先进抽水压缩空气复合储能技术

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。

涡轮压缩膨胀机的设计与性能分析

随着人们环境保护意识的加强,天然工质制冷剂重新受到研究人员的关注。空气是一种安全且对环境绝对友好的天然制冷剂,未来,压缩空气制冷循环有望成为传统蒸气压缩制冷循环的潜在替代品。压缩膨胀机作为压缩空气制冷的核心部件,其工作效率对机组性能有直接影响。为了设计出能够配合膨胀机高效工作的离心压缩机,需要对传统的设计方法进行一些修正。本文将质量、动量、能量守恒与射流尾迹区理论相结合,并将传统的离心压缩机相关参数推广到较低压力的范围中,提出了一种与现有的涡轮膨胀机相匹配的离心压缩机几何参数的设计方法。使用该方法为现有的膨胀机设计了对应的离心压缩机,并利用其他学者分析过的离心压缩机模型对该方法进行验证,利用计算流体力学方法(CFD)对压缩膨胀机变工况下的工作性能及对膨胀功的利用率进行模拟分析。按本方法设计的离心压缩机在设计工况下能够以高于92%的效率利用膨胀机的输出功。在变工况条件下能够以高于88%的效率利用膨胀机的输出功,并且在设计质量流量附近能够顺利运行。

杉木层状压缩的形成及其密度分布特征

实木层状压缩技术是以实体木材的定向定位压缩为目标,以最小的材积损耗,最大限度地提高木材力学性能的一种新型木材压缩方法。通过水热分布调控以及外力加载的协同作用,在调控压缩层的形成位置、厚度和多层压缩的基础上,分析压缩木材密度分布特征,研究层状压缩技术对于人工林杉木(Cunninghamia lanceolata)的适用性及其层状压缩形成的特点。结果表明:预热时间控制在0.5~30 min之间时,获得压缩层位置不同的层状压缩杉木。随着预热时间的增加,压缩层由表层逐渐向中心(厚度方向)移动,压缩层密度达到0.583 g/cm^(3)及以上;通过调控压缩量,获得压缩层厚度为3.00~8.07 mm的4种厚度的表层压缩杉木,压缩层密度提高率比木材整体密度提高率平均高28.7%;将表层压缩和中心层压缩工艺并用,实现形成3个压缩层的多层压缩。扫描电镜观察结果表明,无论压缩层形成于表层还是中心层,压缩层与未压缩层界线出现在早材区域或早晚材交界处,压缩层的早材细胞发生细胞壁屈曲变形,至细胞腔几乎完全消失,而晚材细胞壁及细胞腔仅发生微变形或不变形。依据压缩前后木材密度分布曲线及特征值计算结果,杉木压缩层部位的早材密度提高率最大值可以达到210.6%。

神经网络压缩联合优化方法的研究综述

随着人工智能应用的实时性、隐私性和安全性需求增大,在边缘计算平台上部署高性能的神经网络成为研究热点。由于常见的边缘计算平台在存储、算力、功耗上均存在限制,因此深度神经网络的端侧部署仍然是一个巨大的挑战。目前,克服上述挑战的一个思路是对现有的神经网络压缩以适配设备部署条件。现阶段常用的模型压缩算法有剪枝、量化、知识蒸馏,多种方法优势互补同时联合压缩可实现更好的压缩加速效果,正成为研究的热点。本文首先对常用的模型压缩算法进行简要概述,然后总结了“知识蒸馏+剪枝”、“知识蒸馏+量化”和“剪枝+量化”3种常见的联合压缩算法,重点分析论述了联合压缩的基本思想和方法,最后提出了神经网络压缩联合优化方法未来的重点发展方向。

基于TT-Tucker分解的无预训练LC卷积神经网络压缩方法

张量训练(TT)分解和Tucker分解是两种有效的卷积神经网络压缩方法。然而,TT和Tucker分解分别面临空间结构信息丢失与计算复杂度高等问题。为解决上述问题,文中考虑了网络结构的信息保留率和资源占用情况,采用学习-压缩(LC)算法的约束型压缩框架,提出了一种基于TT-Tucker分解的无预训练LC卷积神经网络压缩方法(TTLC)。TT-LC方法包括学习步骤和压缩步骤两个部分。学习步骤不需要预训练过程,采用了指数循环学习率方法以提高训练准确率。而在压缩步骤,文中根据TT和Tucker分解的优点以及贝叶斯规则选取全局最优秩的特性,运用经验变分贝叶斯矩阵分解(EVBMF)和贝叶斯优化(BayesOpt)选出合理的秩以指导张量分解,采用TT-LC方法压缩训练后的模型。TT-LC方法既降低了空间结构信息丢失率和计算复杂度,又解决了张量的秩选取不合理导致模型准确率显著下降的问题,可实现模型的双重贝叶斯选秩和双重压缩,获得最优的压缩模型。最后,采用ResNets和VGG网络在CIFAR10与CIFAR100数据集上进行实验。结果表明:对于ResNet32网络,相比于基准方法,文中方法在准确率为92.22%的情况下,获得了69.6%的参数量压缩率和66.7%的浮点计算量压缩率。

多级柱面炸药内爆磁通量压缩技术研究

柱面内爆磁通量压缩发生器是利用炸药内爆压缩其内部磁通量至轴线附近小体积内从而实现超高磁场,传统的单级装置因受到金属套筒内爆失稳等影响性能指标受限。开展了多级内爆磁压缩技术研究,突破多项关键技术,包括研制特殊结构的密绕螺线管、脉冲功率源及大电流放电开关等,具备在直径135 mm套筒空间内实现20 T以上初始磁场产生能力,并建立了动态磁光测量系统。利用磁流体力学编码SSS-MHD开展多级装置设计,计算显示,设计的多级装置能够将约42%的初始磁通量压缩至轴线附近直径7 mm的空间内。最终研制成功多级内爆磁压缩装置CJ-150,在亚立方厘米以上空间实现轴向峰值磁场强度906 T,数据不确定度5.35%。10余发动态考核实验显示,CJ-150装置工作稳定,能够满足物理实验需要。利用经实验验证的磁流体模型计算显示,CJ-150具备1000 T以上超强磁场产生能力,能够对大尺寸样品实现500 GPa以上的准等熵加载。

多级压缩机气阀寿命评估与极限含水量预测

针对目前油田天然气回注具有介质含水多、压力高且变化范围宽等特点,多级往复式压缩机容易产生水击破坏,如何预测极限含水量以有效防止水击是亟需解决的关键问题。采用计算流体力学方法,数值模拟并分析了多级压缩机注入湿气条件下各级气阀阀片的动力学特性,得到了不同天然气含水量的气阀阀片载荷分布。进一步结合nCode计算疲劳,预测了多级压缩机气阀服役寿命与极限含水量。JGC-4型压缩机模拟计算结果表明:随着进气含水量增大,压缩机排气压力提高,气缸内不断析出水滴,致使水击产生,且对高压级影响更为显著,压缩机整机进气含水体积分数上限为0.43%。研究结果可为多级往复式压缩机的应用提供技术支撑。

两级液环压缩机内流场及外特性

采用数值模拟与试验相结合的方法,以2SY-6两级液环压缩机为研究对象,对多级液环压缩机在不同工况、不同叶轮宽度比下内流场及性能进行对比分析,结果表明:二级叶轮叶片载荷小于一级叶轮,其排气口区域锯齿形气液交界面较一级叶轮更为光滑.一级叶轮吸气口区域回流强度相对于二级叶轮吸气口区域更强,一级叶轮吸气口区域湍动能明显大于二级叶轮.等外径设计的二级叶轮进出口压缩比远小于一级叶轮,二级叶轮的做功能力小于一级叶轮.由于一级叶轮的进出口压缩比较大且均位于效率极值点的右侧,一级叶轮效率随泵的压缩比增大而逐渐下降,而二级叶轮压缩比范围包含极值点,所以其效率先增后减.液环压缩机随着二级叶轮宽度的增大,其吸气能力越强,各个工况下的流量均逐渐增大.低压缩比工况下的效率随k值减小逐渐增大,高压缩比工况下的效率随k值减小先增后减.随首次级叶轮宽度比k值的减小,二级叶轮的压缩比曲线逐渐向上平移,而一级叶轮的压缩比曲线逐渐向下平移.随泵出口压力的增大,首次级叶轮压缩比的比值曲线下降趋于平缓,k值为2.2时两级叶轮压缩比的比值趋于1.1.

影像压缩技术的洞庭湖时序InSAR沉降监测

洞庭湖地区作为重要的水源保护区和湿地生态重点区域,其可持续发展及生态环境正面临着构造沉降和人为过度开发的双重威胁。鉴于洞庭湖区域整体沉降速率较小,本文采用长时间跨度的Sentinel-1A影像数据进行时序InSAR处理,以精确获取该区域的地表沉降速率。同时为克服失相干噪声的影响,对影像进行时间维压缩,生成信噪比较高的压缩影像干涉图集,从而实现高效时序处理。与经典时序InSAR技术进行精度对比,不但提高了处理效率,而且相干点的空间密度提高了100倍。研究结果表明,研究区域内存在两处明显沉降区域。

压缩空气储能技术及工程发展概述

针对压缩空气储能技术的飞速发展和不断更新,该文详细介绍压缩空气储能技术的发展历程和各阶段的工程实例,给出各个路线的工艺系统,指明技术特点。蓄热式压缩空气储能技术具备大容量长时储能的属性,是我国大力发展的主流技术,目前正朝着300 MW容量等级方向发展,在建和拟建多个商业工程。随着关键组件制造能力的提升、设备和工质投资的减少,压缩空气储能必将朝着更大容量和更高参数的方向发展,并且会与更多系统耦合,具备更多的应用场景。

基于IMU模块的数据压缩系统设计

随着信息社会的发展,日常交互的信息量逐渐增加,数据压缩技术受到了日益广泛的关注。然而传统的数据压缩技术,通常为有损压缩,即在解压后会存在数据丢失的现象,并且在压缩与解压缩的过程中需要损耗大量时间,大大增加了系统运行的资源成本。为了解决上述问题,提出了一种基于IMU模块的无损数据压缩系统,该系统通过数据的独特性、数据的结构以及占用内存三种角度来对IMU数据进行压缩处理。在确保数据解压后仍保持完整性的前提下,通过观察数据的压缩比例以及数据的压缩时间,来选择最佳的数据压缩方式。最终要求数据的压缩比例达到压缩前的三倍,压缩所需的时间不能高于压缩前即为最佳方案。

旋叶式压缩机在船舶LNG燃料系统的仿真及应用

对近年广泛装船应用的一种新型旋叶式压缩机进行深入研究,对其结构形式及工作原理进行介绍。通过与传统蒸发气压缩机进行对比分析,论证其装船适用性及限制条件。提出一种合理化的近似仿真模拟计算方法并采用专业软件进行仿真模拟,通过与厂家实际数据进行对比,证实其仿真计算方法的有效性,从而解决了该类型压缩机特殊结构形式导致液化天然气燃料系统定量分析计算困难的问题。研究结果对LNG、氨、氢等绿色低碳燃料的船舶工程应用具有参考借鉴价值。

天然气处理厂压缩机振动状态研究

通过对天然气处理厂压缩机振动状态的研究,强调保持压缩机的转动频率与基础固有频率比值在非共振区间之外的重要性。对于转速超过300 r/min的大型往复式压缩机,控制基础顶面的最大振动速度在6.3 mm/s以下至关重要。监测数据显示,当压缩机转速达到850 r/min时,各监测点的振动速度均超出规范允许值。由于传统的加固方法如扩大基础面积等现场操作的复杂性和对生产运营的影响,提出将6台压缩机的基础联合为整体的改进方案,简化了施工流程,减少对地下设施的影响,且能有效降低振动幅度,确保其在安全范围内。

湿陷性黄土压缩特性试验分析

为评定湿陷性黄土的湿陷性,确定地基沉降量,评定地基稳定性,采用室内压缩试验对湿陷性黄土的压缩特性进行检测,通过对不同初始含水量的试样进行侧限压缩试验,获得可靠的试验数据。室内压缩试验结果表明,随含水量和垂直压力的增加,压缩变形量增加;随初始含水量增加,压缩系数增加,压缩模量下降;在最佳含水量下,路基压缩性最小,可为湿陷性黄土分布地区地基结构设计与加固处治方法的选择提供参考依据。

人工智能-压缩感知技术在颅脑3D T2-FLAIR序列采集及脑白质高信号评价中的应用

目的探究不同的基于人工智能压缩感知(artificial intelligence-assisted compressed sensing,ACS)加速因子对颅脑3D T2WI液体衰减反转恢复(3D T2WI fluid-attenuated inversion-recovery,3D T2-FLAIR)序列图像质量的影响,并获取最优化的扫描方案。材料与方法前瞻性纳入健康青年志愿者(healthy control,HC)25例、脑白质高信号(white matter hyperintensity,WMH)患者15例,HC组分别以并行采集(parallel imaging,PI)技术(加速因子为3,F3)和不同加速因子(3、4、5、6、7、8)ACS技术采集颅脑3D T2-FLAIR图像,测量双侧半卵圆中心、双侧尾状核、胼胝体压部、双侧红核、双侧黑质、脑桥、双侧小脑的信号强度以及标准差,并计算图像的信噪比(signal to noise ratio,SNR)和对比噪声比(contrast to noise ratio,CNR)。采用五分法对图像质量进行主观评分。采用组内相关系数(intra-class correlation coefficient,ICC)、Kappa检验比较前后两次测量及观察者间主观评分的一致性。对不同加速因子的图像的SNR、CNR及主观评分采用Friedman秩和检验进行对照分析,综合评判后得出最佳的ACS加速因子;WMH组分别以F3及最佳ACS加速因子采集颅脑3D T2-FLAIR图像,并由两名经验丰富的诊断医师对脑白质病灶数目、Fazekas分级进行评估,采用独立样本t检验、Mann-Whitney U检验进行对照分析。结果HC组中,不同3D T2-FLAIR的SNR、CNR及主观评分差异具有统计学意义(P均<0.05);两两比较结果显示,3D T2-FLAIRACS3、3D T2-FLAIRACS4与3D T2-FLAIRF3的SNR、CNR,3D T2-FLAIRACS3、3D T2-FLAIRACS4、3D T2-FLAIRACS5与3D T2-FLAIRF3的主观评分差异无统计学意义(P均>0.05),其余图像SNR、CNR及主观评分差异均具有统计学意义(P均<0.05)。WMH组中,3D T2-FLAIRF3与3D T2-FLAIRACS4在病灶数目和Fazekas分级方面差异无统计学意义(P均>0.05)。结论以ACS技术采集颅脑3D T2-FLAIR可在保证图像质量和序列诊断效能的前提下缩短扫描时间,选取的最优加速因子为ACS4。

离心式压缩机组的布置研究

压缩机是工艺生产装置的心脏,特别是离心式压缩机,在化工物料的输送中占据核心位置,而大型离心式压缩机组由于其机型较大,辅机较多,对装置的整体布局影响较大。主通过结合使用工况,综合论述离心压缩机组的布置及配管,在满足工艺要求的前提下,经济合理的布置好离心压缩机组。

头颈联合3D-TOF-MRA人工智能辅助压缩感知序列的优化

目的通过比较施加不同加速因子(acceleration factors,AF)的并行采集(parallel imaging,PI)、压缩感知(compressed sensing,CS)、人工智能-压缩感知(artificial intelligence compressed sensing,ACS)技术的头颈联合三维时间飞跃法磁共振血管成像(three-dimensional time-of-fight magnetic resonance angiography,3D-TOF-MRA)的图像质量,选取优化序列。材料与方法前瞻性招募24例健康志愿者,以PI的AF为3(PI 3)、CS的AF分别为4和6(CS 4、CS 6)以及ACS的AF分别为4、6、8、10(ACS 4、ACS 6、ACS 8、ACS 10)进行头颈联合3D-TOF-MRA扫描。扫描时间:PI 3=8 min 40 s;CS 4=6 min 38 s;CS 6=4 min 9 s;ACS 4=5 min 24 s;ACS 6=4 min 30 s;ACS 8=4 min 13 s;ACS 10=3 min 24 s。分别在双侧大脑中动脉(middle cerebral artery,MCA)M1段、双侧颈内动脉(internal carotid artery,ICA)C4段、颈动脉分叉处下5个层面的双侧颈总动脉(common carotid artery,CCA)以及MCA及ICA同一层面的颞叶白质,CCA同一层面的胸锁乳突肌作为背景区域勾画感兴趣区(regions of interest,ROI),记录信号强度(signal intensity,SI)及标准差(standard deviation,SD),从而计算信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)与对比噪声比(contrast-to-noise ratio,CNR)。采用四分法和五分法分别对整体图像质量以及颅内动脉、颈部大动脉进行评分。以组内相关系数(intra-class correlation coefficient,ICC)比较两名放射医师之间及同一名放射医师内客观评价结果的一致性,Kappa检验比较两名放射医师之间及同一名放射医师内主观评价结果的一致性,若一致性良好,则选取其中一位医师的客观评分及主观评分进行后续统计分析。采用单因素方差分析或Kruskal-Wallis检验对客观评分以及主观评分进行总体差异比较,若差异具有统计学意义则进行两两比较。结果与PI技术比较显示,ACS 4~ACS 8的SNR_(L-MCA),ACS 8、ACS 10的CNR_(L-MCA),ACS 4、ACS 6、ACS 10的CNR_(R-MCA),ACS 4~ACS 10的SNR_(R-MCA)、SNR_(L-CCA)、CNR_(L-CCA),ACS 6~ACS 10的SNR_(R-CCA)、CNR_(R-CCA)均高于PI 3,差异具有统计学意义(P<0.05)。与CS技术比较显示,ACS 4~ACS 10的SNR_(R-MCA)、CNR_(L-MCA)及CNR_(R-MCA),ACS 4~ACS 8的SNR_(L-MCA)、SNR_(L-CCA)、SNR_(R-CCA)、CNR_(L-CCA)、CNR_(R-CCA)与CS 4差异具有统计学意义(P<0.05),ACS 4~ACS 10的SNR_(L-MCA)、SNR_(R-MCA)、CNR_(L-MCA)、CNR_(R-MCA)、SNR_(L-ICA)、SNR_(R-ICA)、CNR_(L-ICA)、SNR_(L-CCA)、SNR_(R-CCA)、CNR_(L-CCA)、CNR_(R-CCA)与CS 6差异具有统计学意义(P<0.05),均优于CS 4、CS 6。ACS技术之间两两比较,ACS 8的SNR_(L-MCA)高于ACS 10(P<0.05),ACS 8、ACS 10的SNR_(R-CCA)、CNR_(R-CCA)均高于ACS 4(P<0.05),其余差异均无统计学意义(P>0.05)。除颈部大动脉图像外,主观评分统计结果均为ACS 4~ACS 10与CS 6差异具有统计学意义(P<0.05),优于CS 6。结论与PI及CS技术相比,ACS技术拥有更短的扫描时间,更好的图像质量。ACS 8为最优序列,扫描时间比PI 3缩短51%。

微小型压缩空气储能系统用涡旋压缩机流动特性研究

以空气为工质,基于计算流体动力学方法,对无油空气涡旋压缩机在变工况运行条件下进行了三维非稳态数值模拟。研究发现:动静涡旋齿之间存在的径向间隙,会使得压缩机工作腔内温度、流速和压力的分布不规律;增大转速,不但可以增加涡旋压缩机的质量流量,而且还可以减小切向泄漏量,进而提高压缩机的工作效率;排气压力过大,会降低涡旋压缩机的基本输出性能;在低转速下,过高的排气压力会使得压缩机排气口出现“净回流”现象。

单轴压缩条件下单裂隙花岗岩力学特性及破坏特征

为研究含贯通单裂隙花岗岩的力学特性及破坏特征,以我国高放废物地质处置甘肃北山预选区完整花岗岩及含倾角30°、45°和60°贯通裂隙的花岗岩为研究对象,开展单轴压缩试验研究.结果表明:裂隙倾角越大,试样的单轴抗压强度、损伤应力以及弹性模量越低;与完整岩石相比,倾角30°、45°和60°裂隙花岗岩的抗压强度分别下降7.97%、29.17%和71.68%,损伤应力分别下降9.35%、24.26%和69.79%,弹性模量分别下降5.89%、23.32%和60.49%.裂隙倾角不同,试样的应力-应变曲线呈现出显著的差别;裂隙倾角越大,损伤应力至峰值应力之间的屈服阶段越明显,发生沿裂隙面滑移破坏特征越显著;裂隙倾角影响花岗岩的破坏模式,试样的破坏形式主要表现为穿裂隙面破坏(倾角30°)、穿裂隙面破坏和沿裂隙面滑移并存的复合破坏(倾角45°)以及沿裂隙面滑移破坏(倾角60°);倾角60°的裂隙花岗岩的抗压强度与试验前后裂隙面的分形维数差符合幂函数增长关系.

骨质疏松性椎体压缩骨折手术治疗进展及穿刺并发症

我国人口老龄化不断加剧,老年骨质疏松性椎体压缩性骨折(osteoporotic vertebral compression fractures,OVCFs)发病率也在上升,其主要临床表现是腰背部疼痛及活动障碍,严重影响老年人生活质量^([1])。经皮椎体成形术(percutaneous vertebroplasty,PVP)和经皮椎体后凸成形术(percutaneous kyphoplasty,PKP)是治疗OVCFs患者的常用方法,其主要特点是微创、有效、简便,能迅速改善腰背部疼痛,提高患者生活质量^([2])。