耗最小策略(ECMS)下等效因子取值固定和工况适应性差的问题,提出了一种融合拖拉机工况预测的自适应等效燃油消耗最小策略(PA-ECMS)。以搭载混合动力液压机械无级变速动力总成的大马力拖拉机为研究对象,将ECMS策略应用于混合动力拖拉机的动力分配。首先,基于径向基(RBF)神经网络,建立了拖拉机工况预测模型,通过历史工况预测未来一段时间的工况信息; 接着,结合电池荷电状态(SOC)反馈和预测的工况信息,对等效因子进行自适应调整; 最后,在PA-ECMS策略框架下,对混合动力拖拉机的功率进行优化分配。仿真结果表明:与固定等效因子的ECMS策略和仅基于SOC反馈的自适应等效燃油消耗最小策略(A-ECMS)相比,采用所提策略时拖拉机在犁耕工况下的油耗分别降低了6.30%和2.55%,且具有更好的电量维持性能。  
      关键词:混合动力拖拉机;等效燃油消耗最小策略;等效因子;神经网络;工况预测   
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      更新时间:2025-07-09

      目次

    • 2023年总目次

      2023, 57(12): 1-14.
        
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      更新时间:2025-07-09
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