沈阳工业大学学报

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天文学

太阳系外行星探测技术概述

赵刚, 赵斐, 刘玉娟

2024, 46(5): 481-495. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.05.01

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自20世纪90年代首次发现太阳系外行星(以下简称系外行星)以来,系外行星探测技术取得了飞速发展。目前已探测到超过5 500颗系外行星,其中包括类地行星、超级地球、气态巨行星及冰巨行星等多种类型。这些发现极大地拓展了人类对自身周围环境和宇宙的认知,为理解行星形成和演化提供了宝贵的观测依据,也为寻找宜居行星和地外生命提供了重要线索。通过介绍系外行星探测的多种核心技术,包括原理和应用特点,旨在对比和分析不同探测方法的技术特征。通过分析多种探测技术的优势和局限性,为行星探测研究提供了实践参考和发展趋势展望。

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电气工程

高效非晶合金电机关键技术研究综述

佟文明, 李世奇, 唐任远

2024, 46(5): 496-513. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.05.02

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非晶合金以其优异的低损耗特性在电机领域受到越来越多的关注。对非晶合金电机的研究进展进行梳理,介绍了非晶合金电机相对传统电机的优势,阐述了现阶段非晶合金电机铁心常用的加工工艺以及非晶合金电机的研发应用情况。对非晶合金电机关键技术的研究现状进行总结,包括考虑加工工艺、装配工艺下非晶合金电机铁心损耗与温升的精确计算,径向磁通与轴向磁通非晶合金电机振动噪声的精确计算,非晶合金电机设计优化与前沿应用,并对非晶合金电机未来发展趋势与研究方向进行了展望。

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电气工程

福祉机器人基础研究与系统开发及展望

王硕玉, 杨俊友

2024, 46(5): 514-525. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.05.03

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以沈阳工业大学中日福祉机器人研究中心科技成果为主线,指出福祉机器人领域中某些观念误区、基础研究的重要性及推广应用中的技术瓶颈。提出福祉机器人的简明定义,从系统构成角度阐明福祉机器人与工业机器人的本质区别,并以自主研发的机能康复机器人、部分失能者自立生活辅助机器人、完全失能者护理机器人等为例,通俗地论述了其社会背景、基本研究理念、具体研究内容及难点、取得的创新性成果及正在攻关的挑战性课题。对福祉机器人新兴领域的科研机遇、人才需求、市场规模及就业前景等进行了展望。

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电气工程

电动汽车用集中驱动电机技术发展综述

贾广隆, 鞠孝伟, 赵泽, 张凤阁

2024, 46(5): 526-540. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.05.04

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近年来环境保护、能源危机和温室效应等问题促使电动汽车行业迅猛发展。电机作为电动汽车的关键部件,其性能直接影响电动汽车的电驱系统。随着电驱系统永磁化、高速化、集成化的不断发展,驱动电机在结构设计、冷却散热等方面面临诸多挑战。梳理了目前车用驱动电机类型、典型拓扑结构及其应用案例并分析了各自优缺点。综述了驱动电机热分析和冷却结构设计的研究现状,总结了驱动电机所亟须解决的技术问题,并展望了未来发展方向,可为电动汽车用驱动电机的理论研究和工程应用提供一定参考。

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电气工程

全氟异丁腈(C₄F₇N)混合气体研究进展综述

林莘, 陈圣, 高克利, 张佳, 李爽

2024, 46(5): 541-556. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.05.05

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全氟异丁腈(C₄F₇N)作为一种潜在SF₆替代气体,近年来备受电力行业关注。介绍了SF₆环保替代技术路线和发展现状,归纳了C₄F₇N混合气体的放电参数测量和流注放电仿真研究进展,分析了气隙、沿面绝缘以及局部放电性能,剖析了C₄F₇N混合气体的灭弧性能、放电后的分解产物特性以及与固体材料的相容性,并概述了其应用情况,总结了C₄F₇N混合气体替代SF₆气体存在的问题,提出了未来需要研究和关注的重点。

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电气工程

高压SF₆断路器电流零区测量研究综述

钟建英, 王之军, 林莘, 朱继斌, 张豪

2024, 46(5): 557-567. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.05.06

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电流零区测量对标定评价断路器开断性能、改进断路器结构设计至关重要,设计一套高精度、便携、可靠、安全的零区测量系统一直是行业的追求,国内外研究者在测量方法和测量装置研制方面做了很多创新性工作。从高压断路器灭弧原理出发,梳理提出了零区测量的难点和关键点,综述了国内外研究者提出的测量方案及效果。综合考虑多维度产业需求,研制了一套便携性和动态特性好的零区测量系统,并在实际断路器产品试验中进行了验证。结果表明:该系统抗干扰性和重复性好,能够满足产品研发需求。结合零区测量系统研究及使用经验,提出了零区测量系统的未来展望,为后续交直流开关的研发提供参考。

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电气工程

面向新型电力传感器的能量收集技术

吴翊, 何海龙, 姜浩赟, 李友群, 纽春萍

2024, 46(5): 568-578. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.05.07

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电力传感器作为能源互联网的关键基础设施,其持续稳定的电力供应是保证能源互联网高效运行的前提。然而,传统供电方式存在诸多局限。全面梳理了面向新型电力传感器的能量收集技术,包括振动能量收集、温差能量收集、光伏能量收集和电磁能量收集等,这些技术利用环境中的分布式能源,通过不同的转换机理为传感器提供电力,有望解决供电难题。阐述了各种能量收集技术的应用现状,分析了目前所面临的关键技术挑战,如能量转换效率低、工作条件要求苛刻、器件可靠性和集成度有待提高等;探讨了未来能量收集技术的创新方向,包括开发新型高性能材料、优化器件结构设计、使用复合式收集技术等,以期实现更高的能量利用效率,满足新型电力传感器的实际需求,推动智能电网等相关领域的技术创新。

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电气工程

从智能电网到新型电力系统

孙秋野, 钱本华, 胡杰

2024, 46(5): 579-589. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.05.08

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构建以新能源为主体的新型电力系统,加速能源生产侧清洁替代和能源消费侧电能替代是我国能源体系转型以及实现“双碳”目标的关键举措。立足于电力与能源系统的发展进程,分析了新型电力系统建设的主要特征和技术路径。通过梳理从智能电网到新型电力系统的历史发展脉络,总结出以融合、互动、开放、消纳等为关键词的新型电力系统发展的主要特点。围绕能源-信息-社会融合、源-网-荷-储协同互动、能源市场开放共享、新能源高比例安全消纳等能源发展形势,重点阐述了我国电力与能源系统向安全高效、清洁低碳的能源体系转型的主要技术方向和实现路径,以期为我国新型电力系统建设的高标准落地提供参考。

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电气工程

“双碳”背景下新能源汽车电机用软磁材料发展趋势与应用现状

裴瑞琳, 李志野, 李雨笑, 李军, 曾鹿滨

2024, 46(5): 590-604. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.05.09

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大力发展电动汽车产业进而促进节能环保,是实现双碳目标的一个重要举措。新能源汽车驱动电机在半导体和永磁材料的基础上,很难通过结构优化突破效能瓶颈。随着多学科交叉融合和跨行业协调发展,新型软磁材料的应用将是带动电机技术创新的重要手段。针对驱动电机对软磁材料的性能需求,介绍了晶粒取向硅钢、极薄无取向硅钢、高强硅钢及非晶合金4种在电机中极具应用潜力的软磁材料,并对其应用在电机中的性能表现进行了分析。结合驱动电机发展对软磁材料的需求,总结了新能源汽车电机利用软磁材料的发展和应用趋势。

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机械工程

全陶瓷球轴承高性能制造研究进展

张珂, 李颂华, 孙健, 吴玉厚

2024, 46(5): 605-619. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.05.10

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全陶瓷球轴承具有质量轻、耐磨损、耐高(低)温、耐腐蚀、精度保持性好等优良性能,在装备制造、航空航天等先进技术领域应用前景广阔。全陶瓷球轴承高性能制造技术体系尚未完全形成,严重制约了其在高端装备中的应用与发展,这也成为全陶瓷球轴承应用领域进一步拓展的技术难题。基于行业对高端轴承产品的需求,分析了全陶瓷球轴承的特点与优势,探讨了适用于全陶瓷球轴承的设计方法,综述了陶瓷球、陶瓷套圈等关键组件的高性能制造工艺,评估了全陶瓷球轴承的服役性能及其试验技术,并针对其相关技术与应用进行了展望。

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机械工程

采油螺杆泵定子橡胶研究综述

王世杰, 陈之举, 李云龙, 钱程, 杨斌

2024, 46(5): 620-630. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.05.11

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采油螺杆泵在高黏度、高含砂量原油开采中具有突出优势,螺杆泵工作原理和工作环境决定了其核心部件橡胶定子的使役寿命,提升螺杆泵定子橡胶材料的耐磨、耐溶胀等性能具有重要意义。介绍了采油螺杆泵的核心部件组成和采油工作原理,面向螺杆泵定子橡胶的实际需求,梳理了国内外学者在定子橡胶材料老化、溶胀、摩擦等关键性能方面的主要研究成果,并针对近年来新兴的材料多尺度研究手段,从概念、原理、方法及其在定子橡胶力学与摩擦学性能等方面进行了综述,对未来持续提升采油螺杆泵定子橡胶耐磨、耐溶胀等性能的方法与研究手段进行了展望。

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机械工程

激光定向能量沉积技术的研究现状与应用进展

刘伟军, 张凯, 王慧儒, 卞宏友

2024, 46(5): 631-645. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.05.12

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激光定向能量沉积(LDED)技术作为一种前沿增材制造技术,在材料加工和产品制造领域展现出显著优势,综述了LDED技术的发展历程、基本原理、技术特点及其在多个工业领域的应用现状。LDED技术能够有效提升材料利用率、缩短制造周期,并实现复杂零件的直接制造,尤其在航空航天、汽车制造和医疗等领域具有广泛应用前景。通过仿真分析、在线监测和闭环控制策略,LDED技术进一步提高了成形精度和产品质量。随着LDED技术的成熟和优化,该技术有望在降低成本、提升性能以及推动制造业绿色转型方面发挥更大作用。

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机械工程

往复压缩机进气阀气量无级调节技术现状及展望

王德喜, 崔玮琳, 洪晓, 吴海琦

2024, 46(5): 646-653. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.05.13

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往复压缩机供气与需求不匹配是导致能耗高的主要原因,进气阀气量无级调节技术是解决该问题的有效手段,其实现方式包括直线网状部分行程顶开式调节系统和旋转杯状全程可控式调节系统。直线网状部分行程顶开式调节系统可以实现对压缩气量的精准连续调节,本质为液压传动控制,但存在通流面积小、阻力损失大、撞击严重、执行系统复杂及故障点多等缺陷。旋转杯状全程可控式调节系统是一种新型气量无级调节技术,其本质为机电一体化,原理是通过伺服电机对杯状阀进行精准调控,具有通流面积大、阻力损失小、开阀无摩擦、关阀摩擦行程小及运动部件无撞击等优点。对2种调节系统的理论、结构、控制系统、能效进行了全面的综述,指出旋转杯状全程可控式调节系统是未来的发展方向,应从旋转杯状全程可控式调节系统的理论研究、结构优化、材料研制及智能系统开发等方面开展深入研究。

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机械工程

数字化增材制造的研究进展与发展趋势

邢飞, 刘琦

2024, 46(5): 654-664. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.05.14

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以数字化为基础的工业物联网(IIoT)使制造业进入了高效率、高可靠、低成本的智能制造时代。近年来,增材制造作为一种新型制造方法,在航空航天、流程工业、模具制造、汽车制造等领域呈现出广泛应用前景。增材制造过程中以大数据为基础的高性能计算和分析处理对平衡“质量-效率-成本”尤为重要。立足于数字化智能制造,对增材制造云平台的实现原理、云增材制造工业软件体系进行了深入剖析,阐述了数字化增材制造的挑战和潜力。

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机械工程

复杂装备运维系统数字孪生应用框架

魏喆, 张凯, 王忠凯, 许铎, 黄国田

2024, 46(5): 665-675. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.05.15

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针对当前复杂装备运维系统急需实现智能化转型的问题,提出了一种与深度学习技术相结合的复杂装备运维系统数字孪生框架,建立了基于深度学习的复杂装备运维系统数字孪生理论和应用框架。在理论层面,结合深度学习构建了多层次的运维系统数字孪生框架;在应用层面,基于“知识-数据-模型”并行驱动的形式,构建了运维系统全生命周期的数字孪生应用框架;在数据角度,提出了一种理论框架与NST模型结合的应用形式,并通过实验进行了验证。实验结果表明,针对动车组的非稳态时间序列数据,NST模型具有更好的预测效果。

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信息科学与工程

长输油气管道内检测技术

杨理践, 石萌, 耿浩

2024, 46(5): 676-684. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.05.16

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管道内检测技术是长输油气管道内检测最有效的方法之一,是长输油气管道缺陷检测、评估与完整性评价的重要手段。随着我国能源行业的高速发展,管道成为能源输送的最有效载体,这对管道内检测技术提出了新的挑战,应运而生多种新的检测方法与解决方案。梳理了长输油气管道内检测技术的发展过程,阐述了长输油气管道内检测技术的国内外研究现状,针对长输油气管道内检测现存在的问题,对新技术、新方法的原理、应用情况进行归纳总结,并提出管道内检测行业的未来展望。

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信息科学与工程

DoS攻击下抛物型多智能体系统的输出反馈领导-跟随一致性

刘艳军, 昝文广, 唐丽

2024, 46(5): 685-692. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.05.17

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为了解决抛物型多智能体系统(MASs)在拒绝服务(DoS)攻击下的一致性问题,提出了一种基于输出反馈方法的MASs领导-跟随一致性控制协议来应对恶意攻击者发起的DoS攻击,从而实现智能体在无向通信拓扑图上的领导-跟随一致性。对DoS攻击的频率和持续时间进行了分析,利用Lyapunov稳定性定理推导了抛物型偏微分系统的稳定条件,证明了触发时间间隔不为零,避免了芝诺行为的发生,并通过仿真算例验证了理论结果的有效性。

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信息科学与工程

基于SE-Hardnet网络的无人机图像目标匹配算法

苏文博, 房群忠, 徐保树, 张程硕

2024, 46(5): 693-701. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.05.18

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针对无人机对目标进行匹配定位过程中,面临图像旋转变化及视角尺寸过小导致的图像特征提取困难等问题,提出了一种融合候选区域检测与SE-Hardnet特征提取网络的无人机目标图像匹配算法。通过Edge Boxes算法检测候选区域,结合SE-Hardnet网络进行特征提取,实现了目标图像的精确匹配。实验结果表明,所提算法在图像发生角度、尺寸变化时,具有更高的匹配正确率和鲁棒性,在近距离条件下图片数据集中的匹配正确率比现阶段图像匹配算法高8％～11％。为无人机目标定位提供了一种可行和有效的手段。

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材料科学与工程

原子制造过程的可视化与原位检测

李陈, 叶茂, 尹奎波, 徐涛, 孙立涛

2024, 46(5): 702-709. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.05.19

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可视化

原子制造是指将能量直接作用于原子,对原子进行精准可控去除、增加等操作,从而调控材料结构和性质的技术。为实现原子制造的精准性和可控性,跨尺度的实时观察与检测势在必行。原位透射电子显微技术不仅能在原子尺度下实时研究纳米材料结构与性质之间的关系,而且可以构建原子级器件并实现其性能的原位检测。简要综述了原位透射电子显微技术在纳米/原子精度的加工、器件构建及原位检测方面取得的重要进展,提出了当前原位透射电子显微技术在原子制造过程的可视化与原位检测领域面临的挑战和未来的发展方向。

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材料科学与工程

高居里温度BaTiO₃基无铅热敏陶瓷的研究进展

王占杰, 金忱

2024, 46(5): 710-721. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.05.20

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钛酸钡(BaTiO₃)基正温度系数电阻(PTCR)陶瓷材料由于具有独特的电阻-温度特性,被广泛用于制作各种热敏电阻器件。随着电子材料及元器件无铅化的要求日益迫切,高居里温度BaTiO₃基PTCR陶瓷的无铅化是必然发展趋势。介绍了PTCR效应的物理机制、BaTiO₃基PTCR陶瓷材料的性能指标及其影响因素,综述了高居里温度无铅BaTiO₃基PTCR陶瓷材料的研究进展,讨论了提高无铅BaTiO₃基PTCR陶瓷材料性能的策略与途径,以促进这一领域的进一步发展。

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建筑工程

智能建造技术的研究与应用展望

张春巍, 鲍德仁, 孙丽

2024, 46(5): 722-734. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.05.21

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可视化

在工业4.0背景下,建筑业进入数字化、智能化、信息化和工业化发展时代。智能建造技术的研究与应用是推动传统建筑业转型升级的重要支撑,然而智能建造技术存在建筑全生命周期发展过程中协同性不足、评价标准体系和数据管理制度缺乏、智能建造模式不兼容及初始投入成本高等问题,因而限制了建筑业在新时代的高质量发展。总结了智能建造技术的内核特征,并分别综述了BIM技术、AR/VR技术、区块链、建筑3D打印、建筑机器人、物联网、大数据和人工智能等相关领域新兴技术的发展及其在土木工程领域的应用。为推动智能建造技术更广泛的应用,提出建立统一的智能建造评价体系、提升数据安全、节约成本和加强多学科交叉应用等方面的建议,思考并回答了土木工程学科的未来发展问题,指出智能建造技术是土木工程行业的新质生产力。

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