基于潜标观测的黑潮-亲潮混合区近惯性能量季节变化特征研究

近惯性内波广泛存在于全球海洋,是维持深层海洋跨等密度面湍流混合及海洋层结的重要能量来源。基于黑潮-亲潮混合区的多年深海潜标数据,分析了:(1)该海域近惯性内波及其能量的季节变化特征与影响因素,(2)上层和深层近惯性运动的频率、波数谱及垂向分布等特征。结果表明,该海域存在丰富的近惯性动能,无论海洋上层还是深层均呈现显著的冬季强、夏季弱的季节变化特征,冬季(12~2月)上层的近惯性能量可占全年能量的41%,深层近惯性信号同样显著,同潮汐信号相当。平板模型分析表明,该区域近惯性动能的季节循环特征主要受风场的季节变化所主导,同时受到黑潮延伸体流轴的摆动调制。

车辆惯性能液压回收再利用系统设计

利用液压技术实现车辆惯性能量的回收与再利用.以城市公交汽车为研究对象,根据其运行特点及动力特性拟定液压系统的基础设计参数,在综合分析了成本与效益,动力性与安全性等多方面因素的前提下,设计了以气囊式蓄能器及泵/马达一体部件应用为典型特征的惯性能量液压转换系统,实验证明该系统具有结构紧凑、反应迅速、节油效果显著的特点.

基于惯性能量分布的机床动态特性分析及优化

首先基于一台立式加工中心的模态及谐响应分析结果确定立柱为整机的薄弱环节。其次将整机划分为可动与不可动两个子结构,通过计算两个子结构惯性能量的分布,提出了一种基于惯性能量平衡原理的优化方法。再次以立柱的第1,2,5阶模态频率之和为优化函数,利用MATLAB优化工具箱得到了优化结果。结果显示在底座、立柱子结构质量基本不变的情况下,惯性能分布比例有一定改善,谐响应幅值有所下降,动态性能得到了提高。

风生近惯性能通量和地形粗糙度对海洋内部混合的影响

使用细尺度参数化方法和2015—2019年全球的Argo温盐剖面资料,分析了风生近惯性能通量和地形粗糙度对全球海洋300—600m深度的涡流扩散系数的影响。结果表明,在30°—45°N区域,月均涡流扩散系数与月平均风生近惯性能通量随时间的变化趋势较为一致,相关系数可达0.43,前者滞后1个月,与后者的相关系数可达0.65,但在其他区域二者的变化趋势相差较大;相较于中纬度和北半球,低纬度和南半球的地形粗糙度与扩散系数的相关关系更好。基于这些分析结果,拟合并建立了30°—45°N区域300—600m深度的涡流扩散系数与风生近惯性能通量和地形粗糙度的关系式。而且,用此关系式和细尺度参数化方法计算出来的扩散系数平均量级差异为0.47,且91%的值偏差小于一个量级。据此,我们给出了1—12月30°—45°N太平洋区域的涡流扩散系数的网格化结果。

基于高分辨率风场的海洋近惯性能通量计算——时空特征及其影响因素

基于高分辨率CFSR(climate forecast system reanalysis)风场资料、气候态海洋混合层厚度资料和卫星高度计海面高度异常资料,本文估计了大气风场向全球海洋混合层的近惯性能通量和近惯性能量输入功率,并探究了混合层厚度、风场时间分辨率、经验衰减系数和中尺度涡旋涡度对近惯性能通量和能量输入功率的影响。浮标实测风场和流速表明,本文所用的风场和阻尼平板模型可用于估计风场向全球海洋的近惯性能通量。本文计算得到的大气向全球海洋输入近惯性能量的功率为0.56TW(1TW=1012W),其中北半球贡献0.22TW,南半球贡献0.34TW。在时间上,风场的近惯性能通量呈现各个半球冬季最强、夏季最弱的特征,这和西风带风场的季节变化有关。在空间上,近惯性能通量的高值海域为南、北半球西风带海洋,尤其是南大洋。混合层厚度和风场空间不均匀性使得西风带近惯性能通量呈现纬向变化,即海盆西部强于海盆东部。风场时间分辨率对近惯性能通量的估计至关重要,低时间分辨率风场对近惯性能通量的低估达到13%—30%。阻尼平板模型中的经验衰减系数对近惯性能通量估计的影响不超过5%。中尺度涡旋涡度仅改变近惯性能通量的空间分布,而对全球近惯性能量输入功率的影响可以忽略。

基于惯性能量控制的级联H桥光伏发电系统

提出了一种新型级联H桥光伏组件结构,集成了光伏组件、Boost/Buck电路、超级电容和链式H桥电路。分析了超级电容充放电范围,并计算其惯性能量大小,提出了级联H桥光伏组件控制策略。在EMTP中搭建12H桥级联仿真模型,验证级联H桥全链、缺链运行情况和直流侧电压惯量支撑。实验验证了新型级联H桥光伏组件具有惯性能量支撑作用,对提高光伏发电电网友好性具有现实意义。

基于超级电容的惯性能量回收系统的研究

本文分析了电机连续再生能量传统处理方案存在的缺陷,选择了具有功率密度大、比能量高、循环使用寿命长、环保等特点的超级电容作为储能装置。结合电网突然断电对负载安全可靠运行的不良影响,设计了兼作后备电源的一种基于超级电容的惯性能量回收系统,详细介绍了能量回收系统的组成及工作原理,阐述了DC/DC变换器的设计方法,采用了电流电压双闭环控制策略,实现了超级电容的充放电控制,提高了该惯性能量回收系统的工作效率,达到了稳定高效地储能和释能的目的。

铁路列车惯性能的利用价值

本文通过对铁路列车惯性能发电回收的估计、阐明其不容忽视的利用价值。

台风“康森”产生的海洋近惯性能量的数值模拟研究

文章利用经验台风风场模型(TCWPM)和美国环境预测中心的气候预测系统再分析风场资料(NCEP/CFSR)对台风“康森(Conson)”进行数值模拟,并将模拟的台风带入平板模式(slab model)模拟台风产生的海洋近惯性流。对比实测数据表明,模拟结果与真实风场、近惯性流场均比较一致,台风“康森”在近海面的风场不对称结构非常明显,台风中心两侧的速度大小相差可达lOm-s-'o台风“康森”在台风中心后方产生强烈的海洋近惯性振荡,且持续时间超过4d。海洋近惯性动能沿着台风路径呈显著的不对称分布,表明台风“康森”在共振作用下主要在路径右侧激发强烈的近惯性振荡。研究不同强度的热带气旋产生的海洋近惯性能量,发现热带风暴产生的海洋近惯性能量较小,平均近惯性动能不超过35J-m-3o随着气旋强度的增大,热带气旋激发的近惯性能量呈指数增长,而台风的影响面积与最大风速半径的变化相对比较一致,当最大风速半径(R。)增大一半(1.5R0)时,其产生的最大平均近惯性动能从81J m-3增大到631J-m-3,影响面积从大约600km2增加到大于900km2。

利用纬纱惯性能量引纬

本文介绍一种新的引纬原理,利用一对罗拉推进纬纱,对于细支纱,再辅助以低压喷气流。一、原理早在1959年,英国曼彻斯特大学的J.J.Vincent教授就提出了利用纬纱惯性能量进行引纬的工作原理。1967年该方法有了进一步的改进,使之能投入实际应用。

用PLC实现高炉泥炮转动惯性能量释放

通过PLC控制实现8号高炉四台泥炮摆臂工作姿态的优化,减少泥泡转动惯性对高炉炉基的冲击。

HMDV可控动惯性悬架优化设计与分数阶滑模控制研究

针对轮毂电机驱动汽车(hub motor driven vehicle,HMDV)因开关磁阻电机自重和电机气隙偏心导致产生的垂向振动负效应严重恶化车辆的平顺性和操稳性的问题,提出一种基于分数阶滑模控制的HMDV可控动惯性悬架优化设计方法。首先,在轮毂驱动电机气隙偏心产生的不平衡径向力基础上,建立HMDV 1/4混棚动惯性悬架,理论证明二阶混棚正实网络的优异性能;其次,采用HMDV二阶混棚正实网络作为参考模型,构建基于分数阶滑模控制理论的HMDV协调控制系统,在随机路面下进行平顺性仿真和分析;最后,进行HMDV 1/4悬架台架试验。试验结果表明,HMDV可控动惯性悬架与HMDV传统被动悬架相比,车身加速度均方根值、悬架动行程均方根值以及轮胎动载荷均方根值最大降幅分别为7.72%、30.64%以及11.54%。验证了所设计的HMDV可控动惯性悬架对于由开关磁阻电机造成的垂向振动负效应有优异的抑制性能。

基于稀疏直接法的水下单目视觉惯性里程计

针对水下视觉导航在弱纹理环境下定位精度低及稳健性较差的问题,本文提出了一种基于稀疏直接法的水下单目视觉惯性里程计。该方法基于像素灰度不变的假设,通过优化光度误差估计相机位姿,避免了特征点提取和匹配的复杂过程,从而提高了导航的实时性和稳健性;同时,结合惯性测量单元(IMU)的数据,利用误差状态卡尔曼滤波(ESKF)进行数据融合进一步减小误差,以提高自主水下机器人(AUV)在水下复杂环境导航的稳定性和精度。试验结果表明,误差达厘米级且与单纯的视觉算法相比,有所减小,证明了该系统能够有效融合视觉和惯性信息,在水下导航领域具有较高的精度和稳健性。

南海西北部连续台风激发的近惯性内波观测研究

文章基于2020年10—11月南海西沙潜标观测资料,详细研究了三个连续台风激发近惯性内波(near-inertialwaves,NIWs)的特征,分析了不同台风引起NIWs的特征参数、衰减时间尺度、垂向结构,以及背景涡度和流场对NIWs频率的调制作用。观测期间,台风Saudel、Molave和Vamco激发NIWs垂向波长分别为109m、133m和117m,垂向群速度分别为29m·d^(-1)、26m·d^(-1)和18m·d^(-1),衰减时间尺度分别为3d、7d和15d。分析表明,层结效应对垂向群速度变化影响显著,同时Vamco事件中的长时间衰减尺度应为远场传来的EOF(empiricalorthogonalfunction)第2模态NIWs所致。动力模态分解(dynamical mode decomposition, DMD)和EOF分析整体结果一致,第1模态贡献均显著占优,且海洋上层NIWs垂向分布结构相近。在100m以浅、100~150m和150~350m层内,近惯性动能(near-inertial kinetic energy, NIKE)分别主要分布于DMD的第1、第3和第2模态中。观测的NIWs频率均表现出蓝移特征,台风Saudel与Molave事件中的蓝移是背景流场的多普勒频移效应和背景涡度的共同作用,Vamco期间气旋式涡旋带来的显著正背景涡度则是蓝移的主要原因。研究结果对深入理解强风致NIWs的结构、传播、衰减与能量分布等特征及其产生机理有裨益,并且为NIWs在数值模式中的模拟和合理刻画提供了参考。

吕宋海峡海域黑潮对近惯性内波传播的调制作用研究

本文基于2010年8月—2011年4月吕宋海峡黑潮两侧潜标观测的流速数据,研究了台风引起的近惯性内波在黑潮调制下的传播特征。观测结果表明,台风“鲇鱼”经过吕宋海峡附近后,上层海洋有强烈的近惯性内波生成,最大近惯性流速达到0.4 m·s^(-1),黑潮东侧(太平洋)的最大近惯性动能比西侧(南海)的强2~3倍。这种空间差异与风能输入不一致,黑潮东侧的风功要弱于西侧。流速和剪切的功率谱分析结果显示,台风“鲇鱼”期间黑潮东侧明显的上层近惯性谱峰的频率在黑潮东侧明显低于黑潮西侧。黑潮形态变化引起的相应流场和涡度场变化能够对近惯性内波传播进行调制。射线追踪实验结果表明,黑潮的平流作用可以使近惯性内波远离源地,其流轴西侧正涡度阻碍近惯性内波传播,而其东侧负涡度可以使近惯性内波聚集。该结果所揭示的近惯性内波的传播过程和分布特征可为理解全球海洋近惯性内波的再分配问题提供思路。

一种基于多状态颜色一致性约束的激光-惯性-视觉里程计

基于视觉、激光等单一传感器的定位方法难以适应多样化的环境,围绕激光雷达、惯性测量单元和相机3种模态的传感器信息源,针对激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)与视觉测量没有充分关联的问题,提出了一种基于多状态颜色一致性约束的激光雷达-惯性-视觉里程计方法,以提高系统的鲁棒性和定位精度。该方法紧耦合了激光雷达-惯性里程计(LiDAR-Inertial Odometry,LIO)和视觉-惯性里程计(Visual-Inertial Odometry,VIO)两个子系统,并定义了带有颜色信息的全局地图表示形式。LIO子系统中点云经过运动补偿后,直接用于构建点到面的残差。VIO子系统利用全局地图中点的深度信息,根据滑动窗口中多个相机状态观测到同一地图点颜色的一致性,构建光度误差约束,并通过不变扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)状态估计器进行系统状态更新。在南洋理工大学发布的公共数据集上进行了实验,所提方法在该数据集不同序列上的绝对轨迹误差平均值为0.402 m。

负刚度惯性阻尼器控制高层结构振动的试验与模拟研究

建立了控制多自由度高层建筑风致振动的负刚度惯性调谐阻尼器(negative stiffness-tuned viscous mass damper, NS-TVMD)系统的理论模型,通过3D打印技术设计制造了以齿轮齿条式惯容器元件和预压弹簧式负刚度元件组装而成的NS-TVMD系统,并将该系统安装在一个6自由度高层建筑气动弹性模型上进行了风洞试验研究。然后通过数值模拟和试验结果相互验证,并分析得到了NS-TVMD的最优参数。结果表明,准确调谐的NS-TVMD系统比传统调谐惯性黏滞阻尼器系统对高层建筑的风致振动具有更好的控制效果。由于负刚度组件在静态情况下具有高刚度,而在动态情况下具有低刚度,当NS-TVMD系统被调频至受控结构的一阶自振频率附近时,它不仅能有效控制结构的一阶模态响应,还能通过其低动态刚度特性控制结构的高阶模态响应。

基于惯性预测的遥感场景舰船多目标跟踪模型

遥感场景下的舰船目标跟踪具有重要的战略意义和经济价值,如何克服遥感视角下舰船朝向任意性、近岸舰船密集排列等问题对跟踪性能的影响是一项具有挑战性的任务。针对遥感场景下舰船等大长宽比目标的多目标跟踪(multiple-object tracking,MOT)任务,提出一种基于惯性预测的多目标跟踪器(inertial predicting multiple-object tracker,IPMOT)。首先,利用检测-跟踪(tracking-by-detection,TBD)范式级联检测器和跟踪器有效避免训练过程对时序关系的依赖,通过公开的目标检测数据集实现对检测器的训练,解决跟踪数据集缺乏的问题。其次,针对TBD范式在检测阶段存在的漏检严重影响跟踪性能的问题,构建惯性跟踪模型(inertial tracking model,ITM),通过多步预测来实现检测器漏检时的跟踪保持,并利用角度修正消除边界处角度突变的影响。最后,为实现所提算法的模型训练和性能测试,制作舰船MOT(ship MOT,SMOT)数据集。实验结果表明,所提模型在MOT精度(MOT accuracy,MOTA)和识别F1分数(identity F1 score,IDF1)指标上分别提升3.9%和7.2%,在IDs和Frag指标上的表现有明显改善,具有较好的跟踪精度和稳定性。

IT双元创新战略与跨境电商敏捷性——兼论组织学习与经验惯性的调节作用

随着全球化的加剧,跨境电商的敏捷性的提升愈发重要,然而现有研究缺乏对IT双元创新战略与跨境电商敏捷性关系的讨论。基于178份问卷调查,通过结构方程模型,本研究探讨了IT双元创新战略对跨境电商敏捷性的影响,并分析了组织学习和经验惯性的调节作用。研究结果表明,IT双元创新战略显著提升了跨境电商敏捷性,组织学习正向调节了该关系,而经验惯性负向调节了该关系。

并网逆变器惯性特性与提升策略研究

目的 为解决当前大规模新能源发电并网后电力系统低惯量运行的问题,方法 对并网逆变器惯性特性进行分析,并对提升并网逆变器惯性水平的方法进行研究。首先分析电力系统中惯性的本质,推导出并网逆变器惯性水平与自身器件参数的关系,利用根轨迹法绘出以直流侧电容为变量的直流电压控制环根轨迹,结合根轨迹和不同电网工况场景对逆变器惯性水平的需求优化直流侧电容取值;然后在并网逆变器直流侧电压控制环中引入频率反馈环节,提出一种改进的逆变器直流侧电压控制策略和逆变器调制策略,进而提升并网逆变器的瞬时惯量水平,使直流侧电容根据电网频率波动情况进行充放电,抑制电网频率瞬时变化率;最后,使用MATLAB/Simulink搭建仿真平台对所提惯性提升策略进行验证。结果 结果表明,当直流侧电容取0.4 F,虚拟惯性时间常数为5 s时,与未使用本文所提控制策略相比,本文策略的系统频率跌落最大偏移量减小了0.11 Hz,平均跌落速率减小了0.035 Hz/s。结论 所提策略能有效提升并网逆变器惯性水平,抑制电网频率瞬时变化。