城市轨道交通车辆段再生制动能量电阻吸收装置选型及散热分析

[目的]城市轨道交通车辆段再生制动能量电阻吸收装置散热量较大,为有效解决此类装置的散热问题,需对再生制动能量电阻吸收装置进行选型,并对其散热能力进行分析。[方法]通过推导得出的城市轨道交通车辆段再生制动能量的计算方法,以及车辆段内的列车运行工况,对再生制动能量电阻吸收装置的电阻值选取、选型及散热分析等方面进行了详细分析。[结果及结论]结合列车在车辆段内的实际运行工况,提出了车辆段再生制动能量电阻吸收装置中制动电阻的计算及选取方法。再生制动能量电阻吸收装置的散热量一般依据该装置峰值功率,并结合其间歇工作的特性进行估算,但该计算方法未考虑热电阻工况,其理论计算值与实际运行工况存在一定程度的偏差。提出了再生制动能量电阻吸收装置的散热功率估算方法,以及散热功率的校验方法,并提出了该装置布置方式的建议方案。

双浮体直驱波浪发电装置建模分析与基于模型预测控制的能量提取算法研究

基于振荡浮体结构的直驱波浪发电装置具有损耗低、控制灵活等优点,近年来,逐渐成为波浪发电领域的研究热点。双浮体直驱波浪发电装置不需要海上固定平台,能够通过锚系结构在海水中工作,是一种工程可行的直驱波浪发电方案,但其动力学模型更为复杂,相关控制算法缺少实际装置测试。该文通过等效电路的方法对双浮体装置进行建模分析,指出采用张力锚结构可将双浮体装置等效为单浮体装置进行分析,简化控制器的分析与设计,从而建立基于模型预测控制的高效波浪能提取问题。提出一种结合波浪激励力辨识、预测与快速模型预测求解的控制算法,并且设计了双浮体直驱波浪发电装置,在不同波浪条件下进行了相关实验测试。实验结果表明,所提控制算法能够在有效降低运算复杂度的前提下提高装置的波浪能提取效率。

首都住宅建筑燃料电池热电联供系统建模与能量供需分析

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)热电联供(combined heat and power,CHP)系统作为一种建筑供能新手段,可有效降低建筑运行能耗、推动能源绿色低碳转型。针对北方地区住宅建筑电热需求大且热电矛盾突出,全年负荷波动大等特点,以北京市为代表,利用DeST软件对住宅建筑进行负荷分析并搭建燃料电池热电联供系统模拟平台,研究不同参数对联供系统性能的影响;以负荷特性和参数分析结果为依据,设计一年不同时段下北京住宅建筑管理策略:冬季采用“以热定电”,其余季节均采用“以电定热”;与基线系统相比,在春、夏、秋、冬4个典型日中联供系统天然气耗气量分别减少了39.16%、31.63%、36.01%和14.04%,对热电联供系统用于未来建筑供能具有一定借鉴意义。

生长期萨能奶山羊能量和蛋白质需要量的Meta分析

本研究旨在通过数据模型估算生长期萨能奶山羊的能量和蛋白质需要量。为确定模型参数,采用数据库检索的方法收集文献,按照文献排除标准,共纳入文献9篇、419只萨能奶山羊的数据进行Meta分析。提取的文献定量指标包括体重(BW)、空腹体重(EBW)、平均日增重(ADG)、产热量(HP)、代谢能摄入量(MEI)、沉积能量(RE)、代谢蛋白质摄入量(MPI)和体蛋白质含量(BPC)。通过拟合获得主要模型:维持净能(NEm)Log HP(MJ/kg EBW0.75)=-0.534 08(±0.025 01)+0.424 45(±0.020 40)×MEI(MJ/kg EBW0.75);生长净能(NEg):NEg(MJ/kg EBW0.75)=1.29 471×100.644 54×EBW0.294 71;维持净蛋白质(NPm):RN(g/kg EBW0.75)=-0.456 21(±0.514 35)+3.035 90(±0.638 35)×NI(g/kg EBW0.75);生长净蛋白质(NPg):NPg(g/d)=0.94 717×102.318 84×EBW-0.058 3。通过模型计算得出10~40 kg萨能奶山羊的NEm为0.29 MJ/kg EBW0.75,维持代谢能(MEm)为0.483 0 MJ/kg EBW0.75;NPm为2.85 g/kg EBW0.75,维持代谢蛋白质(MPm)为3.314 7 g/kg EBW0.75。体重10~40 kg阶段,日增重为100~250 g/d时的NEg需要量为0.77~3.41 MJ/d,生长代谢能(MEg)为3.848~17.743 MJ/d;NPg为12.00~34.33 g/d;生长代谢蛋白质(MPg)为17.14~49.04 g/d。因此,本文得出生长期萨能奶山羊的能量及蛋白质需要量与NRC推荐值存在较小差异,可以使用本研究得出的需要量公式及参数作为参考。

基于能量流分析的新能源地下铲运机能耗优化研究

能量流分析是一种分析车辆能量消耗的重要手段,是车辆能耗优化的基础。新能源电池地下铲运机是新型地下矿用设备,对其能量流动与各部件能耗效率研究较少。探究其井下作业的能量损耗是延长其续航时间的研究重点。首次将能量流分析方法应用于新能源铲运机的能耗分析,建立了能量流模型,根据电池温度与铲运机工况设计试验分组并进行工况测试,采集测试数据并基于能量流分析方法对测试结果进行研究。结果表明,新能源铲运机较大的能量损失集中于牵引系统与电池系统。其中驾驶员不适应电驱动操作造成的无效操作与牵引系统控制策略不完善,是导致牵引系统的高能耗的主要因素;电池系统快速充电造成的积温会影响铲运机的能量分配,降低其续航时间。通过对牵引系统与电池系统的优化,实现了新能源铲运机的能耗降低13%。研究结果表明,对新能源铲运机进行能量流分析能够直观了解其能量流动与能耗情况,有助于发现高能耗问题并提出优化方向,从而降低能耗,改善能量利用效率,延长续航时间。

基于能量分析重构VMD分量的直埋供热管道泄漏定位研究

为提高声波法在复杂噪声环境下进行直埋供热管道泄漏定位的准确性,本文提出了基于能量分析重构有效模态分量的供热管道泄漏定位方法,即采用变分模态分解(VMD)将检测信号自适应地分解为一组本征模态函数(IMF),识别、提取有泄漏特征的有效模态分量,并通过能量占比分析完成信号加权重构。泄漏实验和工程实测表明:常规VMD泄漏定位方法与本文方法的平均定位偏差分别为1.57、0.51 m,相对定位偏差分别为8.42%、2.75%,采用本文方法定位准确性提高67.34%;工程实测中,常规VMD方法未能发现管道泄漏位置,本文方法确定的泄漏位置定位偏差为1.78 m;本文方法可抑制有效模态分量中的残余噪声,降低噪声成分对泄漏定位的影响,提高复杂噪声环境下供热管道泄漏定位精度。

基于尺度分析的CMA-GFS全球能量评估

全球模式能量循环和能量转换规律可准确反映模式动力和物理过程相互作用的物理机制,是诊断大气环流特征的重要方法。基于混合时空域能量循环框架,采用尺度分析方法,利用2022年中国气象局全球数值预报系统(CMA Global Forecast System,CMA-GFS)全球预报产品及欧洲中期天气预报中心第5代再分析资料(ECMWF reanalysis version 5,ERA5),考察CMA-GFS不同尺度下的能量蓄能及转换特征,以此诊断模式的误差来源。结果表明:CMA-GFS可有效预报大气能量循环基本特征,但其对斜压性的高估导致平均环流有效位能偏强,且具有随预报时效逐渐增长的趋势。定常和瞬变涡动能量分别受行星尺度和天气及以下尺度分量主导。涡动有效位能误差由模式斜压性决定,其中CMA-GFS的定常涡动有效位能偏高而瞬变涡动有效位能偏低。定常和瞬变涡动动能均存在系统性低估,负误差主要集中在副热带急流和极夜急流中心附近,偏强的正压输送使更多能量向平均环流转换,涡动能量偏弱。CMA-GFS的4种涡动能量在冬季预报偏低,而在夏季偏高或略偏低,严重削弱了季节变化影响。

基于改进水量-能量空间坐标分解法的黄河流域实际蒸散发变化归因分析

为探究气候变化和人类活动对黄河流域蒸散发的影响程度,研究基于最新的ERA5-Land数据,分析了黄河流域1961—2020年蒸散发及相关要素的时空演变特征。结合改进的水量-能量空间坐标分解法对实际蒸散发变化进行定量归因。结果表明,改进的水量-能量空间坐标分解法原理更加清晰,计算简单,可操作性更强。1961—2020年黄河流域实际蒸散发量和降水量均呈现显著减少趋势,减少率分别为4.5和15.9 mm/10a,而潜在蒸散发量和干燥指数则表现出显著增加趋势,增加率分别为24.4 mm/10a和0.078/10a。实际蒸散发量的减少主要集中在黄河中、下游地区,而黄河源区有一定的增加趋势。定量归因结果显示,气候变化导致实际蒸散发量减少,贡献率为79%,而下垫面变化造成实际蒸散发量增加,贡献率为21%,因此,气候变化是黄河流域实际蒸散发变化的主要驱动因素。此外,研究期望为黄河流域未来的水资源开发利用和高质量发展提供科学参考。

基于高分辨率时频分析的核爆地震信号能量统计初至检测算法

核爆地震波检测是禁核试核查的关键环节之一。常用的短时长时能量均值比、赤池信息准则、傅里叶变换等方法虚警率都比较高,为此,提出一种基于高分辨率时频分析的核爆地震信号能量统计初至检测算法。其基本原理是根据核爆地震事件信号与噪声的频域分布差异,采用窄带分频技术将信号时域波形变换到时频域,在各频带计算局部能量均值与全局能量均值之比并进行二值化处理,当结果大于设定的阈值时,认为此频带该时刻属于地震事件信号的一部分,如果在某一阈值下出现二值化结果相同的情况,只需继续增大阈值进行检测,直到最终只有一个时间点检测到频段的数量最多即可,最大值的跳跃点即认为是初值时刻。利用地下核爆产生的地震信号进行实验研究,结果表明本文方法能够在提高检测准确率的同时解决高虚警问题,在低信噪比信号条件下具有较好的适用性与鲁棒性。

多方向振动能量收集装置输出特性分析

针对一种压电振动能量收集装置输出特性展开研究,以实现多方向、宽频振动能量收集。首先,建立压电悬臂梁单自由度振动系统的微分方程,分析外激励下悬臂梁的输出响应。在此基础上,采用COMSOL建立多悬臂梁式振动能量回收装置有限元模型,并进行模态、输出电压及输出功率等分析,仿真结果表明振动能量回收装置在不同方向激励时均具有较高的电压、功率输出。此外,进一步讨论了装置的在不同方向激励下宽频输出特性,结果显示其在200~400 Hz频带范围内具有多个幅值相当的峰值。

遗传算法能量分析中初始化与变异机制研究

人工智能与侧信道密码分析相结合,给密码分析学带来了新的研究方向。近十年来,遗传算法被引入侧信道分析,国际上出现了一系列相关研究成果。然而,现有基于遗传算法的相关能量分析存在局部最优问题,使整个分析过程的效率偏低。本文旨在建立局部最优与成功率之间的关系,选取科学的初始化与变异机制,以显著提升使用人工智能算法开展侧信道分析的效率。我们首先探究了遗传算法能量分析成功、以及陷入局部最优的本质原因,随后从初始化机制、变异机制两个角度尝试克服局部最优问题,引入随机初始化、相关能量分析初始化、随机字节变异、基于密钥适应度排名的启发式变异等四种机制进行组合对比。通过参数选取、成功率对比、计算代价对比等多次实验得到结论:相关能量分析初始化结合随机字节变异的方法具有最高的成功率,同时计算代价也最小。与此同时,本文总结了遗传算法相关能量分析方法不适用于软件实现、难以分析大位宽运算、攻击防护对策时复杂度高、信噪比低时复杂度高等局限性问题,建议密码硬件计算过程中尽量不要将以字节或比特为单位计算的值存入寄存器,以防护遗传算法类能量分析攻击,并对未来工作进行了展望。我们认为,新方法在分析无防护硬件实现的分组密码算法时具有较高的实用性,建议应用于实际的侧信道分析测评工作。

油气田中心处理站能量保障分析

油气田中心处理站是对各计量站或接转站来液进行集中处理的场所,主要处理流程包括油气水分离、原油脱水处理、原油稳定、轻油回收、天然气净化、采出水处理和回注、配套发电机等,特征是设备多、流程复杂,且能源消耗直接影响整个集输系统,特别是伴随着油田生产的进行,油中含水量逐渐增加,伴生气量逐渐降低,能量消耗结构发生变化,这种影响更明显。因此,有必要研究和分析油气田中心处理站全生命周期内的能量平衡,确保油气田中心处理站的长期、高效、平稳运行,同时也能指导生产管理者按最优化的运行参数组合管理生产。本文立足某国外油气田工程,从多方面对中心处理站进行能量平衡分析,保障其在全生命周期内的安全、平稳运行。

非线性BBMB方程能量稳定有限元方法高精度分析

文章主要研究非线性Benjamin-Bona-Mahony-Burgers(BBMB)方程的能量稳定全离散有限元格式的高精度分析。首先,证明了后向Euler全离散格式的能量稳定性,得到了H1模意义下有限元解的有界性。其次,利用上述有界性和Brouwer不动点定理证明了离散问题解的存在唯一性。再次,利用协调双线性元的特殊性质,得到了相应的超逼近和整体超收敛结果。最后,通过数值试验验证了理论分析的有效性。

国外空间磁场耦合式近场无线能量传输技术发展分析

磁场耦合式近场无线能量传输具有高效率、非接触、无金属触点裸露等优点,对于解决空间非接触供电具有重要应用前景。为了推进空间磁场耦合式近场无线能量传输相关技术的研发和成果转化,文章重点梳理了国外在空间磁场耦合式近场无线能量传输技术的发展路线图,调研近十五年来已经开展的演示验证或技术示范项目,分析国外关键技术方案及指标,提出航天器内设备间厘米级范围内优先采用感应耦合式无线能量传输、航天器间几十厘米到米级范围优先采用谐振耦合式无线能量传输、传输功率需提升至千瓦级以上、传输效率优于85%的发展建议,为未来发展空间磁场耦合式近场无线能量传输技术提供指导。

基于能量色散X荧光分析法测溶液浓度

[目的]溶液浓度是一项重要的计量参数,溶液浓度测量广泛应用于工业和科学研究等领域。为了快速、准确地测量溶液浓度,提出了能量色散X荧光分析方法。[方法]将配制好的10种三氯化铁溶液作为标准溶液,利用能量色散X荧光分析方法测量出溶液中Fe的特征X射线强度,得到三氯化铁溶液的标准曲线,利用该标准曲线,对5组三氯化铁溶液进行了测量。[结果]三氯化铁的浓度与溶液中Fe元素的特征X射线强度成较好的线性关系,对5组三氯化铁待测溶液浓度进行数据分析,结果表明实验测得最大误差为1.74%,其他误差都在1%以内,小于传统的折射率测量误差(大约3%)。另外,为了进一步分析其精确度,分别计算了浓度梯度差。由梯度差可知,最大梯度差为3.71%,绝大多数在1%以内,最小为0。[结论]该方法具有较高的精确度,且出数据快,随测随得,为快速、准确测量溶液浓度提供参考。

尿液SERS分析快速评估人体能量摄入量

人体能量摄入量与能量消耗量平衡是评估健康的标准之一。不平衡的能量摄入量可能造成生物体组织细胞损伤、机体过度肥胖等后果。评估能量摄入量对人的身体健康管理具有重大意义。目前评估能量摄入量的主要方法是膳食回顾法,该方法不仅耗时长,还会增加待评估人员的负担,所以亟需开发一种简单快速的能量摄入量评估方法。能量摄入后经过体内的消化代谢,会产生代谢产物作为废弃物排出体外。废弃物如尿液等,含有大量的化学物种,可以系统性反映生物体的饮食代谢状况和疾病进程。基于高灵敏、可无损检测两个组“指纹式”分子光谱特征的表面增强拉曼光谱(SERS),采用谱峰统计、无监督和有监督聚类算法分别对尿液的SERS信号开展分析,最终实现对不同能量摄入量的聚类分析。首先尝试对能量摄入量分组分别为1500,2030和2700千卡·日-1两个组的志愿者尿液SERS谱图进行谱峰分析,发现很多有机分子的拉曼谱峰存在一定程度的重叠,所以直接对谱峰进行解析及归属存在较大难度,需要采用化学计量学的方法建立分类模型,以实现良好区分和预测效果。对比无监督的主成分分析(PCA)和有监督的正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)两种算法的区分效果。首先对原始光谱数据直接进行主成分分析,发现模型中不同类别的散点分布存在较大程度的重叠,这使得组别归类效果很差,而经过一阶导数差分校正基线后,模型呈现出可分类的趋势。OPLS-DA算法通过预先设定Y的标签及正交信号矫正处理,能将X矩阵信息分解成与Y相关和不相关的两个组分,集中表达相关的信息,实现良好的分类效果。结果表明,OPLS-DA算法可以对三种不同能量摄入量水平进行很好的归类,而且每两组间也可以实现很好区分。ROC分析结果表明敏感性和特异性均达到100%。200次迭代的置换检验结果也说明了模型良好的可靠性和预测性。表明通过采集尿液的拉曼信号,经过一定的数据处理即可评估人体能量摄入量水平。该方法可以实现尿液的快速分析,测试分析时间小于2 min,操作简单,判别结果准确,在医疗健康领域具有很大应用前景。

基于夹点分析技术的常减压塔换热网络优化

本文采用夹点技术对某炼油厂常减压装置现有生产工况下的换热网络进行分析优化并提出改进方案。应用Aspen plus建立了常减压塔模型及相应的换热网络,计算各侧线流股流量和物性数据。利用Aspen Energy Analyzer计算得到该换热网络的夹点温度。通过夹点温度来分析诊断换热网络中跨越夹点物流,确定换热网络中瓶颈的位置。通过调整不合理配置的冷热流股换热器来优化换热网络,使脱盐原油进入常压塔的换热终温从288.0℃提高到310.4℃,优化后的冷、热公用工程用量各减少2808.0kW,显著降低了装置的操作费用。

使用Thomson Data Analyzer进行专利分析的几点研究

专利分析软件作为专利数据挖掘的工具,可以用作行业趋势分析、技术追踪、竞争对手监视等,目前正得到企业越来越广泛的重视。Thomson DataAnalyzer作为一款基于Derwent世界专利数据库基础上开发的专利分析软件,具有其独特的优势。本文在对TDA软件介绍的基础上,对使用中如何进行数据整理,以及如何进行技术领域分析进行了研究。

由路面引起的汽车振动能量耗散特性频域分析

针对行驶过程中由路面引起的汽车振动能量耗散问题,提出了基于汽车振动二自由度单轮模型的能量耗散特性频域分析方法。采用汽车振动二自由度单轮模型推导了模型的频率响应,确定了能量耗散振动响应量及其频率响应。将路面激励功率谱密度与振动响应量的功率谱密度和均方根值相结合,建立了能量耗散振动响应量统计特性和振动能量耗散平均功率的表示。采用Matlab开发了汽车振动二自由度单轮模型的能量耗散特性频域分析仿真程序,通过3种分析方案研究了由路面引起的汽车振动能量耗散特性。结果表明,汽车振动能量耗散平均功率与速度和路面等级相关,受到路面等级的影响较大;在以B级路面为主的国内城市行驶工况下,由路面引起的汽车振动能量耗散平均功率比较低。

语音分析软件Speech Analyzer和Praat在上海市区方言鼻化韵单一化演变研究中的应用

目前我国方言语音演变研究中音位的确定主要以传统意义上的研究方法为多,音位归纳主要凭个人经验。若记音人本身记音能力有限,可能造成记录结果与方言实际读音存在偏差。因此,如果在传统记音方法的基础上,辅以语音分析软件,将使方言语音研究更为精密、客观。以Speech Analyzer和Praat语音分析软件为例,結合上海市区方言鼻化韵单一化,即鼻化韵中前a后ɑ的对立完全消失,发成中A这一语音演变现象,以Speech Analyzer确定鼻化元音位置,以Praat做共振峰分析,为这一语音演变现象的确定提供证据。