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当期目录

    2014年, 第48卷, 第09期 刊出日期:2014-09-30 上一期    下一期
    电工技术
    超颖材料特性对无线电力传输系统的影响
    黄莹,马殿光,唐厚君,陈恩策,张宁云,姚辰
    2014,48 (09):  1213-1217. 
    摘要 ( 882 )  

    为了提高无线电力传输系统的传输效率和增大传输距离,在无线电力传输系统中采用了超颖材料.从负折射率和倏逝波出发,通过公式推导和仿真分析,探讨了超颖材料对倏逝波的增强效应.结果表明:当磁导率为负值时,超颖材料对倏逝波磁场的增强效应可使耦合系数成倍增大;而负的介电常数所引起的电场增强效应对耦合系数的影响较小;在现有无线电波段工作频率和厘米量级的传输距离条件下,负折射效应无法提高耦合系数,即无法提高传输效率,而需要制作工艺相对简单、磁导率为负的单负材料,以达到提高无线电力传输效率的目标.

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    500 kV六分裂导线舞动时的动张力变化特征
    杨晓辉1,2,张博2,杨威2,傅正财1
    2014,48 (09):  1218-1224. 
    摘要 ( 735 )  

     利用真型输电线路综合试验基地,当实现输电线路在人工模拟覆冰条件下的自然风激励起舞后,对500 kV输电线路六分裂导线舞动过程的导线动张力进行测量,并分析了导线动张力的频谱特性及其与风速的相关性,从而得到了导线动张力与舞动状态及有效风速之间的关系.结果表明:作为线路舞动的表征参数,导线动张力不仅能够用于输电塔线体系的安全可靠性分析,而且能够用于输电线路的舞动监测和模式识别中,为输电线路的舞动预警及其防治措施的性能评估提供数据支撑.

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    基于改进Hilbert-Huang变换算法的电气化铁路谐波检测
    耿超1,王丰华1,黄荣辉2,张君1,张欣2,冯琳1
    2014,48 (09):  1225-1230. 
    摘要 ( 820 )  

     通过对电力机车负载电流进行仿真建模,得到电力机车在不同工况下的电流波形;使用改进的Hilbert-Huang变换算法对电流波形进行谐波检测;采用限制带宽经验模态分解算法对原始电流波形进行分解;通过引入屏蔽信号来控制本征模态函数的带宽,以有效抑制模态混叠.结果表明,所提出的改进Hilbert-Huang变换算法能够有效检测电气化铁路负载电流中各次谐波随时间变化的特征.

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    考虑主动管理模式的多目标分布式电源规划
    张翔1,程浩忠1,方陈2,张沈习1
    2014,48 (09):  1231-1238. 
    摘要 ( 780 )  

    在考虑主动管理模式条件下,建立了多目标双层分布式电源规划模型.其中,上层规划以分布式电源年投资运行成本和网损最小为目标,下层规划以分布式电源出力切除量最小为目标,考虑风电光伏等间歇式能源出力的随机性及负荷的不确定性,利用基于拉丁超立方抽样的蒙特卡洛模拟方法对风速、光照强度和负荷进行抽样,利用非支配排序遗传算法对上层规划模型进行求解,采用原对偶内点法对下层规划模型进行求解,以得到问题的Pareto最优解集,从而避免了传统加权求解方法中权重确定的主观性.同时,通过对33节点配电网算例的仿真和分析,验证了所建模型的合理性和算法的有效性.

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    增压型MCFC/MGT混合动力系统中燃料电池的特性分析
    刘爱虢1,翁一武2,陈雷1,马洪安1
    2014,48 (09):  1239-1245. 
    摘要 ( 760 )  

    针对增压型熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)与现有微型燃气轮机(MGT)设计的混合动力系统,分析了在部分负荷运行时MCFC的特性;在MCFC建模过程中,考虑了电流密度和电池工作温度等参数的影响,并将模拟结果与其实验数据进行对比;应用压气机和透平的特性曲线建立了MGT在非设计工况下的分析模型;提出了4种不同的控制方式,以控制系统的部分负荷运行,并应用所建模型分析了系统中MCFC在不同控制方式下的特性.结果表明:通过有效的控制手段以保持较高的MCFC工作温度,可使MCFC在部分负荷运行时的效率高于设计点值;MCFC的性能对混合动力系统影响很大;在部分负荷运行时需要维持较高的电池工作温度以提高系统性能.

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    基于多场耦合技术的永磁同步电动机散热分析
    曾金玲1,许雨2,韩业鹏2,李冠华2,张群2
    2014,48 (09):  1246-1251. 
    摘要 ( 718 )  

    摘  利用英特工程仿真技术公司开发的一套电动机专用的耦合分析接口软件INTESIMETFMotor,对电动汽车所用永磁同步电动机进行电磁热流体三场耦合分析,将电磁-热-流体三场耦合与传统解耦简化模型的分析结果进行对比,以验证热流双向耦合的有效性.结果表明,单向耦合不能够保证温度的连续性和能量守恒,达不到真正的热平衡,因而需要进行热流双向耦合.

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    其他
    基于小波分析的结肠蠕动压力信号提取方法
    赵凯,颜国正,王志武,鲁丽,许飞
    2014,48 (09):  1252-1256. 
    摘要 ( 563 )  

    为了获取纯净的结肠蠕动信号,提出了一种基于小波分析的结肠蠕动压力信号提取方法.其中,对结肠压力信号进行5层的小波分解,去除干扰信号后重构信号,进而获得结肠蠕动压力信号.同时,针对异常的结肠压力数据进行了验证实验.结果表明:所提出的方法对异常的结肠压力信号具有很好的抑制效果,并可以保留结肠蠕动压力信号的细节特征;与含突变信号的结肠蠕动压力信号相比,所提取的结肠蠕动压力信号的信噪比较高、均方误差较低.

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    采用图像信息学方法研究三维支架中细胞的信号通路
    郭进1,TZERANIS Dimitrios S2,SO Peter T C2,魏勋斌3
    2014,48 (09):  1257-1262. 
    摘要 ( 248 )  

    通过慢病毒介导的短发夹RNA对成纤维细胞的转化生长因子β(TGF-β)信号通路进行干扰,采用双光子荧光显微成像技术并结合基于细胞细胞外基质三维系统的图像信息学方法,研究了植于多孔胶原蛋白支架中成纤维细胞分化过程的TGF-β信号通路.结果表明,在介导成纤维细胞分化的过程中,生长因子TGF-β1比TGF-β3发挥的作用更大,在TGF-β1介导的成纤维细胞分化过程中,蛋白SMAD1和SMAD3通过不同方式也发挥了重要作用.所得结果与通过生化或遗传学方法的结果相吻合.

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    能源与动力工程
    基于超弹性模型的牙周膜力学行为数值模拟
    黄辉祥1,汤文成1,吴斌2,严斌3
    2014,48 (09):  1263-1267. 
    摘要 ( 108 )  

    为了准确预测牙周膜的力学行为,采用指数超弹性模型对牙周膜剪切实验及临床口腔正畸进行模拟分析,基于连续介质力学理论推导了模型的本构方程和弹性张量,开发了模型的ABAQUS UMAT子程序,并通过指数超弹性模型的本构方程与4组剪切实验数据的拟合获得模型参数.拟合结果表明,指数超弹性模型能够准确描述牙周膜的非线性力学行为.同时,通过有限元分析所获计算结果分别与4组牙周膜剪切实验结果的对比,验证了所开发的牙周膜指数超弹性模型UMAT子程序的正确性.经临床口腔正畸模拟结果显示,在正畸载荷作用下,牙周膜的应力主要集中在牙颈和根尖处.

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    低温热能有机物朗肯循环发电系统的最佳负载特性实验研究
    汤磊,王羽平,杨平,翁一武
    2014,48 (09):  1268-1273. 
    摘要 ( 142 )  

     针对低温热能的回收利用,搭建了采用涡旋膨胀机的有机物朗肯循环发电实验系统,以异丁烷为工质,研究了热源温度和负载对小型有机物朗肯循环发电系统性能的影响.结果表明:在不同的热源温度和工质流量条件下,都存在一个最佳负载电阻,使得系统具有最大的发电功率、比发电功率和发电效率;在设计发电系统时,应为涡旋膨胀机匹配合适的永磁发电机和负载电阻,以使系统发挥最优性能;当热源温度不超过120 ℃时,系统的最大发电功率为1.05 kW,最高发电效率为4.51%,膨胀机的最大转速和膨胀比分别可达2 922 r/min和3.03.

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    微通道热沉内液氮的流动沸腾换热实验
    贾洪伟1,张鹏1,郭涛2,付鑫3,江世臣3
    2014,48 (09):  1274-1278. 
    摘要 ( 142 )  

    摘要:  通过实验研究了质量流量在62.6~598.6 kg/(m2·s)下不锈钢材质的平行微通道热沉内液氮流动沸腾的传热特性,并将实验所测得局部换热系数与经验关联式计算所得结果进行比较.结果表明:在核态沸腾阶段,随着干度增大,热沉的局部换热系数增加并逐渐达到一个峰值;当干度继续增大时换热系数逐渐减小;热沉的局部换热特性受其流型和低温流体工质特殊性的影响,在干度较低的条件下,其实验结果与模型预测结果的变化趋势一致,但预测值大于实验值.

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    机匣附面层对涡轮转子叶顶流动及换热的影响
    赵刚1,竺晓程1,何磊2,王姣2,黄启鹤2,杜朝辉1
    2014,48 (09):  1279-1285. 
    摘要 ( 128 )  

    以GE-E3型燃气涡轮发动机第1级高压涡轮转子为对象,通过改变进口段长度、机匣的壁面条件以及叶顶间隙的高度,调节二次流与泄漏流之间的强弱关系,分析了机匣附面层对叶顶区域气流流动和叶顶壁面换热特性的影响,并研究了叶顶边缘的倒圆处理对叶顶气流流动和壁面换热的影响.结果表明:泄漏流与二次流的相互作用,导致叶顶头部吸力面侧产生了高换热系数区域;减少二次流或增加泄漏流,均可使得叶顶头部吸力面侧的高换热系数区域减小,压力面侧的高换热系数区域增大.

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    一种适用于柴油机结构温度场计算的缸内传热模型
    刘晓日1,2,李国祥1,胡玉平1,白书战1,邓康耀2
    2014,48 (09):  1286-1290. 
    摘要 ( 122 )  

    摘要:  基于量纲分析式h(,i)=C()d-0.2p0.8w0.8T-0.8μ-0.47eλ0.67ec0.33p分析了柴油机的缸内三维局部传热情况,其特征参数选取缸内瞬态流动传热参数,并通过Woschni模型计算传热总量,在每个曲轴转角条件下,保证局部传热计算中对全部壁面网格热流求和所得传热总量与Woschni模型的计算值相等,以确定待定系数C().同时,将改进的缸内传热模型应用于一款单缸水冷自然吸气式四冲程直喷柴油机的缸内传热计算,所得模拟结果与实验结果吻合.

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    螺杆膨胀机有机朗肯循环系统的变工况特性
    梁任1,余岳峰1,陈亮乐2,邓志强2,黄云2
    2014,48 (09):  1291-1296. 
    摘要 ( 187 )  

    针对螺杆膨胀机的工作特点,建立了其简化热力计算模型及示功图.以R123制冷剂为工质,采用螺杆膨胀机有机朗肯循环系统进行华北油田中低温采油伴生热液的利用发电,筛选了变工况下影响系统性能的主要因素,通过迭代求解系统的稳态参数,并对比了净功率、热效率及火用损失.结果表明:过热蒸汽有利于提高单位工质的输出功率,但会引起系统的净功率下降;冷却水进口温度对系统的影响最大,夏季温度较高,将会使得系统的输出功率严重偏离额定功率,保证冷凝器的冷凝效果是改善系统性能的有效措施;热源温度对系统输出功率的影响大于热源流量的影响.

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    基于无线传输的内燃机活塞组-缸套摩擦力测量方法
    宁李谱,孟祥慧,谢友柏
    2014,48 (09):  1297-1302. 
    摘要 ( 100 )  

     探讨了平均指示有效压力法测量活塞组缸套摩擦力的原理,给出了活塞组及连杆的惯性力计算方法,利用无线传输方法实现了连杆应力信号的可靠传输,并通过倒拖试验得到了不同转速条件下柴油机活塞组缸套系统的摩擦力.

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    基于多相流模型的纳米流体在水平细圆管内强制对流换热数值模拟
    陈彦君,李元阳,刘振华
    2014,48 (09):  1303-1308. 
    摘要 ( 122 )  

    运用2种多相流模型模拟了纳米流体在细圆管内的强制对流换热特性,并与已有文献的实验值和传统流体经验公式的计算值进行对比.其中,采用混合模型和欧拉模型分析了雷诺数、纳米颗粒体积分数等物理量对换热特性的影响.结果表明:在纳米颗粒体积分数较低时,模拟值与其实验值及经验公式的计算值相差不大;随着纳米颗粒体积分数增加,其非常规的流体特性逐渐突出,当纳米颗粒体积分数达到一定值时,常规的流体经验公式已不再适用,纳米流体换热呈现出一定的多相流特性,且多相流模型的模拟值更接近于其实验值,表明运用多相流模型能够模拟纳米流体的换热特性.

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    一般工业技术
    基于斯特林制冷机的氦气氛高低温箱深冷试验研究
    黄永华1,承磊1,吴静怡1,许煜雄1,陆紫生1,张良俊1,2,徐世超2
    2014,48 (09):  1309-1314. 
    摘要 ( 168 )  

    为了模拟航天产品试验所需极端温度环境和测试航天产品在较大升降温速率条件下的耐受能力,研制了区别于传统热真空罐的氦气氛高低温试验箱,其净空间尺寸为2 m×2.2 m,可以通过强制对流与辐射换热相结合的方式提高升降温速率.同时,以液氮和四缸两级斯特林制冷机为双冷源,对高低温箱的降温性能进行测试,考察了高低温箱内空间的降温极限以及达到多个目标温度的降温速率等.结果表明,在液氮与斯特林制冷机共同作用的条件下,通过氦气的强制对流、再将氦气抽除的技术手段,可使热沉温度降至-210 ℃以下.

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    制冷剂侧结构对多元微通道平行流冷凝器传热与流动性能的影响
    方继华1,谷波1,田镇1,赵鹏程2
    2014,48 (09):  1315-1322. 
    摘要 ( 120 )  

    摘要:  建立了多元微通道平行流冷凝器的稳态分布参数模型,将模型计算值与其实验结果对比验证了模型的正确性.同时,利用所建立的模型研究了扁管孔数、扁管内孔高宽比、流程布置、各流程间扁管数分配方式等参数对平行流冷凝器传热和流动性能的影响.结果表明:随着扁管孔数的增多,换热量逐渐增大,制冷剂侧压降逐渐减小,空气侧压降逐渐增大;随着扁管内孔高宽比的增大,换热量与制冷剂侧压降逐渐减小,空气侧压降不变;随着流程数的增多,换热量与制冷剂侧压降逐渐增大;当流程数一定时,各流程间扁管数的分配宜从第1流程向后依次递减,其递减速率逐渐减小,且过冷区的扁管数不宜过少.

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    数理科学和化学
    铌镁酸铅-钛酸铅单晶/压电双层结构材料中SH波的传播特性
    孔艳平,刘金喜
    2014,48 (09):  1323-1328. 
    摘要 ( 128 )  

     将压电晶体板上、下表面的力学边界条件设为机械自由,其电学边界条件中分别考虑电学开路、电学短路和与空气介质相连的组合,基于铌镁酸铅钛酸铅(PMN-PT)压电单晶的本构方程得到了频散方程,推导了反平面水平剪切(SH)波传播的一般解,分析了边界条件和压电双层晶体结构的层厚比对频散曲线的影响.结果表明,SH波的某些传播性能可以通过边界条件的处理和结构的设计来实现.

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    桌面计算机上利用格子Boltzmann方法的GPU计算
    刘强,谢伟,邱辽原,解学参
    2014,48 (09):  1329-1333. 
    摘要 ( 135 )  

    介绍了在桌面计算机上利用格子Boltzmann方法(LBM)与图形处理器(GPU)计算的发展背景,分析了LBM的标准形式及其天生并行特性的成因,介绍了所采用的CUDA编程模型及Kepler计算架构.为了验证桌面计算机上利用LBM的GPU计算的应用能力,对二维方柱绕流问题进行了数值模拟,并将模拟结果与有限体积法的计算结果进行对比.结果表明:对于方柱绕流问题,GPU计算的模拟计算效率约为CPU计算的3.4倍,桌面计算机上利用LBM的GPU计算具有一定的通用科学计算能力.

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    射流表面多因素耦合减阻特性及其对边界层的控制行为
    谷云庆1,牟介刚1,郑水华1,赵刚2,孙壮志2,汝晶2
    2014,48 (09):  1334-1340. 
    摘要 ( 141 )  

    为了研究多因素耦合对射流表面减阻特性的影响,运用可拓学基本原理建立主流场速度、射流速度、射流孔高排布、射流孔底排布等特征耦元及其耦合方式的可拓模型,利用标准kε湍流模型对射流表面多因素耦合条件下的减阻特性进行数值模拟,分析射流表面黏性阻力和减阻率减小的原因,以及射流表面多因素耦合对射流孔附近壁面流域边界层的控制行为.结果表明:射流表面多因素耦合的减阻效果较好,最大减阻率为27.69%;多因素耦合条件下的射流表面改变了壁面剪应力分布,影响了边界层的结构,同时,在射流孔下游形成的漩涡改变了边界层的厚度,导致壁面黏性阻力降低,从而使得射流表面具有较好的减阻效果.

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    其他
    空心玻璃微珠薄膜对建筑物外围护结构隔热性能的影响
    王宏1,方红杰1,蓝庆东1,徐丽丽2,何顺2,姜淳2,3
    2014,48 (09):  1341-1345. 
    摘要 ( 136 )  

    摘要:  分析了建筑物外围护结构采用单层玻璃、双层玻璃及其外表涂覆空心玻璃微珠(HGM)薄膜时的隔热性能,以及HGM薄膜的传热系数和隔热效率,并采用建筑能耗分析模拟软件DOE2对其隔热效率进行计算.结果表明:在建筑物及其外窗玻璃表面涂覆HGM薄膜后,能够有效降低建筑物的室内温度;在建筑物普通外墙表面涂覆HGM薄膜后,也可降低其室内温度.

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    基于小波变换和多元回归的航天器热循环试验系统温度均匀性分析
    杨光,吴静怡
    2014,48 (09):  1346-1350. 
    摘要 ( 156 )  

    摘要:  为了解决航天器热循环试验系统的温度均匀性问题,提出了一种基于试验研究、小波变换和多元回归分析相结合的预测模型.利用小波变换对试验所测湍流压力信号进行滤波处理,并用多元回归统计方法分析了系统中各变量之间的关系,同时,通过试验数据验证了预测模型的准确性.结果表明:所提出的模型可用于预测系统在不同试验条件下的温度均匀性;通过小波变换能够提高预测精度.

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    基于有限理性的房地产市场价格形成机制及泡沫治理策略分析
    潘耘1,蓝海1,刘铁军2,屠梅曾1
    2014,48 (09):  1351-1356. 
    摘要 ( 195 )  

     针对房地产市场价格形成机制的研究是探索房地产泡沫治理策略的基础.从房地产的本质属性研究出发,探讨了房地产供需双方的效用组成,并分析从完全信息条件(完全理性)逐步放松到不完全信息条件(有限理性)条件下房地产价格形成和泡沫发展的过程,进而提出了相应的泡沫治理策略建议.
    关键词:  房地产泡沫; 有限理性; 信息博弈

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