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2024年第58卷第2期
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压缩空气与热化学复合储能系统反应器动态性能研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
姚尔人, 仲理科, 邹瀚森, 李瑞雄, 席光, 王焕然
2024, 58(2): 1-11. DOI: 10.7652/xjtuxb202402001
摘要:针对压缩空气与热化学复合储能系统中,由于压缩机的波动运行而导致的反应器不稳定运行问题,通过建立热化学反应过程完备的数理模型,探究了不同工况参数对反应器内工质传热特性和甲醇裂解性能的影响规律,进而建立了反应器的运行调控策略,以实现其内部热能到化学能的高效稳定转化。研究结果表明:在反应器的变工况运行过程中,反应器内反应物和空气温度在气体流动方向分别呈现升高和降低的趋势; 甲醇裂解率随空气流量和反应器空气侧入口温度的增加而增加,随甲醇流量的升高而逐渐降低,反应器空气侧入口温度的扰动对甲醇裂解率的影响程度最大,而反应器内甲醇裂解率对甲醇流量扰动的响应速度最快; 通过建立前馈加反馈调控策略,分别控制进入反应器和压缩机的工质流量,在压缩机85%~110%的输入功率范围内,反应器可在1 000 s内实现95%的甲醇裂解率,证明了所提出调控策略的快速响应性和有效性。   
关键词:压缩空气;复合储能;甲醇裂解;动态性能;调控策略
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更新时间:2025-05-13
利用长短期记忆神经网络的改进POD-Galerkin降阶模型及其在流场预测中的应用
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
张译文, 王志恒, 邱睿贤, 席光
2024, 58(2): 12-21. DOI: 10.7652/xjtuxb202402002
摘要:针对标准POD-Galerkin降阶模型在流场快速预测中存在误差而导致精度不高的问题,提出了一种利用长短期记忆神经网络的改进POD-Galerkin降阶模型。使用本征正交分解对流场进行降维,投影得到低维降阶模型,引入两个长短期记忆神经网络,建立从POD-Galerkin降阶模型到实际POD模态时间系数之间的修正映射、低阶模态时间系数与高阶模态时间系数之间的扩展映射,分别用于消除标准POD-Galerkin降阶模型的误差累积和扩展降阶模型的阶数,从而实现物理驱动与数据驱动混合的流动降阶模型的构建。将改进POD-Galerkin降阶模型应用于二维圆柱绕流的流场预测,通过与原始标准POD-Galerkin降阶模型的对比,分析了所提模型的精度和计算速度。结果表明:添加神经网络修正项后的降阶模型相较于标准POD-Galerkin降阶模型,有效提升了降阶模型的精度,预测各阶模态时间系数的均方根误差能够减小1~2个数量级,预测的流场更接近原始流场; 在预测相同阶数的情况下,计算时间显著减小,基于4阶和6阶扩展的8阶改进降阶模型相较于原始8阶POD-Galerkin降阶模型预测速度分别提高了约56%和25%。   
关键词:本征正交分解;降阶模型;神经网络;流场预测
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更新时间:2025-05-13
综合管廊中掺氢天然气泄漏安全性分析
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
张成龙, 李俊磊, 张永海, 李璐玲, 段鹏飞, 魏进家
2024, 58(2): 22-30. DOI: 10.7652/xjtuxb202402003
摘要:为了解掺氢等多因素耦合对管道输送中掺氢燃气泄漏扩散的影响,针对3种常见燃气输送场景中的地下综合管廊,从其受限空间易导致燃气云积聚爆燃的特性出发,考虑不同泄漏方向、掺氢比、管道压力等影响因素,使用Fluent软件对综合管廊内可能出现的泄漏场景进行模拟,研究了其内部燃气的分布特性,并对报警探针位置及其间距设置进行了安全性分析。模拟结果表明:泄漏口朝向会严重影响贴壁燃气分布,二次流近壁区的燃气积聚更加明显,在侧壁距顶部30 cm处安装探针能有效降低报警延迟; 当掺氢体积分数为20%时,泄漏速度提高了9.03%,导致泄漏口近端的燃气积聚加剧而泄漏口远端的风险略微增加; 燃气泄漏5 s时的爆炸浓度(燃气摩尔分数大于4%)区间距离为1.54 m,添加10%、20%的氢气可使该距离分别增加16.2%(1.79 m)、36.4%(2.10 m); 当管道压力增加至0.8、1.2、1.6 MPa时,达到报警浓度的时间分别缩短了18.9%、28.3%、32.1%。研究可为综合管廊内掺氢天然气的输运安全提供参考。  
关键词:新能源;氢能安全;掺氢燃气;泄漏报警
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更新时间:2025-05-13
应用不同深度学习代理模型的灯笼型扰流柱通道换热性能分布预测方法比较
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
高尚鸿, 张韦馨, 杨克峰, 汪翔宇, 丰镇平
2024, 58(2): 31-42. DOI: 10.7652/xjtuxb202402004
摘要:为提高对灯笼型扰流柱通道端壁面的换热分布预测能力,构建并比较了几种深度学习代理模型的预测性能。应用数据驱动的思想,建立了多项式响应面模型(RSM)、径向基函数模型(RBF)、径向基神经网络模型(RBFNN)、Kriging模型和总体平均近似模型(Ensemble)共5种传统代理模型以及5种基于生成对抗网络的深度学习代理模型,包括有残差网络的pix2pix模型、pix2pixHD模型、CycleGAN模型、StarGAN模型以及单一无残差网络的pix2pix模型,以扰流柱截面参数为设计变量,通过拉丁超立方抽样分别得到了样本数为50、25、12、6和3的训练集,并根据扰流柱尾迹高换热区分布特点,将训练样本数为50的数据集分为宽样本数据集和窄样本数据集,比较了不同代理模型对端壁面换热性能的预测精度、计算成本和泛化能力。结果表明:有残差网络的pix2pix模型相比于无残差网络的pix2pix模型,预测精度得到有效提高,在样本数为50的情况下,面平均值预测误差从0.68%降低到0.32%,平均相对误差从6.89%降低到6.41%,而且当训练样本数减少时,有残差网络的模型预测能力更加突出; 传统代理模型的时间成本可忽略不计,但深度学习模型的单卡训练时间较长,且增加残差网络后的模型计算成本更高; 当训练样本数为50时,传统代理模型和深度学习模型之间预测精度差异不大; 当训练样本数逐渐减少时,深度学习代理模型展示出更高的预测精度和泛化能力; Kriging模型虽然泛化能力强,但是预测结果趋同; RSM模型、RBF模型和Ensemble模型泛化能力最差,训练样本数较少时,预测结果严重失真。可见在换热性能预测方面,深度学习模型在预测精度与泛化能力上均有显著优势,尤其适合于小样本问题,对提高灯笼型扰流柱截面设计效率具有参考价值。  
关键词:燃气轮机;代理模型;深度学习;扰流柱;换热性能预测
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更新时间:2025-05-13
面向余热回收的超临界CO
2
动力循环高级分析
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
姜悦茂, 王顺森, 吴杰鹏, 颜晓江, 宋立明
2024, 58(2): 43-55. DOI: 10.7652/xjtuxb202402005
摘要:针对常规分析方法不能揭示部件总损中那部分是由自身不可逆性造成的以及有多少可以通过优化而避免的问题,对面向余热回收的超临界CO
2
动力循环进行了高级分析,找出损来源,探究部件真实提升潜能。首先,从热力学、经济与紧凑性3个角度对回热式循环余热回收系统进行了多目标优化,进行了热经济与常规分析; 继而,将每个部件的损细分为内源可避免、内源不可避免、外源可避免与外源不可避免4部分,进行了高级分析; 最后,比较了常规与高级分析结果,揭示了常规分析方法的局限性。结果表明,经优化后系统净发电量、平准化度电成本与单位功率面积分别为6.24 MW、4.48 美分/(kW·h)与0.19 m
2
/kW; 回热器总损率最高,约为36.7%。由于关键设备技术限制,系统极限效率相比理想工况低约7%,系统总损主要由部件自身不可逆性产生,其中有42.9%可通过部件改进而减少。在不同燃机工况下,透平具有最高的内源可避免损率。  
关键词:余热回收;超临界CO2动力循环;多目标优化;热经济分析;高级分析
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更新时间:2025-05-13
采用免疫算法的离心压缩机叶轮多目标优化及性能分析
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
梁璐, 宫武旗, 刘一彤, 王芳
2024, 58(2): 56-65. DOI: 10.7652/xjtuxb202402006
摘要:为进一步探索高性能离心压缩机的优化设计方法,以某气浮轴承离心制冷压缩机叶轮为研究对象,结合多层前向神经网络,发展了基于非支配近邻免疫算法的叶轮多目标优化策略。首先,采用免疫算法优化神经网络的隐含层结构,以提升其作为代理模型的非线性逼近能力; 其次,以近喘振点、设计点、近堵塞点的多变效率最大为优化目标,采用免疫算法进行叶轮全工况性能寻优,并通过数值仿真对优化前、后叶轮的气动性能及流动特性进行了对比分析。仿真结果表明:采用免疫算法进行优化后,叶轮在近喘振点、设计点、近堵塞点的多变效率分别提高了1.8%、1.9%、4%,稳定运行工况范围明显拓宽; 对比流场后发现,在90%叶高处,主叶片和分流叶片载荷从前缘至尾缘均明显增加,叶片做功能力增大; 分流叶片进口倾角减小使得叶片进口冲击损失降低,流道内泄漏流与主流掺混现象明显减弱,叶轮内部流动更加均匀。研究结果验证了所提多目标优化策略的有效性。  
关键词:离心制冷压缩机;多层前向神经网络;非支配近邻免疫算法;气动性能;多目标优化
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更新时间:2025-05-13
不同氢气喷孔直径对汽油掺氢X型转子发动机性能及污染物排放的影响
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
张泽奇, 杜洋, 杨正浩, 高旭, 何光宇
2024, 58(2): 66-78. DOI: 10.7652/xjtuxb202402007
摘要:针对高效X型转子发动机汽油燃烧不充分的问题,提出了一种缸内直喷掺氢方法用于提升燃烧效率和发动机热力性能。建立了X型转子发动机三维CFD数值模型,通过缸压、放热率和功率实验数据验证了模型有效性,在喷氢总量、喷氢压力、喷氢开始时刻相同的条件下,分析了氢气缸内直喷且汽油预混时氢气喷孔直径对发动机缸内流动、燃烧、热力性能以及污染物排放特性的影响,并与纯汽油预混式发动机性能进行对比,揭示了缸内直喷掺氢方法的优越性。结果表明,在小氢气喷孔直径(2 mm)下,火焰传播比较均匀,且在燃烧室两侧狭缝中都有较大的对称的火焰,燃烧更加充分,发动机指示热效率达到了最高37.07%,较不喷氢和大氢气喷孔直径(4 mm)分别提高了10.23%和7.85%。与大氢气喷孔直径相比,虽然小氢气喷孔直径下NO
x
排放量上升了21.12%,但是碳氢化合物、碳烟排放量分别下降了79.08%和2.17%。小氢气喷孔直径(2 mm)为最优喷氢方案,研究为X型转子发动机的喷氢方案设计与优化提供了指导。  
关键词:转子发动机;氢气直喷;喷孔直径;污染物;热效率
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更新时间:2025-05-13
平准化成本的加氢站供氢路径分析比较研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
霍天晴, 刘家璇, 李东, 刘奇峰, 王斌, 杨福胜, 吴震, 方涛, 张早校
2024, 58(2): 79-90. DOI: 10.7652/xjtuxb202402008
摘要:为保证加氢站氢气供应、降低氢气终端价格,对不同加氢站供氢路径的经济可行性与适用场景进行了探讨。研究基于氢气的平准化成本建立了典型外供氢加氢站与站内制氢加氢站的经济模型,并对制氢原材料成本、氢气运输距离、能耗等关键影响因素进行敏感度分析,探究了不同来源和供给模式下氢气终端成本的形成机制。此外,通过建立生命周期模型,分析未来可能的碳税对于氢气消费终端价格的影响。结果表明,运输距离与单车承载量是外供氢路径下影响终端成本的主要因素,在考虑碳税情况下这种影响更为显著,而站内制氢路径下影响成本的主要因素为原材料价格和制氢能耗。有机液体储氢运输经济运输距离为220~1 700 km,可覆盖我国主要大规模氢气运输场景; 天然气站内重整在天然气供应充足、价格低于4元/m
3
时优势明显; 站内电解水与可再生能源发电结合经济和环境优势明显,供氢价格可维持在35元/kg以下。研究指明了我国加氢站不同供氢方式的未来发展方向,为供氢路径选择提供了可靠的经济评价方法,有望对加氢站建设与地区氢能发展政策制定提供有益参考。  
关键词:加氢站;站内制氢;平准化成本;碳税
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更新时间:2025-05-13
低温风洞中液氮液滴的破碎特性模拟研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
苗庆硕, 魏震, 陈佳军, 张海洋, 钟富豪, 郑勉, 刘秀芳
2024, 58(2): 91-99. DOI: 10.7652/xjtuxb202402009
摘要:为探究低温风洞中液氮液滴的破碎特性并阐明其破碎机理,基于耦合水平集流体体积函数(CLSVOF)方法,采用自适应局部网格加密技术,构建了二维液氮液滴破碎模型,对比了液氮液滴与常温液滴的形态演变规律,计算分析了韦伯数(We)对液氮液滴形态、变形系数及时间特性的影响规律。模拟结果表明:液氮液滴的We高于常温液滴,且更容易发生变形和破碎; 随着We的增大,液氮液滴依次发生袋状破碎、多模式破碎和剪切破碎; 液滴迎风面和背风面的压差均随时间呈现先增大后减小的规律,发生转变的原因是袋状结构形成或边缘液滴颗粒脱落; 不同液氮液滴破碎模式下,变形系数的变化规律差异明显; 液氮液滴无量纲初始破碎时间随We的增大而减小,在0
关键词:低温风洞;液氮液滴;破碎特性;破碎模式;变形系数
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更新时间:2025-05-13
ODS MA754合金传热界面接触热阻实验研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
杨万奎, 郭啸宇, 曾和荣, 郭玉川, 唐彬, 王冠博, 严睿豪, 孟兆明, 郭斯茂
2024, 58(2): 100-108. DOI: 10.7652/xjtuxb202402010
摘要:鉴于ODS MA754合金传热界面的接触热阻参数对全固态堆芯空间反应堆系统的热量导出具有重要影响,研发和设计了高温高压接触热阻实验装置,测量了不同温度(20~800 ℃)、压力(0~80 MPa)、气体氛围(He、CO
2
)以及试件表面粗糙度(1.6、3.2 μm)下ODS MA754合金传热界面的接触热阻,并基于测试获得的宽量程数据点,建立了ODS MA754合金的接触热阻数据库。实验结果表明:随着接触面温度和压力的升高,界面接触热阻降低,且热阻降低的速率逐渐减小; 相较于表面粗糙度为1.6 μm的试件,粗糙度为3.2 μm试件表面的界面接触热阻明显偏大,实验得到的定量关系可为工程样件的加工粗糙度要求提供依据; He气氛下的接触热阻远小于CO
2
气氛,在0.1 MPa、100 ℃工况下,He气氛接触热阻约为CO
2
气氛接触热阻的1/4。该研究结果可为空间反应堆的热工设计提供数据参考。  
关键词:空间反应堆;ODS MA754合金;接触热阻;高温高压;表面粗糙度
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更新时间:2025-05-13
氦低温透平膨胀机热力性能数值模拟与实验测试
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
张泽, 周楷淼, 邓坤瑜, 陈兴亚, 陈双涛, 侯予
2024, 58(2): 109-115. DOI: 10.7652/xjtuxb202402011
摘要:为了深入研究氦透平膨胀机在降温过程及低温条件下的热力学特性,依托ADS 500 W/4.5 K低温制冷机建设了80 K温区的实验系统,进行了氦透平膨胀机的低温变工况测试。测试的氦透平膨胀机主轴轴径为12.00 mm,采用动压氦气体轴承支承,最高转速可以达到252 130 r·min
-1
。在膨胀比为1.88时,膨胀机最大出口温降达到8.1 K; 在膨胀比为2.07时,等熵效率达到最高值71.2%。以实验用氦透平膨胀机尺寸及测试工况为基础,建立了透平的数值模型。采用商业软件ANSYS CFX对透平的热力性能及降温特性进行了数值模拟,得到了相应的理论温降曲线。研究结果表明:所建数值模型能够较好地预测该氦透平膨胀机的温降过程,膨胀机出口温度的实验值和计算值结果最大相对偏差为0.45%; 所测试的低温氦透平具有优良的热力性能和降温特性,测试的动压氦气体轴承表现出良好的支承稳定性,数值计算和实验结果可为后续相关研究和大科学装置的应用提供参考。  
关键词:氦制冷机;透平膨胀机;低温特性;气体轴承
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更新时间:2025-05-13
含固氧颗粒的液氢传输管路中静电积聚仿真研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
田雪皓, 刘柏文, 王磊, 马原, 厉彦忠, 雷刚, 陈强
2024, 58(2): 116-126. DOI: 10.7652/xjtuxb202402012
摘要:为探究含固态氧颗粒的液氢管道传输中静电积聚规律,基于COMSOL Multiphysics软件,开展了液氢-固氧体系荷电规律仿真预示。采用拉格朗日颗粒轨道法与计算流体动力学分别描述连续液氢流与离散固氧颗粒的运动,采用Materials Studio软件计算获得固氧电学性质,并通过电容器法描述固氧颗粒碰撞起电规律,实现固液两相流与静电场的耦合求解。仿真结果发现,当液氢流速为10 m·s
-1
,固氧颗粒粒径为1 000 μm时,固氧颗粒比电荷达10 μC·kg
-1
,颗粒饱和电量约为84 pC,两相流电荷密度为2.84×10
-4
C·m
-3
,较纯液氢流静电大8个量级。随着颗粒-壁面碰撞次数增多,颗粒荷电量趋于饱和。管流参数对荷电规律影响显著,颗粒比电荷随颗粒质量流量增加略有降低,随管长增加和管径减小而增大,随液氢流速增加呈现先减小后增大的趋势,即存在极小值。颗粒物性也会对荷电量产生影响,颗粒比电荷随粒径增大存在极小值和极大值,颗粒杨氏模量、电阻率、密度等也对荷电规律具有一定影响。研究工作可为液氢传输系统设计与安全防护提供理论支撑。  
关键词:液氢;固氧颗粒;电荷演化;静电积聚
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更新时间:2025-05-13
采用多尺度自适应选择卷积神经网络的轴承故障诊断研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
张玺君, 尚继洋
2024, 58(2): 127-135. DOI: 10.7652/xjtuxb202402013
摘要:针对轴承故障诊断方法中传统多尺度卷积神经网络对不同尺度的特征只是简单拼接,而未考虑不同尺度的特征差异的问题,提出一种多尺度自适应选择卷积神经网络轴承故障诊断模型(MSASCNN)。通过不同大小的宽卷积筛选原始轴承振动信号中的特征,合并为初始特征; 构建多尺度自适应选择卷积块,提取不同尺度的特征,利用改进的注意力机制自适应调整不同尺度的特征权重,加入残差连接,防止模型退化; 通过分类器完成轴承故障诊断。在凯斯西储大学轴承数据集和XJTU-SY轴承数据集上的实验结果表明:在模型改进实验中,与没有改进注意力机制的模型相比,所提模型的轴承故障诊断准确率提升了1.98%; 在不同信噪比的噪声干扰环境中,所提模型的轴承故障诊断准确率均高于93%。  
关键词:轴承故障诊断;卷积神经网络;自适应融合;注意力机制;多尺度特征
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更新时间:2025-05-13
应用数据基线模型的重燃叶片制造质量异常溯源路径搜索方法
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
朱铜, 艾松, 陈琨, 李明雪
2024, 58(2): 136-145. DOI: 10.7652/xjtuxb202402014
摘要:针对重型燃气轮机高温透平叶片(以下简称重燃叶片)质量异常溯源时质量因素的改进难度大、质量异常溯源路径不清晰的问题,提出一种应用国家质量基础设施(NQI)数据基线模型的质量异常溯源路径搜索方法。该方法构建重燃叶片全域的NQI数据基线模型,提供重燃叶片制造全域的制造逻辑标准与NQI质量控制逻辑标准; 根据质量事件间复杂逻辑关系,构建T-S质量风险树,引入超椭球模型进行计算分析,求解基本事件的后验概率和关键重要度; 考虑后验概率、关键重要度及启发式信息值等属性,采用改进VIKOR算法求取各方案的区间折衷值,结合二元联系数可能度函数的区间数排序方法得到质量异常溯源的最优方案,考虑属性值随搜索进程的更新,得到最优的质量异常溯源搜索路径。以NQI数据基线模型的某工艺过程为例进行应用验证,结果表明,利用该溯源路径搜索与随机搜索诱因相比,溯源效率提升38%,能在更短的时间内找到引发型壳质量异常的原因,为质量改进提供了参考。  
关键词:重型燃气轮机叶片;国家质量基础设施数据基线;制造质量;异常溯源
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更新时间:2025-05-13
面向复杂工况的液力变矩器与变速箱效能优化协同控制策略
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
张泽宇, 惠记庄, 许仕伟, 耿麒, 卜正锋
2024, 58(2): 146-156. DOI: 10.7652/xjtuxb202402015
摘要:针对工程机械在复杂工况下能源利用率不高的问题,提出了一种液力变矩器与变速箱效能优化协同控制策略。首先,在装载机功率与力学平衡的基础上,构造了基于牵引性能理论的装载机动力传动系统仿真平台,并通过装载机循环工况采集到的实验数据验证了其有效性和可靠性; 其次,基于发动机与液力变矩器台架实验,研究了ZL50型装载机的牵引特性,对比了其在起步、举升、铲掘、匀速4种不同牵引阶段的动力性能,分析了液力变矩器的闭锁点对装载机动力性、平顺性和经济性的影响; 最后,提出了面向复杂工况的液力变矩器与变速箱效能优化协同控制策略,并对优化前后的装载机效能进行了对比分析。研究结果表明:在相同的V型循环工况下,采用所提出的控制策略,装载机等油耗输出能量从372.69 kW·h·mL
-1
提高到420.51 kW·h·mL
-1
,整机效能提高了约12.8%。所提策略可为大型工程机械传动效率低、燃料消耗大、污染排放严重等问题提供解决方案。  
关键词:装载机;传动系统;液力变矩器;变速箱;协同控制
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更新时间:2025-05-13
IGZO薄膜晶体管生物传感器无标记检测强直性脊柱炎
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
吕腾博, 刘嘉乐, 刘丽, 李昕, 韩传余, 王小力
2024, 58(2): 157-163. DOI: 10.7652/xjtuxb202402016
摘要:为了快速检测强直性脊柱炎血清学分子标志物人体白细胞抗原(HLA-B27),开发了一种基于人体白细胞抗原B27(HLA-B27)功能化的氧化铟镓锌(IGZO)薄膜晶体管生物传感器。利用射频磁控溅射技术和微纳加工工艺制备了IGZO薄膜晶体管(IGZO TFT),采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和抗体对IGZO TFT进行修饰,制备出针对HLA-B27检测的生物传感器。实验结果表明,功能化的IGZO TFT生物传感器具有稳定的电学特性和传感性能。传感器对HLA-B27的检测极限为1 pg/mL,在1 pg/mL至100 ng/mL的范围内均有良好的线性响应。这说明所设计的高性能生物传感器能够有效检测出强直性脊柱炎的标志物。此外,IGZO TFT可以扩展为传感器阵列平台,实现对某种疾病多种标志物的联合检测,在便携式床旁诊断设备的应用中具有巨大潜力。  
关键词:IGZO;薄膜晶体管;生物传感器;强直性脊柱炎;人体白细胞抗原B27
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更新时间:2025-05-13
一种多线程概念约简算法
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
祁斌, 祁建军, 李俊安, 赵思雨, 折延宏
2024, 58(2): 164-171. DOI: 10.7652/xjtuxb202402017
摘要:针对现有概念约简算法计算过程较为繁琐且执行效率低的问题,提出了一种多线程概念约简算法MTCR。MTCR以提高计算概念约简的效率为首要目标,在多核环境下利用多线程技术并行计算概念约简。首先,MTCR算法使用两个线程分别计算单个对象的对象代表概念集和单个属性的属性代表概念集; 然后,将形式背景中的对象(属性)依次放入p个队列,并为每个队列创建线程; 最后,通过多线程方式并行计算任意对象的对象代表概念集和任意属性的属性代表概念集,以及两类代表概念集的交集,进而构建代表概念矩阵,据此计算出所有概念约简。在MTCR算法中,使用多线程的每个阶段的数据相对独立,使得多线程之间不需要频繁的同步操作,从而减少了线程之间的竞争和等待。这样可充分有效地利用计算资源,大大提升算法的性能。UCI数据集和随机数据集上的实验表明:MTCR算法可以准确得到概念约简结果,在使用单线程情况下执行速度与串行概念约简算法SCR相近; 当线程数不超过8时,线程数每增加1倍,MTCR算法执行速度可提高30%以上。  
关键词:形式概念分析;概念格;概念约简;多线程并行算法
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更新时间:2025-05-13
改进秃鹰搜索和
K
均值混合迭代的点云简化算法
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
牛宏侠, 李富丽
2024, 58(2): 172-183. DOI: 10.7652/xjtuxb202402018
摘要:针对激光雷达的固有特性和复杂环境易造成点云噪声和冗余点云,以及传统点云简化算法忽略了点云固有特征等问题,提出了一种基于改进秃鹰搜索和K均值聚类(KMC)混合迭代的点云简化算法(IBESSA)。首先,通过秃鹰搜索(BES)算法迭代阶段的竞争融合(CFBES),提高其收敛速度和优化精度; 其次,通过CFBES和KMC算法的混合迭代,实现了点云数据的聚类; 然后,在k近邻(k-NN)实现点云簇密度估计的基础上,结合香农熵实现点云信息量化; 最后,删除信息量化值小于阈值的聚类簇,完成点云数据简化。使用UCI国际标准数据集和斯坦福点云数据集分别对CFBES-KMC算法的聚类效果及点云的简化效果进行验证,结果表明:与改进飞蛾扑火的K均值交叉迭代、K-means++、模糊C均值聚类算法的聚类效果相比,CFBES-KMC算法的聚类准确率分别提高了1.02%、12.31%、14.72%; 在斯坦福点云数据集上,IBESSA算法在有效滤除冗余点云的基础上保留了原本点云的细节和形状特征,不失为一种高效的点云简化算法。  
关键词:秃鹰搜索算法;竞争融合;K均值聚类混合迭代;香农熵;点云简化
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更新时间:2025-05-13
含实时电流补偿的开关磁阻式机电作动器自适应PI控制
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
龙云, 杜锦华, 布家宝, 梁得亮
2024, 58(2): 184-194. DOI: 10.7652/xjtuxb202402019
摘要:针对传统控制算法难以克服开关磁阻电机的非线性并有效抑制转向叶片的负载扰动,因而无法对开关磁阻式机电作动器进行快速高精度位置跟踪控制的问题,提出了一种含实时电流补偿的自适应PI控制器。首先,通过负载观测器对作用于转向叶片上的空气动力负载进行实时估算,进而转化为电流环的实时补偿电流来抑制负载扰动的影响; 然后,基于开关磁阻电机的转矩电流特性拟合曲线与实时电流反馈值对转速环PI参数进行自适应最优调节,从而削弱了开关磁阻电机的非线性,增强了机电作动器的转速调节性能; 最后,通过引入位置前馈环节,有效提高了机电作动器的响应速度和位置跟踪精度。仿真和实验结果表明:相较于传统PI控制器、自适应PI控制器和含前馈环节的自适应PI控制器,所提控制器将开关磁阻式机电作动器的响应速度分别提高了49.3%、44.4%和30%,位置跟踪精度分别提高了54.8%、49.2%和2.9%,从而使得机电作动器具备更强的位置跟踪性能。  
关键词:机电作动器;开关磁阻电机;位置跟踪控制;电流补偿;自适应PI控制
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更新时间:2025-05-13
引入电流有效值与相位突变量判据的零序反时限电流保护
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
鲁晓毅, 郑涛, 代钰欣, 杨畅, 宋宇飞
2024, 58(2): 195-206. DOI: 10.7652/xjtuxb202402020
摘要:针对大接地电流系统发生接地故障时,非故障线路零序反时限电流保护先于故障线路中零序电流较小一侧保护动作的问题,提出了引入零序电流有效值和相位突变量判据的零序反时限电流保护方案。首先,分析了单回线和双回线两种结构发生接地故障时,零序电流的分布特征与零序反时限电流保护的动作特性,指出相邻非故障线路零序电流可能大于故障线路零序电流,进而使零序反时限电流保护误动; 随后,通过理论分析,得到故障线路中零序电流较大的一侧保护动作前后其余线路中零序电流有效值和方向的变化情况; 最后,提出引入零序电流有效值和相位突变量判据的零序反时限电流保护方案,将非故障线路零序反时限电流保护重新计时。仿真结果表明:所提方案能够有效防止非故障线路零序反时限电流保护误动,从而提高了保护的选择性,且在经过渡接地时仍然适用。  
关键词:电流保护;零序电流;反时限;突变量;选择性
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更新时间:2025-05-13
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