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2025年 第45卷 第6期    刊出日期：2025-11-25

上一期   

双馈发电机气隙偏心故障下绕组力学响应特性

绳晓玲,苑素玲,韩旭超,万书亭

2025, 45(6):  561-569.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2025.06.001

摘要 ( 46 )   PDF (1416KB) ( 27 )  

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双馈发电机气隙偏心故障产生的不平衡磁拉力会使定转子振动加剧,发电机端部绕组约束较少,更易产生振动及磨损.为了进一步完善双馈发电机故障下绕组形变规律,本文对双馈发电机气隙偏心故障下定子绕组力学响应特性进行了研究.首先推导考虑齿槽效应时双馈发电机正常工况和偏心故障下的电磁力,并在此基础上分析了端部绕组的力学响应特性;然后利用Ansys软件中的Maxwell和Workbench平台进行电磁-结构耦合仿真,研究偏心故障下的绕组力学响应特性.研究结果可为掌握双馈发电机气隙偏心故障下的电磁力特性、绕组力学响应特性以及绕组形变及磨损规律提供借鉴.

超高速永磁同步电机齿槽转矩与定子辅助槽参数优化设计

张冬冬,董亲源,荣存浩,朱志豪,孙建华,孙丽霞,林晓刚,褚帅君

2025, 45(6):  570-581.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2025.06.002

摘要 ( 47 )   PDF (2030KB) ( 11 )  

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齿槽转矩会使电机产生振动和噪声,在定子齿部开辅助槽能有效降低齿槽转矩幅值,抑制齿槽转矩脉动,不同形状和数量的辅助槽对齿槽转矩的影响有所不同,因此需要合理设计和优化定子辅助槽参数.针对定子辅助槽在齿槽转矩抑制中的作用,提出一种基于参数优化的设计方法.通过建立电机齿槽转矩解析数学模型与仿真模型,分析辅助槽形状和数量对齿槽转矩的影响规律,并基于响应面模型结合多目标优化的方法,确定了辅助槽大小和位置的最优参数组合.仿真与实验结果表明,优化后的辅助槽结构显著降低了齿槽转矩,同时对电机电磁性能影响较小.本研究为高速永磁电机齿槽转矩抑制问题提供了高效的参数优化设计思路.

一种基于λ-free Petri网的离散事件系统可诊断性验证方法

满育冰,霍翊茗,董亮,冉宁

2025, 45(6):  582-589.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2025.06.003

摘要 ( 21 )   PDF (798KB) ( 8 )  

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离散事件系统(discrete event systems,DES)在运行中易发生故障,因此研究故障诊断方法对于保障系统安全稳定运行至关重要.系统可诊断性验证是DES故障诊断的研究内容之一,其目的是判断故障发生后能否在有限长度的观测序列内被检测出来. 因此,针对该问题,提出一种基于λ-free Petri网的DES可诊断性验证方法. 首先构建了λ-free Petri网模型,将故障建模为不可观变迁;其次基于原始模型和其无故障子网构建一个验证网;最后绘制验证网的可达性图,提出可诊断性验证方法.实验结果表明,该方法显著提升了DES故障可诊断性的验证能力,有效增强了DES在实际应用中的可靠性.

融合多模态残差连接的变压器故障声纹诊断方法

庞永林,王文超,刘天奇,粱佳宇,张欣伟,王坤涵,董乐聪,张雄

2025, 45(6):  590-600.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2025.06.004

摘要 ( 27 )   PDF (2308KB) ( 13 )  

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基于传统声纹诊断方法因高度依赖人工构造特征工程而难以进一步提升诊断准确率,提出一种融合多模态残差连接的声纹诊断方法.首先,利用二维卷积神经网络捕捉声纹信号的时频空间特征,同时结合门控循环神经网络提取信号时序动态特性构建双模态特征提取架构;其次,通过加权残差连接实现跨模态特征融合;最后,采用全局平均池化压缩特征维度,结合批量归一化及分层Dropout策略优化泛化能力.基于110 kV与500 kV变压器实测数据的实验结果表明,模型平均准确率较传统卷积神经网络与长短期记忆网络模型提升10.26%,在低信噪比(-10 dB)仍保持90.2%的准确率,且在噪声环境下的性能显著优于同类模型,充分验证了本文方法的高效性与优越性.

内置悬浮电极对大气压等离子体射流的光电特性影响

单瑞康,王伟伟,侯佳讯,樊智慧,王景全,刘富成,刘峰

2025, 45(6):  601-608.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2025.06.005

摘要 ( 16 )   PDF (1311KB) ( 4 )  

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为了提高大气压等离子体射流石英管内的电场强度,提出了以氩气作为工作气体内置悬浮电极的双环电极介质阻挡放电反应器.借助COMSOL Multiphysics仿真软件研究了传统双环电极和内置悬浮电极2种不同大气压等离子体射流装置预放电的内部轴向电场强度.研究发现,相比于传统双环电极装置,内置悬浮电极装置内部轴向峰值电场强度增加了82.3%.随后系统地分析其电学和光学特性:在内置悬浮电极装置中,大气压等离子体射流的性能得到了显著提高,电流脉冲峰值、功率和谱线强度均有所增强,电子温度降低.验证了一种特殊的电极设计,该设计可以放大局部电场强度,产生高性能等离子体,同时抑制外部电场强度从而减小短路风险.

MoOx缓冲层增强银基钙钛矿太阳电池效率及稳定性

武利平,蒋树刚,张文修,谢英,王新占,李科,何雷,路万兵

2025, 45(6):  609-614.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2025.06.006

摘要 ( 28 )   PDF (981KB) ( 11 )  

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用银(Ag)替代正置钙钛矿太阳电池(perovskite solar cells,PSCs)中常用的金(Au)背电极,可以有效降低器件的制备成本,便于PSCs的商业应用.然而,空穴传输层与银电极界面功函数不匹配引起的肖特基势垒,会导致PSCs出现异常的S形电流密度-电压(current density-voltage, J-V)曲线,显著降低器件光伏性能.本文通过在PSCs的空穴传输层与银背电极之间,利用热蒸发法沉积合适厚度的MoOx缓冲层,有效改善了界面的空穴输运特性,消除了银作为背电极的PSCs的J-V曲线的S形特征.同时,该MoOx缓冲层还有利于抑制银电极与钙钛矿层中的碘离子之间的扩散反应,提高器件的稳定性.通过分析MoOx缓冲层厚度对PSCs光伏性能的影响发现:随着MoOx层厚度的增加,PSCs的光电转换效率(photoelectric conversion efficiency,PCE)先增加后减少.当MoOx层厚度为9 nm时,所制备的PSCs光伏性能最优,其PCE达到18.7%,较无MoOx缓冲层的参考器件提高了41%.

白星花金龟幼虫抗菌肽提取方法对比及其抑菌活性和稳定性研究

陈思彤,张肖肖,陈新,高梦洁,李静,白明

2025, 45(6):  615-622.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2025.06.007

摘要 ( 29 )   PDF (672KB) ( 8 )  

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通过对具有重要开发前景的资源昆虫白星花金龟(Protaetia brevitarsis Lewis)幼虫抗菌肽进行系统评估,为抗菌肽高效利用和植物病原真菌抑菌剂的开发提供科学依据.首先利用醋酸铵缓冲液提取法、醋酸钠缓冲液浸提法、氢氧化钠提取法、醋酸海藻酸法4种方法提取抗菌肽,再将获得的白星花金龟幼虫抗菌肽使用超滤管进行纯化,然后比较得率.评价所获白星花金龟幼虫抗菌肽对6种植物病原真菌的抑菌活性及其在不同情况下的稳定性.结果表明:4种提取法中,氢氧化钠提取法得到的非纯化蛋白占总质量的18.41%,纯化蛋白占总质量的5.34%,技术流程较为简便,建议在白星花金龟幼虫抗菌肽提取中使用;白星花金龟幼虫抗菌肽对梨黑斑病菌(Alternaria kikuchiana)抑菌效率最高为84.78%,有开发为梨黑斑病菌抑菌剂的潜在可能;在反复冻融1~2次,温度80 ℃以下,pH为5.5~7.5时,白星花金龟幼虫抗菌肽的抑菌活力保持率在80%以上,在此区间外容易失去抗菌活性.

uge1基因缺失对粟酒裂殖酵母生长生殖的影响及其分子机制

青昕,张丁,余雯,刘可,丁祥,侯怡铃

2025, 45(6):  623-636.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2025.06.008

摘要 ( 23 )   PDF (1837KB) ( 5 )  

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为明确粟酒裂殖酵母uge1基因缺失后生殖情况、有丝分裂间期动力学变化及异常的关键表达基因和关键代谢通路,采用活细胞成像分析uge1基因缺失(Δuge1)后产孢情况及有丝分裂间期动力学变化,结合RNA测序(RNA-Seq)技术对野生型和Δuge1菌株测序并进行生物信息学分析,同时采用荧光定量PCR对关键基因的表达水平进行验证. 活细胞成像结果表明,uge1基因缺失导致酵母产4个正常孢子数的细胞减少,孢子直径增大,6%的Δuge1菌株出现细胞核解聚,微管束在细胞壁上的停留时间减少了(0.526±0.08)min. RNA测序结果显示,Δuge1菌株中mat2-Pc、mat2-Pi基因的上调表达与mfm1、mfm2基因的下调表达导致了粟酒裂殖酵母的异常生殖过程,aat1基因的表达量增加使纺锤体延伸时间变长,acp2和cdc8基因的过量表达则导致了肌动蛋白环收缩减慢. KEGG富集分析表明,脂肪酸合成代谢中fas1、fas2和cut6基因的表达下调干扰了脂肪酸合成代谢,促使核膜合成障碍,导致核解聚的发生. 研究结果揭示了粟酒裂殖酵母uge1基因缺失导致细胞生长生殖异常的关键表达基因和关键代谢通路,为深入研究uge1基因对细胞动力学影响的分子机制提供了一定的科学依据.

基于eDNA的水体生态健康评价

王宏伟,卢灿然,王玺,庄凤玉,杨丽坤

2025, 45(6):  637-643.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2025.06.009

摘要 ( 29 )   PDF (539KB) ( 12 )  

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近年来,随着生态文明建设的加强,经济发展和环境保护双赢, 水质指标得到显著提升,水体健康状况正在逐渐恢复.开展生态健康评价对于更好地把握水生态系统恢复进程尤为重要. 快速、有效的水生生物监测是掌握恢复进程、支撑持续管理的前置条件. 环境DNA(environmental DNA,eDNA)技术借助环境微量核酸直接映射物种存在与丰度,已成为新兴主流手段. 本文系统综述了利用eDNA技术进行的水体生态健康评价,对比了eDNA技术与传统生态评价方法,详细阐述eDNA技术的实际应用及局限性, 并对eDNA技术的未来发展趋势进行展望,希望为生态文明建设提供参考和借鉴.

基于大型底栖动物生物完整性指数的大清河流域河流健康评价

王菲,周绪申,赵燕楚,孙博闻, 周旌

2025, 45(6):  644-652.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2025.06.010

摘要 ( 20 )   PDF (1070KB) ( 4 )  

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为了解大清河流域河流生态健康状况,2023年5月和9月对河流的大型底栖动物开展监测研究,采用大型底栖动物生物完整性指数(benthic index of biological integrity,B-IBI)对河流健康状况进行评价.通过判别能力、分布范围和相关性分析对22个参数初筛,最终筛选出评价体系的主要指标,包括总分类单元数量、EPT分类单元数量、端足目+软体动物个体相对丰度、生物指数(BI)、Shannon-Wiener多样性指数和捕食者个体相对丰度.根据比值法,以参考点B-IBI值的25%分位数,确定大清河流域河流健康评价标准.调查结果表明,大清河流域河流共鉴定到大型底栖动物158个分类单元,包含软体动物门24种,环节动物门9种,节肢动物门125种.方形环棱螺(Bellamya purificata)、纹沼螺(Parafossarulus striatulus)、小云多足摇蚊(Polypedilium nubeculosum)、中华齿米虾(Caridina denticulata sinensis)为流域内的优势种.大型底栖动物完整性指数评价结果显示,河流健康状况总体呈现中等状态.67个采样点中,6个为健康,25个为良好,20个为中等,15个为较差,1个为很差.与2018年相比,大清河流域河流健康状况有所改善.

基于卷积神经网络的涡流热成像检测技术

李建宇,程姣姣,朱和明,郑文培

2025, 45(6):  653-660.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2025.06.011

摘要 ( 25 )   PDF (1251KB) ( 7 )  

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针对涡流激励热成像检测在精度与速度方面存在的短板,对快速区域卷积神经网络算法(Faster R-CNN)进行了改进,将Inception-V4结构引入其中作为特征提取网络,提高缺陷识别的精度与速度.通过实验获取不同类型缺陷数据,导入卷积神经网络进行训练与测试,并与常见VGG和ResNet网络所处理的结果进行对比.研究结果表明,改进后的网络算法可以实现缺陷识别的需求,在识别精度和识别速度方面均优于传统算法.

基于QSCSO-BLS和集成学习的锅炉NOx排放预估

杨振勇,邢智炜,刘磊,康静秋

2025, 45(6):  661-672.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2025.06.012

摘要 ( 20 )   PDF (1831KB) ( 7 )  

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锅炉选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)系统NOx排放测量存在实时性差、吹扫时测量异常的问题,精准的锅炉NOx排放预估可以提高测量的实时性和准确性.为此,提出了一种基于QSCSO-BLS和集成学习的锅炉NOx排放预估方法:在沙丘猫群算法(SCSO)中融合Lévy飞行策略和量子策略提出了改进沙丘猫群算法(QSCSO),对宽度学习系统(BLS)的权重、偏置进行优化,建立了QSCSO-BLS模型;采用QSCSO-BLS构造不同工况下的个体学习器,并使用参数回归方法将个体学习器输出和工况隶属度作为输入对结合器进行训练,得到BLS全工况NOx排放预估的集成学习模型.以某660 MW火电机组SCR系统运行数据为算例进行验证,结果表明,所提方法可以提高NOx预估的精度,为锅炉NOx排放预估提供了新方法.