最新刊期
2023年第57卷第3期
- 摘要：太阳能光催化分解水制氢中的气泡动力学,涉及多物理场和光催化反应之间的相互作用,相比传统的沸腾换热和电解水领域气泡动力学更加复杂且具有独特性。本文从光催化分解水基本原理出发,综述了催化剂表面气泡成核生长动力学规律及其行为调控的研究进展。对于光催化分解水的气泡成核尺度和过饱和度,可以通过经典成核理论估算,然而受现有测试方式的制约,尚无法同时获取高空间和高时间分辨率的成核过程信息。对于催化剂表面气泡的生长规律,通常可由惯性控制、扩散控制和化学反应控制3种机制进行描述,而决定气泡生长控制机制的关键是有效反应表面与气泡尺寸的相对大小。为了有效降低气泡覆盖对光催化反应系统带来的负面影响,可通过添加表面活性剂、调节催化剂表面结构和润湿性为主的被动调控方式,以及施加外部流场、声场、磁场和周期性光照为主的主动调控方式,对气泡行为进行定向调控加以实现。当前研究面临的主要挑战是揭示光催化分解水过程中复杂物理场作用下的相间作用和能质输运机理,从而为未来低成本、高效利用太阳能光催化分解水制氢应用提供指导。关键词：太阳能制氢;光催化分解水;光电转化;气泡动力学;行为调控878|30|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了避免压缩空气储能系统的蓄热过程中存在的问题，减少压缩热的产生及实现压缩热的高效利用，提出了一种新型复合压缩空气储能系统，建立了系统的热经济学模型，研究了系统在典型工况下的热力学和经济学性能，分析了关键参数对热力学性能的影响规律，并利用遗传算法进行了多目标优化。研究结果表明：系统在典型设计工况下的电-电效率和■效率分别为63.86%和58.18%，膨胀机组和压缩机组分别占总■损的17.3%和15.6%，系统的平准化度电成本为1.036元/（kW·h）；参数敏感性分析表明，卡琳娜循环存在最佳蒸发压力使系统的热力学性能最佳，系统效率随着水气罐进气压力、储气罐最高压力和废热水温度的提高而提高，系统的储能密度随着循环压缩次数的增大而线性增大。多目标优化结果表明，系统的最优■效率和平准化度电成本分别为59.1%和0.962元/（kW·h）。研究为压缩空气储能系统的设计提出了一种新的解决方案，系统在工业废热的综合利用方面具有较好的应用前景，分析和优化的结果可为所提系统的工程应用提供理论依据。关键词：压缩空气储能;近等温压缩;热经济学分析205|48|3更新时间：2025-07-09
- 摘要：为解决太阳能热发电系统存在的间歇性供电问题,基于热化学储能体系,提出将钙钛矿复合氧化物作为储能材料。采用溶胶-凝胶法制备了一系列A位掺杂的钴酸镧钙钛矿氧化物La1-xMxCoO3(M=Sr,K,Ba; x是M元素掺杂的摩尔分数的百分点),利用同步热分析仪在空气气氛下对该系列样品进行测试,并探究煅烧温度、A位掺杂元素种类、掺杂量对样品合成及热化学储能性能的影响。通过X射线衍射仪对钙钛矿样品的晶体结构进行了表征分析。结果表明:由于较低的煅烧温度导致样品不纯,在热重分析时,第一个循环的还原过程质量损失率太大,且样品的质量变化随着循环而产生恶化。较高的温度可以得到纯度和结晶度更高的样品; K的掺杂对样品的储能性能无效; Sr掺杂样品的质量变化随着Sr掺杂量的增加呈现先增加后减小的趋势,其中LS28C的储能性能最好; Ba掺杂后,样品的质量变化和反应速率随着Ba含量的增加而提高。该实验研究在空气条件下进行,无需增设真空泵等设备,既简化了系统,也降低了运营成本。关键词：钙钛矿氧化物;A位掺杂;空气流;热化学储能;热重分析114|25|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：为研究方腔式蓄热单元内有机相变材料融化过程的传热规律,数值模拟了不同体积分数石墨烯纳米片填充下复合相变材料融化过程的液相分数和努塞尔数的变化; 针对方腔蓄热单元热量在顶端聚集的问题,构建了分层模型,模拟了不同模型中复合相变材料的融化过程。结果表明:当石墨烯纳米片体积分数分别为1%、3%和5%时,复合相变材料完全融化时间分别为32.1、20.0、17.5 min,与纯质石蜡相比,融化时间分别缩短了70.47%、81.62%和83.92%; 方腔上下等分时,融化时间相比于未分层时缩短11.88%; 将方腔上下部分别填充体积分数1%与5%的复合相变材料,相比于未分为层时,整体填充3%的复合相变模型融化时间缩短了25.83%。由模拟结果可得,在石蜡中添加石墨烯纳米片可以使其导热性能有很大程度的提高,同时黏度增长程度较小,对自然对流产生的影响也比较小。综合考虑可以发现,在石蜡中添加石墨烯纳米片可以强化其传热性能; 分层模型可以缩短相变材料融化时间,合适的填充方案能够进一步加快矩形方腔的融化过程。关键词：相变蓄热;纳米颗粒;数值模拟;结构优化116|5|0更新时间：2025-07-09
专题 新能源与储能
- 摘要：针对污染小、能效高、可燃性差、低毒性的新型R32可替代制冷剂在水平管内低温工况下的沸腾换热特性开展研究,设计并自主搭建了管内对流沸腾相变换热实验系统,分别开展了3 mm、4 mm小管径水平管内低温R32沸腾换热的实验研究,探究了质量流速、热流密度、饱和温度等参数对R32对流沸腾换热特性的影响,分析了蒸干对沸腾换热系数恶化的影响机制。结果表明:3 mm内径管的沸腾换热相比4 mm通道平均提升约8%～12%,且高质量流速下的临界干度几乎与管径无关; 相较传热特性,R32饱和温度对两相流动阻力更为敏感,饱和温度自13 ℃降低至11 ℃时阻力损失提高约23%; 利用改进的Fang关联式,可实现小管径水平管内R32对流沸腾换热系数预测,88.56%的实验数据误差可控制在±10%范围内。关键词：R32制冷剂;小管径水平管;沸腾传热;关联式88|22|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：为厘清迷宫密封内摩擦损失的影响因素并建立摩擦系数预测模型，基于Vannini等搭建的迷宫密封实验装置，以超临界二氧化碳为工质，采用数值方法，探究了雷诺数、进出口压比以及间隙半径比对摩擦系数和泄漏特性的影响关系。结果表明：摩擦系数随雷诺数的增加而减小，随进出口压比的增加基本不变。泄漏量在雷诺数小于10～4时基本不变，但在大于10～4时随雷诺数的增大而减小，且泄漏量随进出口压比增大而增大。在不同工况条件下，摩擦系数和泄漏量随间隙半径比的增加而线性增大，但摩擦系数的斜率基本不变，泄漏量的斜率随进出口压比的增大而增大。当雷诺数较高、压比较低时，在密封的入口区域会存在尺寸较大的涡，这有利于泄漏量降低，但此时泄漏模型的预测精度有少许降低。当间隙半径比较小时，摩擦损失主要源于密封间隙内的流动；当间隙半径比较大时，流体与壁面的相互作用是摩擦损失产生的主要原因。最后，基于数值计算结果，提出了摩擦系数预测模型，并验证了该模型预测精度。研究结果将为提高超临界二氧化碳迷宫密封及透平机械的设计水平提供参考。关键词：迷宫密封;摩擦损失;泄漏特性;数值计算165|22|2更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了提高运载火箭变推力调节过程中气体吹除乳化技术的成熟度，使液体燃料在低流量条件下流经喷注器时能够保持足够高的压降水平，并实现充分雾化，通过实验手段，以水和氮气为工质，针对某型号燃料头腔开展了单相液及气液两相对比实验，定量分析气体吹除乳化过程对压降水平的提升效果，基于泊金汉定理提出了一种可描述高速气液两相流混合乳化过程压降特性的数学模型。研究结果表明：气体吹入可显著提高燃料流经燃气发生器产生的压降；单相流动时，压降最高产生于阀芯处，且压降随液体流量的升高呈指数形式，而两相流动的最大压降产生于乳化混合段，且液体流量一定时，压降与气体流量呈现线性规律。通过定义无量纲参数乳化数E表征气体吹除乳化过程气液两相撞击时的动量交换强度，所建立的压降模型计算结果与实验数据的平均误差为4.38%,能够较为准确地预测气体吹除乳化过程的两相压降特性。关键词：燃气发生器;气体吹除乳化技术;气液两相流;压降模型73|18|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了研究可展直纹面面齿轮的承载接触特性，从而说明其与传统齿面的差异，建立了正交直齿面齿轮的可展直纹面表达式，因其相对传统齿面的偏差为微观量，为满足局部共轭条件，对该直纹面进行了双向修形，并令其与标准渐开线圆柱齿轮啮合；基于齿面接触分析和有限元承载接触分析，对比研究了两种传动比的修形直纹面和传统齿面的主曲率、几何(空载)接触特性、承载接触特性，结果表明：传动比较大时该直纹面与传统齿面具有几乎相同的几何特征与承载特性，传动比较小时边缘接触使得接触和弯曲应力大幅增加。因此，传动比较大时可展直纹面可替代传统齿面，提高其可加工性；将所提有限元法获得的传统齿面结果与文献实验结果进行了对比，结果表明：齿面接触应力、面齿轮齿根弯曲应力、圆柱齿轮齿根弯曲应力误差率分别为2.17%、12.33%、3.97%,满足计算精度要求，证明了所提计算方法的可靠性。关键词：可展直纹面;修形;面齿轮;有限元方法;承载特性72|22|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了提高滚珠丝杠系统的运动精度同时减少能耗，提出了一种新的模糊平方项自适应滑模控制方法，可以在降低能耗的同时有效提高滚珠丝杠系统的运动精度。采用集中质量模型建立滚珠丝杠动力学模型，同时引入LuGre摩擦模型，估计摩擦力。所提出的自适应方法可以在非线性滑模面的趋近和滑动阶段根据误差平方项的变化来自动调节控制增益，设计了对应的边界层厚度模糊推理系统，在提高信号输出、减轻颤振和实现精确跟踪的同时减少高增益带来的能耗。实验数据显示，当使用设计的FASMC控制器时，最大跟踪误差为21.32μm,在工作台增加20 kg质量块和高速负载情况下，最大跟踪误差分别为22.15μm和24.97μm。与一阶滑模FOSMC控制器和其他自适应控制器的对比结果表明，所提出的控制策略可以有效提高跟踪精度和鲁棒性。关键词：滑模控制;滚珠丝杠系统;自适应控制;LuGre摩擦;跟踪误差53|30|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：基于对压气机叶片局部加工质量的分析，针对描述波纹度的关键参数，提出了描述波纹度加工偏差的正弦函数数学模型。该模型针对叶片加工型面存在的“微小波纹”现象，用幅值、频率和初始相位高效直观地体现了波纹度的波纹高度、波纹宽度和波纹初始相位参数。以某发动机高负荷叶型为对象，采用数值模拟手段研究了波纹度偏差关键几何参数对压气机高亚声速叶型气动性能的影响规律及机理。结果显示：在波纹宽度与起始相位相同的前提下，攻角范围会随着波纹高度的增加而减小，叶背局部波纹高度增加会导致流动损失增加；加工质量差的波纹高度大且波纹宽度小的叶型性能退化最严重，Ma=0.8时损失系数相较于设计叶型至少升高24.2%。根据文中结果对现有加工工艺提出两点建议：其一，叶背波纹高度较小和波纹宽度较大，若能保证其中之一，能使得叶型性能下降程度不显著；其二，可根据叶型的低损失攻角范围选择性接受叶背起始加工偏差状态。关键词：波纹度;加工偏差;高负荷叶型;气动性能93|22|4更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对智能轴承外圈径向开槽结构中以电池供能的状态监测设备存在应用场合受限的问题，提出了一种适用于智能轴承自供电系统的压电-摩擦复合式振动能量采集器。该能量采集器以带双质量块的三角形单晶压电悬臂梁为基础，在悬臂梁的振动方向上有机集成兼具限位功能的摩擦纳米发电机，实现了振动和限位碰撞过程中压电-摩擦电两种模式的复合协同发电，有效利用了空间并提高了输出性能。同时，利用集中参数法建立了能量采集器的机电耦合动力学模型，通过COMSOL软件分析了不同结构与尺寸对压电悬臂梁固有频率和输出电压的影响，并通过试验验证机电耦合动力学模型与仿真分析的准确性。试验结果表明：所提能量采集器能够在0～28.2 m/s2的智能轴承正常工作振动加速度范围内有效工作；在加速度为2 m/s2时，该采集器的压电和摩擦电单元开路输出电压最大峰峰值分别可达1.28 V和1.05 V;在加速度为20 m/s2时，该采集器的压电和摩擦电单元开路输出电压最大峰峰值分别可达2.85 V和1.18 V。关键词：智能轴承;自供电;压电-摩擦复合;振动能量采集87|23|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对目标通过机动进入无人机雷达探测盲区、导致雷达跟踪不稳定的问题，提出一种无人机编队协同航路规划方法。首先，根据雷达多普勒速度盲区、雷达探测视角、距离边界区等建立协同航路规划约束条件；然后，以机动目标稳健跟踪为目的建立优化目标函数，并结合约束条件构建协同航路优化模型；最后，设计了一种自适应原始-对偶迭代算法，对建立的航路优化模型进行快速求解，得到无人机飞行实时航路。对比仿真结果表明：所提方法能够实现无人机编队协同航路快速规划，达到对机动目标持续稳定跟踪的目的；与传统的高斯伪谱法和模型预测控制算法相比，所提方法求解速度提升了10%,算法复杂度相对较低；所提方法求解的无人机航路平滑性较好，可减少无人机飞行油耗，便于长时留空探测。关键词：无人机编队;多普勒速度;机动目标;航路规划;雷达跟踪72|15|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了深入研究气泡在水中自由上升轨迹为之字形或螺旋形的运动机理，通过实验观察气泡上升运动过程及形状变化，从宏观受力的角度，将气泡路径和尾涡耦合起来，从两个正交角度进行拍摄，获得了气泡三维运动轨迹，分析了其运动波动特征，从浮力和尾涡牵引力的动态平衡解释了气泡之字形运动的机理。结果表明，之字形运动是由于气泡尾部涡的脱落及边缘负压大小的变化导致的，具体形成之字形还是螺旋形轨迹取决于低压点转移路径——沿经线还是纬线。对于扁平气泡，低压点沿经线转移，形成之字形轨迹；对于球度较圆气泡，低压点沿纬线转移，从而形成螺旋形运动轨迹。螺旋轨迹较之字形轨迹上升速度更快，振动频率更低。关键词：气泡路径;尾部涡脱落;尾部涡边缘;负压;振荡频率70|22|0更新时间：2025-07-09
专题 新型动力循环
- 摘要：针对磁悬浮永磁同步电机转子系统在悬浮控制过程中,由于磁力参数不准确从而影响控制器的优化设计甚至破坏系统稳定性的问题,提出一种基于高斯调制函数法的磁力参数辨识方法,并设计滑模控制律对转子的稳态悬浮进行控制。首先,让磁悬浮转子系统在PID控制下闭环稳定,再以多正弦信号激励系统,利用高斯函数作为调制函数,对磁悬浮转子系统连续动力学模型进行数字调制积分,从而建立离散等价参数辨识模型; 然后,选择与磁悬浮转子系统频带覆盖范围相匹配的尺度参数构建高斯调制函数,对磁悬浮永磁同步电机实验台的磁力参数进行辨识; 最后,依据辨识所得的模型参数设计滑模控制器,实现永磁同步电机转子的稳态悬浮。所提方法避免了对微分信号的直接处理,同时又回避了积分初值问题,能够便捷、有效地辨识磁力参数; 所设计的滑模控制器使得磁悬浮转子系统拥有更好的稳态和动态性能。实验结果表明:根据所提方法设计的滑模控制器能够使转子在0.2 s内到达目标位置并保持稳定,其调节时间仅为PID控制的40%。关键词：永磁同步电机;磁悬浮转子系统;PID控制;参数辨识;滑模控制;调制函数71|13|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：为发展高性能多级跨声速压气机先进设计体系,提出了压气机多圆弧叶型、多圆弧厚度分布叶型及修正NACA 6-系列叶型造型方法,利用NASA/GE研发的高效节能发动机E3高压压气机前6.5级的准三维设计数据,建立了相应的压气机三维几何参数化模型,并通过数值模拟研究了造型压气机在多个转速下的内部流动及增压特性。结果表明:在100%设计转速近最高效率点处,造型压气机的质量流量与设计目标及与原型压气机试验结果的误差分别为0.4%和0.6%,绝热效率的误差分别为1.9%和0.9%; 造型压气机模拟及原型压气机试验所得总压比均低于设计目标; 前排跨声转子叶片气动负荷过大导致激波脱体严重是压气机的主要设计不足,改善叶片气动负荷分布、缓解叶片溢流是提升压气机气动性能尤其是设计点总压比的有效方法。研究成果对开展多级跨声速压气机设计优化具有参考价值。关键词：E3高压压气机;几何参数化;增压特性;激波脱体59|23|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对传统三维力传感器存在的非线性误差、维间耦合误差过大等瓶颈问题,面向重载、高频、强冲击三维力的测量需求,基于聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜,结合并联分载原理,创新性的利用冲击力产生的倾覆力矩,设计了立柱菱形布局的压电薄膜三维力传感器结构,立柱菱形布局时具有抵消维间耦合能力,每个立柱近似只受单个倾覆力矩的影响,故可进行组合测量。探究了PVDF压电薄膜的最优布置,采用理论分析、有限元仿真分析和实验验证相结合的方法,对传感器设计方案的可行性进行了验证。研制了组合式自解耦压电薄膜三维力传感器样机,分别对其进行准静态标定实验和动态标定实验,实验结果表明,改进后传感器具有高灵敏度、高固有频率等特点,3个方向非线性误差均小于0.2%,维间耦合误差在1.2%以内,其结构设计具备抵消维间耦合的能力。该三维力传感器在高精密轴承钢球冷镦成型及瞬态强冲击等场景下有着重要的应用价值及潜力。关键词：三维力传感器;聚偏氟乙烯;压电薄膜;维间耦合;重载88|23|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对齿轮系统中同时出现裂纹与磨损故障时实现复合故障诊断较为困难的问题,提出了考虑齿廓磨损和齿根裂纹故障的齿轮传动系统动态特性分析模型。首先,基于Archard公式,建立齿轮传动系统磨损数值仿真模型,求解不同磨损周期下的齿廓磨损量; 然后,通过势能法建立裂纹及磨损作用下的单齿啮合刚度计算模型,在双齿接触区考虑啮合齿对磨损量间的关系,结合变形协调,建立双齿啮合刚度计算模型; 最后,采用集中质量法建立齿轮系统4自由度动力学模型,以含故障的时变啮合刚度为输入,使用Newmark-β法对动态响应进行求解,获得不同程度裂纹与磨损作用下的齿轮动态特性。实验结果表明:该模型能够较好反应复合故障中磨损与裂纹特征; 与未考虑磨损后双齿区实际变形的裂纹与磨损复合故障模型相比,该复合故障模型双齿区刚度计算准确性提高了约22%,所提模型可为含磨损与裂纹的齿轮传动系统故障诊断提供有效的动力学补充。关键词：时变啮合刚度;齿根裂纹;齿廓磨损;动力学模型;动态响应100|13|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对三电平脉宽调制(PWM)逆变器运行过程中会产生大量共模电压、高频dv/dt等谐波的问题,采用一种分区域PWM调制策略(Ma-PWM)来抑制PWM变换器的共模电压。通过调制指数将三电平空间矢量重新划分为多个不同的调制区域,在不同的调制区域内采用4种基本矢量类型中的大矢量、中矢量以及小矢量来实现三电平PWM调制算法。分区域PWM调制策略将扇区内部的小区域划分为高、低两个调制区域,并合理选择最邻近的基本电压矢量来合成参考矢量。仿真结果表明:Ma-PWM调制策略在不同负载类型下的共模电压幅值为直流母线电压的1/6; 此外,在可变速负载下,PWM逆变器的共模电压幅值不仅能够减小到原来的1/2,而且PWM逆变器输出电流波形的总谐波失真小于5%。该方法不仅能够抑制共模电压,还能够减小PWM逆变器输出电流的总谐波失真。关键词：三电平PWM逆变器;共模电压抑制;脉宽调制;扇区划分;电压矢量83|24|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对通信基站管理系统目前多采用融合人工经验的测试方法,无法模拟长周期且发生时间合理的测试用例问题,提出了一种基于基站告警日志的测试用例建模方法。首先,以基站日志产生时间间隔为研究对象,从数据整体、设备类型、日志类型、设备和日志类型等维度分析发现日志产生时间间隔服从幂律分布的规律; 然后,对比分析最小二乘法、极大自然估计与最大后验估计3种不同的参数估计算法,以估算误差为依据,发现最小二乘法的拟合度更高且残差最小,拟合优度与平均绝对百分误差的平均值分别为0.96和3.5%; 最后,采用最小二乘法对日志时间间隔进行幂指数估算,保留局点拟合优度大于0.7的告警组成测试用例。该模型应用于全国多个不同城市通信基站的告警日志间隔分布估算,实验结果表明:所提模型可以实现85%以上日志分布规律计算,为编排贴近实际运行环境的测试用例奠定基础,进一步提升测试结果的可靠度。关键词：通信基站管理系统;测试用例;幂律分布;参数估计;最小二乘法45|6|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对电容层析成像技术(ECT)重建的图像精度低、对流动参数测量误差较大的问题,提出了一种采用多任务学习和电容层析成像的两相流参数测量方法。首先,采用残差模块作为特征提取模块对Landweber算法重构的图像进行特征提取,以此消除重建图像的伪影对流动参数测量所带来的干扰; 其次,为了进一步提升模型的抗噪声干扰能力,采用硬参数共享的双路输出神经网络结构进行初次相含率测量; 之后,采用融合神经网络与极端随机森林等分类模型的方法来实现流型识别; 最后,为了进一步提升相含率测量的准确度,采用极端随机森林等回归模型通过融合流型识别和初次相含率测量的结果,获得最终的相含率。实验结果表明:该方法相对于仅采用神经网络的方法,可以提升相含率测量的准确度; 在实测数据测试中,该方法进行相含率测量的相对误差在5%以内,流型识别的准确度可以达到98%以上,表现出了较好的抗噪声干扰能力,能够满足对实际工业应用的需求。关键词：电容层析成像;多任务学习;两相流;流型识别;噪声干扰38|13|0更新时间：2025-07-09
——————————————————————
- 技术支持由北京北大方正电子有限公司提供 京ICP备09064830号-19
京公网安备11010802024621 - 本系统建议在Chrome、 IE9+ 以上版本浏览器阅读本站内容，360浏览器请切换至极速模式
- Cookies帮助我们提供服务并提供个性化体验。使用本网站，即表示您同意我们使用Cookies
0