MCI患者高阶动态功能连接的图论网络构建方法及分类

针对在低阶脑网络应用图论忽视了功能连接高阶动态性的问题,提出了一种基于高阶动态功能连接的图论网络构建方法(GNC-HodFC),提取高阶FC网络的图论特征以对轻度认知障碍患者和健康被试者进行差异性分析及分类。首先定义了表征高阶动态脑网络连接的图论节点和边;然后利用滑动窗相关技术提取低阶功能连接信息,提出平稳性判据,选取最优特征子集以构建图论的节点;最后提出自适应阈值策略对高阶动态功能连接信息进行选取以构建图论的边,最终完成高阶动态脑网络的图构建。实验结果表明,GNC-HodFC的平均分类准确率可以达到70.5%,优于其他三种对比方法,且患者组和健康组的图论特征中存在显著性差异,GNC-HodFC方法可以为轻度认知障碍的诊断提供新的辅助手段。

基于高阶最小生成树脑网络的多特征融合分类方法

现有的基于脑疾病的分类方法的研究使用的都是传统的低阶功能连接网络。低阶功能连接网络可能会忽略复杂的大脑区域之间动态的相互作用的模式。高阶功能连接网络能够反映网络中包含的丰富的动态时间信息,但原有的高阶功能连接网络使用聚类的方法降低了数据维度,使得构建的网络无法进行有效的神经学解释;其次,高阶功能连接网络由于规模较大,在利用复杂网络或图理论计算一些拓扑指标时消耗较大。基于此,提出了一种高阶最小生成树网络的构建方法,然后计算了传统的可量化网络指标(度和离心率)并结合频繁子图挖掘技术来挖掘具有判别能力的子网络,最后采用多核支持向量机进行分类。实验结果表明所提方法的分类精确度高达97.54%,获得了很好的分类性能。

基于热声网络法的燃烧不稳定性分析研究

为研究预混燃烧的燃烧不稳定性,采用低阶热声网络分析方法确定燃烧不稳定性的模态特征及非线性特性。在热声网络程序中利用声网络来描述燃烧室结构的声学特性,利用速度脉动的函数描述火焰的热释放脉动。在火焰模型中,在线性模型中增加非线性以求解不稳定模态的极限环幅值。分析了钝体模型燃烧室中火焰模型参数对燃烧不稳定性的影响,模拟结果与实验结果符合得很好。结果表明声网络方法结合非线性火焰模型能描述燃烧系统的燃烧不稳定性和直接预测极限环幅值。

高温升燃烧室热声耦合特性研究

为建立燃烧室热声不稳定性预测和分析方法,以某高温升单管燃烧室试验件为研究对象,构建了试验系统低阶热声网络(LOTAN)模型。基于试验数据,利用优化的方法获得了各工况下的火焰传递函数(FTF),并利用Kriging模型拟合出了增益与迟滞时间对工况参数的响应模型。利用拟合出的FTF响应模型分析了油气比和进气速度对燃烧室热声稳定性的影响。研究结果表明:通过优化得到的FTF能够较准确反映各工况下的非稳态热释放特性,导入LOTAN中计算得到的结果与试验结果吻合较好,最大误差约3.32%;油气比的改变会引起不稳定模态的转变,油气比或进气速度升高时,系统特征频率也随之升高。

贫预混火焰动力学及稳定性分析

本文在贫预混燃烧容易诱导热声不稳定产生的背景下,采用大涡模拟结合系统辨识的方法,对甲烷燃料掺氢以及不同火焰筒限制两种情况下的贫预混火焰动力学进行了相关分析。之后通过得出的火焰传递函数,采用低阶网络模型的方法对系统进行了稳定性分析。研究结果表明:加入氢气后,明显增大了火焰的频响,同时火焰相位差减小;在一定的频率范围内,火焰更容易捕捉到不同火焰筒限制对响应的影响;通过采用不同的火焰筒限制,可以修改系统的稳定性行为。

基于电流反馈放大器的多相位正弦振荡器

提出了一种用电流反馈放大器设计奇数阶多相位正弦振荡器的方法,设计出的振荡器能产生任意奇数阶等幅等相差正弦信号,三相和五相正弦振荡器的仿真结果验证了理论分析的正确性.

结合系统辨识的甲烷掺氢预混火焰热声稳定性研究

为了研究甲烷掺氢燃料对燃气轮机燃烧室热声振荡特性的影响,利用计算流体动力学结合系统辨识(CFD-SI)的方法对某旋流预混燃烧室进行了数值研究。在非定常CFD模拟中提取上游速度与火焰整体热释放率波动的时间序列,并通过相关性分析进行系统辨识,获取了不同甲烷掺氢比下的火焰传递函数(FTF),并结合低阶网络模型对燃烧室热声不稳定性进行了分析。结果表明,随着体积掺氢比的提高,火焰逐渐由“V”形变为“M”形,燃烧器出口处的涡结构先形成后消失,这导致了燃烧室热声振荡特性的改变。在体积掺氢比低于30%时,火焰响应不发生较大变化,燃烧室振荡频率小幅提高;当掺氢比在30%~60%时,火焰对低频的响应逐渐增强,对高频响应先增强后减弱,燃烧室在200Hz附近热声模态的振荡消失,火焰稳定性增强,但高频纯声学模态被激发;而当掺氢比达到60%时,燃烧室内重新出现热声模态的振荡。对于以天然气作为燃料的燃气轮机,适当的掺氢比能改善燃烧室内的热声不稳定性,但氢气加入会更容易激发燃烧室的高频纯声学模态,使其在高频范围内出现振荡。

弱旋预混火焰中热声振荡多模态转换的实验与模拟研究

为研究弱旋预混火焰在当量比变化过程中热声不稳定的频率迁移、模态转换特征及内在机理,通过傅里叶变换、相空间重构、OH*时序及平均火焰图像等方法对实验中出现的极限环、拍振、间歇性振荡等典型燃烧不稳定状态进行分析;结合低阶热声网络与n-τ模型,对热声振荡过程中发生的模态转换现象进行模拟,其中延迟时间τ使用了对流延迟时间进行近似,其基于未燃混合物长度计算得到。实验结果表明,在当量比φ=0.5~0.7内,随着当量比的增加,一阶振荡频率向更高频率迁移;在φ=0.8时,振荡主频从一阶模态转换到二阶模态;φ=0.9~1.2内,一阶振荡频率降低,变化幅度最高达41.48%;并且当φ=1.1时,振荡主频从二阶模态转换回一阶模态;在整个当量比区间内,二阶振荡频率变化幅度小于5%。计算结果显示,振荡频率的预测值与实验值整体吻合良好,尤其是当φ=0.8时,二阶频率的增长率大于一阶频率的增长率,对应实验中发生的一阶模态到二阶模态的转换。同时在部分工况下,预测的振荡频率与实验值也有偏移,其原因是增益的增加导致偏离增大,一阶频率的最大误差为26.4%,二阶频率的最大误差小于12%。本研究表明,对流延迟时间与振荡主频的分布存在反比关系,对流延迟时间的缩短会使得一阶频率向高频迁移,过程中振荡模态会由一阶转换到二阶模态。

基于实验数据的燃烧室火焰传递函数优化方法

为简化火焰传递函数建模过程,在实验数据的基础上,采用随机采样和优化方法对迟滞时间与增益的计算模型进行了研究。首先,建立了贫油预混预蒸发(LPP)模型燃烧室实验系统的低阶热声网络(LOTAN)模型;随后,在该LOTAN模型的基础上,基于实验数据,采用Sobol采样构建n-τ的取值空间,利用优化的方法获得了不同工况条件下的火焰传递函数模型参数;最后,基于Kriging模型对n-τ进行了重构。研究结果表明:基于该方法构建的火焰传递函数能够较准确地反映各工况下的非稳态热释放特征,代入LOTAN模型中预测得到的振荡频率与实验结果吻合得较好,最大误差不超过5%,同时,利用该方法预测的振荡燃烧临界油气比(FAR)与实验结果保持一致。

燃烧振荡声学抑制器的机理分析与设计优化

燃烧振荡是发展低排放燃气轮机燃烧室需要解决的关键问题之一,未来燃气轮机燃烧室运行温度更高、具有更宽的工况运行范围及更复杂的几何结构(如轴向分级、环形燃烧室等),燃烧振荡存在高振幅、多振荡频率、多振荡频率时变和多热声模态共存等特点。采用声学抑制器被动控制燃烧振荡具有抑制器结构简单、可靠性高、成本较低等优势。针对未来的燃烧室,现有抑制器方案将面临很大挑战,因此,亟需开展宽吸声带宽、可控制多模态的声学抑制器及系统级燃烧室多声学抑制器设计优化研究。该文概述了国内外声学抑制器机理和设计优化的研究进展,着重总结了作者近年来在常规及多频段声学抑制器机理、抑制效果分析计算和复杂热声系统参数对声学抑制器特性影响,以及基于伴随方法的多声学抑制器多参数快速优化等方面的研究工作,并对未来燃烧室声学抑制器的发展方向进行了讨论。