新能源汽车碳减排潜力分析

在“碳达峰、碳中和”双碳目标驱动下,新能源汽车凭借其碳减排优势受到了广泛关注.旨在促进新能源汽车碳减排潜力评估的相关研究,从新能源汽车碳排放计量与分析、车网协同优化低碳运行、车辆碳排放总量态势预测等三个方面进行分析与综述,归纳了相关领域最新研究成果,总结各类建模方法优缺点,重点阐述了汽车节能减排核算体系与行业碳排放管理体系等相关成果,并提出新能源汽车碳减排潜力分析研究的发展趋势及未来研究方向.

燃料电池增程式动力系统能量管理策略研究

以某款纯电动客车为研究对象,以增加车辆续驶里程为目的,提出燃料电池增程式混合动力系统结构,根据性能指标对动力系统各部件进行匹配计算和选型.提出了开关/功率跟随式能量管理策略,基于Cruise和Simulink分别搭建了整车动力系统模型和燃料电池及能量管理策略模型并进行联合仿真.结果表明,采用文中提出的能量管理策略车辆经济性相对于开关式和能量跟随式两种控制策略分别提高62%和31%,续驶里程相对于该两种控制策略分别提高41%和18%.

复杂结构内爆炸冲击波传播的大规模计算方法研究

为研究爆炸冲击波在矿井巷道等复杂地下密闭空间内的传播过程及衰减规律,提出了一种基于数据流的分块续算方法.该方法解决了计算资源的大量浪费问题,实现了大尺寸复杂地下密闭空间内冲击波传播的大规模、高效率、高精度数值模拟.方形坑道内爆过程的数值结果与实验结果基本一致,证明了该计算方法的准确性.标准模型算例全尺寸计算与分块续算数值模拟结果的误差在0.33%以内,且续算方法在给定算例下相比普通全尺寸计算节约了88.68%的计算核时,证明该方法不仅能保证计算过程的准确性,而且还极大地提高了计算效率.同时,对一个包含长方体型工房和圆柱形分叉泄压洞的大尺寸复杂结构内的爆炸问题进行了数值模拟,结果表明:冲击波超压在泄压洞内是以波动衰减的趋势逐渐减小的,且其衰减速度比在自由场的小;T型分流时管道间采用直角交汇或缩小管道直径在一定程度上有利于冲击波超压的衰减.数值模拟结果表明,基于数据流的分块续算方法可用于地下空间等大尺度复杂结构防爆抗爆设计的理论指导.

基于科学知识图谱的弹药毁伤评估技术发展现状与趋势研究

为厘清弹药毁伤评估技术演进规律,展望未来发展趋势,基于中国知网(CNKI)数据库,以1993-2022年收录的911篇毁伤评估技术文献为研究样本,运用CiteSpace软件绘制弹药毁伤评估技术研究发文机构、发文作者、研究现状以及研究热点知识图谱并进行可视化计量分析.研究发现,毁伤评估技术对充分发挥武器装备的战斗性能、作战水平、火力打击方案、合理配置作战资源有着重要的支撑保障作用,通过关键词词频、聚类、时间线以及突现分析,提出弹药毁伤评估技术应在协同毁伤、毁伤评估实时性、计算机技术与毁伤评估技术融合等方面进一步研究,将更好地完善弹药毁伤评估技术的理论与实践发展体系.

《北京理工大学学报》征稿简则

本刊是由中华人民共和国工业和信息化部主管、北京理工大学主办的科技类综合性学术期刊,创刊于1956.年,1986年起正式向国内外公开发行,现为月刊。

基于车联网大数据的重型货车载重估计方法

针对当前货车载重计算方法普遍存在的成本高昂及泛化性能不明确的问题,提出一种创新的重型货车载重估计方法,方法融合了车辆行驶动力学理论与机器学习算法,通过有监督学习,利用高速通行大数据对模型进行训练与验证.首先采用聚类分析,确定车辆空、半、满载判断阈值,为后续的计算提供了重要依据.随后,利用随机森林算法训练分类模型,用以判断车辆在一段行驶过程中的基本载重情况.在此基础上,进一步在车辆行驶数据中筛选出稳定行驶的小片段,根据车辆系统动力学理论,对这些小片段车重进行计算.最后,根据载重状态的判断结果,对小片段车重结果进行筛选与计算,得到最终车辆载重计算结果.研究表明,在高速通行大数据的验证下,该方法对于空载及满载状态下趟次车重计算结果的整体平均绝对百分比误差(mean absolute percent error,MAPE)均可控制在10%以内,展现了较高的准确性.相比于现有技术,由于该方法无需安装额外传感器,对数据采集、存储、运算设备的要求也相对较低,因此在成本方面具有显著优势.在交通监管、物流运输、基于大数据的产品开发方面具有快速广泛推广的潜力.

有限视场下的攻击时间和角度多约束制导律

针对精确打击任务存在导引头视场受限这一过程约束的制导问题,提出了一种考虑视场限制以及攻击角度和时间多种约束的制导律.首先,在以比例导引项实现精确命中的基础上,利用最优控制理论,采用弹目距离加权控制能耗形式的指标函数,设计了攻击角度控制项,并推导了相应的剩余飞行时间解析预测表达式.其次,基于最优误差动力学方法,设计了攻击时间相关的控制项,保证了攻击时间误差的有限时间收敛.同时,针对导引头视场有限的问题,分析了各控制项对前置角收敛性的影响,利用特定的限制函数确保前置角在整个制导过程中始终处于有效视场内,并给出了前置角的有界性及收敛性证明.数学仿真结果验证了所提出制导律对多约束制导问题的有效性.

角钢塔螺栓的紧固控制技术

针对角钢塔螺栓紧固作业需求,研究了一种轻量化、扭矩可准确控制的电动扳手.为了解决轻量化问题,提出了一种自抗扰控制器与滑模观测器融合算法,实现了无扭矩传感器的电动扳手扭矩参数估计与控制.首先,将自抗扰控制器引进扭矩环、速度环,在对其总扰动量进行估计的同时得到角加速度的估计值,然后将该角加速度值作为二阶滑模观测器的输入进行紧固扭矩值的估计,解决了二阶滑模观测器中变量的导数值难以获得的问题.仿真和实验结果表明,与传统PID控制器、滑模控制器相比,所提方法可实现扭矩的准确估计,具有扭矩调节时间短,超调小的特点.

三体对抗中的主动防御鲁棒最优预测制导律研究

考虑防御导弹和我方目标控制系统内部扰动和未准确建模动态特性等因素造成的不确定性影响,设计了鲁棒最优预测制导律(robust optimal predictive guidance law,ROPGL)和鲁棒协同最优预测制导律(robust cooperative optimal predictive guidance law,RCOPGL)拦截来袭寻的导弹.首先,通过对非线性运动学方程线性化和降阶得到简化后的标称系统的状态方程;其次,考虑控制系统的不确定性,建立鲁棒制导问题的模型;再次,基于动态规划方法得到最优制导问题的制导指令关系式,并利用李雅普诺夫稳定性理论证明了最优制导问题的制导指令能够使鲁棒制导问题稳定;然后,引入界值函数得到线性二次型最优制导问题,通过求解黎卡提矩阵微分方程得到制导指令;最后,对设计的制导律的性能进行仿真验证.仿真结果表明,相比于其他制导律,设计的制导律能够抑制不确定性的影响,实现防御导弹对寻的导弹的拦截.

活性磁化水改善无烟煤煤尘润湿性能的研究

为了提高活性磁化水抑制无烟煤尘的性能,分别测定了4种表面活性剂溶液的表面张力,进而选取最佳浓度表面活性剂溶液.测定了不同磁化参数下的最佳浓度表面活性剂溶液的表面张力,以确定最优磁化参数.同时分别测定矿井静压水、最佳浓度表面活性剂溶液、最佳活性磁化水与无烟煤的接触角.结果表明,质量分数0.10%尘克C&C溶液可使矿井静压水的表面张力下降43.83%.质量分数0.10%尘克C&C溶液的优磁化强度为300 mT,磁化时间为50 s.相较于矿井静压水,质量分数0.10%尘克C&C活性磁化水接触角减小了79.11%,表面张力减小了47.04%,铺展功及浸湿功分别提升了97.35%、87.01%,极大提升了溶液的铺展能力和浸湿能力.现场应用试验结果表明,使用质量分数0.10%尘克C&C活性磁化水作为采煤工作面的喷雾降水,降尘效率提高了37.53%.

激光雷迪尔级帆船水动力特性试验与数值计算研究

采用试验观测和数值计算的方法研究了六自由度激光雷迪尔级帆船的水动力特性.设计了一套帆船六元力试验测量方法,通过拖曳水池试验获得帆船的水动力特性.采用雷诺时均计算方法和重叠网格技术,通过对试验和仿真的六元力结果进行对比,验证了数值计算方法的准确性.对不同航行姿态下的帆船水动力性能进行了模拟,分析了船体航速、迎角、侧倾角、漂角四个因素对帆船六元水动力的影响规律.研究结果表明:对纵向力影响权重较高的因子是航速和迎角,纵向力与航速呈非线性关系;对横向力影响较大的因子是漂角且两者呈线性关系;侧倾力矩主要受侧倾角和漂角的影响,随侧倾角的增加先减小后增大,在侧倾角为15°附近出现拐点;俯仰力矩受航速和迎角影响较大,随迎角的增大呈线性增大关系;转首力矩对漂角变化响应最大,随漂角增大线性增大.文中获得的六元水动力特性和数据可为提高帆船的操纵性提供重要数据支撑.

药型罩形状对活性聚能侵彻体成型的影响

结合理论与数值模拟,对3种不同形状药型罩活性聚能侵彻体的成型行为开展了研究.数值模拟结果表明,在聚能效应下,球缺罩和大锥角圆锥罩形成尾部带有碎片云的类杆状活性聚能侵彻体,而小锥角圆锥罩则形成活性射流.相比于活性射流,类杆状活性聚能侵彻体速度较低,但凝聚性较好.进一步结合活性材料反应动力学方程,对活性聚能侵彻体成型激活反应行为进行分析.分析结果表明:活性射流激活区位于杵体外壁、射流头部和轴线附近;随炸高增加,激活区内活性材料反应不断加剧,特别是射流头部和轴线附近材料的反应,将导致活性射流膨胀发散,不利于侵彻;而类杆状活性聚能侵彻体激活区域主要集中在尾部碎片区和杆尾中心部位,化学反应对其影响相对较小.

基于电流模结构的超宽带无源混频器设计

采用SMIC 55 nm CMOS工艺,提出基于电流模结构的2~8 GHz超宽带高线性度直接下变频无源混频器结构.本设计主要结构为低噪声跨导放大器(low noise transconductance amplifier,LNTA)驱动I/Q两路电流模无源混频器,负载为低输入阻抗的跨阻放大器(trans-impedance amplifier,TIA),即LNTA-Passive Mixer-TIA结构.LNTA采用电容交叉耦合以及双端正反馈结构,解决阻抗匹配以及噪声等关键参数的折中问题.整个接收机链路获得较好的线性度及噪声性能,对于电源电压以及衬底噪声的鲁棒性也有所提升.后仿结果表明,在电源电压1.2 V情况下,射频输入信号频率为2~8 GHz,1 dB压缩点为−5.5 dBm,带内输入三阶交调点为−1 dBm,整体噪声系数为4 dB,核心版图面积为0.12 mm^(2).

喷油润滑球轴承流动特性的数值研究

基于流体体积(VOF)方法建立了喷油润滑球轴承的数值仿真模型.分别采用滑移网格法和多重参考系(MRF)方法对轴承油气两相流动进行了数值计算,得到了轴承内部流场分布和搅油力矩.搭建了轴承流场可视化试验台,对比分析了仿真流场与高速摄影实测流场.结果表明:滑移网格下的轴承内部油液体积分数大于用MRF方法的计算结果,且当转速逐渐增大时,轴承内部油液体积分数均逐渐减小,且在离心力作用下,润滑油更多地分布在轴承外圈滚道.滑移网格下的轴承内部流场油液分布更接近实测流场.仿真计算的搅油力矩随转速增大而增大,MRF方法下搅油力矩大于滑移网格下的搅油力矩,平均误差约为12.3%.两种方法对搅油力矩的计算均具有较好的一致性,但MRF时间成本更低.

考虑姿态稳定性的智能客车轨迹跟踪控制研究

针对智能客车行驶中遇到突发情况时驾驶员应急激烈操作以及车辆传感器识别误差导致车辆路径规划不合理引起的车辆侧翻,提出一种基于车身姿态稳定性的轨迹跟踪控制策略.根据现有主动防侧倾研究基础推导智能客车目标侧倾角算法,以横向载荷转移率为侧翻指标,采用卡尔曼滤波算法进行车辆参数估计,实现横向载荷转移率预测.根据智能客车横向载荷转移率预测值设计基于差动制动的纵向控制策略、考虑车身侧倾和俯仰运动的垂向控制策略以及轨迹跟踪横向控制策略,最后通过仿真验证上述策略控制效果.结果表明,基于车身姿态稳定性的轨迹跟踪控制策略在车辆行驶遇到突发情况驾驶员激烈操作时能够保证车辆行驶稳定,在智能客车轨迹跟踪过程中能降低车辆侧翻风险.

基于半导体桥和含能材料的信息储存介质自毁模块研究

针对高安全等级信息储存介质硬件层面的防护,开展了基于半导体桥(SCB)和含能材料的低驱动能量自毁模块的研究.建立了SCB等离子体发火、能量传递、含能材料点火的数学模型并完成了理论计算,利用COMSOL搭建SCB多物理场仿真模型并校核其性能,搭建了试验平台并进行SCB与含能材料发火性能测试的试验.仿真和试验结果表明:含能自毁模块具有优良的发火性能,能在5 V充电电压的激励下,起爆SCB桥区并使桥区温度能在18μs内达到2700 K,从而激发0.43 mg叠氮化铜在50μs内起爆产生爆轰波.含能自毁模块能够完成能量的传递并摧毁目标信息储存介质,有效避免信息储存介质关键信息被窃取,保证了信息储存介质的安全性.

水中旋转圆盘振动阻尼测量与模拟

为了研究模态做功法在计算旋转式机械水力阻尼时的适用性和准确性,利用旋转圆盘阻尼测量系统的实验数据对该方法做了评估.研究表明,圆盘的水力阻尼值随转速的增加呈现下降的趋势;利用模态做功法计算水力阻尼值时必须考虑旋转效应带来的影响,如果直接使用静止条件下的模态结果,水力阻尼随转速的变化规律将完全和实验结果相反;在考虑旋转的条件下,计算精度有所提高,但整体呈现过预测的问题,该方法对旋转结构阻尼特性的预测精度还有待提高.

金属桥箔电爆炸驱动飞片过程数值模拟研究

为研究金属桥箔电爆炸等离子体驱动飞片全过程中飞片的性能特征和影响规律,建立了金属桥箔电爆炸驱动飞片全过程的多相流数值计算模型,并进行了数值模拟计算.计算中,利用了相变分数描述金属桥箔由固相到等离子体相的相态转变,采用了考虑粒子数目变化及粒子间库仑作用的高温高压等离子体状态方程描述电爆炸等离子体的形成和运动行为,采用了动网格模型描述飞片的运动.将计算结果与实验结果进行对比分析,计算得到的飞片速度值与实验值的误差小于5%,表明计算模型的准确性较好.基于该计算模型,对总面积相同的双体阵列桥箔和单体桥箔电爆炸等离子体驱动飞片过程进行了数值模拟,计算结果表明,由于阵列桥箔电爆炸过程中等离子体和冲击波的叠加汇聚作用,提高了能量转化效率,使得等离子体及冲击波流场对飞片的驱动力增加,从而提高了飞片的速度.等离子体流场对飞片表面的烧蚀厚度约为0.1μm,飞片的完整性较好.

地面机动平台可重构轮履复合推进机构研究现状与展望

可重构轮履复合推进机构兼具轮式推进机构的快速性和履带推进机构的通过性,是提高地面机动平台在极端地形上综合性能的关键技术,在各类机器人和特种车辆上都得到了一定应用.文中在系统调研国内外相关文献的基础上,按轮履构型重构互换原理对推进机构进行分类,着重对比分析了不同构型的结构特点和应用场景,指出了可重构轮履复合推进机构的主要技术难点和发展前景.

结构参数对跨介质飞行器近水面滑跳运动特性影响分析

跨介质飞行器可借助其特殊的滑板结构实现在不同介质中反复运动,为研究滑板参数对飞行器滑跳性能的影响,文中采用标准k-ε湍流模型和重叠网格技术,对具有不同滑板固定角以及滑板构型的飞行器近水面滑跳运动过程进行了数值计算研究.研究发现,当滑板固定角在10°左右时,该飞行器的近水面滑跳水动力性能最佳,稳定滑跳次数最多.而对于不同构型的滑板,矩形平滑板的砰击载荷最大,有利于飞行器的滑跳,但易对滑板造成损坏,而V型曲面滑板不仅具有优良的水动性能,同时兼具载荷适中的优点,最符合实际工程中飞行器滑板的设计要求.