Analysis of temperature field for a surface-mounted and interior permanent magnet synchronous motor adopting magnetic-thermal coupling method

Aiming at obtaining high power density of surface-mounted and interior permanent magnet synchronous motor(SIPMSM),it is important to accurately calculate the temperature field distribution of SIPMSM,and a magnetic-thermal coupling method is proposed.The magnetic-thermal coupling mechanism is analyzed.The thermal network model and finite element model are built by this method,respectively.The effects of power frequency on iron losses and temperature fields are analyzed by the magnetic-thermal coupling finite element model under the condition of rated load,and the relationship between the load and temperature field is researched under the condition of the synchronous speed.In addition,the equivalent thermal network model is used to verify the magnetic-thermal coupling method.Then the temperatures of various nodes are obtained.The results show that there are advantages in both computational efficiency and accuracy for the proposed coupling method,which can be applied to other permanent magnet motors with complex structures.

Some synchronization criteria for bidirectionally-coupled chaotic systems

Based on the stability theory of linear time-varying continuous system, this paper investigates the synchronization of two linear bidirectionally-coupled systems. Sufficient conditions for asymptotic synchronization are obtained for general chaotic system with bidirectional coupling via linear error feedback. Since the trajectory of chaotic system is continuous and bounded, one can choose suitable coupled pararneters to satisfy the proposed criterion. The criterion can also be applied to the global synchronization for chaotic systems with linear unidirectional coupling. The chaotic Chen system and the generalized Lorenz-like system are taken as examples, the simulations verify the effectiveness of the proposed method.

Design Criterion for Interleaving and Magnetically Integrated Bidirectional DC/DC Converters

双向DC/DC变换器中大功率储能电感的设计是一件困难而具有挑战性的工作,提出研究双向DC/DC变换器的交错并联磁集成理论以克服这一困难。将三相Buck＋Boost双向DC/DC变换器的所有相电感集成为一个耦合电感,对磁集成后变换器运行在Buck模式下的稳态电流纹波和暂态响应速度进行深入研究,给出三相Buck＋Boost交错并联磁集成双向DC/DC变换器运行在Buck模式下的设计准则,即在设计这种变换器时,应根据占空比的大小及稳态相电流纹波和暂态总输出电流响应速度的技术要求,利用该文所给出的设计公式和设计区域选择磁集成耦合电感的反向耦合系数。仿真和实验验证了理论分析的正确性。

“人类智能”与“人工智能”双向耦合:智能时代的教育取向

以大数据、人工智能、虚拟现实为核心的智能技术对教育发展影响巨大而深远。人工智能在辅助师生在教育认知、教育思维、深度学习等方面发挥着积极的“亲人类”“为人类”“利人类”功用,促进了教育全方位的高阶发展。然而,面对日新月异的人工智能发展态势,人类必须最大限度地规避风险,“拥抱机遇、趋利避害”,努力地选择它、使用它、导航它、超越它。而超越“类人性”的人工智能,教育应当自觉增强人类的主体地位,强化“人性本真”的“自然智能”,强调人类自然智能的自觉性、道德性、主体性和意志性。人类智能不是对人工智能的抵制和防御,而是要通过积极的努力,达成人类智能与人工智能高度契合、相得益彰、双向建构、耦合共生的格局,促进教育发展在人性与智能之间构建人机共强的良好生态。

一维管网与二维地表双向耦合的城市暴雨内涝模拟

为快速、准确模拟城市暴雨内涝演化过程,提出一种排水管网与上覆地表动态水力交互方法,构建了一维管网模型(SWMM)与二维水动力(LISFLOOD-FP)双向耦合的模型,解决了一维管网和二维地表的双向流量交换和时间同步难题。以上海外高桥地区为例,采用两次短历时降雨过程对耦合模型进行校准和验证,比较分析了单向、双向耦合的淹没范围与水深变化。结果表明:双向耦合模拟精度较高,在研究区具有良好的适用性;对于占比80%以上的轻度(<0.2m)积水区,单向、双向耦合的模拟积水面积比为1.21;对于中等(0.2~0.3 m)和重度(>0.3 m)积水区,单向耦合模拟结果趋于严重,该比值分别增至1.88和2.1。所构建的双向耦合模型能够揭示城区内涝积水、扩散及消退的全过程,可用于城市暴雨内涝推演,为内涝治理和灾害防御提供科学依据。

基于电场耦合的电能信号并行传输系统串扰抑制方法

针对较大功率电场耦合无线电能传输系统信号双向高速传输的需求,该文提出一种基于部分能量通道的电能与信号并行传输系统的串扰抑制方法。通过对所提出的系统拓扑进行分析,给出了电能传输增益表达式与电能串扰增益表达式,并分析了阻波电路参数变化对电能串扰增益的影响;基于交流阻抗法及香农定理分别给出了信号传输增益及信道容量表达式,分析了信号支路参数对信道容量的影响;在综合考虑信号传输增益、信道容量及阻波电路参数敏感性的情况下,给出系统信号支路参数的设计方法。该方法能保证系统在较大功率下降低电能串扰,保障信号稳定传输,实现信号的双向高速传输。通过仿真与实验验证了所提出的拓扑和参数设计方法的有效性。搭建的实验装置实现了传输530.4 W的电能,23.28 Mbit/s信号正向传输速度和24.2428 Mbit/s信号反向传输速度。

采煤机滚筒工作性能优化研究

在实际生产中,截割破碎过程是多作用耦合的结果,离散元法(DEM)与多体动力学(MBD)双向耦合技术可实现煤机设备与煤壁的信息交互,符合实际生产情况,具有较大的优越性。为提高采煤机滚筒的工作性能,基于DEM−MBD双向耦合机理,结合力学性能试验和模拟试验得到实际工况参数,采用仿真软件EDEM和RecurDyn建立了采煤机滚筒截割煤壁的双向耦合模型,对仿真过程中滚筒所受的转矩和截割力进行分析,证明耦合效果和截割效果较好。设计了单因素试验和正交试验,分析了滚筒运行参数对工作性能的影响规律,并利用SPSS软件得到滚筒转速、截割深度、牵引速度对截割比能耗、装煤率、载荷波动系数的影响程度,通过现场试验验证了模型的可行性。构建了以滚筒转速、截割深度、牵引速度为决策变量,以截割比能耗、装煤率和载荷波动系数为目标的多目标优化模型,利用改进多目标灰狼(MOGWO)算法和优劣解距离法(TOPSIS)对模型进行求解,得出当滚筒转速为31.12 r/min、截割深度为639.4 mm、牵引速度为5.58 m/min时,采煤机滚筒的工作性能最优,此时截割比能耗为0.4677 kW·h/^(3),装煤率为43.01%,载荷波动系数为0.3278。

基于液压放大的压电微动平台设计与试验

针对传统微动平台难以满足微/纳米定位的要求,该文结合液压放大原理,提出一种基于液压放大的两自由度压电微动平台,并对其进行了结构设计。采用正交设计方法对其进行有限元双向流固耦合分析,优化了其结构参数。研制了实物样机并进行试验研究。开环控制试验结果表明,当压电驱动器输入为90μm时,压电微动平台最大输出位移为603.0μm,放大倍数约为6.7;闭环控制试验结果表明,采用分段微分、积分、比例(PID)算法能降低超调量,且响应时间、稳态时间均减小,稳态误差降低(为±0.2μm),实现了微动平台的大范围输出精密定位。

基于等效阻抗的分数阶RLC_(α)串联谐振BD-WPT系统传输特性分析

针对谐振式无线电能传输系统中分数阶电感、电容元件的仿真实现困难的问题,采用等效阻抗实现分数阶电容的等效.基于分数阶电容的阻抗特性,给出了一种分数阶RLC_(α)串联谐振双向无线电能传输(bidirectional wireless power transfer,BD-WPT)系统结构,通过建立含分数阶电容的串联谐振式双向无线电能传输系统的电路模型,推导了其传输功率和效率关系.仿真实验结果表明,与整数阶串联谐振系统相比,系统的输出功率提升了7.82%,传输效率提升了0.58个百分点.

基于电-热流场双向耦合的直流继电器温升特性仿真研究

高压直流继电器体积小、散热能力有限,长期工作下存在局部过热的风险,发热严重时甚至影响到接触稳定性和继电器工作寿命。针对200 A直流继电器,综合考虑导体回路通电下欧姆损耗发热,在大空间的自然热对流、热传导以及热辐射、材料电阻率随温度变化等因素,建立继电器在额定工况下电-热流场双向耦合模型,设置电阻率随温度变化函数,进行耦合计算。最后,搭建对应的样机测温平台,对仿真正确性进行验证。结果表明双向耦合结果比单向耦合结果高约5.1%,与实验测量值误差小于6.2%,验证了电热流场双向耦合的有效性。

基于双向循环插补网络的分布式光伏集群时序数据耦合增强方法

分布式光伏点多面广、局部渗透率高、安装环境复杂多变,真实可靠的量测数据是其性能分析、出力预测、运维调控的基础。然而,传感器故障和通信堵塞等因素会造成量测值缺失,恶化原始数据质量,进而影响配电网运行决策的准确性。传统数据修复方法只考虑单一量测值的分布特征,忽略了多维时序数据的潜在耦合关系,修复精度有限。为此,该文提出一种基于双向多阶段循环插补网络和Seq2SeqAttention的时序数据耦合增强方法,改进了循环插补网络的结构,并引入衰减机制,能利用少量未缺失数据,潜在地挖掘原始数据的整体分布规律,一次性对多个光伏场站完成高质量数据修复。实验结果表明,所提方法在高比例缺失情况下仍有良好的修复性能,可明显增强分布式光伏集群的基础数据质量,提升电网运营商对光伏集群的细粒度感知能力。

基于修正Manson-Halford模型的破碎机销轴疲劳分析

以双级锤式破碎机为研究对象,考虑销轴所受载荷的加载次序和载荷之间相互作用对销轴疲劳损伤的影响,对Manson-Halford(M-H)非线性疲劳损伤模型进行了修正,并通过试验数据验证了修正后模型的准确性和可靠性;考虑到破碎过程中锤头与销轴之间存在的非线性碰撞接触和物料颗粒对销轴受力的影响,利用MFBD-DEM双向耦合的方法获取了销轴的动态载荷;最后基于修正后M-H模型对销轴进行了疲劳分析。结果表明,与现有模型相比修正后的M-H模型寿命预测的误差最小;基于修正后M-H模型计算得到销轴的最小疲劳寿命为9.918×10^(6)次(165 h);利用MFBD-DEM双向耦合方法对双级锤式破碎机等大型破碎设备进行疲劳分析是合理可行的。

弹性环挤压油膜阻尼器支撑下的柔性转子系统动力学分析

弹性环挤压油膜阻尼器(Elastic ring squeeze film damper, ERSFD)具有良好的支撑作用和减振效果,但由于其结构和流场耦合行为极为复杂,使得已有的物理模型难以完整表现出ERSFD的力学特性.为了进一步探究ERSFD的力学机理,本文借助有限元仿真平台,采用双向流固耦合的计算方法,剖析弹性环与油膜之间的相互作用,获取ERSFD中油膜压力的分布规律.在此基础上,利用最小二乘法进一步拟合出ERSFD等效刚度、等效阻尼与转子轴颈扰动位移的映射关系,并将其分别引入柔性转子系统动力学模型中.通过数值计算研究了ERSFD支撑下柔性转子系统的振动响应,分别给出了不同转速下转子系统的响应分岔图、轴心轨迹等.同时,通过对比分析,进一步揭示了ERSFD所诱发出的转子系统丰富的非线性动力学行为,有助于对ERSFD轴承支撑特性的理解.

基于MRI心脏瓣膜支架建模的比较及分析

背景:当前心脏瓣膜手术所用的人工瓣膜有生物瓣膜和机械瓣膜,生物瓣膜瓣架的设计与加工决定了生物瓣膜的造型,从而决定了生物瓣膜的使用寿命。目的:根据空间几何方程构建出不同的瓣叶及瓣架模型,通过对比不同瓣叶及瓣架的变形及应力分布情况,获得一种较为合理的瓣架模型,再通过3D打印技术得到实体模型。方法:根据心脏瓣叶和瓣架的几何模型和数学模型绘制出抛物与椭圆2种心脏瓣架模型,用三维建模对心脏瓣膜瓣架建模,通过双向流固耦合分析研究瓣架在血液流场中的受力及变形。选择心脏瓣膜支架的打印方式和合适的打印材料,实现心脏瓣膜瓣架的3D打印成型。结果与结论:抛物瓣架与椭球瓣架的变形、最大主应力和最大剪切应力的分布规律相同,椭球瓣架的变形和所受应力都大于抛物瓣架,最大主应力和最大剪切应力都主要集中在瓣架与瓣叶结合的部分,瓣架的总变形、最大主应力和最大剪切应力都随着瓣架直径的增大而减小。

Transient Analysis of a Reactor Coolant Pump Rotor Seizure Nuclear Accident

The reactor coolant pump(RCP)rotor seizure accident is defined as a short-time seizure of the RCP rotor.This event typically leads to an abrupt flow decrease in the corresponding loop and an ensuing reactor and turbine trip.The significant reduction of core coolant flow while the reactor is being operated at full load can have very negative consequences.This potentially dangerous event is typically characterized by a complex transient behavior in terms of flow conditions and energy transformation,which need to be analyzed and understood.This study constructed transient flow and rotational speed mathematical models under various degrees of rotor seizure using the test data collected from a dedicated transient rotor seizure test system.Then,bidirectional fluid-solid coupling simulations were conducted to investigate the flow evolution mechanism.It is found that the influence of the impeller structure size and transient braking acceleration on the unsteady head(Hu)is dominant in rotor seizure accident events.Moreover,the present results also show that the rotational acceleration additional head(Hu1)is much higher than the instantaneous head(Hu2).

双向观测-电感耦合等离子体发射光谱法测定湿法炼锌浸出液中的多种元素

湿法炼锌浸出液中Zn、In、Fe、Cu、Cd、Mg、Co、Mn、As、Si、Sb、Ge元素的含量多采用滴定法、分光光度法、火焰原子吸收法、原子荧光法、示波极谱法等经典分析方法来测定,一般较难实现多元素同时分析,且存在分析流程长、操作繁琐、检测结果时效性差的弊端。本实验建立了样品不经预处理,在3%(V/V)的硝酸介质中,在仅仅只绘制两条校准曲线的情况下,充分利用双向观测-电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)径向观测线性范围宽、基体效应小的特点来测定湿法炼锌浸出液中浓度水平在0.50g/L~150g/L的Zn、Fe、Mg、Mn、Cu;利用该法轴向观测灵敏度高、检出限低的特点来测定湿法炼锌浸出液中浓度小于0.50g/L的In、Fe、Cu、Cd、Co、As、Si、Sb、Ge。该方法操作简单,分析结果时效性强,各元素的测定结果与滴定法、分光光度法、火焰原子吸收法、原子荧光法、示波极谱法测得值相符,该法各元素的检出限在0.0009μg/mL~0.079μg/mL之间,相对标准偏差在0.30%~1.81%之间,加标回收率均在90.0%~107.0%之间,能较好的应用于湿法炼锌浸出液中主元素及杂质元素的测定。

长短时记忆网络与新安江模型耦合的降雨径流模拟性能

深度学习技术在降雨径流模拟方面具有广阔应用前景,但受训练样本限制,需与传统水文模型相耦合,由传统水文模型提供训练数据。耦合数据的选择和超参数方案对耦合模型的模拟性能影响显著,但尚未有专门的研究。本文以东湾流域为例,用双向长短时记忆网络耦合新安江模型不同模块数据,并用灰狼优化算法优化超参数,构建降雨径流模型。结果表明:模型耦合不同数据时,对日径流和场次洪水的模拟性能均有提高,尤以耦合产流量和模拟流量数据时最为明显。不同耦合数据需调整超参数方案,灰狼优化算法可满足需求。本研究为提高耦合模型径流模拟能力提供了新思路和新方法。

Advances in Inductively Coupled Power Transfer Technology for Rail Transit

Traditional power supply method for moving electric railway vehicles is based on contact type power collection technology.This sometimes cannot meet the requirements of modern rail transportation.A new wireless power transfer(WPT)technology can offer significant benefits in modern rail transportation particularly in some stringent environments.This paper reviews the status and the development of rail transit power supply technology,and introduces a new challenging technology--inductive power transfer(IPT)technology for rail transit.Tesla established the underpinning of IPT technology and creatively and significantly demonstrated power transfer by using highly resonant tuned coils long time ago.However,only in recent years the IPT technology has been significantly improved including the transfer air-gap length,transfer efficiency,coupling factor,power transfer capability and so on.This is mainly due to innovative semiconductor switches,higher control frequency,better coil designs and high performance material,new track and vehicle construction techniques.Recent advances in IPT for rail transit and major milestones of the developments are summarized in this paper.Some important technical issues such as coupling coil structures,power supply schemes,segmentation switching techniques for long-distance power supply,and bidirectional IPT systems for braking energy feedback are discussed.

ANTI-SYNCHRONIZATION OF TWO TIME-DELAY BIDIRECTIONAL COUPLING HYPERCHAOTIC SYSTEMS VIA NONLINEAR CONTROL

In this paper we study the chaos synchronization and anti-synchronization problems between two hyper-chaotic systems with bidirectional coupling,and present synchronization and anti-synchronization methods of chaotic systems,based on timedelayed feedback.Coupling coefficients between the drive and response systems are different,which are supposed to be nonlinearly coupled.Based on the nonlinear control theory,the synchronization and anti-synchronization between two different time-delay hyper-chaotic systems are investigated.The condition of synchronization is derived according to the error dynamical systems.Numerical simulations show the effectiveness and feasibility of the proposed synchronous conditions.

真空灭弧室主屏蔽罩的固体颗粒介质成形工艺

针对真空灭弧室主屏蔽罩截面形状复杂造成的难成形问题,提出了主屏蔽罩的固体颗粒介质成形(SGMF)工艺。基于ABAQUS有限元软件建立了主屏蔽罩的有限元-离散元耦合分析模型,研究了成形路径、摩擦因数、填料高度对主屏蔽罩成形的影响,确定了主屏蔽罩的合理成形工艺参数,设计并制造了主屏蔽罩SGMF模具。试验验证了有限元-离散元耦合模型的准确性,并基于模拟的合理参数获得了主屏蔽罩零件。