面向协同创新创业的研究生培养模式研究--以浙江大学工程学科为例

创新创业是当前人才培养的主旋律,持续推进协同创新中心建设是我国科技创新和人才培养的一项重大举措,研究面向协同创新的工程学科研究生培养模式是实现创新创业培养的关键。在分析当前工程学科研究生培养存在的主要问题基础上,总结协同创新中心模式下工程学科研究生培养的五个特点;提出了面向协同创新的工程学科研究生培养模式,主要包括研究生招生模式、双博士学位的培养制度、多元化的导师组培养模式、基于云计算的工程学科研究生过程培养机制等。

2023年度机械设计与制造学科国家自然科学基金管理工作综述

介绍了2023年度国家自然科学基金委员会工程与材料科学部机械设计与制造学科(工程科学二处)“人才”和“研究”两类项目系列中部分类型项目的申请、评审与资助情况,以及科学基金项目的进展与结题情况,阐述了机械设计与制造学科在科学基金改革探索、加强人才培养和研讨未来发展方向等方面的具体举措,并展望了2024年的主要工作。

某离岛孤网型风光储柴综合能源系统供电方案研究

离岛孤网存在输配电困难的问题,为了满足边缘海岛的用电需求,本文以某离岛孤网型风光储柴综合能源系统工程为背景,通过收集该岛屿风光资源数据和电网现状,讨论了四种含高比例可再生能源的风光储柴综合能源系统供电方案在边缘海岛上的供电方案可行性,同时本文采用PVSYST软件和WASP软件探讨了四种供电方案中光伏、风电和储能系统的选型方案。结果显示,风光储柴装机方案中柴油发电调峰的电量占比不超过30%时可不设风电,能起到减少弃电和大幅降低工程投资的作用(总投资可降低64.89%)。本文可为建设高可再生能源比例的相关离岛孤网型综合能源系统实际工程应用案例提供指导。

基于CiteSpace的能源系统优化调度研究热点与趋势分析

能源系统优化调度对保证能源供需平衡有重要作用。对30余年国内外该领域发展状况、热点及趋势的量化对比,通过CiteSpace软件对1990—2022年CNKI和WoS数据库的能源系统优化调度进行分析。结果表明:该领域虽处于常规科学阶段但文献具有高增速,国内文献增速较国际快且机构间交流密切;国外热点为微电网的优化算法、不确定性和稳定性控制,综合能源系统的含储能动态调度,调度技术的强化学习和博弈论;国内热点趋势为微电网的算法-动态优化/双层优化/分时电价-多智能体-需求侧管理-深度学习及综合能源系统的不确定性-能源集线器-电转气-综合需求响应-数据驱动-碳交易、碳捕集和强化学习等。由分析结果可见,启发式算法和深度学习等在未来大规模能源系统下有望实现研究范式转变。

基于太赫兹成像检测技术与特征提取方法结合巴旦木饱满度检测方法研究

巴旦木是一种营养丰富的坚果,对巴旦木的品质进行检测具有重要的经济价值和实际意义。由于巴旦木具有较为坚硬的外壳,传统的检测手段较难实现内部检测,因此,采用新兴的太赫兹透射成像检测技术,开展巴旦木饱满度的检测研究。首先采集不同饱满度巴旦木的太赫兹透射图像,并且从太赫兹图像的感兴趣区域分别提取无样品区域、空壳区域和满仁区域的太赫兹光谱信息;为了提高模型的精度,减少计算量,采用竞争性自适应重加权算法(CARS)、无信息变量消除(UVE)、连续投影算法(SPA)、蒙特卡罗无信息变量消除法(MCUVE)和遗传算法(GA)对太赫兹光谱信息进行特征提取,建立对应的最小二乘支持向量机(LS-SVM)、随机森林(RF)和K-近邻(KNN)定性判别模型,对巴旦木的饱满和空壳区域进行检测和鉴别。此外,对太赫兹特征图像转为JPG格式,接着转化为RGB格式进行G通道提取和图像二值化分离出外壳和果仁图像,检测饱满度为太赫兹特征图像的壳仁像素点之比;对原始图像进行轮廓提取和图像二值化分离出外壳和果仁图像,实际饱满度为原始图像的壳仁像素点之比。通过计算检测饱满度和实际饱满度的误差,证明了太赫兹透射成像技术检测巴旦木饱满度的可行性。建立的KS-GA-RF模型的鉴别效果最优,准确率为98.21%;通过壳仁像素点之比分别计算出对应的检测饱满度和实际饱满度,误差为16%。研究验证了采用太赫兹图、谱相融合的方法,可以很好地实现对巴旦木内部种仁饱满度可视化检测,为巴旦木的准确分级提供了新的思路,也为太赫兹成像技术检测其他坚果饱满度提供了理论参考,具有重要的应用价值。

基于功率转速双闭环的增程器发电功率动态控制策略

针对电动汽车内燃发电增程器发电功率动态控制存在的控制精度不高、响应滞后和反向超调等问题,提出并设计了一种结合功率/转速双闭环的增程器发电功率动态控制策略。该策略基于高效运行曲线进行发电功率的转矩/转速解耦,同时考虑了基于实际发电功率反馈的内燃机目标发电转矩修正、发电转矩转速动态协调修正。变工况发电试验结果表明,增程器发电过程中的发电功率最大正向超调为1.37 kW,最大反向超调为1.89 kW,稳态误差均小于0.01 kW,功率上升响应时间约为2.5 s,功率下降响应时间约为2.8 s,且工作点均在高效运行曲线附近。该增程器发电功率动态控制策略能够减少瞬态发电功率的响应滞后和反向超调的问题,在工程实践中具备可行性。

标准数字化转型视域下标准内容模块化体系架构研究

数字化转型浪潮下,标准数字化是标准化领域的重要发展方向,模块化是标准数字化的重要实践之一。本文通过分析梳理模块化相关学术研究文献,提出了标准内容模块化的内涵,以及在标准数字化转型工作中的作用;针对标准内容模块化的现实需求,提出了标准数字化转型视域下标准内容模块化体系架构模型,包含时间维、对象维和相似范围维,为进一步提高标准制定和应用的数字化水平提供借鉴。

考虑多关节时滞的液压挖掘机轨迹跟踪研究

为了减小多关节系统的时滞特性对液压挖掘机工作装置轨迹跟踪精度的影响,本文设计了考虑时滞的长短期记忆-广义回归级联网络和一种基于该网络模型的多关节控制系统。利用几何法分析闭式链运动状态,建立以摇臂关节为末端反馈关节的含闭式链的工作装置运动学逆解,通过4-3-3-3-4多项式轨迹规划算法在关节空间上生成轨迹。结合LSTM的时序处理能力和GRNN的强非线性映射能力,以比例阀信号和关节转角的各阶延迟以及目标转角作为网络输入特征,通过多关节联动辨识建立起输出信号和输入特征的映射关系模型,将关节模型作为逆控制器实现多关节轨迹跟踪。经AMESim-Simulink仿真验证:在空载或变载荷作用下,与不考虑时滞的LSTM系统比,考虑时滞的多关节控制系统能更准确、更迅速、更平滑地跟踪规划轨迹,误差小,并且系统具有较强鲁棒性。

场景复杂度评估在轨迹预测和驾驶决策中的应用

场景复杂度的评估对于提升自动驾驶车辆应对多变环境的能力以及增强算法的适用性至关重要。本文中设计了基于图模型的复杂度评估算法,充分考虑场景中的交互拓扑,将场景划分为3类不同复杂度。在匝道汇流场景下,验证了该算法的合理性与有效性。为说明复杂度评估算法的拓展性,将其应用于自动驾驶的轨迹预测与决策算法开发中。通过结合自然驾驶数据集和实车在环试验,对提出算法进行测试,结果表明:场景复杂度评估可预先估计预测的不确定性,显著提升自动驾驶决策算法的实时性与最优性。在数据回放测试中,复杂度评估模块可帮助降低并道失败率、并道剐蹭率分别为38%、92%,具有潜在的应用前景。

进出口流道对轴流泵性能影响的数值模拟分析

冷却剂流态是影响核主泵装置工作性能的重要因素,而进出水流道的结构影响着进出水流态。在保证叶轮和导叶结构不变的情况下,探究不同的进出口流道结构对泵水力性能的影响。本文基于SST k-ω湍流模型和SIMPLEC算法,使用三个常用的商业计算流体力学软件对采用不同入口弯管、蜗壳和出口直管的轴流泵进行网格无关性分析和全流域稳态数值计算。经计算,两个模型的外特性参数一致,流量特性曲线几乎重合,且轴流泵的进出水流态相似。不同商业流体力学计算软件得到的曲线和云图的趋势一致,各软件计算误差均在5%以内,证明本次研究中进出口结构改型对泵的水力性能没有产生明显的影响。

原子精度制造新原理和新方法

目前航空航天、核物理、微电子、光电子和半导体等国家战略领域高性能装备的性能需求日渐严苛,核心零部件的制造精度必须迈进原子级水平,亟需研究原子精度的高性能制造新原理和新方法。本文归纳并提出了目前迫切需求的原子级表面精度、原子级结构精度、原子级损伤控制以及原子级特征尺寸结构创成四大原子精度制造核心能力,从能场辅助原子级切削、多能场辅助原子有序排布、表面能弱化原子精度材料去除以及超光学衍射极限的原子精度制造四大方向进行系统梳理,介绍了面向不同应用场景的原子精度制造新原理和新方法的研究现状,并概述了各类方法的优势和缺点,从中提炼出多能场耦合条件下的能量和原子间相互作用机理这一关键科学问题,并从四大方向上对未来我国原子级制造的基础研究提出了建议。

原料和热解温度对生物油分子蒸馏分离特性的影响

针对生物油组分复杂,难以直接应用的问题,该研究开展了不同生物油的分子蒸馏馏分分布规律的研究,并考察了不同原料和温度对生物油分子蒸馏分离特性的影响。热解液化试验结果表明,生物油组分以酸、醛、酮、酚、糖为主。随着热解温度的升高,松木生物油中轻质组分产率由21%不断降低至11%,而秸秆生物油中轻质组分产率稳定在20%左右。高温生物油各组分的平均分子自由程两极化程度加强,600℃制备轻质油蒸出比例最高,可以达到92%(松木)和86%(秸秆)。酚类化合物中酚羟基的数量可以影响其分离特性,较高的热解温度促进了酚羟基的产生,从而使酚类物质从蒸出部分(distillation fraction,DF)向残留部分(residual fraction,RF)中转移。分子蒸馏技术能够实现对不同生物油的有效分离,得到的DF中主要包含酸、酮和小分子酚类,RF则以糖和大分子酚为主,除了羟乙醛和苯并呋喃等化合物外,生物油中的大部分化合物的富集程度都可以达到90%以上。该研究可为快速热解生物油的分离及其后续提质研究提供一定的参考。

“双碳”背景下我国低碳电力发展研究

在“十四五”规划中提出的“碳中和”以及“碳达峰”目标对电力行业各方面的发展产生了深层次的影响,电力行业向低碳方向转型已成为主流趋势。通过阐述低碳电力体系中的低碳电厂、低碳电网、低碳能源消费以及相关评价技术,说明了该体系在节能减排、环境保护方面有着高效、清洁、可循环的低碳属性。同时,分析了国际低碳形式变化对我国的影响以及“双碳”政策具体落实过程中的相关问题,为“双碳”战略的执行以及电力行业的低碳转型提供了新的科研思路。

关于水热技术处理垃圾焚烧飞灰的研究探讨

生活垃圾焚烧飞灰含有重金属和有毒有机物,对环境危害十分严重。水热法被认为是一种有效的无害化处理技术,能将飞灰改性,降低飞灰毒性,还可以合成沸石类物质,提高产物的应用价值。本文基于垃圾焚烧飞灰理化特性,对现有的水热处理技术进行了较为全面的总结。根据水热法的机理,系统地介绍了传统水热法、微波水热法、熔融预处理的微波水热法和超声波水热法,并通过对比分析指出各方法在处理效率、处理效果等方面存在的问题。此外,还简要介绍了水热处理后飞灰的主要应用领域。最后结合近几年水热技术的研究现状,提出了新型水热技术在工业化应用上存在的大型化的局限性以及未来发展方向。

SP08-20先导式螺纹插装比例方向阀静态特性仿真与试验

SP08-20是一种用于方向控制的先导式螺纹插装比例方向阀,断电时,用作单向阀,通电时,用作节流阀,通过控制先导阀芯及主阀芯位置变化实现对阀的流量控制。此阀流道形状较为复杂,控制腔压力分布规律难以确定,且传统的液动力与流量经验公式本身准确性较差,导致在通过由经验公式构成的数学模型求解阀的静态特性时,模型计算结果与试验结果有较大的差异。故采用Fluent软件对SP08-20进行流场仿真得到其阀芯受力规律,利用曲线拟合的方式得到阀芯受力拟合式,据此求解静态数学模型,得到此阀的静态特性。试验结果表明,利用流场仿真的方式求解所得静态特性曲线与试验曲线具有较高的吻合度。

连杆轴承润滑空化过程动态仿真与抑制

以某重型柴油机的连杆轴承为研究对象,引入运动边界和动网格smoothing网格光顺方法来探究不同入口条件对油膜空化现象的影响,研究了用于抑制轴承润滑空化现象的轴瓦开槽方法,对比开槽数量、深度及开槽形式对抑制油膜空化现象的影响.研究发现,润滑空化的范围和程度是一个动态变化的过程,引起空蚀的并非在空化形成阶段,而在空化溃灭的过程中.因而如果空化现象频繁发生和溃灭,相比持续存在的稳定空化状态,将更易破坏轴瓦表面,引发明显空蚀现象.由于重型柴油机的连杆轴承润滑油来自于主轴承,连杆轴承润滑油入口压力存在显著波动,导致空化程度波动剧烈,进一步恶化空蚀现象,这也解释了重型柴油机连杆轴承穴蚀损伤往往更甚于主轴承.通过轴瓦开槽可以有效缓解空化,从而达到抑制空蚀的效果;增加开槽数目和深度都可以强化抑制效果,但提升的程度有限.相比全槽模型,半槽模型可以强化油膜的轴向流动,对空化的抑制效果更好,可将油膜的气相体积分数最高值从0.94(未开槽)降至0.39.考虑到轴瓦的厚度与强度需求,选择适当槽深的半环单槽即可有效地抑制轴承运动过程中油膜的空化现象.

低氧燃烧对炉内石灰脱硫过程影响的实验研究

为了探究流化床锅炉低氧燃烧对炉内石灰脱硫过程的影响,在小型鼓泡流化床实验装置上开展了不同过量空气系数(0.6~1.2)下炉内石灰脱硫实验研究。通过炉内烟气组分变化特性、脱硫灰渣含硫量变化特性和脱硫石灰产物特性的研究,揭示了不同过量空气系数下炉内石灰脱硫特性。实验结果表明:当空气过量系数大于1.0时,含硫烟气主要是SO_(2),灰渣中的硫主要以硫酸盐形式存在,过量空气系数的降低对石灰固硫影响较小。当工况转变为缺氧燃烧时,烟气中的硫主要以H_2S形式存在,灰渣中的硫化物硫的含量最高,有机硫和硫酸盐硫次之,石灰中含硫产物大幅下降。从脱硫剂的利用率上考虑,建议低氧燃烧时空气过量系数宜控制1.0以上但尽可能低。

塔式太阳能吸热器曲面涂层吸收率测试方法研究

吸热器涂层吸收率的准确测量对吸热器性能评估、优化具有重要意义。目前吸热器涂层吸收率的实验研究大多局限于平面金属基材。以塔式太阳能熔盐吸热器圆柱形吸热管为研究对象,提出蓝丁胶法和漫反射盒法2种广泛适用的测量曲面涂层吸收率测试方法。蓝丁胶法器材准备简单,操作复杂;漫反射盒法器材准备复杂,操作简单。2种方法在测量过程中隔绝环境光线干扰,得到各种涂层附着于平板和圆管表面的测量吸收率,通过不同涂层在平板和圆管上的吸收率对应关系建立拟合曲线,从而修正测量数据得到吸热管涂层吸收率,拟合曲线精确性R^(2)≥0.995;不遮光条件下直接测量2.5cm直径吸热管吸收率,最大相对误差为13.39%,使用蓝丁胶法和漫反射盒法后相对误差分别降为0.27%和0.45%,2种方法各点结果相对误差之差小于0.30%,测量过程中涂层吸收率越大,各因素对测量结果影响越小;在蓝丁胶测试方法中,吸热管直径越大,测得的吸收率越小。

旋转机械启动全过程DHMM故障诊断方法研究

旋转机械启动过程中的振动信号包含有重要的参考信息 ,研究该过程中的旋转机械运转状况 ,有助于发现存在于系统中的早期故障。根据离散隐 Markov模型 (DHMM)的建模理论 ,对旋转机械启动过程的振动谱矢量序列进行标量量化处理 ,并建立了各种模拟故障的 DHMM进行故障分类尝试。实验证明 。

柑橘果皮在氯化胆碱/羧酸基低共熔溶剂中水热转化制备平台化合物的研究

为了探索果皮废弃物转化制备高价值平台化合物的潜力,文章以柑橘果皮为原料,在氯化胆碱(ChCl)/羧酸基低共熔溶剂(DES)中进行了果皮水热转化制备糠醛(FF)和5-羟甲基糠醛(5-HMF)的实验。通过在木糖和葡萄糖中的实验结果表明:羧酸种类对DES催化效果为乳酸>乙酸>乙醇酸;ChCl与羧酸的最佳物质的量比为1∶2;体系最佳含水率为20%。基于优化后的工况研究了温度和时间对柑橘果皮转化的影响。由于柑橘果皮中的果胶成分在低共熔溶剂中主要转化为5-HMF,所以果皮转化为5-HMF的产率明显高于FF,果皮生成5-HMF的最大质量收率为8.6%(摩尔产率为43.1%),而FF最大质量收率为2.4%(摩尔产率为19.1%)。