文丘里射流器除盐雾实验与数值研究优化

盐雾是一种低密度分布的湿润盐核颗粒,会对电工电子设备产生严重的腐蚀。文丘里射流器作为一种高效且经济的气液传质装置,为除盐雾提供了一种解决方案。但传统文丘里射流器的传质性能受运行工况影响较大,需要对其结构进一步优化。文章基于计算流体力学(CFD)模拟和实验研究,得到了不同水流量下文丘里射流器吸气量和压降的变化规律。针对高气液比文丘里射流器除盐雾性能恶化的问题,提出了一种文丘里射流器气泡发生器耦合的结构。通过数值模拟发现,新型文丘里射流器可以显著减小气泡尺寸,提高除盐雾性能,从而降低盐雾对电工电子设备的腐蚀作用。

相控调阻式多负载无线供电系统功率分配研究

为了解决单发射端-多接收端型多负载无线电能传输(WPT)系统在负载跳变时的输出稳定性问题,提出一种基于次级阻抗调节的多频多负载WPT系统功率分配方法。所提方法采用多频叠加信号与多频谐振补偿网络,对接收线圈的交叉耦合现象进行抑制;在负载跳变工况下,采用相控电容改变次级等效阻抗,调节负载的输出功率,从而实现负载恒压输出,提升系统输出的稳定性;最后搭建三频三负载系统样机进行验证。实验结果表明,所提方法不仅能够在次级谐振状态下实现负载功率调节,而且能够在负载跳变时保持恒压输出。

感应电机损耗最小化预测控制策略研究

针对传统感应电机效率优化算法在复杂工况下存在鲁棒性和动态性能差的问题,提出了一种基于损耗模型控制算法的感应电机效率优化预测控制策略。搭建考虑铁损的电机功率损耗模型,包含铁损、铜损以及漏感等因素,提高了损耗模型的精度。采用模型参考自适应观测器估计损耗模型中的定子电阻,设计电流模型为参考模型,电压模型为可调模型。基于电机铁损模型构建连续集模型预测电流控制器,提升系统的动态性能。实验结果验证了所提算法的可行性和有效性。

基于未来降雨的水库实时优化调度研究

为了充分利用未来降雨信息指导水库调度,构建了以最大削峰为目标的水库实时调度模型,提出了一种考虑未来降雨信息的水库优化调度方法,基于水箱模型利用24 h降雨量预报信息预测入库流量并建立每个时段的泄洪指标求解模型。以山美水库防洪调度为例进行研究,与降雨启发信息优化调度方法进行比较,结果表明,此优化调度方法在目标函数上表现更好,与利用洪水预报的优化调度方法效果相近,能较好地解决来水不确定性的问题。

曲面工件超声自适应检测方法研究

对曲面工件进行超声检测时,受工件曲率影响,超声波在曲界面处反射偏转特性不规律,造成回波接收困难,增加了检测的实现难度。针对以上问题,结合超声测距和幅值最大原理,阐述了以机械臂为运动机构的曲面工件点云建模方法,分析点位间角度关系,提出了一种基于分段三次Hermite函数的声束姿态调整算法,并通过C扫结果验证了算法有效性。以曲面轴承试块为例,进行了缺陷定量实验,试块缺陷检出率100%,缺陷尺寸误差不大于5.86%。实验结果表明:该方法能够实现曲面工件高精度扫查,为实现曲面工件超声自动化检测提供了一种便捷有效的途径。

锂离子电池健康状态评估方法研究新进展

锂离子电池(LIB)健康状态(SOH)的评估对于电池管理效率和安全性至关重要.详细回顾了锂电池SOH估计方法的最新研究进展,介绍了基于容量、内阻、电量、循环次数和功率的SOH五个主要定义,系统地梳理了实验测量方法、模型估计方法和数据驱动方法三类主要的SOH估计方法,并深入分析了每种方法的优点和局限性.综合分析表明,当前的SOH估计方法在精度和实用性方面仍存在显著挑战,需要在以下几个方面进行深入研究:开发自适应的SOH估计方法、提升数据驱动方法的精度和鲁棒性、发展多物理场耦合模型以更准确地描述电池行为.这些研究有望在实现高精度SOH估计的同时,扩大其在更多测量场合的适用性.研究结果有助于对SOH估计方法的前沿理论分析和实际应用的理解,并探索LIBsSOH估计的进一步发展方向.

台风暴雨下某建筑边坡稳定性分析研究

福建省由于独特的地理和气候条件,经常遭遇台风暴雨,导致滑坡灾害频发。基于强度折减理论,采用FLAC^(3D)软件,对福建龙岩市受2023年9月台风“海葵”中影响的某建筑边坡进行稳定性分析。考虑自重和台风暴雨2种工况,分析边坡的变形破坏机理。结果表明,在自重条件下边坡安全系数为1.676,处于稳定状态;台风暴雨后,安全系数下降至1.230,低于规范值,显示出失稳破坏的风险。台风季节的滑坡风险显著增加,边坡截面中塑性贯通破坏区域约5.0 m^(2),与实际滑坡面积相比误差为11.1%,为极端天气条件下的边坡稳定性评估提供了重要参考。

具有机械角度辨识功能的带辅助齿SPMSM设计与研究

永磁同步电机因其高功率密度、高效率以及高可靠性,被广泛应用在各个领域。在对机械角度有要求的应用场合一般使用位置传感器来获取电机转子的机械位置信息,这样会降低控制系统的可靠性、集成度以及功率密度。为了在不借助位置传感器的情况下实现对永磁电机的机械角度辨识,设计了一台表贴式永磁同步电机(SPMSM)的电磁。通过在转子上添加不同高度的辅助齿,使得电机拓扑的电感包含转子机械角度信息。使用有限元仿真软件分析了添加辅助齿对电机反电动势、输出转矩以及三相电感的负面影响。最后在0.75 kW的SPMSM平台上验证了所提拓扑结构的机械角度辨识能力。

基于变直流母线电压的磁耦合式励磁系统控制策略研究

磁耦合式无线励磁系统是电励磁同步电机无刷化研究的热点之一。该励磁系统包括原边能量发射装置和副边接收装置,其中副边固定在电机转子上,并与之同步转动。为实现副边无通讯并减轻转子质量,在电励磁同步电机无线励磁系统中提出一种变直流母线电压的原边控制策略。考虑到原边补偿电感电流受逆变器高次谐波电压影响,导致励磁电流估算存在误差,采用卡尔曼滤波,滤除高次谐波,提高系统励磁电流估算精度;利用发射线圈电流和滤波后的原边补偿电感电流,得到磁耦合式无线励磁电机的励磁电流估算值;基于该励磁电流估算模型调节原边侧DC-DC变换器的母线电压,实现原边侧对副边侧励磁电流的无通讯调节。仿真结果表明,所提方法在励磁绕组阻抗变化及励磁电流突变工况下,能有效提高励磁电流估算精度及控制精度。

数字化机场行李装载机器人信息系统研究

针对机场行李分拣装载作业中,大尺寸、不规则及无序随动箱体难以精确定位和抓取的问题,基于多传感器信息的行李信息识别方案,并结合二分搜索算法和时间同步估计模型设计了一套用于行李数字化物流管理与自适应分拣装载的系统.经机场现场分拣装载试验表明,该系统的数据通讯流程平均用时为925 ms,点云处理和抓取规划算法平均耗时为22.1 ms,分拣装载时间低于20 s/件,行李抓取成功率超过90%.由此表明,该系统能够显著提升机场行李处理的效率和准确性,可为行李装载系统的改造和升级提供技术参考.

基于Attention_Unet和边缘匹配的裂缝宽度研究

为了检测混凝土裂缝并准确计算裂缝宽度,提出了一种基于深度学习Attention_Unet网络和边缘匹配的混凝土裂缝宽度计算方法。所提出的方法,通过Attention_Unet模型,实现对双目图像进行快速的裂缝识别与分割,然后对分割后的裂缝进行边缘立体匹配和双目测距,以实现对混凝土裂缝的实际宽度的计算。通过与实测数据比较,所提出的方法首次在无接触、无测量的条件下,实现了较高精度的混凝土裂缝检测及宽度估计,极大降低了工程操作的复杂度。实验结果表明,该方法达到了89.2%的像素分割精度,并且宽度估计的平均相对误差为7.4%。

山美水库洪水淹没分析及方法研究

在全球极端天气逐年增多的背景下,自然灾害发生的频次和强度愈来愈大。中国为防洪抗旱近年来兴建水库,而水库一旦发生洪水灾情,水库的泄洪淹没范围对下游防汛规划及减少灾害损失至关重要。以山美水库为例,基于地理信息系统(geographic information system,GIS)技术选用有源淹没方法确定山美水库遭遇3种重现期洪水泄洪的淹没范围,并利用洪水量等于淹没水量的原理,提出了一种运用二分法迭代有源淹没的淹没水位确定方法。通过输入3种不同重现期洪水量,本研究模拟出山美水库遭遇20年一遇洪水时下游淹没面积为20.04 km^(2),遭遇50年一遇洪水时下游淹没面积为24.42 km^(2),遭遇100年一遇洪水时下游淹没面积为26.07 km^(2)。结果显示,淹没区域集中在水库下游的梅山镇、罗东镇、码头镇。研究结果可为地方政府管理洪水风险、制定防洪措施提供一定的参考。

降雨入渗下非饱和坡残积土湿润锋运移试验研究

我国东南沿海地区丘陵山地发育,降雨入渗到土体中的水分是导致滑坡灾害频发的关键因素。以福建省泉州市德化县地质灾害点为主要研究对象,考察典型地质灾害点具有代表性的坡积土与花岗岩残积土的渗透特性。利用自行研制的土体入渗装置,分别在降雨强度为15、30、60mm/h条件下,考虑降雨历时一致(180min)与过程降雨量一致(90mm)两种工况开展一维土柱入渗试验,得到相应的各个土柱含水率、湿润锋、入渗率随时间变化的响应规律。试验结果表明:(1)土体渗透系数越大、雨强越大,土体湿润蔓延距离越深、速度越快。(2)降雨入渗过程中,土体含水率由浅及深逐次对降雨进行响应。不同雨强对含水率的影响主要体现在第一次响应时间以及饱和速度上,雨强越大,响应时间越快,饱和速度也越快。(3)提出可表征在不同雨强作用下,德化县马坪滑坡与崩土岭滑坡的湿润锋入渗公式。该研究成果对台风暴雨型滑坡的孕灾机制分析以及精细化监测预警具有重要的理论及实际意义。

基于ABAQUS的圆锯片切削竹筒仿真试验研究

为降低伐竹机械工作过程中所受切削力,寻找最优切削参数组合,基于ABAQUS对圆锯片结构进行约束模态分析,对切削竹筒过程进行仿真模拟。通过单因素试验研究了圆锯片转速Vc、进给速度Vf、切削倾角θ和齿数Z对峰值切削力的影响,并以上述4个因素为影响因素,峰值切削力为评价指标进行正交试验以获得优化参数组合。结果表明:峰值切削力随着转速、进给速度和切削倾角的增加先减小后增大,随着齿数的增加而减小。当圆锯片转速为3000 r/min、进给速度为0.2 m/s、倾斜角度为10°、齿数为40 T时,可在一定程度上降低圆锯片所受切削力,并且切削断面平整。研究结论可为伐竹机械的设计提供参考。

基于可靠度方法的全基质吸力段土-水特征模型研究

土-水特征曲线是非饱和土入渗和流-固耦合分析的基础,目前该模型的研究成果由于试验方法和设备的局限,仅能够得到局部基质吸力段(低吸力或高吸力)的土-水特征曲线;而如何根据局部试验数据集推断与试验结果相吻合的全基质吸力段范围的土-水特征曲线是一个难题。对东南沿海广泛分布的原状残积土进行了不同基质吸力段的土-水特征试验。根据残积土低吸力段和高吸力段的试验数据,运用可靠度分析方法,从土壤孔隙微元破裂失稳的角度,建立了土壤全基质吸力段的土-水特征模型。根据UNSODA2.0数据库提取砂土、粉土、黏土等3种类型土样本(52个)的试验数据,讨论了模型参数意义和不同土类的模型适用性,进行了不同土-水特征模型的比较分析。对比验证研究表明,形状参数σ和中值比例参数μ使提出的模型具有很强的适应性,并且具有依据局部试验数据(低或高基质吸力段)快速获得全基质吸力段土壤土-水特征曲线的能力。与其它模型相比,模型计算过程适应性强,模型决定系数R2>0.98。研究结果对快速获取不同类型土壤的全基质吸力段土-水特征曲线具有参考价值。

一种永磁同步电机效率优化控制策略研究

为提升永磁同步电机的效率指标,提出一种基于跟踪微分器的效率优化控制策略,该策略通过建立损耗模型,分析损耗功率与定子磁链的极值关系,在直接转矩控制下重构损耗功率函数,将损耗功率函数的电机参数个数降到最少,利用跟踪微分器来求解永磁同步电机不同运行工况下的最优定子磁链。该控制策略不仅能实现控制系统的全局效率最优,而且具有良好的动态特性和较强的鲁棒性。通过与传统损耗模型控制策略进行仿真实验结果对比分析,验证了所提控制策略的有效性。

基于SLA打印的光敏树脂FCCZ单胞力学性能的研究

本研究基于型号为PRO-BLK 10的光敏树脂材料的立体光刻技术(SLA)打印成型的面心立杆立方(FCCZ)单胞的力学性能。通过材料准静态拉伸与压缩实验获得PRO-BLK 10材料的主要力学性能参数。通过FCCZ单胞准静态压缩实验,比较不同长径比(L/D)FCCZ单胞的破坏模式。基于实验结果计算并比较不同长径比FCCZ单胞的等效应力-应变关系、极限压缩强度和等效弹性模量。结果表明,SLA打印FCCZ单胞的最大等效应力随着长径比的增加而增加。基于对FCCZ单胞等效弹性模量和破坏模式的分析,将10种不同长径比的FCCZ单胞试样分为三组。相同破坏模式下FCCZ单胞的等效弹性模量近似等差数列式增加,不同破坏模式下其等效弹性模量具有显著的差异。

基于现场原型试验的斜坡降雨入渗分析及入渗模型研究

我国东南沿海地区台风暴雨多发,而台风暴雨条件下雨水的入渗是东南丘陵山地滑坡的一个重要诱因。有必要深入研究不同地质地形斜坡环境条件下雨水入渗湿润锋的迁移规律。通过滑坡原位监测试验场的监测数据,分析了降雨入渗时空变化规律,建立了综合考虑土体初始含水率分布不均匀性和斜坡环境的降雨入渗模型,并利用现场试验结果及前人经典模型计算结果对该模型进行了对比分析。结果表明:(1)降雨入渗初期,不同深度含水率增长斜率较陡,随着时间的推移,斜率逐渐减缓。当累计降雨量达到44.4mm以上时,含水率剖面图由Z型变为反S型,随着降雨量的减少,雨水入渗过程由积水入渗转变为非积水入渗。入渗后期,不同深度含水率增长率趋于一个常数,而达到稳定入渗阶段。(2)湿润锋迁移速度随降雨量增大而增加,降雨初期,雨水入渗率大,湿润锋迁移速率快,且迁移速度随土层埋深的增大而减少。(3)改进的降雨入渗模型计算的湿润锋深度随时间的变化结果与现场监测试验结果较为吻合,考虑斜坡倾角和初始含水率分布的不均匀性可提高Green-Ampt模型计算精度。该研究结果对于建立有效的台风暴雨型滑坡的预警模型具有一定的指导意义。

砂-黏土混合物高压压实性能试验研究

利用自行设计高压固结仪对5种不同含砂率的饱和砂-黏土混合物开展一系列高压压缩试验,研究砂-黏土混合物压缩性和渗透性演化规律及其对矿物组分的依赖性。试验结果表明,饱和砂-黏土混合物的孔隙比-压力(e-lgP)曲线随着含砂率增高呈现出指数函数模式向双曲线函数模式转化,而e-P曲线在压力高于8.1 MPa则呈线性变化,其斜率依赖于含砂率。最优含砂率随固结压力的增大而逐渐从75%移向30%。不同含砂率的砂-黏土混合物的孔隙率、固结压力和含砂率存在统一的幂函数关系。渗透系数与含砂率有关,渗透系数与孔隙率符合指数函数关系。从砂-黏土混合物骨架结构和孔隙类型的角度出发,从本质上分析含砂率、固结压力对混合物压缩性和渗透性的作用规律。结合SEM微细观结构观测结果,验证砂-黏土混合物骨架结构与含砂率之间的相关性。

基于可穿戴式传感装置的帕金森运动症状量化评估的研究进展

帕金森病(PD)运动症状的量化评估是PD诊疗中的一个难题;基于MEMS(微机电系统)运动传感器的可穿戴式装置可以跟踪PD病人设定动作和自主运动等运动信息,从而实现帕金森运动症状的实时和客观的量化评估。首先介绍MEMS运动传感器技术及用于帕金森运动症状量化评估的典型性可穿戴式系统,包括其局限性;然后对震颤/异动症、缓慢运动、肌肉僵直、姿势步态障碍等4个主要运动症状的量化评估方法及其与神经科医生临床判断相关性分别进行对比和分析;同时对PD症状波动等运动并发症对运动症状量化评估的影响进行讨论。介绍MEMS运动传感技术在PD运动症状量化评估中的应用及其精确性,为基于可穿戴式传感装置的帕金森运动症状定量评估研究提供一个基础框架。