先进抽水压缩空气复合储能技术

储能技术的创新突破成为带动全球能源格局革命性、颠覆性调整的必经之路,是实现“碳中和、碳达峰”目标的重要举措。为此,西安交通大学“先进物理储能技术”研究团队创新性地发明了新型抽水压缩空气复合储能技术。该技术采用空气和水作为混合工作介质,利用水力机械设备和空气透平作为系统的复合做功设备,实现储能介质高效等温压缩/膨胀。相比于传统压缩空气储能技术,新型气液复合空气储能技术具有响应快、效率高、投资成本低等优点。团队通过10余年的攻关研究,完成了关键设备与储能系统的性能表征、时域特性研究、流体机械关键共性技术集中攻关、空气储能技术全寿命周期性能评估软件的研发及应用,研究成果可为气液复合压缩空气储能技术的规模化推广应用提供坚实的理论与数据支撑。

多管阵列近等温压缩空气储能方法研究

针对压缩空气储能系统传热性能和压缩/膨胀效率低的问题,提出了一种多管阵列近等温压缩空气储能方法,设计了液体活塞结构与管式换热结构耦合的多管阵列压缩/膨胀机,液体活塞结构实现高压密封,管式换热结构增加换热面积以提高换热量,采用隔膜式结构实现气-液隔离避免空气的溶解,采用水箱储存压缩热并在空气膨胀时释放。建立了系统热力学模型和传热学模型,分析了多管束参数对空气压力、温度和压缩功的影响,使空气从0.8 MPa增压至5 MPa,采用1000根管、压缩时间60 s时,可实现空气压缩效率达到70%。为高压和高效的近等温压缩空气储能提供了一种新的方式。

基于稀疏矢量声阵列的噪声源识别方法研究

【目的】为了提高质点振速的重建精度,保证声源识别的准确性,【方法】采用质点振速测量替代传统的声压测量,然后将矢量传感器与稀疏采样及稀疏正则化相结合,建立一个基于稀疏矢量声阵列的压缩等效源-近场声全息技术模型(CESM-v),并开展数值仿真和实验研究。通过质点振速重建、等效源源强重建、误差计算等多角度分析,将文章提出的CESM-v模型与传统的等效源-近场声全息技术(ESM)模型和现有的CESM-p模型进行对比。【结果】CESM-v模型总是优于另外两个模型,在稀疏采样条件下可获得媲美传统ESM充足采样条件下的质点振速重建效果,且比CESM-p模型具有更高更稳定的质点振速重建精度。仿真和实验结果均表明,CESM-v模型具有更好的稳定性和可靠性,在少量采样点条件下依然可获得较好的质点振速重建结果,从而保证声源识别的准确性。【结论】凭借优越的声场重构稳健性,CESM-v模型可推广至轨道交通等实际工程中,应用于噪声源识别及故障诊断。

具备近似等压放电过程的近似等温压缩CO_(2)储能系统特性研究

为满足小容量特殊负载对(近似)稳定电能供应的需求,本文遵循(近似)等温压缩空气储能的基本原理,采用液压活塞和压力容器壁内置螺旋盘管换热的方式,基于气/液相变过程,提出了具备近似等压放电过程的近似等压等温压缩CO_(2)储能系统。通过建立系统核心部件的热力学分析模型与性能评价指标,分析了该系统在初次充放电循环中的性能,探究了压力容器初始压力、最大压力和螺旋盘管水温等参数变化时的系统性能,探索了系统有、无螺旋盘管换热对性能的影响规律。结果表明,该系统在初次充放电循环中充放电效率、热效率和能量密度分别为62.67%、53.05%和0.500 3 kW·h·m^(-3)。同时,该系统在放电过程中可以获得近似恒定的电能输出,输出功率在636~840 kW范围内变化。本文的研究工作可丰富压缩气体储能理论体系,具有重要的实用价值和现实意义。

STEADY GROWTH OF CRACKS IN COMPRESSIBLE ELASTIC-PLASTIC MEDIA

Based on the theoretical framework for crack growth analysis provided by Gao and Hwang, the 5-sector soiution of near-tip fields of mode-I cracks growing quasi-statically and steadily in compressible elastic perfectly plastic materials is obtained.As Poisson's ratio v tends to 1/2,the 5-sector solution degener- ates to the 4-sector solution of near-tip fields of crack growth in incompressible elastic perfectly plastic materials.

液体活塞近等温压缩空气储能过程热力性能评估

为进一步实现液体活塞在压缩空气储能过程全局热力性能的准确与快速评估,建立了基于容器尺寸(a)和喷淋参数(b)的储能过程热力性能无量纲评价模型,探究了压缩空气在近等温储能过程的热力性能变化特性,进而明确了液体活塞设备在近等温压缩空气储能系统中的重要地位。研究结果表明:无喷淋条件下,空气侧相对温度在无量纲a达到120时变化平缓,此时液体活塞可实现接近等温压缩,而较小的a会导致空气相对温度剧烈变化;喷淋条件下,近等温压缩过程主要出现在压缩过程中期,且增加无量纲b导致a对空气侧相对温度的影响逐渐弱化;液体活塞近等温压缩空气的理想运行效率可达到95%以上,而采用D155-30型号水泵驱动的液体活塞近等温压缩储能过程仅能实现66%的运行效率。

一种新型复合压缩空气储能系统的热经济学分析

为了避免压缩空气储能系统的蓄热过程中存在的问题,减少压缩热的产生及实现压缩热的高效利用,提出了一种新型复合压缩空气储能系统,建立了系统的热经济学模型,研究了系统在典型工况下的热力学和经济学性能,分析了关键参数对热力学性能的影响规律,并利用遗传算法进行了多目标优化。研究结果表明:系统在典型设计工况下的电-电效率和[火用]效率分别为63.86%和58.18%,膨胀机组和压缩机组分别占总[火用]损的17.3%和15.6%,系统的平准化度电成本为1.036元/(kW·h);参数敏感性分析表明,卡琳娜循环存在最佳蒸发压力使系统的热力学性能最佳,系统效率随着水气罐进气压力、储气罐最高压力和废热水温度的提高而提高,系统的储能密度随着循环压缩次数的增大而线性增大。多目标优化结果表明,系统的最优[火用]效率和平准化度电成本分别为59.1%和0.962元/(kW·h)。研究为压缩空气储能系统的设计提出了一种新的解决方案,系统在工业废热的综合利用方面具有较好的应用前景,分析和优化的结果可为所提系统的工程应用提供理论依据。

应用近红外光谱技术预测进口辐射松木材抗压和抗弯性能

以进口辐射松(Pinus radiata)木材为研究对象,探究应用近红外光谱技术预测辐射松木材抗压和抗弯性能的可行性,比较不同切面采谱、不同光谱预处理方法以及不同谱区波段的建模效果。结果表明,用弦切面的光谱建立的校正模型精度最高。原始光谱建立的校正模型精度较好,相关系数达0.85及以上,抗压强度模型在经过S-G卷积平滑处理后相关系数可提高到0.92。在全波段建立的校正模型效果最好。经外部验证,抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量预测值与实测值相关性较高,相关系数达0.82及以上。研究结果可为辐射松木材的抗压和抗弯性能的快速评价提供新方法。

基于压缩感知重构的目标RCS成像诊断

在目标近场散射特性的研究中,通常采用从目标的二维图像中反演RCS的方法,因此毫米波全息成像直接决定了目标RCS的准确性。现下大多采用以傅里叶变换为理论基础的成像算法处理目标的散射回波信号,然而该算法采样点数过多,需要加窗或变迹滤波来抑制图像旁瓣,导致过程较为复杂。由于压缩感知技术可以在去除冗余数据的基础上,利用观测矩阵和重构算法恢复出较为精确的原始图像,在效率和精度方面都能得到有效提高,因此本文将其应用到近场目标的RCS成像诊断中,通过改进的L_(1/2)迭代阈值算法建立目标的二维图像,进而反演目标的RCS,后续的仿真和实验结果验证了该算法的可行性。

侧向渗透-轴向承载下煤样破坏及水-力耦合作用机制

煤矿邻空煤柱在采空区水渗透及上覆岩层载荷作用下变形破坏特征复杂。为研究这种侧向渗透-轴向承载作用下煤柱的变形特征,通过用于圆柱形试件渗透实验的单侧水压加载装置,进行不同侧向渗透压力下的煤样压缩试验,研究煤样的破坏特征与渗透特性。结果表明:煤样破坏总体上呈非对称形态,煤样在侧向渗透-轴向承载下的变形破坏可分为压密、弹性、裂隙稳定扩展、非稳定扩展、峰后破坏5个阶段;随着侧水压力不断增大,煤样峰值强度逐渐下降,裂隙稳定扩展阶段对应的轴向应变减小,使得水能在较小轴向应变下进入煤样内部空隙中,导致煤样脆性增加,加速煤样的破坏。

超大规模MIMO系统中稀疏度自适应的极化域信道估计

针对超大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)系统中的极化域信道估计调整,提出了一种基于压缩感知的自适应极化域稀疏度同步正交匹配追踪(Adaptive Polar-domain Simultaneous Orthogonal Matching Pursuit, AP-SOMP)算法。AP-SOMP算法利用信道相关度设计合理的判决准则来估计极化域信道稀疏度,从而能在极化域信道稀疏度未知的情况下完成信道估计。该算法有效地克服了传统算法对信道稀疏度的依赖,具有更强的实用性。仿真结果表明,AP-SOMP算法在归一化均方误差性能表现上优于传统的基于网格的极化域同步正交匹配追踪(Polar-domain Simultaneous Orthogonal Matching Pursuit, P-SOMP)算法,且算法复杂度并未明显增加。

可压缩活性液晶模型的解的存在性

本文研究了基于Q-张量框架的可压缩活性液晶模型的流体动力学问题.在全空间或者圆环上,我们证明了模型的大初值局部经典解的存在性.并且,在一定的系数假设下,我们给出了在常数态附近圆环上小初值全局经典解的存在性.

基于空心球阵列的稳态声场重建

球形传声器阵列可有效重建三维空间声场,本文利用空心球形传声器阵列结合等效源方法开展声场重建研究。首先介绍球面等效源法声场重建方法,然后引入压缩感知算法,进一步提出基于压缩感知的球面等效源声场重建方法,最后利用单极子源对两种方法进行声场重建数值仿真,分别探讨声源频率、声源位置、信噪比以及重建面半径对声场重建精度的影响。结果表明,基于空心球阵列的球面等效源法和压缩感知球面等效源法均可实现声场重建,压缩感知球面等效源法声场重建精度优于球面等效源法。

小波变换用于近红外光谱数据压缩

近红外光谱数据量大 ,需要较大数据存储空间和较长的建模时间。本文以成品柴油性质分析为例 ,将小波变换用于近红外光谱数据压缩处理 ,详细考察了小波压缩参数 ,比较了压缩前后谱图差异以及性质分析偏差的变化。研究结果表明 ,采用Daubechies小波函数(N=2)为母函数 ,进行3次分解 ,直接采用其逼近系数(ca3)作为谱图压缩数据 ,其重构光谱与原始光谱基本一致。直接利用逼近系数进行性质分析 ,其分析精度与原始光谱数据基本相当 ,存储空间减少至原来的1/8 。

基于压缩感知的矢量阵聚焦定位方法

本文针对噪声源近场定位识别问题,利用声源分布在空间域具有稀疏性,在压缩感知理论框架下建立了新体系下的矢量阵聚焦波束形成方法,用于解决同频相干声源的定位识别问题.新方法可在小快拍下准确获得噪声源的空间位置,且不损失对噪声源贡献相对大小的评价能力.通过详细的理论推导、仿真分析和试验验证,证明了基于压缩感知的矢量阵聚焦定位新方法本质上实现了l1范数正则化求解下的波形恢复和空间谱估计,因此具有较高的定位精度,较强的相干声源分辨能力、准确的声源贡献相对大小评价能力以及较高的背景压制能力,可应用于水下复杂噪声源的定位识别.

图像的无损压缩研究

着重从编码原理、发展现状和国际标准三个方面论述了图像的无损压缩研究及其现状，描述了基于不同解相关模型的无损压缩算法的主要思想。同时，由于无损方法的低压缩比有时很难满足某些实际应用的要求，文中进一步阐述了近无损压缩的概念，阐明了近无损压缩方法：基于感兴趣区域、视觉无损以及信息无损的具体含义，并就无损压缩以及近无损压缩研究领域内所存在的一些问题和更深一步研究的方向进行了一些有益的探讨。

强震近震中区地电阻率变化速率的各向异性

用归一化月速率方法处理了 6次强震前近震中区 1 1个台的地电阻率数据 ,得到在孕震中短期至短临阶段 ,与主压应力方向正交 (或近于正交 )测向的地电阻率下降变化的速率大于平行 (或近于平行 )主应力方向的变化速率 .产生变化速率各向异性的原因可能是 :在孕震后期的扩容阶段 ,裂隙走向沿主压应力方向优势排列 ,导电流体活动产生真电阻率变化速率的各向异性 ,表现为地表视电阻率变化速率的各向异性 .本文为视电阻率各向异性的实验结果提供了震例支持 ,物理解释比较清晰 ,可能成为研究某些强震孕育晚期震源区及其附近地壳应力状态的参考依据 .

离散小波变换-遗传算法-交互检验法用于近红外光谱数据的高倍压缩与变量筛选

用遗传算法(GA)与交互检验(CV)相结合建立了一种用于对近红外光谱(NIR)数据及其离散小波 变换(DWT)系数进行变量筛选的方法,并应用于烟草样品中总挥发碱和总氮的同时测定。结果表明:NIR数 据经DWT压缩为原始大小的3.3%时基本没有光谱信息的丢失;有效的变量筛选可以极大地减少模型中的 变量个数,降低模型的复杂程度,改善预测的准确度。

基于小波系数的近红外光谱局部建模方法与应用研究

局部建模方法使用与预测样本相似的样本建立模型,可解决光谱响应与浓度之间的非线性问题,扩大模型的适用范围,提高预测准确度。采用小波变换进行数据压缩并利用小波系数之间的欧氏距离作为光谱相似性的判据,实现了近红外光谱定量分析的局部建模方法,避免了样本之间的依赖性。将所建立的方法用于烟草样品中氯含量的测定,100次重复计算得到的预测集均方根误差(RMSEP)平均值为0.0665,标准偏差(σ)为0.0045,优于全局建模和基于主成分的局部建模方法。

基于整数小波变换的准无失真图像压缩技术

本文首先讨论了一般整数小波的构造方法 ,然后利用分块DPCM与整数小波变换进行遥感图像的准无失真压缩 ,该方法可进行实时处理 ,硬件实现简单 ,可并行处理 ,实验结果表明 ,该方法是一种有效遥感图像压缩方法 .