最新刊期

    2024年第58卷第5期

      专题 西安交通大学自然科学优秀成果

    • 先进抽水压缩空气复合储能技术

      王焕然, 席光, 李瑞雄, 姚尔人, 孙中国, 王志恒, 邹瀚森, 令兰宁, 贺新, 张宇飞
      2024, 58(5): 1-9. DOI: 10.7652/xjtuxb202405001
      摘要:储能技术的创新突破成为带动全球能源格局革命性、颠覆性调整的必经之路,是实现“碳中和、碳达峰”目标的重要举措。为此,西安交通大学“先进物理储能技术”研究团队创新性地发明了新型抽水压缩空气复合储能技术。该技术采用空气和水作为混合工作介质,利用水力机械设备和空气透平作为系统的复合做功设备,实现储能介质高效等温压缩/膨胀。相比于传统压缩空气储能技术,新型气液复合空气储能技术具有响应快、效率高、投资成本低等优点。团队通过10余年的攻关研究,完成了关键设备与储能系统的性能表征、时域特性研究、流体机械关键共性技术集中攻关、空气储能技术全寿命周期性能评估软件的研发及应用,研究成果可为气液复合压缩空气储能技术的规模化推广应用提供坚实的理论与数据支撑。  
      关键词:压缩空气储能技术;近等温压缩;抽水压缩空气复合储能技术;高效运行   
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      更新时间:2025-07-28
    • 天然气井多相流强化携液理论及排液采气关键技术

      白博峰, 田伟, 赵昆鹏, 贾友亮, 李丽, 杨旭东, 赵峥延, 李旭日, 沈志昊, 刘磊
      2024, 58(5): 10-18. DOI: 10.7652/xjtuxb202405002
      摘要:天然气田稳产是保障我国能源安全的重大需求,气井积液是制约稳产的瓶颈,排液采气是保障稳产的关键。我国60%气井因积液年均产气量递减23%以上,且积液井数以年均5%的速率快速递增。由于对气井多相流动特性认识不足,传统排液采气技术仅适用于积液轻微的浅直井且排液率较低。研究团队近年来聚焦天然气井排液采气难题,构建了基于气液流动结构调控的强化携液理论,突破了经典临界流速携液理论仅适用于环雾状流的局限; 发明了抗油耐矿化度泡沫排液、复杂井筒速度管柱排液、超声速喷嘴雾化排液、气举柱塞接力举升排液等适用气井不同积液状态的高效低成本排液采气系列关键技术。研究成果已推广至长庆气田、中外合作开发区等11个气区,累计应用近12 000口气井,占我国积液气井总数的30%以上。  
      关键词:多相流动;强化携液;排液采气;气田稳产;能源安全   
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      更新时间:2025-07-28
    • 大吨位高强高导铜材料的连续化绿色生产

      王亚平, 王学亮, 仝毅刚, 单历元, 南福东, 张兆瑞, 魏帆, 李小阳, 杨博, 黄婧, 王婷婷
      2024, 58(5): 19-30. DOI: 10.7652/xjtuxb202405003
      摘要:系统研究了高强高导铜材料的强化机理和制造技术,提出了“增强强化相”(提高弥散强化相强度)、“超饱和固溶”(提高基体中弥散强化相浓度)、 “柔性包裹铜晶界”(提高材料高温强度等新型强化机制)的创新思路,为同时具有高强度和高导电、高导热的铜基材料成份和显微组织设计提供了理论基础,并在材料学科权威期刊发表相关论文20余篇。发展出高强高导铜的大吨位、连续化、绿色制造技术,实现了全真空大吨位铬锆铜材料的规模生产,具有工艺简单、流程短,所制备的材料结构全致密、显微组织无偏析、性能均匀一致等优点。高强高导铜材料生产项目技术评估价为1 500万元,采用混合实施模式(支付西安交通大学300万元现金,发明人技术入股1 200万元),与陕煤集团合作成立了发明人技术入股、骨干团队现金参股的混合所有制企业。建成了一期千吨量级生产线,产品在多个国家龙头企业获得规模应用,并即将建设万吨量级生产线,对于国家高铁、芯片、发动机等多个领域关键材料的升级换代具有重要意义。  
      关键词:高强高导铜;强化机制;绿色生产;技术转化   
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      更新时间:2025-07-28
    • 《西安交通大學学报》征稿简则

      2024(5): 221.
      摘要:《西安交通大学学报》是西安交通大学主办的自然科学综合性学术理论刊物,以促进科学技术发展、培育科技人才、为社会主义现代化建设服务为宗旨,坚持以“出精品、创名牌、办一流学报,争时效、促交流、举科技人才”为目标,主要登载机械、能源、动力、工程力学、电气、材料、电子、信息与控制、计算机等主学科,以及化学工程、生物医学工程、建筑、管理工程、数学、物理等学科方向的最新研究成果,重点突出机电特色。本刊为月刊,国际标准开本,国内外公开发行,为了保证刊物的质量,根据国家的有关标准和本刊的实际,特制定本简则。  
        
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      更新时间:2025-07-28

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    • 融合多小波分解的深度卷积神经网络轴承故障诊断方法

      陶唐飞, 周文洁, 况佳臣, 徐光华
      2024, 58(5): 31-41. DOI: 10.7652/xjtuxb202405004
      摘要:针对卷积神经网络及其与信号降噪预处理集成方法面临高噪声环境和低质量数据挑战时难以有效地提取信号有用特征的问题,提出了一种融合Geronimo-Hardin-Massopust多小波分解的深度卷积神经网络模型(GHMMD-DCNN)。该模型思想是将多小波包分解与卷积神经网络深度融合,即设计多个一级多小波分解层以提取信号的低频分量和高频分量,再将多个一级多小波分解层与卷积层交替联接,使模型能够多尺度地提取并学习信号有用的时频域信息,信号分解和特征学习交替执行,进而实现强噪声鲁棒特征提取。在不同工况下的航空高速轴承振动数据上进行测试,结果表明:所提模型训练时能够快速达到稳定收敛,并且识别准确率均能达到99.9%以上; 提出的方法在强噪声干扰下的故障辨识准确度和识别稳定性均优于对比方法,验证了其优秀的抗噪声干扰能力; 在少训练样本测试中,提出的方法在单类训练样本数量为60时的平均诊断准确率高达91.19%,相比于其他方法最低提升了13.19%,验证了GHMMD-DCNN模型具有更优的低样本泛化能力。  
      关键词:多小波分解;卷积神经网络;深度学习;轴承故障诊断   
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      更新时间:2025-07-28
    • 采用社会约束自适应动态窗口法的服务机器人路径规划

      何丽, 宁子豪, 袁亮, 刘志强
      2024, 58(5): 42-51. DOI: 10.7652/xjtuxb202405005
      摘要:针对传统动态窗口法在行人密集环境下动态路径规划存在灵活性差、效率低、安全性缺乏等问题,提出一种社会交互空间下基于社会约束自适应动态窗口法(social_DWA),并采用其解决服务机器人局部路径规划问题。首先,采用非对称高斯公式对单行人以及多人群组交互空间进行模型化描述; 其次,在传统动态窗口法的基础上,采用动态行人方位角约束对动态行人进行避让; 改进距离评价函数,分类决策与行人、多人群组、一般障碍物的安全距离; 最后,提出速度权重自适应调整策略,优化服务机器人在途经不同密集度社会交互区域时的移动速度。为验证算法有效性,在两种模拟社会场景下,先后开展了social_DWA算法与传统DWA算法、FIDWA算法的路径规划仿真对比实验。结果表明:采用social_DWA算法所消耗的运动时间在场景1中较传统DWA和FIDWA算法分别缩短了1.53、0.43 s,在场景2中较传统DWA和FIDWA算法分别缩短了26.3、2.86 s; 相较于传统DWA算法和FIDWA算法,social_DWA算法能保持有效的行人安全距离,并使运行轨迹更加合理。social_DWA算法在行人避让、环境适应能力等方面具有一定的优越性。  
      关键词:服务机器人;路径规划;动态窗口法;参数自适应;人性化   
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      更新时间:2025-07-28
    • 对融合特征敏感的三维点云识别与分割

      朱安迪, 达飞鹏, 盖绍彦
      2024, 58(5): 52-63. DOI: 10.7652/xjtuxb202405006
      摘要:三维点云分类分割网络忽视了融合特征中的冗余信息,缺乏放大有效特征占比能力,不能充分挖掘特征的表达性。在CurveNet网络基础上,提出了一种能够筛选和丰富融合特征的方法,对点云的识别与分割效果达到了较先进水平。首先,提出了对融合特征具有筛选能力的特征选择子网络,利用结合了打分机制的TopK算子选出包含有效信息的融合特征,并且能够自适应地赋予被选特征权重。其次,在聚合曲线特征模块中增加了两个新分支,分别学习曲线内部点距离特征和曲线之间的线距离特征,通过快速通道相关性注意力机制提取各分支的内部相关性,增强了网络特征的信息描述能力。实验结果表明,分类任务在ModelNet40数据集上准确率达到了93.8%,分割任务在ShapeNet Part数据集上平均交并比达到了86.4%。与基准网络相比,分类效果与分割效果均有所提高,证明了算法的有效性。  
      关键词:三维点云;融合特征筛选;曲线特征;注意力机制;分类分割   
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      更新时间:2025-07-28
    • 压力脉冲测试系统滑模抗干扰控制方法

      张勇, 汪成文, 赵二辉, 成磊
      2024, 58(5): 64-74. DOI: 10.7652/xjtuxb202405007
      摘要:针对压力脉冲测试系统运用滑模控制在体积切换时抖振突出的问题,提出一种滑模抗干扰控制方法。采用奇异值摄动理论对压力脉冲测试系统进行降阶简化,方便控制器的设计以及应用。根据系统降阶模型,构建扩张状态观测器,用于估计系统中的不确定参数和工件体积切换等未知干扰,并将估计的干扰值作为前馈信号补偿给滑模控制器,从而减小干扰不确定上界,减小切换增益来达到抑制抖振的目的。通过选择合适的Lyapunov函数对所提控制方法的稳定性进行了推导证明,使用AMESim、Matlab/Simulink构建的联合仿真平台进行仿真分析,并通过压力脉冲测试台进行了实验验证。研究结果表明:在整体跟踪性能方向,传统滑模控制方法相较于PID方法提升了21.10%,而所提控制方法相较于PID方法提升了30.86%,所提控制方法可以有效估计与补偿未知干扰,实现更小切换增益的同时保持控制精度,在工件体积切换时有效抑制了滑模抖振,提高了系统的抗干扰能力。  
      关键词:压力脉冲测试系统;滑模控制;未知干扰;奇异值摄动;扩张状态观测器   
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      更新时间:2025-07-28
    • 采用变分模态分解与领域自适应的表面肌电信号手势识别

      姜海燕, 许先静, 钟凌珺, 李竹韵
      2024, 58(5): 75-87. DOI: 10.7652/xjtuxb202405008
      摘要:针对传统机器学习在表面肌电信号手势识别领域的适应性和准确性不足,以及新用户因个体生理和行为差异在已有模型上表现不佳的问题,提出一种利用卷积神经网络模型并有效克服肌电数据分布差异的算法,用于提升手势识别的性能。首先对肌电信号进行变分模态分解,构建易于识别的表面肌电图像,并提出了一种卷积神经网络模型进行手势识别,提升用户相关的肌电信号手势识别准确率; 同时利用迁移学习中的领域自适应和模型微调技术,提升用户无关的肌电信号手势识别准确率,并将所提算法在NinaPro DB1肌电数据集中进行了3分类、4分类、5分类和12分类共4组评估验证。结果表明:在4组评估验证中,用户相关的肌电信号手势识别平均准确率分别达到了99.28%、99.30%、98.39%和93.40%,用户无关的肌电信号手势识别平均准确率分别达到了94.05%、92.60%、88.38%和70.03%,表明本文提出的算法在表面肌电信号手势识别中具有良好的效果,为实现人机交互中的普适性的肌电设备开发提供了一种可行的方案。  
      关键词:领域自适应;卷积神经网络;手势识别;变分模态分解;表面肌电信号   
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      更新时间:2025-07-28
    • 燃气透平榫头/榫槽装配间隙流动与换热特性研究

      刘钊, 孙睿, 樊远航, 丰镇平
      2024, 58(5): 88-98. DOI: 10.7652/xjtuxb202405009
      摘要:为精确设计燃气轮机二次空气系统,针对燃气透平动叶榫头/榫槽间隙内的流动与换热问题开展研究。以燃气透平动叶榫头/榫槽配合面S形间隙结构为研究对象,试验研究了榫头/榫槽装配间隙内的流阻与换热特性,并数值分析了其详细流动结构。首先,采用压力扫描阀和热色液晶测温技术测量了榫头/榫槽内的流阻和努塞尔数分布。然后,利用试验结果对所采用的数值计算方法进行了考核,并进行了网格无关性验证。最后,详细分析了5种雷诺数、5种结构参数榫头/榫槽高度及5种间隙宽度下榫头/榫槽装配间隙结构内部流动与换热特性。结果表明:在试验测量范围内,左侧壁面的平均努塞尔数始终比右侧高10%左右; 随着雷诺数的增大,榫头/榫槽装配间隙的阻力损失系数和换热强度均逐渐增大,当雷诺数从15 000增大到35 000时,平均阻力系数增大了2倍,两侧面整体平均努塞尔数均增大了1.1倍; 随着榫头/榫槽装配间隙相对高度的增大,阻力损失系数及壁面努塞尔数均逐渐减小; 随着榫头/榫槽装配间隙宽度的增大,试验范围内平均阻力系数增大了30.7%,左右两侧面平均努塞尔数分别增大了95.5%和94.9%。  
      关键词:榫头/榫槽装配间隙;流动特性;换热特性   
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      更新时间:2025-07-28
    • 吹风比和肋板对叶片尾缘开缝气膜冷却特性的影响

      何坤, 王茜, 晏鑫
      2024, 58(5): 99-110. DOI: 10.7652/xjtuxb202405010
      摘要:为了阐明吹风比和肋板对燃气透平叶片尾缘开缝区域气膜冷却性能的影响,采用延迟-分离涡模拟方法求解了尾缘开缝模型的流量系数、非定常流场结构和气膜冷却效率,采用实验数据考核了延迟-分离涡模拟方法对流量系数和气膜冷却效率预测的有效性,获得了使尾缘开缝壁面气膜冷却效率最佳吹风比。结果表明:流量系数随吹风比增加而增大,但吹风比大于0.65后,流量系数几乎不受吹风比影响; 在吹风比0.20~0.65范围内,尾缘开缝壁面气膜冷却效率随吹风比增加而增加; 在吹风比0.80~1.25范围内,冷热气掺混剧烈,冷却效率略微下降; 肋板结构增加了冷气通道的阻塞效应,并限制了开缝区域冷气旋涡的发展,导致展向涡提前扭曲、变形和分解; 相对于无肋板结构,带肋尾缘开缝结构的流量系数下降了约5%,气膜冷却性能提升了约10.8%。开缝下游的旋涡脱落和冷热气流间的掺混是影响开缝壁面冷却效率的主要原因,综合考虑冷气消耗和气膜冷却效率,无肋板时最佳吹风比为0.65,带肋板时最佳吹风比为0.5。  
      关键词:航空发动机;尾缘开缝;肋板;气膜冷却;流量系数;延迟-分离涡模拟   
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      更新时间:2025-07-28
    • 燃气透平轮缘密封流动特性和气动性能

      赵欣悦, 雷隆, 李志刚, 李军
      2024, 58(5): 111-123. DOI: 10.7652/xjtuxb202405011
      摘要:轮缘密封是二次空气系统的重要组成部分,能有效抑制燃气入侵盘腔,但过量的封严冷气进入主流会显著影响透平气动性能。采用数值求解三维非定常雷诺时均纳维斯托克斯(URANS)方程组和剪切应力传输(SST)k-ω湍流模型的方法研究了燃气透平轮缘密封流动特性和气动性能。数值模拟得到的轮缘密封封严效率与实验数据吻合良好,验证了数值计算方法的可靠性。研究了3种封严冷气量下的透平轮缘密封的封严效率和气动性能,分析了透平静动盘腔的流场结构和燃气入侵与冷气出流特性。仿真结果表明:在所研究的3种封严冷气流量下,轮缘密封内腔完全封严,较小的封严冷气流量能使末级透平轮缘密封达到较高封严效率; 在最小冷气流量时外腔动盘面平均封严效率比静盘面高4.4%。对于末级透平,主流周向压力不均匀分布导致的外环诱导入侵占主导,且动叶前缘附近压力场对燃气入侵的影响大于静叶尾迹压力场。封严冷气质量流量比每增大1.0%,透平级总总效率降低约1.0%,相对动盘壁面封严效率的影响,封严冷气流量对动叶气动性能的影响更大; 出流冷气的流动方向相对主流在切向上滞后,使掺混气流以负攻角冲击动叶吸力面前缘,吸力面前缘压力增大。该工作可为轮缘密封流动特性及其对透平级气动性能影响的研究提供参考。  
      关键词:燃气透平;轮缘密封;燃气入侵;气动性能   
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      更新时间:2025-07-28
    • 氨/氢燃料射流点火船用发动机燃烧特性

      魏胜利, 张绍邦, 严书哲, 张志成, 倪士栋
      2024, 58(5): 124-132. DOI: 10.7652/xjtuxb202405012
      摘要:为突破氨在发动机中的燃烧局限性,促进氨燃料高效快速燃烧,提出了一种利用氢气射流火焰点燃氨燃料的方案。通过向主动式预燃室供给氢气,进气道内预混氨/氢燃料,实现氨在大缸径船用发动机上的稳定高效燃烧。基于数值模拟计算方法,在改进了Otomo氨/氢机理基础上,探究了进气温度、掺混氢气的质量分数和主燃室当量比对氨/氢燃料着火与燃烧特性的影响。研究结果表明,射流火焰可以在主燃烧室形成燃烧所需的热力学环境和高活性热射流。在当量比为0.4、不掺混氢气的条件下,450 K进气温度可以实现氨燃料发动机的稀薄燃烧,在掺混氢气的质量分数较低时,射流点火对火焰发展促进作用更显著; 掺混氢气的质量分数提高至10.0%可以使燃烧相位提前18°,但爆震风险增加; 在进气温度为320 K和掺混氢气的质量分数为2.5%条件下,主燃室在当量比最小为0.45时可正常着火,但随着更接近理论空燃比的燃烧,指示热效率略有提升,主动预燃室氢射流点火的燃烧模式在实现氨发动机高效快速燃烧方面具有良好的潜力。  
      关键词:氨/氢燃料;船用发动机;预燃室;射流点火;燃烧特性   
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      更新时间:2025-07-28
    • 多翼离心风机叶轮内油性粒子沉积特性的数值研究

      李慧军, 李斌, 张建坤, 孙佳琪, 王发银, 刘海湖
      2024, 58(5): 133-142. DOI: 10.7652/xjtuxb202405013
      摘要:为了揭示多翼离心风机内部油性粒子沉积分布规律,减少风机内粒子沉积,采用Fluent离散相模型描述粒子运动,同时结合临界速度模型和用户自定义函数(UDF)建模油性粒子在壁面上的沉积,模拟研究了多翼离心风机内油性粒子的运动轨迹和沉积特性,并探究了颗粒直径对沉积分布的影响。结果表明:油性粒子沉积主要分布在叶片压力面,且靠近出口尾缘段尤为严重; 由于进气条件不稳定,整机下内部流场更为紊乱,沉积情况也更为严重; 大直径粒子受惯性力主导更容易沉积在叶片表面。针对油性粒子沉积分布规律及成因,提出了切割叶片减小叶片出口安装角从而减少叶轮内油性粒子沉积的方法。对于切割后的叶片,叶轮出口处流动分离区域减小,叶片尾缘段涡量减小,通过数值模拟和实验研究发现,叶轮内油性粒子沉积率分别下降了30.75%和30.66%,两者吻合良好,证实了提出的减小叶轮油性粒子沉积方法的有效性。  
      关键词:多翼离心风机;粒子沉积;离散相模型;油性粒子   
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      更新时间:2025-07-28
    • 超临界水甲烷制氢的分子动力学研究

      周淑梅, 赵浩, 黄佐华, 张英佳
      2024, 58(5): 143-155. DOI: 10.7652/xjtuxb202405014
      摘要:煤-超临界水气化过程中重要中间产物挥发分的反应机理尚未明晰,采用反应分子动力学方法对重要挥发分组分甲烷(CH4)在超临界水氛围的反应机理及制氢机制进行了探究。系统比较了反应模拟时间和燃料分子规模对目标反应体系关键组分数时程和重要反应通道占比的影响,量化分析了反应温度、反应压力、CH4质量分数对超临界水相反应中CH4消耗路径和H2生成反应的影响规律。仿真结果表明,CH4在超临界水中氧化可转化为H2、CO及少量C基中间体,H2O+—H〖FY〗—OH+H2是贡献H2生成的主导反应,反应过程中—OH自由基和—H原子的相对数量显著影响H2产量。降低反应温度和压力对CH4主要氧化路径影响较小,但H2净产量增加; 降低CH4质量分数,H2净产量先增加后减少,存在“最佳质量分数”。研究结果可为优化煤-超临界水气化过程中挥发分组分高效制氢方案提供参考。  
      关键词:分子动力学;超临界水;挥发分组分甲烷;制氢机制   
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      更新时间:2025-07-28
    • 高超声速火箭橇气动特性优化与风洞试验

      周学文, 闫华东, 吕水燕, 李康
      2024, 58(5): 156-166. DOI: 10.7652/xjtuxb202405015
      摘要:为研究如何在不额外增加稳定装置的基础上提高超声速条件下火箭橇的在轨运行稳定性,基于数值分析方法开展了高超声速火箭橇气动特性优化设计,并通过风洞试验对优化后的橇体进行了不同工况下的气动特性研究。建立了基于SST湍流模型、N-S控制方程的火箭橇气动特性数值分析方法,通过经典双椭球模型对计算方法的准确性进行验证。基于气动特性数值分析方法开展橇体气动外形设计,对整流板俯仰角、侧偏角以及前、后滑靴的位置进行优化。通过风洞试验对优化后的橇体进行不同工况下的气动特性研究,分析马赫数、雷诺数以及轨道和地面效应的影响。研究结果表明:火箭橇高超声速气动特性数值分析方法的精度约为86.94%,可以用来模拟火箭橇在高超声速流场中的气动特性; 在Ma=5时,优化后的模型相较于优化前的模型,气动阻力减小了约23.57%,气动升力减小了约38.49%; 随着马赫数的增加,橇体阻力系数呈下降趋势,当Ma从4增加到6,橇体的阻力系数下降约19.98%; 橇体升力系数与俯仰力矩系数均随着雷诺数的增大而增加,Ma=5,当雷诺数从1.80×107变化到3.60×107时,橇体的阻力系数与俯仰力矩系数分别增加约8.95%和13.09%; 轨道和地面会导致橇体阻力系数、升力系数和俯仰力矩系数同时增加,其中俯仰力矩系数的变化最为显著,3组对比试验的俯仰力矩系数平均增量约为992%。该研究可为高超声速火箭橇设计提供数据支撑,具有一定的工程应用价值。  
      关键词:火箭橇;气动特性;气动外形;风洞试验   
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      更新时间:2025-07-28
    • 静止颗粒群热辐射吸收性能的蒙特卡罗法二维数值研究

      涂茂萍, 张丹, 袁洋, 杜佳蔚, 郝家成
      2024, 58(5): 167-178. DOI: 10.7652/xjtuxb202405016
      摘要:在粒子式太阳能接收器中吸热效率与出口温度难以兼顾,而颗粒群热辐射吸收性能决定其热效率及升温上限,基于蒙特卡罗法建立了外部平行辐射投射下的静止颗粒群辐射传递模型,探究颗粒群几何构型、颗粒粒径、颗粒辐射物性、辐照条件等因素对热辐射传输的影响。结果表明:颗粒群吸热时间与粒径、空间构型无关; 但与体积分数成正比,且随外部辐射强度或颗粒表面吸收率的增大而缩短。对给定颗粒群,平衡温度主要依赖于外部辐射强度; 总体吸收率主要取决于颗粒表面吸收率。给定空间构型下,二者均与颗粒粒径正相关,且随体积分数的增大具有相似的变化规律。不同空间构型下,颗粒体积分数的增大均在强化吸收外部辐射的同时增大了自发辐射的逸出。现有构型中,棋盘交错型、扇型与随机型下的总体吸收率随体积分数的增大有峰值存在。扇型与随机型达到最高平衡温度和效率所需的颗粒浓度最小。根据计算结果提出了颗粒群总体吸收率经验关联式,其中有82.9%的计算结果与定义式计算值相对误差小于15%。该研究结果可为运动颗粒群辐射传递的计算、粒子式太阳能吸收器的设计提供参考。  
      关键词:热辐射;颗粒辐射物性;几何构型;吸热时间;吸收率;平衡温度   
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      更新时间:2025-07-28
    • 房间空调器小管径室外换热器流路优化

      马迪, 谭裕锋, 吕根贵, 陈旗, 吴红霞, 晏刚
      2024, 58(5): 179-189. DOI: 10.7652/xjtuxb202405017
      摘要:随着空调器的快速发展和国际铜价的持续升高,制冷空调行业采用的换热器在向着小体积、低成本发展的过程中往往面临着性能衰减的技术瓶颈。为突破此瓶颈,以一款冷暖型房间空调器翅片管式室外换热器为研究对象,将其换热管外径由7 mm减小至5 mm并在此基础上优化其流路,最终实现Φ5 mm换热器性能达到初始样机水平并有效降低换热器成本。首先,分别在5种标准工况下测试初始样机性能; 然后,利用CoilDesigner软件来分析小管径化对换热器性能的影响,仿真结果表明,在不改变流路布置的情况下,Φ5 mm换热器的换热能力略有提升,但制冷剂侧压降增大4~7倍; 进一步地,有针对性地设计了5种流路布置方案来探究分路数、分路汇合位置等因素对换热器传热及压降特性的影响规律,总结了小管径翅片管式换热器流路优化的思路,并设计了3种Φ5 mm管径室外换热器流路优化方案。仿真评估3种方案的可行性后制作样机进行性能测试,实验结果表明:方案(3)性能与原换热器相当,同时其材料成本可降低34.6%。  
      关键词:房间空调器;翅片管式换热器;小管径;流路优化   
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      更新时间:2025-07-28
    • 聂涛, 周宏洋, 邵华, 王增丽
      2024, 58(5): 190-199. DOI: 10.7652/xjtuxb202405018
      摘要:针对地热能发电技术存在的系统效率与热源利用率低的问题,对全流循环发电系统中替代传统汽轮机使用的单螺杆膨胀机进行了热力特性分析。基于质量守恒方程、能量守恒方程与湿蒸汽维里状态方程,建立了考虑液体闪蒸与气液平衡的单螺杆膨胀机理论全流膨胀过程的热力学模型,探索了进气温度与干度对气液两相工质状态及膨胀机热力特性的影响机理。结果表明:当进气温度由140 ℃升高至170 ℃时,湿蒸汽工质的质量、压力和温度均得到提升,单螺杆膨胀机的输出功率也由210 kW提升至约260 kW,等熵效率在进气温度为160 ℃时取得77%的最佳值; 进气干度的提高会减少进入工作腔湿蒸汽工质质量,进而导致膨胀结束后介质压力与温度的降低,但显著促进了膨胀机的性能参数包括输出功率和等熵效率的提高,当进气干度为0.3时,单螺杆膨胀机的输出功率超过了500 kW,等熵效率也可达76.5%。上述研究结果对应用于地热能全流发电的两相单螺杆膨胀机的热力特性分析与改善以及全流发电技术的优化有一定的参考意义。  
      关键词:地热能;两相湿蒸气;单螺杆膨胀机;热力特性   
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      更新时间:2025-07-28
    • 李杰, 高爽, 袁博兴, 张懿璞
      2024, 58(5): 200-211. DOI: 10.7652/xjtuxb202405019
      摘要:为达成“碳中和”目标愿景、促进公路交通系统与新能源的融合,以高速公路服务区为研究对象,考虑服务区内电、冷、热、气共4种负荷需求,构建了包含风光发电的新能源发电方式和电转气设备的高速公路服务区综合能源系统。在此基础上,以风电、光伏出力日前预测和多能负荷日前消耗为输入,各能源设备出力及购能分配为输出,以总成本最低为目标函数,考虑能量平衡、设备安全、运行状态等约束,建立了高速公路服务区综合能源系统优化调度模型。针对高速公路服务区综合能源系统调度问题,设计了遗传-序列二次规划融合优化算法,并以某服务区夏季典型日为例进行验证。结果表明:所构建的调度系统能够有效消纳可再生能源出力,协调外部购电、购气的比例,最终达到降低成本的效果; 所提融合算法的调度结果与传统遗传算法、传统序列二次规划算法相比,在成本上分别降低了11.52%、0.70%,求解耗时仅为传统遗传算法的6.7%,独立性相比传统序列二次规划算法得到了提高。  
      关键词:高速公路服务区;新能源;遗传-序列二次规划算法;优化调度;电转气   
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      更新时间:2025-07-28
    • 马潇驰, 陆建, 霍宗鑫, 夏萧菡
      2024, 58(5): 212-220. DOI: 10.7652/xjtuxb202405020
      摘要:为提高风险预测系统的易用性和可解释性,提出基于自组织映射网络(SOM)改进的即时学习(JITL)风险预测框架。首先,应用SOM对数据样本进行聚类,并对聚类特征进行解释。进而,通过基于聚类结果的样本选择算法构建待测数据的相似样本集,在线上调用作为基学习器的支持向量机(SVM)进行建模并输出风险预测结果。最后,采用一个交通事故数据集对风险模型的性能进行测试,检验其精度、易用性和可解释性。结果表明:采用SOM-JITL策略的SVM模型,受试者工作状况曲线面积指标达到0.720,相比不使用该策略的传统SVM模型提高17.5%,精度较高; SOM-JITL模型构建所需参数调节工作少,具有较好的易用性; 此外,SOM聚类结果准确识别出处于交通拥堵等高风险场景,与现实场景一致,具有可解释性。综上,SOM-JITL策略能有效提高基学习器的性能,达到精度、可解释性和易用性的平衡,有助于以低成本大规模推广风险预测系统。  
      关键词:机器学习;风险预测;易用性;可解释性;即时学习;自组织映射   
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      更新时间:2025-07-28
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