高速列车尾车垂向偏置对列车气动性能影响

在长期的高速列车运营过程中,极易形成前后车辆的不同形式偏置,造成列车气动性能改变,甚至可能引发行车平稳性问题,极大影响乘坐舒适性和安全性。以高速列车尾车作为研究对象,探究尾车上下偏置时,高速列车尾部流场变化以及气动特性。基于SST k-ω双方程湍流模型,采用数值仿真方法研究了350 km/h高速列车尾车无偏置、尾车下降20 mm、尾车下降40 mm、尾车下降60 mm、尾车上升20 mm、尾车上升40 mm以及尾车上升60 mm 7种工况下列车的气动性能,分析高速列车气动阻力的变化规律,揭示了不同垂向位移下高速列车尾部流场特性以及列车表面压力分布情况。研究结果表明:高速列车尾部垂向位移对列车整体气动阻力影响较小,但对高速列车气动阻力分布以及流场特性造成一定影响。当尾车偏置位移达到60 mm时,列车车体气动阻力相对于无偏置工况分别降低了-1.11%和2.64%,转向架气动阻力相对无偏置情况下分别降低了11.35%和-17.43%。此外,尾车偏置对列车近尾流区域流场结构有一定影响,尾车鼻锥下方排障器周围漩涡结构由双漩涡结构向单漩涡结构转变;鼻尖处漩涡结构随着尾车高度下降而增大,随着尾车高度上升而逐渐变小。本研究结果丰富了列车尾部偏置情况下的相关研究,对列车检修以及CR450高速列车设计等具有重要指导意义。

基于双向目标偏置APF-informed-RRT^(*)算法的机械臂路径规划

针对当前机械臂路径规划算法存在搜索随机性大、目标偏置性差和路径曲折等问题,提出了一种基于双向目标偏置的APF-informed-RRT^(∗)算法。首先在双向informed-RRT^(∗)基础上引入概率自适应的目标偏置策略,降低搜索的随机性,提高采样效率;其次针对路径扩展在双向搜索树中融入人工势场法,减少算法的迭代次数;同时在路径生长阶段,采用动态步长生长策略,即根据搜索树的扩展趋势动态调整步长,避免出现局部最优,并且加快路径搜索时间;最后针对冗余节点采用三角不等式原理进行去除,进而通过B样条曲线对路径进行平滑处理,得到最优规划路径。通过与双向RRT^(∗)、双向informed-RRT^(∗)和双向P-RRT^(∗)等算法在三维环境下进行了仿真对比实验验证,相较于双向RRT^(∗)在时间上节约了41%,在采样点数量上减少了63%;相较于双向informed-RRT∗在时间上节约了58%,在采样数量上减少了68%;相较于双向P-RRT^(∗)在时间上节约了30%,在采样数量上减少了60%。

基于高斯偏置自注意力和交叉注意力的医学图像分割模型

为解决医学图像分割中目标之间存在特征差异、不同切片图像中存在同一解剖结构的相似表征和器官与背景的区分度低造成冗余信息过多的问题,提出了一种基于高斯偏置自注意力和交叉注意力的网络模型(Gaussian bias and Contextual cross Attention U-Net,GCA-UNet)。采用残差模块建立空间先验假设,通过高斯偏置自注意力&外注意力模块的高斯偏置自注意力来学习空间先验假设和强化相邻区域的特征表示,并利用外注意力机制学习同一样本下不同切片之间的相关性;上下文交叉注意力门控利用多尺度特征提取来强化结构和边界信息,同时对上下文语义信息进行重新校准并筛除冗余信息。实验结果表明,在Synapse腹腔CT多器官分割数据集和ACDC心脏MRI数据集上,GCA-UNet网络的分割精度指标Mean Dice分别达到了81.37%和91.69%,在Synapse数据集上边界分割精度指标Mean hd95达到16.01。相比其他先进医学影像分割模型,GCA-Unet分割精度更高,具有更清晰的组织边界。

基于响应分组的仲裁器PUF偏置控制方法

针对在现场可编程门阵列(FPGA)平台上实现的仲裁器物理不可克隆函数(PUF)响应唯一性和稳定性较差的问题,提出一种基于响应分组的仲裁器PUF偏置控制方法。在基于可编程延时线(PDL)的仲裁器PUF电路中插入多路选择器(MUX)粗调开关单元和PDL微调开关单元,使路径延时可受调节激励控制。通过实时改变调节激励,控制每个响应分组中有效响应的汉明重量达到50%可提高响应唯一性;通过偏置控制筛选出延时差异较大的响应可提高响应稳定性。在Xilinx XC7Z020 FPGA器件上实现带偏置控制功能的64级仲裁器PUF电路,仅消耗143个查找表(LUT)和425个触发器(DFF)资源。在温度为-20~80℃、供电电压0.9~1.1 V范围内,该仲裁器PUF响应唯一性为49.89%,有效响应稳定性可达到100%。

AlGaN/GaN HEMT器件高温栅偏置应力后栅极泄漏电流机制分析

AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的栅特性会受到温度应力和电应力的影响.在高温栅偏置(HTGB)应力下,器件的栅特性会发生退化,如栅极泄漏电流增大.为了研究退化机理,分析了AlGaN/GaN HEMT在栅电压为-2 V时,250℃高温应力作用后的栅极泄漏电流机制.随着HTGB时间的增加,栅极泄漏电流持续增大,受到应力器件在室温下静置后栅极泄漏电流密度恢复约20%.结果表明,在正向偏置范围内,栅极泄漏电流是由热电子发射(TE)引起的.在反向偏置范围内,普尔-弗伦克尔(PF)发射在小电压范围内占主导地位.阈值电压附近的范围由势垒层中的陷阱辅助隧穿(TAT)引起;在大电压范围内,福勒-诺德海姆(FN)隧穿导致栅极发生泄漏.

基于对比教学法的直动偏置凸轮机构设计教学研究

针对图解法在直动偏置凸轮外部轮廓设计过程中出现轮廓确定不准确的问题,在教学过程中采用对比法对不同偏置类型和做法展开研究。分析直动偏置凸轮的工作原理和问题产生的原因,找到问题产生的主要原因是起始位置和设计环节不同。通过对比法对偏置凸轮的正负偏置类型和两种不同的作图方法进行对比分析,从运动原理上对偏置凸轮机构在运动过程中基圆和偏距圆的运动关联性进行分析,在此基础上提出采用直接切点找寻法,准确确定切点,为后续凸轮机构设计提供参考。

偏置碰撞中落地式油门踏板对驾驶员小腿损伤特征及保护

研究了Euro NCAP正面偏置碰撞工况中落地式油门踏板对驾驶员大腿及小腿产生的伤害机理,并制定了相应的腿部保护策略。对同一个平台上分别搭载悬挂式油门踏板和落地式油门踏板的2款车型,在整车碰撞过程中的脚部运动响应、伤害曲线特征进行分析研究;通过试验及有限元仿真分析,制定了相应的腿部保护策略;进行了整车试验验证。结果表明:悬挂式油门踏板对小腿的伤害产生在小腿下部,伤害形式为脚掌外翻产生的X向弯矩;落地式油门踏板脚掌外翻幅度较小,产生的伤害在小腿上部和大腿部位,伤害形式为由小腿胫骨撞击仪表板产生的胫骨弯曲导致的小腿上部Y向弯矩和膝盖滑动位移。与优化前相比,落地式油门踏板优化后的保护策略,使膝盖滑动位移(D_(S))降低72.2%,小腿右上胫骨指数(TI)降低48.6%;相对于同平台装载悬挂式油门踏板车型的情况,D_(S)降低11.5%,TI降低25%。

热效应在电流驱动反铁磁/铁磁交换偏置场翻转中的显著作用

电流驱动的面内交换偏置场翻转具有无需外磁场辅助、抗磁场干扰以及强磁各向异性等优势,受到广泛关注.然而,在纳米级厚度薄膜系统中,反铁磁/铁磁异质结的阻塞温度较低,同时电流脉冲会产生大量的焦耳热,理论上电流热效应对于交换偏置场翻转有着显著作用,但是其作用机制缺乏相关研究和验证.我们制备了一系列反铁磁IrMn厚度不同的Pt/IrMn/Py异质结,系统性地研究了热效应在电流翻转交换偏置场中的作用机制.结果表明,在毫秒级电流脉冲下,焦耳热能够使得器件升温至阻塞温度以上,解除反铁磁/铁磁界面的交换耦合,同时电流产生的奥斯特场和自旋轨道矩能够翻转铁磁磁矩,在降温过程中完成交换偏置场的翻转.并且,在翻转过程中,反铁磁/铁磁异质结的各向异性磁阻曲线呈现与温度相关的两步磁化翻转现象,分析表明该现象起源于交换偏置耦合与铁磁直接交换作用之间的竞争关系.本文的研究结果厘清了热效应在电流驱动交换偏置场翻转过程中的重要作用,有助于推动基于电控交换偏置场的自旋电子器件发展.

偏置铰链并联机构工作空间灵敏性分析与优化

为解决偏置铰链并联机构工作空间难以直观评估和设计的问题,基于构型参数对其工作空间进行灵敏性分析,提出了一种工作空间寻优方法。首先,以6-RRRPRR构型并联机构为研究对象,推导出该机构的逆向运动学和雅可比矩阵;然后,基于数值法建立了机构的工作空间,针对位置工作空间不规则的问题,获取了其有效工作空间,在此基础上,对机构工作空间进行了参数灵敏性分析;最后,结合工程实例提出了一种工作空间寻优方法,可以依据设计条件寻找符合机构运动要求的构型参数组合,便于工程应用。

新型流磁巨量转移用永磁偏置定位磁针

针对现有Mini/Micro LED巨量转移技术转移效率及自组装转移良率普遍较低,提出一种“永磁+电磁”磁场耦合的新型流磁巨量转移用定位磁针。为实现磁针上表面对芯片的精准抓取,设计了电磁偏置线圈,精准控制磁针上表面的磁力,利用磁路分析法建立磁针结构与磁针针尖的数学模型,获取影响磁针上表面气隙磁密的结构参数,借助有限元法对结构参数进行优化设计。优化后磁针上表面的Bmax由最初的57 mT提高至68 mT,相较初始方案增加了19.2%;峰谷变化率δ由50.8%提升至70.5%,两大指标参数均优于原方案。基于优化结果研制了一套永磁偏置定位磁针装置,并进行气隙磁密测试与芯片转移效果测试。结果表明,优化后的磁针上表面的磁密值Bmax为60 mT,峰谷变化率δ为66.6%,可在1 min内实现上千颗芯片的吸引固定,满足巨量转移精准抓取芯片的要求,可配合流体实现芯片的巨量转移过程,提升了自组装巨量转移技术的效率。

基于推进器偏置的半潜式平台动力定位模型试验研究

半潜式平台在进行动力定位作业时,由于其水线面面积较小而初稳性高较低,其垂向运动(横摇、纵摇、垂荡)易受到推进器法向力作用的影响。基于此,提出一种基于推进器偏置的推力分配模式,旨在合理利用推进器的法向力抑制平台垂向运动,而不影响平台水平面定位功能。在海洋工程水池开展半潜式平台的动力定位模型试验,对比和分析不同载荷工况及推进器偏置模式下平台的六自由度运动响应。结果表明,推进器偏置策略能够基本保证水平面定位精度,并显著减小平台垂向运动在其固有频率附近的响应幅值,在该试验工况下,功率谱密度(PSD)峰值减小高达54.7%,对波频区间的运动影响则较小。该研究结果可为半潜平台垂向运动抑制提供新思路。

磁导相位偏置技术及其在压缩机电磁噪声抑制中的应用

针对空调压缩机振动噪声过大问题,该文提出一种磁导相位偏置技术(magnetic permeance phase bias,MPPB),通过引入谐波磁导附加相位,实现定转子谐波磁密相位的偏置,从而降低负载谐波磁密幅值,达到削弱两倍电频率(2f_(e),其中f_(e)为基波电频率)低阶电磁力的目的。首先,通过解析法分析谐波磁导附加相位对谐波磁场幅值的影响规律;其次,设计并提出一种偏心弧齿结构,以一台9槽6极永磁同步电机作为研究对象,通过有限元法,分析MPPB对谐波磁导相位和定转子谐波磁密相位的影响规律,对比负载2次磁密幅值以及径向电磁力密度的降低幅度;最后,通过电机振动测试、压缩机噪声测试以及空调系统噪声实验,对比磁导相位偏置结构和常规结构的振动加速度、噪声,验证磁导相位偏置技术理论的正确性以及该技术对电磁噪声抑制的有效性。

不同偏置方式对专用通气排水系统排水特性的影响

排水管道偏置常常应用于商住两用的高层建筑中,但是这类设计会造成排水流态变化,导致管道内出现巨大压力波动,破坏卫生器具水封,污染室内环境。针对偏置距离为1.0 m、1.5 m两个场景开展了试验。试验在60 m高全尺寸实验塔中展开,采用定流量法,通过压力极限值和水封损失值来比较不同偏置距离下系统的最大通水能力。结果表明,这两个偏置距离对建筑排水系统的通水能力均有极大负面影响,通水能力降低50%以上,偏置距离1.5 m较1.0 m的负面影响更大。

重心偏置下齿轨车辆系统的动态行为

针对大坡度下车辆动态特性受齿轨车辆重心偏置影响的问题,在解析齿轮齿轨啮合激扰产生机理的基础上,考虑齿轮齿轨啮合冲击与轮轨动态接触行为的扰动效应,建立齿轨系统车轨耦合动力学模型,并经过现场实验验证了模型的有效性;采用所建立的模型,探究平直段以及坡道段车体重心横纵偏置对驱动齿轮动态接触行为以及齿轨车辆运行安全平稳性的影响。结果表明:齿轨车辆存在重心偏置时,齿轮齿轨啮合激扰对车辆运行特性有显著影响;车体重心横向偏置对轮轨垂向力与轮重减载率呈线性影响,当重心横向偏置达到0.3 m时,轮轨垂向力达到75 kN,轮重减载率达到0.44;轮轨作用力除受车体重心偏置作用产生增减载外,亦受齿轮齿轨动态啮合影响产生剧烈振动;轮重减载率、车体垂向加速度与车体平稳性对车体重心纵向偏置较敏感,当车体重心后置0.2 m时,平直段的车体垂向加速度增大1.8倍,坡道段增大3.7倍,车体重心后置1 m时,车体平稳性达到最优。研究结论可为我国山地齿轨铁路设计及安全运维提供理论支撑。

GaN HEMT栅偏置电压与反向传导电压的解耦合研究

第三代宽禁带氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)的反向传导特性由于受到栅极偏置的控制作用,限制了器件在双向DC/DC变换器等场景中的实用化发展。通过采用源极控制p-GaN区域的结构设计,使得部分异质结导电沟道受到源极控制,实现了反向传导电压与栅极偏置电压的解耦合,有效解决了负栅偏压下器件的反向传导特性退化难题。研究表明,当器件p-GaN层上方的源控金属块和栅极金属块长度比值为1∶1时,有利于实现正向与反向传导性能的最佳折中。在150℃高温下,采用新结构设计的GaN HEMT维持了低开启反向传导能力。双脉冲动态开关测试表明,器件具有快速开关能力。器件制备工艺简单,兼容现有的GaN HEMT工艺流程,有望促进GaN功率半导体器件技术在变换器应用领域的实用化发展。

干煤粉气化炉烧嘴偏置角度变化下的烧嘴罩性能优化研究

介绍了华能公司IGCC机组干煤粉气化工艺,针对干煤粉气化炉一段烧嘴水平偏置改造后,产渣量大幅提升,导致烧嘴罩发生漫渣、泄漏的问题,通过采取提高烧嘴罩探入深度、优化配煤方式控制气化炉产渣量、改造粉煤给料罐底锥稳定煤线波动等措施,进一步提升了烧嘴罩运行的稳定性,基本避免了烧嘴罩发生漫渣、泄漏现象。

基于去偏置项SoftMax和紧致度量损失函数的牛脸识别方法

为了实现精准畜牧业生产及畜牧业保险理赔中牛只身份的准确识别,试验提出了基于去偏置项SoftMax和紧致度量损失函数的牛脸识别方法,即采用深度卷积神经网络(deep convolutional neural networks,DCNNs)模型提取特征,利用去偏置项SoftMax损失函数优化特征空间中的特征分布,提高特征线性可分辨性,解决特征归一化后在投影超平面上的重叠问题;采用紧致度量损失函数结合去偏置项SoftMax损失函数联合监督模型训练,使同类特征与类内特征的平均距离最小化,提高特征聚类的紧凑性和可辨识性,同时兼顾了类内样本分布的多样性;最后试验将本算法(去偏置项SoftMax和紧致度量损失函数联合监督算法)与ArcFace损失函数、标准SoftMax损失函数、去偏置项SoftMax损失函数、标准SoftMax损失函数结合紧致度量损失函数进行了性能对分分析。结果表明:本算法的识别准确率在所有模型中最高,为97.61%;且能对高相似度牛脸正确识别。说明基于去偏置项SoftMax和紧致度量损失函数的牛脸识别方法可满足牧场牛只身份识别要求。

全移相双有源全桥直流变换器的瞬态电流偏置抑制策略

针对双有源全桥(DAB)直流变换器在功率突变时产生的电流偏置问题,该文提出一种新的瞬态直流偏置抑制策略。首先,以基于全移相调制的双有源全桥直流变换器为研究对象,分析DAB变换器产生直流偏置的原因及危害。然后,在全局电感电流应力最优结果的基础上,对功率在四个工作区域突变时产生的瞬态直流偏置问题进行详细分析,推导各种电流突变情况下的直流偏置表达式,并据此提出一种新的过渡态引入方法,对于不同的功率突变状态可以得到统一的过渡移相角表达式,简化了控制过程。接着,根据所得过渡态结果,提出统一的载波调制方法,并对调制策略的适用性进行分析。最后,通过实验平台验证了所提方法可以有效消除功率突变时产生的电流偏置。

正向偏置电压修复钙钛矿太阳电池的研究

采用偏置电压调控钙钛矿太阳电池离子迁移,抑制钙钛矿离子在界面的堆积、填充太阳电池缺陷,恢复老化太阳电池的性能。在对老化太阳电池引入正向偏置电压修复手段后,太阳电池光电转换效率从老化后的17.8%恢复到21.5%;在100 h的最大功率点跟踪中引入偏置电压修复手段后,获得3.1%总能量增益。通过自主搭建的集成表征环境,原位实时测量偏压修复太阳电池前后太阳电池电学性能和光学特性的变化规律,建立偏压调控钙钛矿离子迁移的物理模型,探究偏置电压修复太阳电池的背后机理。结果表明,该修复策略可通过调控离子迁移,钝化缺陷、优化载流子提取和输运、进而修复太阳电池。

谐振型自偏置磁电换能器的建模与性能研究

基于磁化等效和非线性磁致伸缩本构关系,建立了L-T模式下的自偏置磁电换能器的多物理场耦合仿真模型,研究了弯曲、伸缩谐振模式下的磁电耦合性能.在所建模型基础上,制备了相应的实验样品进行测试.实测结果与仿真数据相吻合,从而验证了模型的准确性和有效性.实测结果表明,Metglas/Galfenol/PZT-5A结构在伸缩谐振模式下展现出更为显著的自偏置磁电效应,其磁电系数为10.7 V·cm^(–1)·Oe^(–1)@99.4 kHz,磁电功率系数为5.01μW·Oe^(–2)@97.9 kHz.无需阻抗匹配,其有载磁电功率系数最高可达4.62μW·Oe^(–2)@99.3 kHz.施加外部偏置磁场至25 Oe,磁电系数可提升至47.06 V·cm^(–1)·Oe^(–1)@99.4 kHz,磁电功率系数提升至82.13μW·Oe^(–2)@99 kHz.进一步的仿真研究表明,高磁导率层厚度的增加能显著提升自偏置磁电换能器的性能:当Metglas层厚度增加至90μm时,磁电系数和功率系数分别提升至原先的2.47倍和6.96倍.自偏置磁电换能器具备减少对外部偏置磁场依赖的能力,为磁电复合材料在低频无线功率传输系统中的应用与发展提供了新途径.