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最新刊期
2025年第59卷第8期
本期电子书
封面故事
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专题 工业互联网与制造服务
面向边缘端工业微服务部署的多目标白鲨优化算法
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
李孝斌, 苟堃耀, 尹超
2025, 59(8): 1-10. DOI: 10.7652/xjtuxb202508001
摘要:针对在有限资源的边缘节点上部署工业微服务时难以兼顾节点的资源利用和负载均衡状况的问题,提出了一种改进型多目标白鲨优化算法。考虑工业微服务部署时边缘节点资源利用和负载状况的协同优化问题,建立了一个以边缘节点计算资源余量、服务通信能耗、负载均衡状况和存储资源余量为指标的多目标优化模型;针对该模型的求解,从初始种群质量、收敛速度、跳出局部最优能力以及优质解的保留4个方面,分别引入了混沌映射初始化、自适应权重因子、差分进化算子以及精英保留策略对多目标白鲨优化算法进行改进。模型求解实验结果表明,相较于原始多目标白鲨优化算法,改进型多目标白鲨优化算法在上述4个指标上分别优化了13.8%、37.1%、63.9%、47.4%,相较于二代遗传算法则分别优化了63.2%、53.2%、39.1%、63.6%,且所提算法收敛速度更快。
关键词:工业微服务部署;边缘节点;多目标优化;白鲨优化算法
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更新时间:2025-07-30
联邦学习的社群化制造韧性能力预测建模
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
张富强, 王浩杰, 惠记庄, 丁凯
2025, 59(8): 11-19. DOI: 10.7652/xjtuxb202508002
摘要:针对社群化制造资源分散化布局的特点,以及传统集中式建模面临的数据隐私与信息孤岛等问题,提出了一种基于联邦学习的韧性能力预测框架,从多角度分析不同因素对产品生产加工工时的影响。首先,考虑不同工序中断情况,以订单交付周期为目标函数,搭建了工时扰动模型计算损失时间,进而基于分布式学习范式,搭建了联邦学习网络模型;其次,设计了联邦小批量梯度下降(FedMBGD)算法,明确算法流程并进行本地训练;最后,结合工时扰动模型和算法,对社群化制造的韧性能力进行预测,通过与其他算法的对比,验证了所提算法的可行性与有效性。研究结果表明:所提出的算法能够显著提升收敛性与寻优能力,可将预测精确度提高至90%以上,并且在不共享原始数据的前提下,实现了社群化制造韧性的动态精准预测,解决了数据隐私与协同建模之间的矛盾。该研究为社群化制造模式下韧性能力预测提供了理论参考,为隐私数据的算法训练、参数上传及信息共享提供了一定的指导意义。
关键词:社群化制造;工时扰动;联邦小批量梯度下降算法;韧性能力预测
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更新时间:2025-07-30
数字孪生驱动的机电设备远程运维方法
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
孙培禄, 刘馨, 张耿, 张映锋
2025, 59(8): 20-31. DOI: 10.7652/xjtuxb202508003
摘要:针对机电设备制造商为远程客户提供维护/维修/大修和运营(MRO)服务时存在的高成本与低效率问题,提出了一种数字孪生驱动的机电设备MRO远程运维方法。首先,从远程运维服务端和客户端开展分析,构建机电设备MRO数字孪生远程运维服务的数学模型;其次,利用云端服务器实现本地客户端与异地服务端的虚实同步,从服务端视角搭建设备孪生机电模型,研究了远程运维异构数据融合问题,阐述了远程运维服务和设备故障智能诊断的实现过程;最后,以三轴数控加工设备为对象,部署数字孪生远程运维服务三层架构,对设备开展运行过程同步监控和主轴电机故障诊断。研究结果表明:异地服务端孪生模型实现了客户端设备的远程同步实时监控,能够对客户端设备进行远程数据采集和分析并做出故障智能诊断,验证了所提模型和方法的有效性。该研究可为数字孪生驱动的远程运维服务提供参考。
关键词:数字孪生;维护/维修/大修和运营;远程运维;机电设备
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更新时间:2025-07-30
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相邻圆柱/斜坡及其展向间距对平板流动转捩影响的直接数值模拟
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
凌伟豪, 王志恒, 黄文林, 孙中国, 席光
2025, 59(8): 32-41. DOI: 10.7652/xjtuxb202508004
摘要:针对相邻粗糙元对平板转捩的影响尚未阐明的问题,基于直接数值模拟研究了由圆柱和斜坡两种形状组成的展向相邻粗糙元布局诱导平板边界层发生的转捩。粗糙元采用嵌入边界法进行解析,两种形状的粗糙元展向间距分别设为2.5h、5h,h为粗糙元高度。结果表明,强扰动的斜坡会主导发卡涡破碎、转捩的起始点以及平均流向脉动流输送的能量,不考虑斜坡时,展向间距的减小能有效促进转捩。不同形状粗糙元间的耦合作用会产生比相同形状粗糙元下更强的非线性相干结构。斜坡的强扰动主要是对相干结构的壁法向、展向两种脉动波产生贡献,而不是流向脉动波。适当小的展向间距所加强的不同形状相邻粗糙元间的耦合作用,有利于中心位置处非线性结构的演化,并且这种非线性结构可由全频带内的若干线性模态进行近似。当展向间距适当时,不同形状的粗糙元会在近下游的某个位置产生非线性结构的低频共振,这极大地增强了非线性结构的演化。
关键词:直接数值模拟;线性模态;相干结构;粗糙元
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更新时间:2025-07-30
网幕通道式贮箱在轨重定位过程的蓄流稳定性研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
王云龙, 马原, 张荣达, 王康, 厉彦忠
2025, 59(8): 42-52. DOI: 10.7652/xjtuxb202508005
摘要:为明确网幕通道式贮箱在实际飞行中的工作特性及推进剂管理能力,基于流体体积法和连续表面张力模型,针对某网幕通道式贮箱建立了三维仿真模型,对不同充注率和不同扰动条件下贮箱重定位过程进行计算。研究了网幕通道式贮箱重定位过程中气液相分布规律及推进剂质心变化规律,并将网幕通道式与板式贮箱内的推进剂管理装置蓄流能力进行了对比分析。结果表明:面对多变的充注率与扰动条件,网幕通道式贮箱整体具有比板式贮箱更强的蓄流稳定性,特别是在5%低充注率条件下更不容易发生局部蓄流失效;低充注率下,重定位过程气液相分布主要受到网幕通道结构表面张力的强约束,随着充注率的增加,外加扰动对重定位过程气液相分布的影响逐渐增强,质心振荡幅度增大;针对液相位于底部的初始条件,网幕通道式贮箱对于反向加速度扰动的重定位响应最敏感,对于侧向加速度的扰动影响最难克服。研究可为网幕通道式贮箱在未来新型航天任务中的工程应用及设计优化提供参考。
关键词:推进剂管理装置;网幕通道式贮箱;扰动条件;重定位;蓄流稳定性
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更新时间:2025-07-30
低气压下链条炉的运行特性与热力计算方法
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
宗思雨, 杜勇博, 徐琼, 张井坤, 笪耀东, 车得福
2025, 59(8): 53-63. DOI: 10.7652/xjtuxb202508006
摘要:针对低气压导致锅炉出现的出力不足、排烟温度升高及效率下降等问题,以某10 t/h燃煤链条炉为研究对象,采用数值方法分析了气压下降对炉膛内温度分布、煤的燃尽情况和炉膛出口烟气参数的影响规律。通过用户自定义函数实现煤颗粒在炉排上的运动,并根据实际链条炉的炉排结构,对模拟真实炉排孔隙的三维物理模型加以改进。考虑到燃烧中灰层不断累积在炭核表面,阻碍氧气扩散进而对燃烧速率造成的影响,改进了焦炭燃烧模型。数值结果表明:随着气压降低,炉排煤颗粒相较常压下的燃烧进程推迟,焦炭燃尽率减小;炉膛出口的NO
x
排放量先增大后减小,其在77.273 kPa下的增幅约为常压下的8.79%;低气压下,气体火焰黑度减小造成辐射传热量减少,炉膛出口烟气温度升高,但气压过低时,由于不完全燃烧热损失的增大,炉膛出口烟气温度略有降低。提出的M数(火焰形状系数)修正公式可为低气压下采用热力计算方法预测炉膛出口烟气温度提供参考。
关键词:链条炉;低气压;燃煤;热力计算
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更新时间:2025-07-30
面向气膜冷效提升的涡轮叶栅全端壁非轴对称造型设计优化
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
陶志, 王杰, 李柏霖, 闫毅飞, 宋立明, 李军
2025, 59(8): 64-74. DOI: 10.7652/xjtuxb202508007
摘要:为探索非轴对称端壁设计对端壁封严冷气和气膜孔气膜冷效的提升机制,提出一种基于周期性非均匀有理B样条曲面的全端壁非轴对称造型方法,解决了传统方法对叶栅前缘上游区域的几何约束限制。建立包含端壁槽缝与离散气膜孔的涡轮叶栅数值仿真模型,并通过试验数据验证仿真模型的可靠性。以端壁平均气膜冷却效率为目标,采用基于Kriging代理模型的全局优化算法开展端壁优化设计。仿真结果表明:相比原始轴对称端壁,3个吹风比下的非轴对称端壁平均气膜冷却效率分别提升了9.36%、10.68%和14.76%,叶栅出口总压损失系数基本不变;非轴对称端壁造型不仅改变了端区的压力分布,大幅降低了叶片前缘附近的静压及叶栅通道进口位置的横向压力梯度,使得冷却射流能够对叶片前缘附近及通道进口形成更宽的气膜覆盖范围,还削弱了端区横向二次流,抑制了其对冷却射流的卷吸作用,使得靠近叶片压力面侧端壁上的气膜覆盖得到强化。研究结果可为现代高气热负荷涡轮端壁的冷却防护提供理论依据和技术参考。
关键词:非轴对称端壁;设计优化;离散气膜孔;气膜冷却;吹风比
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更新时间:2025-07-30
可灵活调节的压缩二氧化碳储能热电联供系统及其热力学分析
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
许文盼, 赵攀, 马宁, 周哲浩, 刘艾杰
2025, 59(8): 75-87. DOI: 10.7652/xjtuxb202508008
摘要:为解决现有压缩CO
2
储能系统热电联供灵活性差和储气装置节流损失大的问题,基于液压原理,提出了一种地面存储的恒压CO
2
储气装置,采用CO
2
热泵与压缩CO
2
储能系统相耦合的方式,构建了可灵活调节的压缩CO
2
储能热电联供系统。通过关键部件热力学模型和系统性能评价指标的建立,探究了不同运行模式下关键参数变化对系统热力学性能的影响。结果表明:独立运行模式下,热泵子系统性能系数随环境温度的升高呈现出先上升后下降的趋势,储能子系统透平最佳进口温度随着压缩机进口温度的升高逐渐增大,在CO
2
拟临界区增速较快,储能子系统充放电效率则呈现出先下降后上升的趋势,效率最低值在拟临界区起点附近;与现有压缩气体储能热电联供系统相比,所提系统最佳充放电效率提高9.35%,性能系数范围由0.79~1.58改善至0.99~2.01。研究结果证明了所提出的压缩CO
2
储能热电联供系统具有高效和灵活供能的特点,为实现可再生能源高效利用和推动乡村低碳转型提供了理论依据。
关键词:压缩CO
2
储能;CO
2
热泵;热力学性能;热电联供
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更新时间:2025-07-30
高速悬臂转子-轴承系统的热致同步振动失稳特性
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
刘阳, 余承智, 袁奇
2025, 59(8): 88-99. DOI: 10.7652/xjtuxb202508009
摘要:为探究轴颈温度分布对高速悬臂转子-轴承系统热致同步振动失稳特性(Morton效应)的影响,建立高速悬臂转子三维瞬态热弯曲响应模型,提出了Morton效应失稳阈值判据。首先,对滑动轴承进行三维瞬态热流体动力学计算,考虑空穴效应和温黏效应,采用动态网格模型实现不同工况下的轴颈涡动,获得轴颈表面的周向和轴向温度分布。然后,采用三维实体和一维梁单元有限元模型,分别进行转子热变形和动力学特性计算。最后,通过实验测试结果对所建模型进行验证。研究结果表明:相较于收敛涡动和循环涡动,轴颈发散涡动产生的周向温差更大,转速为10 000 r/min时,轴颈周向温差达到25 K;轴颈表面温度的周向分布曲线越接近正弦曲线、轴颈高温区域的轴向长度越长,转子的热不平衡量越大;提出的失稳阈值判据可精确判断转子-轴承系统的最高工作转速,与避开10%临界转速的传统判据相比,最高工作转速提高了7.2%。该研究可为高速悬臂转子-轴承系统的分析设计提供理论指导。
关键词:Morton效应;转子-轴承系统;转子热变形;振动失稳
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更新时间:2025-07-30
涡轮叶栅前缘区域叶片与端壁交互气膜冷却作用数值研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
张垲垣, 张超才, 栗智宇, 李志刚, 李军
2025, 59(8): 100-111. DOI: 10.7652/xjtuxb202508010
摘要:针对燃气涡轮叶栅前缘角区不同部件的多源冷气射流与二次流掺混机理不明晰和极高热负荷的问题,数值研究了叶片喷淋头射流、端壁前缘气膜孔射流和端壁上游槽缝射流在前缘区域的流动掺混和交互冷却特性。结果表明,叶片喷淋头冷气能够通过在端壁的再附着对热环区域起到二次冷却作用,并通过改变二次流生成强度影响端壁冷气分布。当端壁吹风比较小时,叶片与端壁冷气在马蹄涡的阻隔下掺混较弱,端壁冷气在热环外侧马蹄涡边沿的直接附着形成条形冷却保护,叶片冷气通过再附着对端壁吸力侧角区形成二次冷却,随叶片吹风比M
s
的增大,吸力侧马蹄涡及其卷吸的端壁冷气更加靠近叶片,其与喷淋头射流掺混增强,前缘区域平均冷却效率提升0.04,M
s
=1.0时叶片喷淋头冷气在角区的覆盖沿轴向分布最为均匀。当端壁吹风比较大时,端壁冷气与叶片冷气掺混强烈并对角区形成较好的气膜冷却保护,主要发生于角区的冷气掺混现象导致上游槽缝与端壁气膜孔之间存在较大无冷却区,随M
s
增大吸力侧角区的冷气掺混显著增强,端壁0<z/C
ax
(轴向坐标与轴向弦长之比)<0.1区域的平均冷却效率提升了0.08。研究结果表明,在叶栅端壁前缘冷却布局设计时应考虑叶片冷气的二次冷却作用,同时关注其对二次流生成及在下游发展强度的影响。
关键词:燃气涡轮;叶栅端壁;气膜冷却;叶片喷淋头射流;二次流
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更新时间:2025-07-30
非平衡闪蒸启始阶段气液换热过程的理论与实验研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
冯添黄瑞, 张寅, 李晓然, 吴伟烽
2025, 59(8): 112-121. DOI: 10.7652/xjtuxb202508011
摘要:为解决三角闪蒸循环系统中膨胀腔内工质热力参数难以测定的问题,研究了闪蒸启始阶段气液相间换热的过程。搭建等效膨胀实验台,模拟水工质两相膨胀机腔内的闪蒸过程,采用高速摄影技术观测闪蒸腔内的气液相变。基于无量纲参数归一化方法建立气液界面传热模型,并与相同工况下实验台的实测数据进行对比。研究结果表明:在闪蒸腔内蒸发与排气建立动态平衡的过程中,启始阶段腔内压力呈V型变化,分为压力骤降、压力回升、准稳态3个阶段;采用所构建模型得到的预测值与实验值的吻合度大于94%;液体初始温度上升导致过热度增大,闪蒸强度提高,液体初始温度每升高10 ℃,过热度极值增大约15%,闪蒸速率增加约20%~30%;随着阀门开度从25%增大至70%,闪蒸气体通流面积增加,平均压降速率从54.73 kPa/s增加至122.47 kPa/s,导致液体内部温度梯度增大、局部过热度上升,闪蒸速率也由0.38 kg/s非线性提升至0.56 kg/s。该研究可为三角闪蒸循环系统两相膨胀机的设计与运行优化提供参考。
关键词:闪蒸;启始阶段;等效膨胀;三角闪蒸循环
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更新时间:2025-07-30
聚甲氧基二甲醚反应动力学及聚合度影响机理探究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
周子杰, 杨亚晶, 崔旺, 魏衍举, 刘贺, 刘圣华
2025, 59(8): 122-133. DOI: 10.7652/xjtuxb202508012
摘要:为揭示不同聚合度的聚甲氧基二甲醚(PODE)各组分反应活性随聚合度变化的规律及动力学机理,构建了适用于广泛工况的反应路径框架,对比分析了PODE多组分反应动力学行为。基于二甲氧基甲烷(PODE
1
)的反应机理,构建了PODE
2
、PODE
3
的反应机理,并对该反应机理进行了验证。根据各基元反应的反应动力学作用,提出PODE反应路径统一框架,阐明了PODE反应活性的3个来源通道:伯碳脱氢后通过两次加氧发生的典型链分支反应,部分氢过氧燃料自由基分解为羰基氢过氧化物的链分支反应,仲碳脱氢分解为低聚合度燃料自由基后发生的链分支反应。PODE在第一阶段点火延迟时间的敏感性分析结果表明,构建的PODE
2
、PODE
3
的反应动力学机理能够预测实验测量的点火延迟时间,可以对PODE的反应动力学行为作出解释。通道1和通道2是所有PODE分子所共有的链分支反应通道,而通道3是高聚合度PODE所特有的反应路径,是重要的反应活性贡献来源。
关键词:聚甲氧基二甲醚;反应动力学;聚合度;基元反应
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更新时间:2025-07-30
耦合透平末级的燃气轮机排气扩压器气动性能研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
闫晨曦, 王嘉骏, 姚家旭, 苏鹏飞, 孔祥林, 方宇, 李志刚, 李军
2025, 59(8): 134-146. DOI: 10.7652/xjtuxb202508013
摘要:为探究透平末级出口流动对燃气轮机排气扩压器性能的影响,获取由透平末级、排气扩压器和收集器组成的完整系统的气动性能,建立了耦合透平末级的燃气轮机排气扩压器气动性能高保真分析模型。采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes方程和SST k-ω湍流模型的方法,对比研究了不同流量下,排气扩压器的流场结构和静压恢复系数。结果表明:随着进口流量的降低,排气扩压器内流动分离导致的总压损失增加,排气扩压器静压恢复系数下降。收集器内主要存在两股旋流,与弯扭段相邻的拐角处涡旋和回流增加了压力损失,降低了静压恢复系数。设计流量下,排气扩压器非弯扭段静压恢复系数为0.645,110%设计流量下静压恢复系数增加了10.2%;小设计流量导致排气扩压器总压损失增加,扩压能力降低,50%设计流量下扩压器的静压恢复系数为-0.059。设计流量大于70%时,透平末级动叶叶顶间隙泄漏射流能够抑制排气扩压器机匣的分离流动,从而降低总压损失。该研究为考虑透平末级出口流动作用下的燃气轮机排气扩压器气动性能研究提供了一定的参考。
关键词:燃气轮机;排气扩压器;透平末级;气动性能;静压恢复系数
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更新时间:2025-07-30
主蒸汽管道破裂事故下蒸汽发生器的动态液位预测
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
殷钰卓, 汪标鑫, 林梅, 王秋旺
2025, 59(8): 147-157. DOI: 10.7652/xjtuxb202508014
摘要:为提升蒸汽发生器液位监测的实时性与准确性,以保障核动力系统安全运行,提出了主蒸汽管道破裂事故下蒸汽发生器的动态液位预测方法。首先,通过模拟主蒸汽管道破裂工况进行实验,采用AP1000蒸汽发生器缩比建模,结合电动球阀控制与高速相机图像识别,实现了液位与关键热工参数采集;接着,构建了液位时间序列集并进行了小波分解和相关性分析,研究了液位本身的时频特征以及与热工参数之间的关系;最后,建立了基于Informer、深度线性网络(DLinear)的深度学习液位预测模型,并进行了预测结果的对比分析。结果显示,DLinear模型在预测精度与模型鲁棒性方面均优于Informer模型,能更准确地反映液位剧烈波动特征,验证了其在处理长时序依赖问题中的适用性与优势。DLinear模型在均方误差、平均绝对误差和决定系数上较Informer模型分别提升了24.9%、16.0%、9.3%,在±5 mm误差范围内预测准确率达到81.5%,不仅能更好地捕捉液位细节变化,还表现出更强的鲁棒性与泛化能力。研究验证了DLinear模型在液位预测任务中的高效性与工程应用潜力,为核电站事故预警和智能监测提供技术支持。
关键词:深度学习;蒸汽发生器;液位预测;主蒸汽管道破裂事故
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更新时间:2025-07-30
兰炭化学链气化工艺系统自热运行参数分析及优化
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
关昱, 宋虎潮, 林啸龙, 王博, 刘银河
2025, 59(8): 158-167. DOI: 10.7652/xjtuxb202508015
摘要:为实现兰炭高效清洁利用,提出了一种自热式兰炭化学链气化制合成气工艺系统。基于吉布斯自由能最小化原理及能量和质量守恒定律,建立了处理能力为2 000 t·d
-1
的兰炭化学链气化模型,并通过实验数据验证了模型的准确性。研究了气化反应器温度、空气反应器温度和水碳摩尔比等因素对系性能的影响,确定了兰炭化学链反应系统的最佳自热运行条件,并与常规兰炭气化的热效率进行了对比。研究结果表明,当兰炭的给料量为83.33 t·h
-1
时,兰炭化学链气化系统的最佳自热运行条件如下:水蒸气流量为108.99 t·h
-1
,兰炭燃料气化反应器温度为900 ℃,空气反应器温度为1 000 ℃,空气流量为247.25 t·h
-1
,载氧体CaSO
4
/Fe
2
O
3
与兰炭给料量的质量比为1.92,载热体Al
2
O
3
与载氧体CaSO
4
/Fe
2
O
3
的质量比为16.29。此时,合成气的质量流量为80.13 t·h
-1
,合成气的产率为1 700 cm
3
·kg
-1
。整体上,兰炭化学链气化系统的热效率为83.81%,高于常规兰炭气化系统的热效率80.51%,主要归因于其省去了空分制氧过程,表现出显著的性能优势和发展潜力。研究结果可为兰炭化学链气化的工业应用提供一定的参考。
关键词:兰炭;化学链气化;自热运行;合成气
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更新时间:2025-07-30
并联电感-电容支路对空气电弧电流转移特性的影响
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
张雨石, 吴翊, 孙昊, 吴益飞, 荣命哲, 刘天晓, 孔子扬
2025, 59(8): 168-176. DOI: 10.7652/xjtuxb202508016
摘要:针对直流电力系统中故障电流开断的技术难题,提出了一种基于空气电弧磁控振荡特性的直流开断方案。通过对狭缝内空气电弧施加外加横向磁场,使电弧电压周期性振荡,从而在电弧与电感-电容(LC)支路间形成负阻尼振荡电流,促进故障电流转移并最终实现电流开断。实验研究了4种并联LC支路谐振频率下的电流转移过程,并分析了5~13 kA主回路电流下转移支路电容对转移电流峰值的影响。结果表明:5 kA主回路电流下提高LC支路谐振频率可缩短电流转移时间至0.84 ms,但当主回路电流增大时,需将LC支路的谐振频率调节至与电弧振荡频率一致,方可制造电弧电流过零点;增大转移支路电容可有效提升初始转移峰值电流,从而增强电流转移能力;电流转移过程中磁场衰减会导致电弧电压上升速率降低,影响谐振电流负阻尼振荡的持续性。研究验证了空气电弧磁控振荡式直流开断方案的可行性,为经济型直流断路器设计提供了新思路。
关键词:直流开断;空气电弧;外加横向磁场;电流转移;磁控振荡
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更新时间:2025-07-30
变压器燃爆故障模拟的金属丝电爆炸引弧实验研究
封面论文
封底论文
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AI导读
李元琦, 汪黎, 葛亦宁, 汪可, 李金忠, 梁帆, 刘轩东, 李刚, 李戈琦
2025, 59(8): 177-186. DOI: 10.7652/xjtuxb202508017
摘要:针对变压器有载分接开关电弧故障对输电安全和稳定性构成重大威胁的现实,以及校核变压器安全性的燃爆实验所采用的金属丝引弧方式存在金属丝电爆炸产物对变压器电弧故障压力特性影响机制尚不明确的问题,提出了一种基于金属丝爆炸实验与特性分析的对比研究方法。通过搭建油中金属丝电爆炸实验平台,研究了油中金属丝电爆炸的典型发展过程及其放电特性和压力特征,实验结果表明:金属丝电爆炸放电过程可以分为相爆前、相爆至电压峰值、电离以及击穿4个阶段;过程中,系统储能将显著影响金属丝电爆炸的放电模式以及后续压力特性,而金属丝尺寸则与引弧过程的能量损失具有直接联系,二者均会对放电通道的状态以及电弧通道的能量沉积过程产生影响,进而显著影响电弧初期的冲击波压力及其传播规律。该研究结果有助于深入认识油中金属丝电爆炸过程,并为完善变压器燃爆模拟试验方案提供参考。
关键词:有载分接开关;燃爆实验;电弧故障;金属丝电爆炸;压力特性
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更新时间:2025-07-30
采用注意力与模板在线更新的可见光-红外目标跟踪网络
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
韩向东, 钟傲, 刘冲澳, 孙延鑫, 张向永, 徐淋智
2025, 59(8): 187-198. DOI: 10.7652/xjtuxb202508018
摘要:针对当前可见光-红外目标跟踪算法对红外可见光双模态特征交互与目标动态变化建模不足的问题,结合卷积掩码自编码器模型,提出一种基于注意力与模板在线更新的可见光-红外双模态目标跟踪网络。以卷积掩码自编码器模型为骨干网络,通过采用双嵌入层配合共享权重的骨干网络结构提取可见光与红外特征,深入挖掘可见光与红外数据间的内在联系。通过强化模板与搜索图像的关联性,引入通道空间自注意力机制以增强模板和搜索图像间的交互,来提取模态间可区分的异质互补特征。提出模板在线更新模块,通过在线更新模板与设计模板分数头,利用置信度评分机制融合初始模板的稳定性与在线模板的适应性,解决目标随时间变化导致的模型漂移问题。实验结果表明,所提算法在GTOT和RGBT234公开数据集上的精确率和成功率分别达到93.3%/75.6%和87.2%/63.8%,可在目标不断变化情况下实现精确跟踪。可视化分析表明,所提算法在双模态热力图上可自适应互补,单一模态失效时仍能精准定位目标。
关键词:目标跟踪;可见光-红外;注意力机制;模板在线更新;卷积掩码自编码器
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更新时间:2025-07-30
采用变分网络的风力发电机组叶片结冰程度量化方法
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
王倩月, 司刚全, 尹军华, 童文瀚, 李博, 王昕
2025, 59(8): 199-210. DOI: 10.7652/xjtuxb202508019
摘要:针对现有变分网络在风力发电机组监测数据特征提取和故障敏感性方面的不足,提出了一种面向风机正常状态建模的条件变分递归窗口网络(CVRWN),并据此构建叶片结冰程度量化方法。首先,采用引入自注意力机制的多组条件变分自编码器(CVAE)对窗口化的风机监测数据进行学习,以实现各时间窗口的潜在分布特征提取与风功率数据重构;其次,通过门控循环单元(GRU)实现跨窗口特征传递,并引入预测子模块以增强长期趋势建模能力,从而构建完整的CVRWN网络结构;随后,利用风机正常运行数据对所构建网络进行训练,通过联合优化重构损失与预测损失得到具备稳定建模能力的CVRWN模型;最终,将CVRWN模型最后一个窗口的风功率重构损失定义为风机叶片结冰指数r,实现叶片结冰程度的精准量化。实际运行数据验证表明,采用CVRWN模型进行风功率重构时,其精度较基础CVAE模型提升约10%,验证了所提模型结构改进的合理性与有效性。在叶片结冰过程中,相较于基线模型,所提模型的结冰指数r能够精准动态表征叶片结冰演化过程,为极端环境下风力发电机组的安全运维提供量化参考。
关键词:风力发电机组;叶片结冰;变分网络;正常状态建模;量化方法;重构损失
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更新时间:2025-07-30
一种双分支特征交互融合的高效红外图像彩色化方法
封面论文
封底论文
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AI导读
陈宇, 詹伟达, 蒋一纯, 朱德鹏, 韩登
2025, 59(8): 211-222. DOI: 10.7652/xjtuxb202508020
摘要:针对现有的红外图像彩色化方法在全局特征捕获和计算复杂度方面存在显著局限性的问题,提出了一种双分支特征交互融合的高效红外图像彩色化方法。设计双分支编码器,通过局部特征提取分支获取局部空间上下文信息,确保细粒度特征的捕获,并通过全局特征提取分支获取全局特征,满足对长程依赖的需求。设计交互融合模块,对两个分支提取到的特征进行有效整合,显著增强了模型的整体性能。在解码器部分提出上下文聚合模块,进一步优化多尺度语义特征的聚合能力,改善了彩色化结果的边缘清晰度和细节表现力。在KAIST和FLIR数据集上进行广泛实验验证,结果表明:与现有方法相比,所提方法在两个数据集上均具有更高的彩色化质量,峰值信噪比分别达到28.645、30.459 dB,结构相似度达到0.507、0.725,均优于对比方法,且有效性和先进性也得到了验证。研究结果可为提升红外图像的可读性与可解释性以及提高夜视与恶劣环境下的观测能力提供参考。
关键词:红外图像彩色化;细粒度特征;长程依赖;交互融合;上下文聚合
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更新时间:2025-07-30
AZ31B镁合金与316L不锈钢的搅拌摩擦钎焊及其中间层优化
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
赵启宏, 张贵锋, 畅海丞, 江馨, 王书杰
2025, 59(8): 223-232. DOI: 10.7652/xjtuxb202508021
摘要:针对镁合金耐蚀性和耐磨性较差,以及传统熔焊方法难以有效连接镁和钢等问题,提出了采用搅拌摩擦钎焊技术连接AZ31B镁合金和316L不锈钢。首先,利用搅拌摩擦钎焊工艺制备不同厚度Zn箔和Ni箔的镁/钢搭接接头;然后,从接头的润湿性、微观组织和力学性能等方面研究其可行性;最后,阐明了不同钎料的界面反应特征和机制。实验结果表明:Zn箔只对镁合金一侧有良好的润湿性,对不锈钢表面几乎不润湿,Zn箔熔化后在接头处形成α-Mg+MgZn的共析组织,接头最大剪切强度为27.38 MPa,表现为脆性断裂;Ni箔对两侧母材润湿良好,在接头处形成亚共晶组织α-Mg
Ⅰ
+[Mg(Ni)或α-Mg
Ⅱ
+Mg
2
(Ni,Al)]和共晶组织α-Mg+Mg
2
(Ni,Al)或Mg
2
Ni,接头剪切强度随钎料厚度的增加先增大后减小,在钎料厚度为0.03 mm时可达58.24 MPa,表现为脆性断裂+韧性断裂。提出的搅拌摩擦钎焊工艺可通过对中间层进行优化,获得致密性高、润湿性良好、单道焊幅宽、强度高的镁合金/不锈钢搭接接头。
关键词:镁/钢;搅拌摩擦钎焊;中间层;微观组织;剪切强度
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更新时间:2025-07-30
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