能源动力工程专业生产实习新模式探索——基于工程教育背景

生产实习是工程教育背景下本科生必不可少的教学环节,是使学生将专业知识与生产实践相结合的教学形式。针对以往统一管理单一实习模式的弊端,探索更多新型生产实习模式,实现多模式相互认可、互补兼容。实践效果表明,新的实习模式更好地覆盖了本科毕业生潜在的出路,基本使学生得到了对自己毕业后帮助最大的实习效果,满足了本科生毕业后对新的学习或者工作环境具有初步认知的需求,同时得到了读研学生学校和就业学生单位的较高评价。

“能源与动力工程专业”阶梯式科教融合的教学方法对创新人才培养的探讨

新工科建设对我国能源与动力工程专业的人才培养模式提出了更高的要求。采用阶梯式、科教融合的教学方法可以激发能源与动力工程专业及相关专业学生的主动学习兴趣,并培养具有创新意识、基础知识扎实、实践动手能力较强的复合型人才。文章依次通过工程实践中科学问题认知、基础能力训练、综合能力应用以及科研创新能力培养四个平台的阶梯式训练,提高能源与动力工程专业学生的工程创新意识,并具备较强的科研创新能力。

创新创业教育融入大学生职业生涯规划教学的措施探析

随着我国教育制度的不断改革和进步,高等教育已经基本得到了普及,面对当代受教育大学生群体,除了要具备基本的专业技能,对职业生涯的规划也应当列入学习名单当中。因此,创新能力是当前教育过程中由于重视的基本素养,创新创业教育正体现了当代大学生的未来价值,因此,将创新创业教育融入到大学生职业生涯规划教学中,是符合未来发展趋势的,基于此,本文就将主要针对创新创业教育,探讨其加入的必要性以及措施。

交直流微网群系统运行模式划分及协同互助调控策略

面向包含柔性多状态开关的交直流混合微网系统的多模式运行与切换场景,提出了系统运行多模式划分方法及协同互助调控策略。首先,按照通讯方式、拓扑结构、负荷状态3个模式特点将系统划分为320种运行模式;然后,针对系统的不同运行模式深入分析对应模式下的功率传输平衡关系和内在切换逻辑,应用调控策略得到多模式运行下的电压源换流器(voltage source converter,VSC)有功功率调控指令,实现了系统多模式稳定运行和自由切换、馈线负荷均衡以及主变重载自动调控。最后,通过仿真验证了所提调控策略的可靠性,并分析了通信延迟对分布式控制的影响。仿真结果表明:所提调控策略能够保障交直流微网群系统在不同运行模式下稳定运行并灵活切换。

分布式多光谱高温计光学系统设计

多光谱辐射测温技术具有不干扰被测场、测量无上限以及响应速度快等优点,是高温测量领域的最有力工具之一。目前,多光谱高温计以点温测量为主,光路通过物镜、光阑、棱镜等光路通道将待测点辐射分光后进入探测器阵列,实现单点的多光谱信息采集。随着工业智能化程度的不断提高,更加需要实时获得大量的温度分布信息,如特种金属材料的冶炼过程、高温合金激光自动焊接过程、半导体晶体生长过程、火箭发动机尾喷焰温度诊断等领域都需要实时获得某条线乃至整个二维表面的温度,从而提高产品性能和质量,因此通过多光谱辐射测温技术测量待测表面某条线的温度分布十分重要。但是,简单将光阑变为狭缝,实现待测线表面的辐射经透镜、棱镜等传统光路分光后,由于光学系统球差的作用,会使得分光后的狭缝光谱由于离轴传输而呈现严重的弯曲现象,不利于矩形光电探测器阵列的完全接收。为此,提出基于正交柱状透镜组的多光谱线温光路系统,利用正交柱状透镜在不同位置成像可以实现由圆到椭圆再到直线的特殊作用,较好地解决了传统多光谱辐射高温计光路所存在的球差问题。利用ZEMAX光学设计软件,基于S4111-16Q的光电探测器阵列实际大小进行反向光学系统设计,确定了狭缝、物镜、棱镜、正交柱状透镜等光学器件关键的参数,基于这些参数所实际加工的光学器件,搭建了多光谱线温高温计光学系统,并进行了无正交柱状透镜和有正交柱状透镜成像情况下的对比实验,结果表明,在没有柱状透镜的情况下,狭缝成像明显弯曲,在加入正交柱状透镜的情况下,狭缝成像弯曲现象消失,经狭缝分光后的线光谱明显呈直线状态,这为整条线的光谱辐射信息完整进入各探测器阵列提供了技术支撑,从而为后续线温测量提供了有力的光谱辐射数据信息。

新型斜气隙圆筒型横向磁通切换直线电机及其建模分析

该文提出一种斜气隙圆筒型横向磁通切换直线电机(oblique air-gap tubular transverse flux switching permanent magnet linear motor,OATTFS-PMLM)的方案,该新型直线电机综合磁通切换永磁直线电机和横向磁通永磁电机的优点,电枢绕组和永磁体均位于电机初级,次级结构只有铁心,且电负荷和磁负荷在结构上互相解耦,采用斜气隙和圆筒型结构,减小气隙磁阻和避免横向端部效应,具有次级结构简单、可靠性高且带负载能力强的优点。介绍该种电机的基本结构和运行原理,建立基于磁导的电机数学模型,并推导出空载主磁通、空载反电动势、电磁力与主要尺寸之间的关系式。分别通过二维和三维有限元法(finite element method,FEM)仿真计算电机磁场,并通过与传统圆筒型初级永磁直线电机对比研究,分析所提电机结构的合理性和有效性。研制一台实验样机,进行空载感应电动势和静态推力的测试实验,通过对比实验和仿真结果,验证理论分析的有效性和新结构电机原理的正确性。

新型储能商业化运行模式分析与发展建议

加强以新型储能为代表的调节性资源的建设是构建新型电力系统的关键环节。新型储能的商业化应用对增强电源、电网的可调度性和负荷的可调节性,确保电力系统安全稳定运行具有重要意义。首先,对新型储能的功能与应用场景进行介绍,并对新型储能在电源、电网和负荷侧的三种典型应用场景———“一体化”建设、辅助服务市场、用户侧布置进行介绍,分别归纳总结商业运行模式,提出商业化应用技术需求,并展望未来市场空间。最后,结合以上分析和预估,对新型储能商业化发展提出建议。

一种新颖的变系数速度场无源控制算法

传统速度场无源控制X-Y双轴联动系统,在跟随多边形轨迹时拐角处存在导数不连续问题,在跟随圆形轨迹时存在“轨径缩减”现象。提出了一种变系数速度场无源控制算法,有效地解决了不同类型轨迹的连续平滑和轨径跟踪问题。实验结果表明,该算法应用于奥运五环轮廓切割中,跟随外缘长方形轨迹在拐角处无明显冲击,跟随内缘圆形轨迹时无缩轨现象,大大提高了轮廓切割精度,控制算法可行且有效。

仿生型辐射制冷膜的可见-近红外双波段光谱辐射特性调控

辐射制冷是一种应用前景广阔的零能耗降温技术,然而现有大部分辐射制冷技术未考虑可见光透射因素,无法适用于采光建筑、光伏电池等场景,根据甲虫角质光谱辐射调控原理,提出一种利用多层薄膜的折射率差异实现光谱辐射调控的方法,筛选低成本的ITO、SiO_(2)、PDMS等作为基材材料,构建一种具有可见-近红外辐射调控功能的高效、低成本仿生辐射制冷薄膜技术,并采用时域有限差分法研究和优化该薄膜的辐射特性。结果表明,采用多层膜仿生结构的辐射制冷材料比单层膜结构的可见光透射率高11%,优化后辐射制冷薄膜的可见光有效透射率高达87.6%,近红外透射率仅为9.0%,“大气窗口”有效发射率为95.3%。

具有强抗偏移及轻量化特性的电场耦合式无人机无线电能传输系统

针对传统磁耦合式无人机无线电能传输系统中的接收机构体积大重量大和系统抗偏移性能差的问题,文中基于电场耦合技术提出一种具有强抗偏移及轻量化特性的无人机无线电能传输系统。首先,分析无人机这一特殊应用对象的耦合机构设计要求,在此基础上提出一种新型电场耦合机构,并从电场分布、端口模型和耦合性能3方面对其开展针对性研究。然后,基于LCLC-CL谐振补偿网络完成传能拓扑设计,并对系统进行建模分析研究。最后,搭建实验系统,从系统电能传输能力测试、抗偏移性能测试等方面验证所提出方案对无人机实施无线传能的可行性和有效性。实验结果表明,接收装置易安装重量轻,系统传输功率223.3W,整机效率80.6%,且接收极板在发射极板上方区域内任意移动时输出功率和效率基本恒定。

基于空间旋转磁场的全方向无人机无线电能传输系统

针对传统磁耦合式无人机无线电能传输系统存在的能量发射侧与接收侧需同向对准问题,该文提出一种基于空间旋转磁场的全方向无人机无线电能传输系统。新型磁耦合装置原边采用3个共面正六边形发射线圈,控制其激励电流幅值相等、相位互差120°,可在发射线圈上方生成空间旋转磁场,提供全向能量传输通道。该磁场的主磁通在水平面内旋转,与垂直于发射线圈平面的空芯接收线圈形成有效耦合,使磁场工作区域远离无人机机身。搭建实验平台,以系统能量传递功率和效率作为评价指标,验证系统应用于无人机无线电能补给的有效性。实验结果表明,在设计区域内,接收线圈旋转任意角度时,均可实现高效传能。

受互联网思路启发的电力系统重要节点评估算法

对电力系统中重要节点进行有效区分,有助于在资源有限的条件下对重要节点施加额外保护或改变拓扑结构,从而提高系统鲁棒性、降低事故发生的概率。受网页排序算法启发,提出电气链接结构分析的随机方法(electrical stochastic approach for link structure analysis,E-SALSA)用于电力系统重要节点评估。该算法综合考虑了电力系统拓扑结构、潮流等因素对节点的影响,能够有效反映电力系统的真实情况,并且其特点更符合电力系统背景。在IEEE300节点电力系统中,使用失负荷规模和最大子群规模两个指标对E-SALSA算法与电气介数算法、基于共同引用的超链接引导的主题搜索(model based on co-citation hypertext induced topic search,MBCC-HITS)算法进行了对比分析。结果证明E-SALSA算法相比电气介数算法在两个指标上都具有优势,相比MBCC-HITS算法能够更综合考虑各方面因素对节点的影响,进而证明了E-SALSA算法的合理性、有效性。

应用于无人机的无线充电技术研究

针对无人机有线充电不便利、需要人工干预的问题,采用磁耦合谐振式无线充电技术,设计一种无人机无线充电系统。提出一种适用于无人机无线充电耦合装置,其发射装置具有双极性磁场特性,接收装置采用在小型铁氧体条上绕制线圈的方式,接收装置装设在起落架底端。利用有限元分析方法分析耦合装置磁场分布,发现磁场被约束在接收装置附近,避免无线充电系统对无人机产生漏磁干扰。根据系统恒压输出要求选择原边LCL—副边串联补偿拓扑,建立系统电路数学模型,获得输入输出电压关系,以指导系统参数设计。搭建样机系统,结果表明:系统实测与电路模型计算理论值一致;所设计系统可以在错位30mm的范围内对80W无人机正常充电。

基于温度场剖面的航行器热尾迹红外识别算法

提出了一种利用热尾迹区分水下航行器和水面航行器的手段。通过分析热尾迹红外图像,借鉴等位面的概念,提出了一种基于温度场剖面的航行器热尾迹识别算法。首先构建热尾迹红外图像的三维示意图,然后在此基础上通过全局温度特征确定的等间隔温度剖面来对其进行分割,最后将反映温度分布离散程度的自定义参数sigma和反映温度分布离散程度变化情况的自定义参数delta作为特征来判断热尾迹所属类别。结果表明本文所提出的识别算法能有效判断热尾迹所属类别。

从团体动力学视角谈书院教育活动的组织策略

现代大学书院的构建旨在延续学院制在专业教育教学活动组织的优势基础上,通过构建新型教育教学活动载体,形成新型教与学团体和动力范式,促进教育教学活动高效运行。其独特的“教授+辅导+实践”模式使其与团体活动的组织运行高度相似。为此,借鉴团体动力学相关研究成果,可以形成以团体氛围营造促动教育教学活动场域的形成,以团体关系强化促动教育教学关系的形成,以团体发展进程推进教育教学活动进行的组织策略。

聚磁式横向磁通永磁直线电机的多目标优化

横向磁通永磁直线电机在磁路结构上较传统直线电机不同,该电机磁力线所在的平面垂直于其运动方向,解决了齿和槽在空间上竞争同一个平面的问题,实现了电负荷与磁负荷的解耦,可以在一定范围内通过提高磁能变化率来提高出力,在低速大推力领域具有广阔的应用前景。首先,该文提出一种新型动子三面墙聚磁式结构的横向磁通永磁直线电机,并介绍其工作原理;其次,以推力密度、推力波动、功率因数为优化目标,对该电机的优化变量进行灵敏度分析,选取灵敏度值显著的优化变量构建基于Box-Behnken法的响应面模型;再次,采用粒子群优化算法求解该响应面模型并生成一组帕累托解集,从而得到该电机的最优结构参数;最后,基于三维有限元法对所优化电机的定位力、电磁力等电磁性能进行计算与分析,并验证基于响应面模型和粒子群算法的多目标优化设计方法的有效性。

平板太阳能集热器热损系数及稳定性研究

为分析空晒对平板太阳能集热器热损的影响,通过准稳态的测试方法,得出3种涂层(蓝膜、黑铬、阳极氧化)集热器的热性能。此外,也分析了总热损系数随吸热板的平均温度、环温和风速等因素的变化趋势。分析结果表明,经过长期的空晒老化,蓝膜、黑铬和阳极氧化太阳能集热器的总热损系数分别为5.072、5.246和5.996 W/(m^(2)·K),总热损系数的决定性因素为吸热板平均温度和发射率,风速和倾斜角是其重要影响因素,环境温度对总热损系数的影响较小。通过理论计算得出的总热损系数与实验数据拟合得出的系数相对误差不超过4%,说明所给出的不同涂层性能的计算结果具有较好的准确性。通过扫描电镜的观测分析,说明了在抗腐蚀、抗氧化和热稳定性方面,黑铬和阳极氧化涂层优于蓝膜涂层。避免平板太阳能集热器长期高温空晒,降低涂层发射率可有效减小集热器的总热损系数。

聚磁式横向磁通永磁直线电机的变磁导等效磁网络

针对传统横向磁通永磁直线电机空间利用率低的问题,提出一种动子三面墙聚磁式结构的新型横向磁通永磁直线电机,该电机具有高推力密度和高可靠性的特点。首先,介绍横向磁通永磁直线电机(TFPM)的基本结构和工作原理;其次,通过分析在定子和动子不同位置时电机的磁力线分布情况,依次建立等效气隙磁导模型,凸极平面结构等效磁路模型和完整的变磁导等效磁网络模型;最后,将变磁导等效磁网络模型与三维有限元模型的磁链结果进行对比分析,并搭建样机的实验平台,将变磁导等效磁网络模型与有限元模型及样机空载实验的反电势(EMF)计算结果进行对比分析,验证了变磁导等效磁网络模型的结果与有限元分析结果具有良好的一致性,进而证明变磁导等效磁网络模型的正确性。

含海上风电场的VSC-MTDC系统参与电网调频的顺序控制方法

在含海上风电场的基于电压源换流器的多端直流(VSC-MTDC)输电系统中,为提高陆上电网的频率响应能力,传统附加频率控制策略会同时启动系统中的电压源换流器(VSC)来参与频率调节,这导致频繁的小扰动下,海上风电场中的风机总是偏离其最大功率点跟踪状态。为此,文中提出了一种无需通信的场网联合顺序控制方法。该方法可通过直流电压和频率阈值的判断,按照陆上电网电源到网侧VSC再到场侧VSC的顺序逐次启动系统中的调频设备,仅当扰动较大使直流电压超过阈值时,风机才参与陆上电网频率调节。与"同时"控制相比,该控制方法可显著降低频率调节对风机运行状态的影响。最后,通过一个含海上风电场的四端VSC-MTDC系统验证了所提控制方法的有效性。

基于弧形线圈结构的无线充电系统能量传输与控制

基于磁耦合谐振原理,设计一套基于弧形线圈和二次侧控制的无线充电系统,对水下自主航行器(AUV)无线充电技术有一定的借鉴意义。首先,提出一种可适应AUV特殊圆弧外形且接收端体积小、质量轻的磁耦合装置,利用有限元分析和实际测试对磁耦合装置进行性能分析,得知磁耦合装置具有良好的磁场自约束能力和耦合系数高达0.53的耦合能力;其次,对能量传输与控制系统进行设计和分析,设计系统运行可靠、二次侧独立控制的能量传输和控制拓扑,分析接收侧Buck变换器对充电电压和电流的调节作用,得到占空比与充电电压和电流的关系,并完成闭环环路设计;最后,搭建实验系统对方案进行验证。测试结果表明:该系统可实现对48V电池组(恒流阶段设定11A,恒压阶段设定54.1V)正常充电,系统最大充电功率600W,对应效率88.3%。