复杂荷载作用下饱和钙质砂孔压特性及损耗能试验研究

钙质砂是一种由海洋生物残骸沉积而成的特殊岩土体,为我国南海岛礁主要的吹填材料,研究其动力特性意义重大。通过一系列不排水循环剪切三轴试验,分析饱和钙质砂孔压特性发展规律;引入能量法,建立钙质砂孔压和损耗能的内在联系。结果表明,饱和钙质砂的极限残余孔压比随固结应力比呈先增大后减小的变化趋势,循环加载过程所累积的损耗能与试样初始静剪应力比及相对密实度有关,受循环应力比影响极小,可通过构建的能量模型较好地预测不同试验条件下饱和钙质砂的损耗能。研究成果能为钙质砂地基的稳定性分析提供理论依据和技术支撑。

非保守耦合系统中耦合元损耗能量的分配关系

本文应用统计能量分析,研究了在非保守耦合系统中耦合元件损耗的能量在各耦合子系统中的分配关系;给出了各耦合子系统的等效内损耗因子和被激子系统的总损耗因子的计算公式;应用这些公式,可以将非保守耦合系统转化为保守耦合系统来研究,简化了研究问题的复杂性。

工程结构系统中地震损耗能量的分形混沌动力学模型

探讨工程结构能量系统中地震损耗能量活动强度Ｅｄ动力系统的普适性分形混沌动力学模型，深入研究实测动力学系统一般性的规律．采用实际反馈信息对理论推导模型进行修正的方法，分别建立了Ｅｄ动力系统的一阶差分动力学模型和二阶差分动力学模型，分析了两种模型演化过程中地震损耗能量系统行为的分形与混沌释放规律，简述了两种模型在实际工程结构中的具体应用。

工程结构能量系统中地震损耗能量的分形与混沌规律

旨在探讨工程结构中出现的分形与混沌规律，即探讨工程结构能量系统中，地震损耗能量活动强度Ｅｄ与其标度地震损耗能量矩活动强度Ｉｅ动力系统产的分形与混沌现象的内在本质与规律．根据Ｉｅ动力系统的分形与混沌内在属性，重建了动力系统的３种近似动力学模型：指数自回归模型、门限自回归模型与局域近似法自回归模型；阐述了系统演化行为内在规律、本质以及系统误差原因；探讨了动力系统的短期行为可预测特征和长期行为概率特征．为工程结构抗震理论与分析方法提供了一定的参考依据．

工程结构能量系统中地震损耗能量的分形与混沌现象

旨在探讨工程结构中出现的分形与混沌现象，即探讨工程结构能量系统中地震损耗能量活动强度Ｅｄ与地震损耗能量矩活动强度Ｉｅ动力系统的分形与混沌现象．在建立了工程结构能量系统Ω、损耗能量活动强度Ｅｄ和损耗能量矩活动强度Ｉｅ概念的基础上，由纯理论推导发现了Ｅｄ和Ｉｅ构成的动力系统的混沌现象；理论分析和数值计算又发现了Ｅｄ和Ｉｅ动力系统的分形现象；依据大量本地实测地震数据获得了具体Ｉｅ和Ｅｄ动力系统的关联维吸引子ｄ２、二阶Ｒｅｎｙｉ熵ｋ２和平均预报时间尺度１／ｋ２等参数．各参数是其动力系统分形与混沌现象的具体表征，为实际工程结构的抗震理论与分析方法提供了一定的参考依据．

溢流阀溢流损耗能量回收系统研究

溢流阀作为三大液压阀之一,广泛应用于各种液压系统中,其出口一般接油箱,进口压力由用户设定;溢流阀阀口压差即为进出口压力差,压力等级越大,阀口压差损耗越大,溢流阀口的损耗压差被认为是不能降低的。研究提出一种通过在溢流阀的出口连接能量回收装置的结构方案,通过能量回收单元提高溢流阀的出口压力,降低比例溢流阀进出口压差的方法来降低溢流能量损耗。利用CFD软件建立比例溢流阀的流场仿真模型,分析了能量回收单元对溢流阀稳态液动力的影响。搭建了溢流损耗能量回收试验平台,试验结果表明:采用能量回收单元提高溢流阀出口压力后,不仅大大降低了溢流阀阀口的能量消耗,同时也降低了作用于阀芯的液动力和调压偏差,而溢流流量基本不受影响。

高空电磁脉冲晚期成分作用下500 kV变压器无功损耗仿真研究

高空电磁脉冲晚期成分(HEMP E3)效应会在变压器中性点与大地构成的回路中产生地磁感应电流(GIC),严重时会使变压器铁心半波饱和,进而导致励磁电流严重畸变、无功损耗急剧增加、局部过热和振动加剧等后果。为准确地分析电力变压器在HEMPE3作用下的无功损耗特性,该文搭建了HEMP E3对500 kV电力变压器作用的电磁暂态仿真模型,基于IEC 61000-2-9给出的标准HEMP E3波形,定量分析了感应电场幅值、上升时间、下降时间以及变压器带负载情况等对电力变压器的影响规律。分析结果表明,HEMP E3作用下500 kV变压器无功损耗与GIC呈正相关性,且无功损耗波形滞后于感应电场的变化;HEMP E3感应电场的下降时间对500 kV变压器无功损耗的影响远超上升时间;负载阻抗的阻值相同时,容性负载下的励磁电流和无功损耗幅值最大,感性负载下幅值最小。研究结果可为进一步评估HEMPE3对电力系统稳定性的影响提供重要依据。

基于自抗扰的永磁同步电机附加谐波损耗抑制方法

针对永磁同步电机在变频器供电时,由时间电流谐波所引起的附加谐波损耗过大及难以在电机初始设计时被考虑到的问题,采用场路耦合联合仿真模型来计算电机的附加谐波损耗,并以4台现有的表贴式永磁同步电机为例,通过实验验证了场路耦合联合仿真模型的有效性,为电机设计之初附加谐波损耗的选取,以及后续温升的计算提供了前期计算的方法。同时提出一种基于自抗扰技术的附加谐波损耗抑制方法,设计一种适用于永磁同步电机矢量控制的自抗扰控制器,并从理论上验证了自抗扰控制器对于时间电流谐波的抑制作用,以及针对自抗扰控制器参数众多调参困难的问题,给出一种参数整定方案。最后通过引入所设计的自抗扰控制器,对电机的时间电流谐波进行计算和分析,使电机的附加谐波损耗降低了68.1%,为同类型电机的附加谐波损耗抑制提供了一种有效的方法。

大学生错失焦虑、自我损耗与手机成瘾的关系:基于变量中心和个体中心的分析

目的:探讨大学生错失焦虑、自我损耗与手机成瘾的关系。方法:采用错失焦虑量表、自我损耗量表和手机成瘾量表,对1586名大学生进行团体施测,采用变量中心和个体中心的方法进行分析。结果:1相关性分析结果显示,错失焦虑与手机成瘾、自我损耗显著正相关(r=0.59,0.44;P<0.01);自我损耗与手机成瘾显著正相关(r=0.62,P<0.01);2中介效应检验表明,错失焦虑不仅直接预测大学生手机成瘾(β=0.59,P<0.01),还通过自我损耗的中介作用间接预测手机成瘾(β=0.39,P<0.01),中介效应占比33.90%;3对错失焦虑—自我损耗得分进行潜在剖面分析,可分为3种类别:低焦虑低损耗型(35.56%)、中等焦虑中等损耗型(51.14%)、高焦虑高损耗型(13.30%);3种潜在类别在手机成瘾上的得分具有显著差异(F=461.20,P<0.001)。结论:自我损耗在大学生错失焦虑与手机成瘾之间起部分中介作用;错失焦虑—自我损耗存在显著的群体异质性,具有明显的分类特征且与手机成瘾关系密切。

考虑PWM波形特征的纳米晶磁心损耗模型的研究及验证

磁心损耗精确预测对于电力电子变压器的优化设计至关重要。然而,传统的磁心损耗模型在复杂激励下适用性较差,尤其对于占空比可调、高次谐波含量丰富的PWM波磁心损耗预测,计算精度显著下降。基于Jordan损耗分离模型,建立了一种考虑PWM波形特征的磁心损耗计算方法。首先,该方法根据激励波形特征,推导出相应的波形系数及等效频率来计算PWM波激励下的动态涡流损耗,将Jordan模型的适用范围从正弦拓展到PWM波激励下的磁心损耗计算;然后,分析了不同占空比激励下激励波形有效频率及高次谐波含量变化对损耗系数的影响,并对其进行数学表征,实现了整个占空比范围内磁心损耗的精确预测;最后,搭建了高频非正弦激励下软磁材料磁特性测量平台,针对1K107B纳米晶材料,测量了两种典型PWM波激励下的损耗数据。实验结果表明,所建立的磁心损耗模型具有较高的计算精度,相比于传统的Steinmetz改进公式,整体精度提高了25%。

基于等效复数磁导率的利兹线绕组损耗计算模型

绕组损耗是高频变压器总体损耗的重要组成部分,是影响磁性元件体积、效率和温升的关键性参数。由于利兹线的高频损耗小而广泛应用于高频变压器绕组,但其复杂的三维扭转结构导致准确、快速地计算绕组损耗十分困难。解析方法需要进行简化和近似处理,难以准确地表征绕组的高频涡流特性,有限元数值方法需要对每匝绕组精细化建模,导致计算资源耗费严重。采用具有等效复值材料特性的区域替代绕组区域的均匀化技术,能够实现二维磁场对涡流效应的表征,降低了精细化建模的计算成本。但等效区域的材料特性需要利用数值方法获得,增加了计算的复杂性。因此该文通过分析利兹线损耗机理,考虑利兹线截面形状对等效区域材料特性的影响,实现了圆形利兹线绕组等效复数磁导率的明确解析描述。建立了圆形利兹线绕组损耗计算模型,验证了等效复数磁导率计算邻近效应的准确性,实现了较宽频率范围内绕组损耗的准确预测。

极低频电流场透地通信路径损耗建模与分析

针对水平方向地电极电流场无线强穿透信息传输需求,研究了基于极低频水平双电极电流场信道传输特性。考虑到电极半径、电极入土深度、电极间距、发射信号频率和信号传输距离等参数对透地(Through-The-Earth,TTE)通信传输性能的影响,建立了地电极电流场TTE通信路径损耗模型,分析了各参数对路径损耗的影响,确定了信号传输最佳工作参数。根据选定参数搭建了极低频电流场TTE通信系统,在200 m和400 m通信距离下测试了3~10 Hz信号的路径损耗,通过试验数据与仿真结果对比分析验证了模型的准确性。

深度调峰对汽轮机转子寿命损耗的影响及运行优化研究

电力市场对汽轮机组深度调峰和灵活性运行的要求不断提高。本文对某660 MW汽轮机高压转子在深度调峰工况下的瞬态温度场、应力和寿命损耗进行了计算,对比分析了改变负荷变化率、温度变化率、最低调峰负荷、主蒸汽温度降低幅度等措施对转子峰值应力的影响。基于上述分析结果,在保证转子安全性的前提下,提出了适应深度调峰和灵活性机组的优化运行方案。

高频多谐波激励下计及趋肤效应的软磁带材磁滞及损耗特性预测

软磁材料的非线性磁化特性使得软磁带材涡流场分布及其损耗特性分析十分困难。为此,该文采用分段线性的方法对基本磁化曲线进行逼近,基于麦克斯韦方程在每个线性段进行推导,得到单频正弦激励下软磁带材中与涡流损耗相对应的平均磁场强度Hcl表达式,并提出相应的参数辨识方法。进而,基于场分离技术与损耗分离的一致性原理,建立场分离形式的高频动态磁滞模型。根据实际应用中的高次谐波特征,基于磁导率的近似线性特征和场量的叠加原理,构造描述多谐波激励下与涡流损耗相对应磁场强度Hcl的解析表达式,并进一步提出软磁带材在复杂多谐波激励下的动态磁滞预测模型。通过实验结果与仿真结果的对比,验证该文所提方法的有效性和准确性。

大型变速抽水蓄能发电电动机不同转速下三维端部电磁场和损耗研究

大型变速抽水蓄能发电电动机端部区域漏磁和构件损耗较高,为了研究不同转速时大型变速抽水蓄能发电电动机三维端部电磁场和端部构件损耗的变化规律,本文建立326 MW变速抽水蓄能发电电动机三维端部瞬态电磁场的数学模型,研究变速抽水蓄能电机在发电机工况下不同转速时定转子端部构件磁密的变化规律,确定变速抽水蓄能电机端部构件涡流密度的分布情况,探究变速抽水蓄能电机在发电机工况下不同转速时定子压圈、定子环板、转子护环以及转子齿压板等端部构件损耗的变化规律。采用相同的计算方法对小容量10 MW变速抽水蓄能发电电动机进行研究,通过试验测试和计算结果的对比验证了本文计算方法的可行性。

利用非线性损耗提升全固态单频激光器输出功率研究进展(特邀)

全固态单频连续波激光器因其噪声低、线宽窄、光束质量好、功率稳定性高等优点已经被广泛应用于产生非经典光场、冷原子物理研究、引力波探测等诸多领域。随着科学技术的不断发展,传统的全固态激光器的输出功率已经不能满足前沿领域的需求,因此亟需在保持全固态激光器整体性能的同时进一步提升激光器的输出功率。为此首先需要更高的泵浦功率,而这将使激光器内部增益提高,在腔内损耗不变的情况下,原非振荡模式也将满足起振条件,从而使激光器在跳模或多模状态下运转。此外,激光晶体的热效应和损伤阈值也限制了输出功率的提高。本文介绍了一种利用非线性损耗大幅度提升全固态单频连续波激光器的输出功率的技术和方法。通过在谐振腔中引入非线性损耗,使主模经受的非线性损耗是次模的一半。在模式竞争的作用下,谐振腔内的模式被更进一步的选择,从而允许全固态单频激光器在更高的增益下保持单纵模运转。通过在谐振腔内插入多块增益晶体可以有效缓解由于激光增益晶体热效应的限制,从而实现更高功率的单频激光输出。目前高功率全固态连续波激光器的输出功率已经达到了一百瓦的量级,且还在进一步提高。通过在谐振腔内引入非线性损耗,全固态单频连续波激光器的整体性能在得以保障和提高的同时,其应用范围也得到了进一步的推广。

核电半速汽轮发电机励磁绕组匝间短路时转子涡流损耗研究

为研究核电半速汽轮发电机励磁绕组匝间短路时转子涡流损耗特性,推导了核电半速汽轮发电机空载运行时励磁绕组匝间短路故障下,定子分数次谐波环流产生的合成磁动势表达式,分析合成磁动势相对于转子的转速,揭示了转子表面产生涡流的原因以及涡流的频率特性。结合涡流损耗计算方法,以一台核电半速汽轮发电机为例进行了仿真验证。在此基础上,对核电半速汽轮发电机励磁绕组不同位置发生相同程度匝间短路,以及励磁绕组发生不同程度匝间短路过程进行了仿真,计算了转子各阻尼条及槽楔中的涡流及涡流损耗,揭示了励磁绕组匝间短路时影响转子阻尼条及槽楔中涡流和涡流损耗的因素。为核电半速汽轮发电机励磁绕组匝间短路故障时,分析转子发热的影响因素提供了理论基础。

照明系统中配光元件反射-吸收损耗的计算

在照明光学设计中,光通量利用率是配光元件的一个重要评价指标。基于菲涅尔公式,建立了配光元件反射-吸收损耗的理论模型,并探讨了其适用范围。利用该模型分别计算了自由曲面平凸透镜和全内反射透镜的反射-吸收损耗,并与软件仿真和实验实测的光通量损耗数值进行了对比。研究发现,该理论模型的计算数值与光学软件的仿真结果高度相符,点光源60°平凸准直配光透镜和全内反射透镜的透射率绝对误差分别为0.7%和0.14%,考虑装配误差影响之后,此数值与实验测量结果也基本匹配。利用本研究所建的反射-吸收损耗模型,在照明光学设计中,无需进行软件仿真和实验测试,即能快速而精确地预测出各类配光元件在各个光学表面上的反射损耗和材料吸收损耗,为配光元件的性能评价、结构选择和优化定型提供参考依据。

基于近端策略优化算法的燃料电池混合动力系统综合价值损耗最小能量管理方法

为了降低市域动车组燃料电池混合动力系统运行燃料经济成本,提升燃料电池耐久性,该文提出一种基于近端策略优化算法的能量管理方法。该方法将混合动力系统能量管理问题建模为马尔可夫决策过程,以综合考虑燃料经济性和燃料电池耐久性的综合价值损耗最小为优化目标设置奖励函数,采用一种收敛速度较快的深度强化学习算法—近端策略优化算法求解,实现负载功率在燃料电池和锂电池间的合理有效分配,最后,采用市域动车组实际运行工况进行实验验证。实验结果表明,在训练工况下,所提方法相较基于等效氢耗最小能量管理方法和基于Q-learning能量管理方法,综合价值损耗分别降低19.71%和5.87%;在未知工况下,综合价值损耗分别降低18.05%和13.52%。结果表明,所提方法能够有效降低综合价值损耗,并具有较好的工况适应性。

高低频复合励磁磁心损耗量化的研究

针对高低频复合励磁磁元件磁心损耗难以精确测量和建模的问题,在详细分析现有磁心损耗测量方法和磁心损耗模型局限性的基础上,根据直流功率法测量原理搭建高低频复合励磁磁心损耗测量系统,利用损耗能精确测量的空心电感验证其测量精度。最后,基于直流偏置下脉宽调制(pulse width modulation,PWM)波励磁的磁心损耗模型,提出高低频复合励磁磁性元件的磁心损耗预测模型,并实验验证预测模型最大相对误差为-8.83%,具有较高的精度。