- 宁可儿;焦在滨;施任威;张超逸;刘俊杉;
针对当前直流配电技术发展路径不明晰的问题，提出了直流配电技术发展阶段评估和成熟度预测方法以探究其发展趋势。首先，构建基于技术成熟度曲线的技术成熟度评估模型，通过调研文献将其按内容分为规划设计、运行控制与保护、关键设备3类，并进行文献检索以获取成熟度预测数据基础；接着，对未来直流配电技术的成熟度阶段和整体发展趋势进行分析预测，给出技术、热度双重作用下的直流配电成熟度预测结果；最后，通过设计拟合优度指标和交叉验证方法，验证了所提模型的准确性。研究结果表明：文献、专利等成果的数量可以反映技术发展趋势，直流配电技术科学研究热潮将在2030—2040年达到顶峰，并在2060年前后实现稳定发展，这与我国“双碳”目标实现的时间节点有效对应。
2024年04期 v.58 41-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 997K] [下载次数：286 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 贾士铎;康小宁;田博文;崔金旭;萧淑文;李昕盈;
针对园区综合能源系统中各个主体的利益难以兼顾及新能源汽车出行计划临时变动会对系统运行带来不利影响的问题，提出了考虑车主出行行为调整的电热氢综合能源系统双层博弈优化运行策略。首先，建立以能源运营商(IESO)、负荷聚合商(ULA)和新能源汽车负荷聚合商(NEVLA)为主体的Stackelberg-Shapley双层博弈框架；其次，将双层博弈框架嵌入两阶段模型预测控制滚动调度模型中，并在第1阶段引入惩罚博弈机制，抑制车主按照个人意愿无序改变充电计划的行为；最后，联合沙丘猫优化算法与CPLEX求解器对博弈模型进行求解。仿真结果表明：所提策略与无惩罚博弈机制的滚动优化运行策略及考虑惩罚博弈机制的单断面优化运行策略对比，能源运营商的收益分别提高了4.43%、7.75%,负荷聚合商的剩余价值分别提高了6.48%、12.18%,电动汽车负荷调度成本分别减少了13.64%、4.43%,验证了所提策略具有更好的系统运行经济性。
2024年04期 v.58 54-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 865K] [下载次数：395 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王金石;苏守国;苏利民;蔡骁;王金华;黄佐华;
针对燃烧室中冷却壁面的冷却气膜会影响燃烧室内的流场、改变回流区结构，从而影响贫油吹熄特性这一问题，在一带有气膜冷却的旋流燃烧室上开展了不同壁面空气占比下的贫油吹熄极限测量。结果表明：壁面冷却空气占比达到0.2时，不同燃油流量下，以全局空气流量计算，燃烧室吹熄当量比降低的范围在0.09～0.1之间；以主流空气计算，吹熄当量比降低范围在0.01～0.028之间。为了更加深入研究这一规律的原因，开展了平面激光诱导荧光(PLIF)激光诊断测量，可知引入壁面冷却空气后，OH基更集中分布在靠近燃烧室底部的火焰根部。在稳定火焰工况中，与近吹熄火焰相比，在燃烧室底部附近的火焰中央有大量OH基分布，这将有助于火焰的稳定，并拓宽贫油吹熄极限。米氏散射实验结果表明，引入壁面冷却空气后可使燃油液滴更集中分布在燃烧室底部附近，这将导致根部火焰局部当量比提高，易于形成稳定的火焰。结合所得实验结果，在所使用的旋流模型燃烧室内，加入占比为0.2的壁面冷却空气，可以拓宽燃烧室的贫油吹熄极限，有助于火焰的稳定。研究结果有望对带有冷却气膜的燃烧室的燃烧稳定性调控问题提供一定的理论指导。
2024年04期 v.58 64-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 1011K] [下载次数：62 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张子涵;陈涛文;李志刚;李军;
为揭示孔的排布方式对孔型阻尼密封性能的影响规律以及探究最佳排布方式，基于多频椭圆轨迹涡动模型非定常计算流体力学摄动数值方法，研究了不同孔径、孔排布方式下孔型阻尼密封的泄漏特性和动力学性能。采用孔型阻尼密封试件试验数据，验证了数值方法的可靠性和准确性，通过计算分析了不同孔径(3.175、12.268 mm)、孔排布方式(轴向顺排、周向顺排)、进口预旋(0、0.5)对孔型阻尼密封的泄漏量、动力特性系数和腔室动态压力的影响规律。数值结果表明：大孔径孔型阻尼密封动力学性能较优，具有较高的有效阻尼和较低的穿越频率，但封严性能较差，对应的泄漏量增加了6%～10%;小孔径孔型阻尼密封的泄漏特性和动力学性能对孔的排布方式不敏感，泄漏量偏差小于0.5%,动力特性系数偏差小于7%;对于大孔径孔型阻尼密封，采用周向顺排的方式可获得更好的封严性能以及更优的动力学性能，泄漏量可降低4%,有效阻尼的穿越频率也得到显著减小。该研究可为孔型阻尼密封的设计提供参考。
2024年04期 v.58 75-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 1131K] [下载次数：65 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 齐文闯;陈云瑞;郭朋华;邹瀚森;李景银;
为探究风况条件对萨沃纽斯风力机集群功率输出和安装方向的影响，基于变转速控制策略和计算流体力学仿真结果，获得了集群在我国8个典型站点不同安装方向下的输出功率，分析了集群在实际风况下的最佳布局规律，并验证了规律的普适性。仿真结果表明：在沈阳、厦门、昆明、呼和浩特、青岛、喀什、大连以及郑州8个站点合理安装集群，可使单台机组的输出功率分别提升至原来的1.14、1.23、1.31、1.20、1.21、1.24、1.12、1.11倍；对于有明显单一主风能风向的地区，集群应正对此方向摆放；对于两个主风能风向相位差较大的地区，需选择两者中周围风能更丰富的方向排布集群；对于有3个主风能风向、主风能风向不明显或风能分布比较均匀的地区，应先使机组相互格挡的方位避开风能相对集中区，再选择风能资源较丰富的方向排布集群。该研究可使实际风况下萨沃纽斯风力机集群耦合增益最大化，并为复杂风场条件下集群安装方向的选择提供参考。
2024年04期 v.58 85-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 949K] [下载次数：79 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 赵宇轩;陈子峰;黄丞明;谢永慧;张荻;
为获得压气机叶片叶根轮槽区域的物理场分布状况、降低其型线优化的时间成本，提出一种叶根轮槽物理场预测模型及快速优化设计方法。选取叶根轮槽的关键几何参数作为设计变量和状态变量，建立了参数化模型；基于深度图卷积神经网络，构建了叶根轮槽区域物理场快速预测模型，通过对比有限元分析结果验证了模型的预测精度；基于预测模型和遗传算法，进行了叶根轮槽型线的快速优化设计。结果表明：利用所提预测模型对单个设计工况的分析相比于有限元分析的加速效果达到10~3量级，位移和应力预测值的变化趋势与有限元分析值的变化趋势一致，最大总位移的相对预测偏差在±1%范围附近，最大等效应力相对预测偏差在±5%范围内；优化后压气机叶片叶根轮槽的最大等效应力由240.96 MPa降低至206.37 MPa,减小了14.36%,优化效果明显。
2024年04期 v.58 96-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 1033K] [下载次数：139 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 罗宇轩;李金星;赵名星;谢永慧;张荻;
为确保燃气轮机透平轮盘在实际工作中的性能和可靠性，综合考虑燃气轮机服役时轮盘伴随的多种不确定性因素，通过概率表征合理量化，采用主动学习克里金代理模型与蒙特卡罗模拟结合算法(AK-MCS),搭建了考虑多源混合不确定性的燃气轮机轮盘寿命预测代理模型，并对轮盘低周疲劳寿命可靠性进行了合理评估。建立了一套完整的轮盘低周疲劳寿命可靠性分析流程，完成了某型燃气轮机透平轮盘低周疲劳寿命可靠性评估及灵敏度分析。研究结果表明：轮盘的最大等效应力值为773.518 MPa,最大应变值为0.004 73,局部危险点位于轮槽第3根齿面下方的圆角处，寿命预测结果为1.177×10~4周。设计寿命为8×10~3周的条件下，得到透平轮盘的失效概率为0.043 1,可靠度为0.956 9。灵敏度分析结果表明，影响疲劳寿命最主要的参数是轮槽齿面接触压力及轮盘转速。研究结果展示了AK-MCS算法在轮盘可靠性分析中的应用优势，能为工程中轮盘的设计提供方法和参考数据。
2024年04期 v.58 107-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 799K] [下载次数：397 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 黄新长;赵卫军;殷戈;谭锐;张子涵;李志刚;
为提高汽轮机高压缸和中压缸之间过桥汽封的气流激振动力学性能、抑制汽轮机轴系振动失稳，针对交错齿迷宫密封，开展了进口防旋板结构方案设计和动力学性能评估研究。首先，建立了具有“虚拟旁路边界”的交错齿迷宫密封动力学计算模型，实现了对动密封进口压力场和高预旋速度场的精准模拟；然后，采用基于多频椭圆轨迹涡动模型的非定常计算流体动力学(CFD)摄动数值方法，对比分析了进口预旋(预旋比为0、0.3、0.5)对无防旋板结构的迷宫密封的动力特性系数的影响规律；最后，详细评估了不同进口防旋板结构方案的止旋抑振性能，比较分析了防旋板倾角和数量对迷宫密封的泄漏量、动力特性系数和周向旋流比分布的影响规律。研究结果表明：迷宫密封泄漏量对防旋板倾角和数量变化不敏感(泄漏量变化小于0.5%);进口预旋会导致迷宫密封交叉刚度和有效阻尼穿越频率增大、有效阻尼减小，易诱发轴系失稳；进口防旋板能够显著减小迷宫密封的交叉刚度(约为53%)和有效阻尼穿越频率(约为24 Hz)、增大有效阻尼，使密封泄漏量略有增加(约为4.5%);相较于直防旋板，45°倾角斜防旋板使密封交叉刚度进一步降低约14%,有效阻尼穿越频率变化较小；当防旋板数由36增加到72时，密封交叉刚度降低约24%,有效阻尼穿越频率减小约5 Hz;而当防旋板数由72增加到144时，密封的转子动力特性对防旋板数变化不敏感；综合考虑加工成本和止旋抑振性能，具有72个直防旋板的迷宫密封进口防旋板结构方案最优。研究结果可为交错齿迷宫密封防旋板设计提供参考。
2024年04期 v.58 117-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 1086K] [下载次数：141 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 胡飞凡;徐晨辰;张浩;李东;陈斌;应朝霞;
针对皮肤病激光治疗过程中生物组织内部温度分布与形态测量困难、医生凭借经验选取治疗参数导致疗效不佳等问题，建立了利用脉冲光热辐射法(PPTR)重建皮肤结构，并智能化选取激光参数开展辅助治疗的理论模型。采用基于自定义截断参数选取方法的截断奇异值分解法、基于L曲线法选取正则化参数的Tikhonov正则化法和给定迭代次数的共轭梯度法这3种逆算法进行仿真计算，建立误差评估函数，分析对比了不同表皮层厚度、患病层厚度及深度的重建效果，同时制作皮肤仿体进行离体实验，并以此为依据开展了鲜红斑痣临床治疗的应用研究。结果表明：3种逆算法的综合性能评价指数由高到低依次为0.066、0.082、0.126,验证了其在鲜红斑痣血管层常见深度范围内的重建效果均能保持较高精度；体外实验结果和临床应用验证了所提出的PPTR模型可用于求解表皮、病变层等组织的温升分布、厚度、位置等信息，且重建结果的精度能够满足治疗需求。该模型及研究结果可为激光治疗过程中参数的选取提供定量化指导。
2024年04期 v.58 127-137页 [查看摘要][在线阅读][下载 861K] [下载次数：234 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 闫先国;孙碧颖;录鹏东;金鑫;史莹;桂小林;
为解决智能电网环境中用户富裕电能回售问题，完成电力资源的再分配，从经济学的角度设计了一种激励机制以鼓励拥有富裕电力的用户为电力紧缺用户提供电力资源。提出了一种双向拍卖机制，该机制包括使用填充概念的电力资源分配方法和有效的定价策略，以保证智能电网环境下电力资源分配的理想性能。所提双向拍卖机制考虑了电力资源传输成本与距离之间的关系，设计了供需匹配关系；所提分配方法采用了基于线性规划的填充分配方法，以接近最优的近似算法，在多项式时间内得到资源分配结果；在定价方面，分别采用了基于关键值的定价策略和基于维克瑞-克拉克-格罗夫斯(VCG)机制的定价策略，以计算获胜买方用户的付款价格和获胜卖方用户的收款价格，实现了双向拍卖中的真实性、个人理性和预算平衡。仿真结果表明，所设计的拍卖机制保证了一系列理想的经济属性，包括真实性、预算平衡以及个人理性，并且可以在多项式时间内得到近似最优解的分配结果，为智能电网环境下的电力资源再分配问题提供了一种有效的解决方案。
2024年04期 v.58 138-147页 [查看摘要][在线阅读][下载 590K] [下载次数：139 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 康凯;李雪莉;杨树;谷雅秀;王晓坡;
针对准确的制冷工质热导率性质有益于制冷热泵系统的设计和优化，引入标准化参数化方案，得到扰动链统计缔合流体理论状态方程(PC-SAFT)的输入参数，结合剩余熵标度理论(RES),预测了包括氢氟烯烃(HFOs)、氢氟烃(HFCs)、烷烃(HCs)和CO_2(R744)在内的11种常见制冷工质的热导率性质，使用自助法，获得了标准化参数化方案与常规参数化方案输入参数的不确定度，并展开不确定度分析。通过与文献实验结果及已报道热导率性质模型比对，所提热导率性质模型与实验数据的总体平均相对偏差为3.32%。结果表明：所提热导率性质预测模型的整体表现优于常规参数化热导率模型和CE参考项热导率模型，且标准化参数化方案有潜力为混合工质体系的研发和推广提供可靠的基础物性数据；两种参数化方案输入参数在不确定度范围内波动时，对气相迁移性质的预测影响程度相似，但标准化参数化方案在液相迁移性质的预测上表现更优；此外，基于标准化参数化方案预测迁移性质需特别关注偏心因子的精度。
2024年04期 v.58 148-157页 [查看摘要][在线阅读][下载 396K] [下载次数：77 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 杨伟;王帅;吴佳奇;陈伟;田子建;
为解决现有的低照度图像增强方法存在的色彩失真、细节损失以及暗区增强不足和亮区增强过度导致低照度图像增强效果不理想的问题，提出了一种从局部到全局的零参考低照度图像增强方法。采用局部照度增强对低照度图像进行像素级增强，改进了自适应光照映射估计函数，提升了照度调整能力，避免了生成大量的迭代参数，提高了模型的推理速度；采用基于Transformer结构的全局图像调整对局部增强后的图像进行全局调整，解决了亮区照度增强过度的曝光问题和暗区照度增强不足的问题，提升了图像的整体对比度；优化损失函数，对低照度图像特征和增强图像特征进行相似性约束，提升了目标检测精度。实验结果表明，LOL数据集上的客观指标峰值信噪比和结构相似性达到了20.18 dB和0.80,MIT-Adobe FiveK数据集上达到了23.31 dB和0.87,ExDark数据集上增强后图像的目标检测精度提高了7.6%,有效提升了低照度图像可视化质量和目标检测效果。
2024年04期 v.58 158-169页 [查看摘要][在线阅读][下载 1918K] [下载次数：409 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 周贺;吴建新;张磊;
针对天基预警雷达因其高速平台运动带来严重的距离模糊和多普勒模糊，导致杂波背景强进而降低雷达目标检测性能的问题，提出一种基于子阵级多输入多输出天基预警雷达强杂波抑制方法。构建基于子阵级多输入多输出天基雷达模型并分析远距离机动目标相参性，确定目标出现线性距离徙动和不出现多普勒频率扩散时的最大相参积累时间，以保证长时间相参积累可行性；针对多输入多输出雷达长驻留的特点采用长时间积累提高多普勒分辨率，降低一个距离-多普勒单元的杂波功率，在保证搜索效率的情况下降低该单元杂噪比，并采用3/5准则检测盲区图评估天基雷达检测性能；在强杂波背景下改善了信杂噪比，提高了目标检测概率。实验仿真表明，所提方法相比相控阵雷达可有效降低杂波背景，在单脉冲重复频率下即可达到很好的检测效果，比相控阵雷达检测性能提高约20.48%。
2024年04期 v.58 170-181页 [查看摘要][在线阅读][下载 1075K] [下载次数：102 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 刘梓琰;吴毅伟;王冠;李璨;王姝淇;陈海宝;
针对火箭发动机氧涡轮转子轴盘根部断裂、轴盘接合处裂纹等故障难以识别定位的问题，基于某型液体火箭发动机测试数据，构建机器学习、数据分析等方法，绕过其内部复杂物理机理，从数据层面对氧涡轮泵进行故障检测与模式判别。对于故障检测，提出了两种分别适用于速变数据与缓变数据的故障检测算法，两种算法能够处理多种工况下的火箭发动机数据，经检验，这两种算法都具有较高的准确率，分别为84.2%、94.9%。针对故障模式判别，给出了一种基于滑动窗口的聚类算法，可以实现不同故障模式的区分，其中针对两种故障模式的识别准确率分别达到了86.2%、95.5%,并且给出了两种故障模式对应的振动数据异常频率区间，这可为相关研究人员提供与故障有关的有用线索。
2024年04期 v.58 182-191页 [查看摘要][在线阅读][下载 613K] [下载次数：265 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 郭梦媛;刘崇锐;苏文斌;范圣平;
针对现有低频噪声控制的迫切需要，提出了一种高阶微穿孔型超材料结构，解释了其低频宽带吸声机理，并设计了新型的高阶微穿孔型低频宽带吸声超材料，在300～3 000 Hz的频率范围内表现出连续优异的吸声特性。设计了单个单元的吸声结构，通过在传统的微穿孔超材料内部增加穿孔板的方式，激发高阶特性，对比发现，高阶微穿孔型超材料实现了对高阶峰值的灵活调整。使用理论公式和有限元仿真，建立单元结构的计算模型计算单元的吸声系数，对结构进行吸声机理分析，同时分析了典型结构参数对于吸声特性的影响规律；在此基础上，通过单元间的严格耦合，设计了一种9单元宽带吸声结构，并进行实验验证。实验结果表明，该材料总体厚度为106.1 mm,在300～3 000 Hz的频率范围内获得了连续优异的带宽，平均吸声系数达到90%以上。该结构具有亚波长厚度的低频宽带吸声特性，在汽车、飞机、轮船等噪声环境中，具有广阔的减震降噪的工程应用前景。
2024年04期 v.58 192-199+220页 [查看摘要][在线阅读][下载 864K] [下载次数：438 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 程敏;侯严迪;丁孺琦;
针对负载口独立控制系统在作业过程中时常因控制信号突变而造成执行器速度振荡及液压缸两腔压力波动，从而导致操作舒适性和机器可靠性降低甚至引发安全事故的问题，首先，分析了负载口独立控制系统压力流量复合控制策略以及传统阻尼补偿方法抑振的局限性，阐明了引发速度振荡与压力波动的原因；然后，基于该控制系统，提出了采用非线性滤波器修改突变控制信号的抑振方法，并给出了非线性滤波器的边界选取原则；最后，设计了负载口独立控制系统的进出口阀控制器，通过修改参考流量信号，降低了不同突变信号对执行器速度带来的影响。基于20 t挖掘机负载口独立控制系统开展数值仿真，结果表明：相较于传统阻尼补偿方法，采用所提方法能够有效降低阶跃、斜坡信号引起的执行器速度振荡与压力波动，且在动臂液压缸全伸、全缩典型工况下压力波动较小，并使速度振荡降低了32.5%～64.7%,从而有效改善了系统的动态特性。
2024年04期 v.58 200-210页 [查看摘要][在线阅读][下载 978K] [下载次数：152 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 徐纯洁;谢方伟;凡镕瑞;魏汝路;田祖织;
为改善高速开关阀的响应特性，以电磁铁线圈构型为切入点，对比研究了线圈构型对高速开关阀动态特性的影响规律。在建立高速开关阀数学模型以及理论分析线圈构型变化对响应时间影响的基础上，采用电磁仿真软件ANSYS Electronics,构建了高速开关阀二维瞬态仿真模型，分析了单一、叠加式、嵌套式3种线圈构型对电磁铁吸合以及高速开关阀启、闭两个动态过程的影响。仿真结果表明：在不改变其他结构参数与电气参数的情况下，与单一线圈构型相比，叠加与嵌套两种并联线圈构型能够有效缩短电磁铁空载吸合时间，减幅分别为35.1%、34.7%;叠加式线圈构型下高速开关阀的开启延迟时间缩减了4.79 ms,减幅达55.4%;嵌套式线圈构型下高速开关阀的开启延迟时间缩减了4.77 ms,减幅达55.2%。综合响应特性与能耗特性参数来看，采用叠加式线圈构型的高速开关阀具有相对更优的动态特性。该研究可为高速开关阀电磁铁的设计提供参考。
2024年04期 v.58 211-220页 [查看摘要][在线阅读][下载 857K] [下载次数：206 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] 下载本期数据