上海交通大学学报

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基于电化学阻抗谱大功率燃料电池动力学分析

朱东, 彭林法, 邱殿凯, 杨淼

2026,60 (8): 1227-1237.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2025.027

摘要 ( 703 )

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PDF(10156KB) ( 903 )

电化学阻抗谱因具有无损伤、频带宽、精度高、可车载应用等优点,近年来在质子交换膜燃料电池的研究中应用广泛,但是针对大功率电堆的阻抗谱测量和定量解析仍存在不足.本文在标准运行条件下,对大功率燃料电池电堆进行阻抗谱测量,通过快速傅里叶变换和总谐波失真分析发现,直流-直流变换器在高频处会引入谐波干扰.另外,采用基于特征频率分辨率优化的弛豫时间分布方法优化特征频率分辨率和正则化参数,实现了大功率电堆动力学极化过程的定量识别,包括催化剂层质子传输、阳极极化、电荷转移和氧气传质过程.所提阻抗谱测量和定量解析方法为大功率电堆的动力学极化过程定量识别提供了技术支持.

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撬棒启动下高比例风电系统阻抗矩阵修改与短路电流抑制

刘盛松, 徐云清, 陈达伟, 曹毅, 王升波, 刘厚儒

2026,60 (8): 1238-1246.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.516

摘要 ( 523 )

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PDF(1826KB) ( 401 )

以双馈风力发电机(双馈风机)为代表的风力发电短路电流特性与同步机不同,其故障前后等效阻抗不一致,导致含高比例风电系统的短路电流计算不准.为此,提出一种适用于风电高渗透下的大规模电网短路电流快速计算方法及抑制策略.首先,通过分析双馈风机转子侧动态响应特征,量化了双馈风机故障前后等效阻抗变化,并修改系统节点阻抗矩阵.然后,将故障限流器(FCL)等效为并联阻抗,从而避免了节点阻抗矩阵的求逆运算,提出阻抗单元迭代配置方法合理配置FCL并抑制短路电流.结果表明:所提方法可实现含风电系统短路电流的抑制,相对于其他方法,所需FCL数量更少、容量更小,且计算效率更高.

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考虑电池储能退出过程的风储联合调频控制方法

徐波, 商雲翔, 刘迪, 黄志光, 李东东

2026,60 (8): 1247-1255.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.508

摘要 ( 467 )

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附加电池储能可以避免风电机组调频过程中发生频率二次跌落,提高风电机组调频性能,但电池储能退出也可能对频率恢复造成再次危害.为避免风储一次调频过程中储能退出导致频率再次跌落的问题,首先,阐明该问题的机理,提出一种基于牛顿冷却定理的储能退出控制方法;然后,以此为基础,从风储输出互补的角度提出风储联合调频策略,利用风电机组与储能的特性实现储能平滑退出与联合调频;最后,搭建含高渗透风电机组的系统模型.仿真结果表明:该策略下储能退出过程产生的有功骤降由非零值变为零,验证了所提控制方法的有效性.

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电网有限理性下负荷聚合商调峰准入功率优化

池放, 吴赋章, 杨军, 张幸, 代贤忠, 杨军伟

2026,60 (8): 1256-1265.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.499

摘要 ( 472 )

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PDF(2319KB) ( 405 )

负荷聚合商参与调峰辅助服务的准入条件是决定电网调峰效益的要素之一,因受到多方面因素影响,其制定较为困难.为此,提出考虑可调节负荷多性能影响及电网有限理性的调峰辅助服务准入功率优化设计方法.首先,从技术、经济、社会以及环境4个方面构建负荷聚合商参与电网调峰辅助服务的性能指标体系;其次,考虑实际情况下电网与负荷聚合商分属于不同利益主体,其表现出有限理性特征,基于累积前景理论评价负荷聚合商参与电网调峰的综合性能;进一步,计及季节对电网调峰需求的影响,基于Wasserstein生成对抗网络与前向场景削减技术生成新能源和负荷不同时段的出力场景,并以电网调峰综合成本最小化为目标,求解负荷聚合商参与电网调峰的最优准入功率.最后,基于某地区的实际算例验证了所提模型的有效性.

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基于数字孪生的改进A^*HNSA算法在船舶分段吊运任务的应用

齐麟龙, 刘立全, 王喆, 张子绅, 朱颖, 夏唐斌

2026,60 (8): 1266-1278.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2025.353

摘要 ( 728 )

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PDF(14852KB) ( 295 )

船舶分段堆场调度是船舶建造中的关键环节.针对堆场吊运作业效率偏低的问题,本文构建面向分段堆场的数字孪生系统与高保真虚拟仿真环境,提出改进的A^*HNSA两阶段优化方法,在数字孪生驱动下联合优化吊运次序与龙门吊路径.基于上海某船厂的真实调度数据,根据调度分段的数量,设置小型、中型、大型3类算例,并与已有方法对比.结果显示,与已有方法相比,该方法在3类算例中总运输距离分别降低3.51%、5.33%、6.79%,总调度时间分别降低3.82%、5.35%、7.07%,显著降低了龙门吊运输成本,提升了求解效率,且满足分段堆场数字孪生系统的在线响应要求.

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一种生成式船舶薄板产线数字孪生建模方法

温晓健, 严哲, 胡佐治, 袁轶, 鲍劲松, 张丹

2026,60 (8): 1279-1289.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2025.296

摘要 ( 836 )

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PDF(4353KB) ( 376 )

在船舶制造中,薄板产线工序复杂、设备多样且数据源异构,传统数字孪生建模依赖人工定义接口与属性,效率低且一致性不足.提出一种面向薄板产线的生成式数字孪生建模方法,通过构建涵盖工艺单元、设备、属性、感控单元与功能行为的5类核心本体,形成统一的语义结构;并设计本体到数字孪生定义语言(DTDL)的映射机制,实现领域知识的标准化表达.进一步引入大语言模型,利用其语义理解与生成能力,将自然语言描述自动转化为符合 DTDL v3 规范的结构化模型,并通过语义一致性校验确保模型逻辑与约束的正确性.实验结果表明,该方法在建模效率、语义准确性和属性覆盖度方面较人工方法分别提升约79.6%、9.4%和28.5%,显著提升了数字孪生建模的自动化与规范化水平.

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基于大语言模型的数字孪生模型语义重构方法

卞文超, 温晓健, 王新厚, 鲍劲松

2026,60 (8): 1290-1298.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2025.240

摘要 ( 559 )

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PDF(4461KB) ( 421 )

信息技术的快速发展和工业4.0的深入推进,正驱动数字孪生技术在制造业智能化转型中的广泛应用.然而现有制造业数字孪生模型在语义层面仍存在局限性,表现为对物理资产的多维属性描述不够全面,动态交互能力不足且缺乏统一的语义标准规范.为此,提出一种基于大语言模型的数字孪生模型语义重构方法.该方法利用数字孪生定义语言构建语义信息资产库,并融合大语言模型与知识图谱技术,实时生成和补充资产语义信息,实现数字孪生的动态语义重构.以活塞加工产线为对象进行试验验证,结果表明,相较于传统手动建模方法,基于大语言模型的语义重构方法在处理复杂任务时效率与稳定性显著提升,能够快速响应动态变化的生产需求,并在可视化展示方面具有优势.

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基于表征增强多智能体强化学习的焊接流水车间调度与维护联合优化方法

李洪森, 张朋, 王明, 张洁, 相文彬

2026,60 (8): 1299-1311.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2025.227

摘要 ( 563 )

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PDF(4331KB) ( 429 )

针对带设备预防性维护的焊接流水车间调度问题,以最大完工时间最小化为优化目标,考虑设备故障冲击、有限缓冲区及高维状态空间导致表征模糊等难点,提出基于表征增强多智能体强化学习的调度与维护联合优化方法.将问题拆分为加工调度和预防性维护两个子问题,构建调度-维护双智能体架构;子问题存在强耦合性,其中调度会影响设备故障风险,维护会改变设备可用状态,而双智能体通过价值分解多智能体演员-评论家(VDAC)算法将全局价值函数分解为双智能体的局部价值函数,使两者在优化各自局部价值时自然嵌入对于对方子问题的考量,从而实现协同求解;表征增强通过自编码器提炼高维状态的关键信息,解决了高维状态空间信息冗余、表征模糊问题,使智能体能基于关键表征信息决策,提升调度与维护联合优化性能.算例验证显示,最小化的最大完工时间较其他算法平均减少4.13%,较规则算法平均减少13.34%.

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磁流变抛光液流变学特性测试方法及仿真建模

郑其涵, 王夏宇, 刘耀庭, 王新昶

2026,60 (8): 1312-1322.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.326

摘要 ( 548 )

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PDF(13445KB) ( 514 )

磁流变抛光在非球面光学镜片超精密加工等领域具有广阔的应用前景.通过磁场仿真设计合理的磁极尺寸,优化测试磁场的均匀度和垂直度,设计适用于HR20型旋转流变仪的磁流变测试套件及方法,结合实验测试和理论拟合确定了最佳流体本构模型;建立轮式磁流变抛光流场模型,分析磁场强度对磁流变抛光液黏度、抛光缎带形貌、抛光区域压力分布的影响规律.测试结果表明,抛光液黏度随外磁场强度增加而显著增大;流场仿真结果表明,磁场影响下抛光缎带会发生收束,与工件有效接触面积增大,在工件表面产生的“D”形压力分布随外磁场增强而显著增强,有助于改善工件的加工效果.

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基于神经网络的复合材料含孔特征件应变场重构

杨晨旭, 杨博文, 管振祥, 李桦, 邓书森, 霍军周

2026,60 (8): 1323-1335.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.229

摘要 ( 278 )

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PDF(19423KB) ( 439 )

针对复合材料机械连接结构易损伤,且连接位置应变难监测的问题,提出一种基于神经网络的复合材料含孔特征件应变场重构方法.首先,根据复合材料机械连接结构设计不同孔径的特征样件,并确定多级载荷谱;其次,基于数值仿真构建数据集,对比支持向量机、极限学习机、随机森林与反向传播(BP)神经网络对应变场的重构精度,确定基于BP神经网络建立的重构模型精度最高,完成应变场重构预演;最后,对5 mm孔径样件进行多级加载试验,通过修正数值仿真结果获取拟测点,以实测点与拟测点应变信息为输入,完成力学响应最大位置的应变重构,重构平均误差为6.4%,验证了方法的可行性.

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U型和V型微电热驱动器的抗高过载性能

陈旺生, 曹云, 孔啸宇, 谢海鹏, 席占稳

2026,60 (8): 1336-1344.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.342

摘要 ( 306 )

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PDF(12098KB) ( 439 )

针对硅基U型和V型微电热驱动器在微机电引信安全系统高过载使用环境中的应用,开展微电热驱动器的抗高过载性能研究.以不同类型微电热驱动器在最高温度下拥有相同输出位移作为指标,确定具有相同输出性能的U型和V型微电热驱动器的结构参数,并分别在不同方向、幅值和脉宽的冲击载荷下进行有限元仿真.由仿真结果得到两种驱动器截面第一主应力值,根据材料许用应力确定针对两种微电热驱动器的冲击载荷脉宽-幅值临界曲线,以此将冲击载荷划分为安全载荷与失效载荷.搭建马歇特锤冲击平台,对驱动器样机进行多次冲击测试.结果表明:当脉宽为80~100 μs,U型微电热驱动器在3 781g~8 036g的冲击载荷作用下发生断裂;而V型微电热驱动器可承受幅值18 000g的冲击载荷不损坏,足以抵御引信安全系统跌落在硬目标上的勤务载荷.研究结果可为高过载环境下的微电热驱动器的选用、设计提供参考.

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三段变径基圆渐开线涡旋型线模型与流场数值模拟

刘涛, 刘瑜, 邬再新, MOHAMMED Salah Taresh Abdo

2026,60 (8): 1345-1351.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.359

摘要 ( 340 )

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PDF(3859KB) ( 416 )

为了满足涡旋压缩机对综合性能优良型线的需求,提出一种结合渐变截面与变截面优势的三段变径基圆渐开线(T-VRI)涡旋型线模型.首先,基于微分几何理论,建立基于曲率半径函数的T-VRI统一数学模型.然后,详细推导吸气腔和排气腔的容积计算公式,并提出容积比、面积利用系数及泄漏线长度等几何评价指标.最后,利用有限元仿真软件Pumplinx对T-VRI型线的变截面涡旋压缩机进行计算流体动力学(CFD)数值模拟.结果表明:在相同安装尺寸下,相较于传统圆渐开线等截面型线,T-VRI型线的内容积比提升18.37%,面积利用系数提升9.19%,提高了容积效率与材料利用率;相比具有相同容积比的变径基圆渐开线(VRI)渐变截面型线,泄漏线长度减少19.47%.此外,相邻高压腔及对称工作腔的压差分别降低了22.16%和11.55%,更有利于涡旋压缩机的平稳运行,该研究为高性能变截面涡旋型线的设计提供了理论支持与方法依据.

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横流通道进气下等离子体改善气膜冷却特性

张华磊, 赵子晨, 罗艳春, 吕雪燕

2026,60 (8): 1352-1363.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.296

摘要 ( 281 )

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PDF(24839KB) ( 422 )

采用数值模拟方法,基于建立的等离子体气动激励器模型,探究了横流通道进气条件下等离子体气动激励对气膜冷却特性的影响.分析了不同射流出流方式下等离子体激励气膜冷却流动特性,基于流场结构,揭示了横流进气时等离子体气动激励改善气膜冷却效果的作用机制,并获得了气膜冷却效率的变化规律.结果表明,横流通道进气腔冷却结构气膜孔出口附近存在4支涡结构,起源于孔内边界层流向旋度以及主流与射流剪切作用,涡尺寸、强度和演化过程受横流强度和吹风比的影响较大;施加等离子体激励后,在气膜孔出口附近形成了反肾形涡对,使得气膜对壁面的贴附效果增强,覆盖范围扩大,壁面气膜冷却效果均有所提高,但激励前后对孔流量系数影响不大;吹风比小于1.0时采用低雷诺数横流通道射流进气腔获得的冷却效率较高,吹风比大于1.0时高雷诺数横流通道射流进气腔的冷却效率较高.

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不同风速测量方法对新能源轻型汽车行驶阻力影响

牛飞飞, 李璞, 金晓清

2026,60 (8): 1364-1373.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2025.002

摘要 ( 236 )

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PDF(11883KB) ( 429 )

为提升新能源轻型汽车行驶阻力的测试效率与精度,对比分析两种风速测量方法及其对应的滑行测试方案.根据现行轻型汽车滑行试验标准的试验流程,对比分析固定风速仪法与车载风速仪法,推导并简化了车载风速仪法对应的空气动力学方程;在相同环境条件下采用多辆样车开展滑行试验,对两组测试数据进行对比分析.试验结果表明:车载风速仪法在低车速工况下风速测量精度更高,而高车速时车载风速仪会增大空气阻力,使测试结果产生一定偏差.因此,开展道路行驶阻力精确测试时,最高车速较低的工况推荐采用车载风速仪法,最高车速较高的工况优先选用固定风速仪法;同时,经推导简化后的空气动力学方程可有效降低计算复杂度,提升数据处理效率.

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基于点云指纹的定位与建图方法

李飞, 刘小汇, 陈佳良, 袁粤林, 文超

2026,60 (8): 1374-1384.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.430

摘要 ( 270 )

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PDF(9159KB) ( 447 )

为提升基于激光雷达的智能车定位性能,引入激光点云指纹的概念,并提出基于点云指纹的地图表征模型与智能车定位方法.基于点云极化与主成分特征的点云指纹表征融合了点云的全局与局部描述.地图表征模型由序列节点构成,每个节点仅包含激光点云指纹与全局位姿信息.将基于点云指纹地图的智能车多尺度定位解耦成3个模块:基于普通全球导航卫星系统或轨迹预测的粗定位;利用点云指纹与基于向量的皮尔逊相关系数的节点定位;基于点云指纹与快速广义迭代最近点的度量定位.基于公开的KITTI数据集与本地数据集的实验结果表明,所提方法取得超过99%的地图匹配精度与高达7 cm的定位精度,且在不同场景下均取得厘米级高精定位,鲁棒性强且泛化性好.

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超外差接收机下变频增益变化的分析与验证

欧阳强生, 王小松, 刘昱

2026,60 (8): 1385-1392.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.474

摘要 ( 228 )

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在超外差接收机中,两级本振之间的相位差会影响多个谐波的下变频增益.为更全面地分析两级本振间的相位差对3个关键谐波的下变频增益影响,首先,就正交和非正交两种解调方式给出详细的数学分析,并关注镜频以外频率上的干扰信号影响;然后,基于数学分析结果,确定在正交和非正交解调中,两级本振的上升沿分别相差第1级本振周期的1/8和1/4时有较好抑制干扰的效果;最后,为验证理论分析的正确性,设计一个印刷电路板级的超外差无源混频器来完成实物测试,结果表明测试结果与理论分析一致.

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