首页期刊导航|天津大学学报
期刊信息/Journal information
天津大学学报
天津大学学报

龚克　

月刊

0493-2137

tdxbeb@tju.edu.cn

022-27403448

300072

天津大学青年公寓B座414室

天津大学学报/Journal Journal of Tianjin UniversityCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊创刊于1955年，月刊，全国核心期刊。该刊主要刊登自然科学和工程技术领域中具有创造性和前瞻性的学术论文。本刊曾连续多届获天津市和华北地区优秀期刊奖。2001年进入“中国期刊方阵”；2003年重新成为EI检索系统收录期刊；2004年被评选为第二届国家期刊奖100种重点科技期刊，并荣获国家教育部优秀期刊二等奖和第一届北方优秀期刊称号。现己被18种国内外重要检索系统收录。
正式出版
收录年代

    构网型单元异常下的孤岛交直流混合微电网群分布式协同控制策略

    贾宏杰张育炜肖迁穆云飞...
    221-236页
    查看更多>>摘要：当构网型单元处于限功率运行与故障等工况下,传统孤岛交直流混合微电网群分布式协同控制方法易造成交流子微网母线电压与频率失去支撑,进而导致系统失稳.为解决上述问题,本文提出了一种面向构网型单元限功率运行与故障工况的孤岛交直流混合微电网群分布式协同控制策略.当子微网构网型单元处于限功率运行或故障工况时,首先,在构网型单元异常子微网变换器控制层,构网型单元将输出功率钳位于最大值或退出运行,跟网型单元通过与互联变换器进行二次协同控制,实现功率的合理分配;其次,在网间互联变换器控制层,与构网型单元异常子微网相连的互联变换器转为构网型控制模式,为构网型单元异常子微网提供母线电压与频率支撑,其余互联变换器按照正常子微网自身剩余容量分担构网型单元异常子微网所需的支撑功率.多工况下的仿真结果表明,当负荷连续增加,构网型单元处于限功率运行工况时,所提分布式协同控制策略可通过网间互联变换器的变模式运行,实现构网型单元异常子微网交流母线电压与频率的快速恢复、跟网型单元输出功率的精准分配;当构网型单元处于故障工况时,所提分布式协同控制策略可以有效解决构网型单元异常子微网因交流母线电压与频率失去支撑导致的失稳问题.

    孤岛交直流混合微电网群分布式协同控制构网型单元异常运行工况电压与频率支撑功率分配

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    基于机器学习的人体热舒适度建模与预测

    邓斌龚安王江
    237-246页
    查看更多>>摘要：热舒适度是衡量室内环境质量和影响人类健康的重要指标之一,是建筑、空调控制等系统智能化的重要参考依据,同时能够有效降低建筑热环境控制的能源需求.目前可穿戴设备如智能手环、柔性传感器等已广泛应用,可构建人体的健康大数据.但由于存在个体差异因素,不同个体对相同热环境所表现的生理热反应不同,基于单一个人的热舒适模型难以对群体热状态实现有效地预测.考虑到以往研究样本量相对较小、模型复杂难以部署等局限性,本文建立人工气候室,利用环境传感器和可穿戴设备收集了 60 名受试者的热舒适数据,采用机器学习实现人体热舒适度建模与预测.研究考虑身高、体重、性别等个体差异因素,采用XGBoost、随机森林和SVC共 3 种机器学习算法,得到了基于人体生理参数的增强型预测热态模型并对热舒适度进行分类.结果表明:对皮肤温度及其梯度进行归一化处理发现,归一化过程能够将冷不舒适、舒适、热不舒适 3 种状态拉开,有利于 SVC 算法在高维空间寻找最优超平面,对特征进行分类.对比归一化前后随机森林模型的特征重要性发现,归一化过程降低了体重、身高、性别等个体差异对模型预测效果的影响程度;在 XGBoost、随机森林和 SVC 这 3 种机器学习算法中,SVC在测试集上的准确率和3种热状态的AUC值都高于XGBoost和随机森林,其分类效果和泛化能力最好.

    可穿戴热舒适度个体差异机器学习预测模型

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    基于注意力机制的端到端轻量化星图识别算法研究

    伊国胜杨翰文司文杰李冰...
    247-259页
    查看更多>>摘要：星敏感器在航天任务中通过对恒星进行识别以实现姿态测量,而星图识别算法作为其核心部分决定着星敏感器姿态定位的性能.针对现有的基于神经网络的星图识别算法难以在保证识别准确率的同时限制计算成本的问题,提出了一种基于注意力机制端到端轻量化网络 MobileCiT 的星图识别算法,用于直接识别星敏感器中的含噪声星图.MobileCiT 在卷积神经网络的基础上采用深度可分离卷积和改进前置倒残差结构以实现星图识别算法的轻量化,同时引入注意力机制以重点关注星点位置信息.此外,由于实拍星图的成本高,噪声不可控,采用基于小孔成像的坐标映射模型以生成含噪声的仿真星图训练集与测试集.实验结果表明,MobileCiT 对含不同噪声星图的识别准确率为 99.850%,高于现有的基于轻量化网络 MobileNet 和 MobileViT 的星图识别算法,对位置噪声、星等噪声、假星和缺失星均具有良好的鲁棒性,能够在无需背景去噪、连通域检测、星点质心提取等预处理操作的情况下实现高精度的星图识别.MobileCiT 在提升识别精度的同时具有较低的计算成本,计算量仅为基于 MobileViT 网络算法的 1/3.在此基础上,将 MobileCiT 与基于子图同构的星图识别算法和基于模式识别的星图识别算法进行对比.在相同的视场范围与噪声条件下,MobileCiT 依旧表现出了更高的识别准确率与更强的鲁棒性,这进一步验证了MobileCiT相对于传统星图识别算法的先进性.

    星图识别注意力机制轻量化星图仿真卷积神经网络噪声鲁棒性

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    虚拟电厂异构接入终端轻量级信任评价方法

    盆海波蔡绍堂吴维农胡骏...
    260-273页
    查看更多>>摘要：针对多类型异构终端广泛接入造成虚拟电厂(VPP)网络攻击接口激增致使传统安全防护方法难以抵御网络内部攻击的能力,无法实现终端持续高可靠接入的问题,本文提出一种基于私有链的VPP异构接入终端轻量级信任评价方法,实现VPP异构终端安全、准确和高效的信任评价.首先,通过研究各类异构接入终端交互特性,建立面向 VPP 各类异构终端的虚拟映射机制,提出基于信息熵的 VPP 异构终端多因素信任评价方法,综合考虑终端通信行为、数据质量和传输速率 3 种信任因素,采用信息熵对各类信任值进行融合加权计算,避免信任权重的主观分配,提升VPP异构终端信任评价精度;其次,提出一种基于私有链的海量异构终端信任参数共识方法,设计全节点共识验证机制实现对上链信任参数进行可靠性筛选,有效验证信任参数上链的合法性与真实性,并采用Merkle山脉逐层构建信任参数根哈希值,改进传统私有链区块结构,降低信任参数存储和计算复杂度,实现信任参数的轻量化存储与计算.最后,构建了包含风电场、光伏、储能以及各类异构终端的 10 kV 虚拟电厂接入终端信任评价仿真算例.仿真结果表明,较现有信任评估方法,本文所提方法可有效抵御诽谤、ON-OFF 等网络内部攻击,实现了异构终端安全、精准和轻量的信任评价.

    虚拟电厂异构终端轻量级私有链信任评价

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    考虑电压支撑的含SOP柔性配电网故障关联矩阵可靠性计算方法

    宋关羽蔺曼于浩熊俊杰...
    274-284页
    查看更多>>摘要：配电网柔性化已成为重要发展趋势,智能软开关作为取代传统联络开关的柔性互联装置,其高响应速度及电压支撑作用有助于提升供电可靠性,但现有配电网可靠性计算方法大多忽略了故障后节点电压影响,无法适用于含智能软开关的柔性互联配电网可靠性计算.对此,本文基于故障关联矩阵可靠性计算理论,提出一种考虑电压支撑的柔性互联配电网可靠性计算方法,实现了柔性互联配电网可靠性指标的快速解析计算.首先,构建供电路径矩阵以表征故障影响范围和节点故障后供电恢复能力;然后,形成故障后支路传输功率向量以及节点电压矩阵,求取故障关联矩阵进而得到可靠性指标;最后,基于中压配电网典型算例进行测试验证.结果表明,本文所提柔性配电网可靠性计算方法得到的可靠性指标与枚举法相同,能够保证精度,同时本方法以矩阵代数运算代替故障枚举过程中的重复性网络搜索过程,搜索时间减少了87%,显著提升计算效率.

    柔性配电网智能软开关可靠性计算故障关联矩阵电压支撑

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    多腔室复合弯曲气动网格软体驱动器解析建模与实验研究

    王福军许东方王煜仲梁存满...
    285-292页
    查看更多>>摘要：软体机器人具有灵活度高、人机交互安全等优势,在操作易碎物体和非结构化环境中具有广阔应用前景.气动软体驱动器是构建软体机器人的重要部件之一,其特性直接影响到软体机器人的性能.针对气动网格型软体驱动器,从腔室侧壁膨胀角和驱动器弯曲角度的非线性关系出发,基于赫兹接触理论和 Yeoh 超弹性不可压缩材料的非线性本构方程,建立了多腔室气动网格软体驱动器的准静态力学模型.该模型考虑了超弹性材料变形和多腔室侧壁膨胀接触几何非线性特点,能够准确描述不同输入气压与驱动器弯曲角度和顶端输出力的关系.根据仿生思想设计了一种多腔室复合弯曲多腔室气动网格驱动器结构,并基于该结构分别通过有限元仿真和实验对提出的解析模型进行验证.结果表明,解析模型计算结果与有限元仿真结果、实验结果最大差异均不超过 10%.该气动网格软体驱动器解析模型具有较好的准确性.

    气动软体驱动器理论模型弯曲角度顶端输出力实验验证

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    数字图像相关方法综合误差的理论及仿真分析

    周俊龙蔡送宝耿文宾王志勇...
    293-299页
    查看更多>>摘要：数字图像相关(DIC)方法是一种广泛使用的实验变形测量技术.进一步提高测量精度是当前 DIC 技术研究的重要方向,建立综合考虑多种误差源的误差理论模型对于研究DIC方法中各种误差的比重和相互耦合关系至关重要.本文提出了一种基于频域分析的DIC方法综合误差理论模型,该模型从系统论的角度出发,将插值和噪声视为两个系统,给出了插值和噪声的传递函数与DIC误差之间的定量关系.为了方便计算,本文给出了该模型中各种参数的简便计算方法.本文提出的误差模型可以预测DIC方法中各种误差源,包括由亚像素插值引起的系统误差、由图像灰度噪声引起的随机误差,以及它们之间的耦合效果.为了验证上述理论模型的正确性,本文进行了数值实验测试,实验结果与理论预测结果吻合良好.理论和数值实验结果表明:各种参数下,散斑半径越小,系统误差越大;噪声水平越高,随机误差越大;并且,噪声水平的提高也会使耦合误差增大.

    数字图像相关频域分析误差理论综合误差

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    光伏组件自然通风冷却系统内肋片布置形式的优化研究

    何锁盈刘王瑞赵斌刘凯丽...
    300-308页
    查看更多>>摘要：光伏发电因其符合"双碳"战略而成为研究热点.为了解决光伏组件因为运行温度过高导致的转换效率低、使用寿命短的问题,已有学者提出了光伏组件自然通风冷却系统,本文在此系统的基础上增加了肋片,旨在利用自然通风+肋片强化光伏组件处的散热.本文建立了带有肋片的光伏组件自然通风冷却系统的数值仿真模型,采用FLUENT软件模拟研究了 9 组肋片间距(0.2 D～1.0 D)和 7 组肋片高度(0.2 H～1.4 H)下光伏组件平均温度和转换效率的变化规律.模拟时的基准肋片布置为肋片间距 D=68 mm,即肋片数量为 10 时的肋片间距;肋片高度 H=100 mm.研究发现:将肋片高度固定为 100 mm、肋片间距为 0.4 D时,光伏组件平均温度最小为 55.16℃,光电转换效率最大为 17.29%.将肋片间距固定为 0.4 D即 27.2 mm,随着肋片高度从 0.2 H增加到 1.2 H,光伏组件平均温度逐渐减小直至趋于稳定(趋于稳定的温度为 54.73℃),光电转换效率逐渐增大直至趋于稳定(趋于稳定的效率为17.32%).应用于光伏组件自然通风冷却系统的优化肋片布置形式为:肋片间距 0.4 D 即 27.2 mm,肋片高度 1.2 H即 120 mm.当环境温度为 35℃、太阳辐射强度为 800 W/m2 时,与无肋片相比,光伏组件自然通风冷却系统在优化肋片布置下可将光伏组件的平均温度降低 6.24℃,光电转换效率提高 0.56%.本研究可为光伏产业的提质增效提供一定的理论指导.

    光伏组件肋片自然通风冷却数值模拟

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    山区公路桥梁多灾害联合作用数值模拟

    熊文周迪辉马小龙张嵘钊...
    309-322页
    查看更多>>摘要：山区公路桥梁长期遭受冲刷及磨蚀等水文灾害,期间可能同时伴随崩塌落石等地质灾害的作用.为探明多灾害作用下山区公路桥梁的结构响应及损伤机理,从流固耦合的角度出发,针对冲刷及磨蚀的数据传递推导相应的插值算法,并结合生死单元功能,构建基于Delaunay三角剖分及特征点协同插值的山区公路桥梁多灾害联合作用数值仿真方法.首先,针对冲刷数据,基于三角形内部插值理论构建冲刷数据传递方程.其次,针对磨蚀/波流力数据,基于三维表面Delaunay三角剖分及三角形外部插值理论补充推导数据传递方程,再利用特征点协同插值算法计算结构域目标单元总结果.最后,基于生死单元功能,在结构域中考虑冲刷坑及桩基磨蚀形态,构建冲刷及磨蚀条件下落石冲击山区公路桥梁墩柱数值模型.结果表明:所采用的针对冲刷及磨蚀模型数据的插值方法精度较高;在不同的冲击速度、冲击角度及落石质量工况下,与无冲刷磨蚀相比,冲刷、冲刷磨蚀条件下桥墩冲击力峰值的相对变化呈现非线性特征,此外,在冲刷条件下,桩基磨蚀对冲击力峰值亦产生非线性影响;随着冲击速度及落石质量的增大,各条件下冲击点位移峰值均变大,且位移峰值从大到小均依次为冲刷、冲刷磨蚀和无冲刷磨蚀,同时在各冲击速度、冲击角度及落石质量工况下,磨蚀引起的位移峰值最大降幅分别约为2%、11%及4%.

    多灾害三角剖分协同插值生死单元数值模型

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    振荡流作用下近床面泥沙颗粒受力研究

    杨幂张庆河
    323-330页
    查看更多>>摘要：在海岸地区,泥沙运动对地形演变有着显著影响,而泥沙颗粒受到的拖曳力是引起运动的主要作用力.在采用离散颗粒模型研究泥沙运动时,颗粒拖曳力的准确性直接决定了泥沙运动规律计算的合理性,因此研究波浪作用下床(壁)面附近泥沙颗粒的受力对于深入了解泥沙运动规律具有重要意义.采用颗粒解析模型对不同周期振荡流作用下单个泥沙颗粒在近壁面不同距离处的受力进行了模拟分析.模拟结果表明:在相同雷诺数情况下,周期越大,拖曳力系数越小;壁面距离越小,拖曳力系数越大,当距离增大至 5 倍粒径以上时,壁面的影响不明显.借鉴振荡流作用下圆柱的拖曳力系数,根据模拟结果拟合了振荡流作用下颗粒拖曳力系数随斯托克斯数和雷诺数变化的周期修正公式;借鉴明渠流中颗粒拖曳力系数的壁面修正形式,拟合了拖曳力系数随壁面距离和雷诺数变化的壁面修正公式.

    振荡流拖曳力系数近床面颗粒周期影响壁面影响

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普