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基于首腔缩窄的挡板式太阳能空气集热器性能提升
摘要： 本文提出一种通过重新排列集热器内挡板来缩小首腔室宽度，从而优化折流板式太阳能空气集热器热性能的新思路。采用数值模拟与实验相结合的方法研究了由四块挡板分隔成五个腔室的集热器，并通过流动与传热分析揭示了性能提升机理。模拟结果表明：首腔室宽度对热效率影响显著，而对压降影响较小；当总腔室尺寸为2000 mm×1000 mm×120 mm时，首腔室宽度为200 mm时可获得最大热效率增长率——在雷诺数1.8-5.5×10^3范围内，相比挡板均匀分布的模型提升达16.90%。按1:0.5比例搭建了实验台，通过四种集热器模型在三种工况下的研究验证了该方法的有效性。实验结果显示：首腔室缩窄法具有较稳定的优化效果，热效率增长率保持在9.73%-16.10%之间，表明该方法对尺度变化不敏感且具有一定适应性。
关键词： 实验验证、数值模拟、性能优化、首腔缩窄、太阳能空气集热器
更新于2025-09-23 15:23:52
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一种用于热虹吸式平板太阳能集热器的新TRNSYS类型：验证与优化流程
摘要： 本文提出了一种新型TRNSYS组件（称为Type 99），可用于评估太阳能平板集热器（FPC）热水系统的能量性能。该新型组件的精度高于TRNSYS库中的标准组件（Type 45a），因其根据工作流体温度估算水的密度和比热容。研究还展示了针对不同商用FPC系统布局的实验数据，开发的Type 99通过模拟与实验结果的高度吻合得到成功验证。利用该新型组件开展了实验设计（DoE）分析，旨在评估对两类FPC能量与经济性能影响最大的设计与运行参数，具体研究了集热管直径、倾斜角度、储水箱容积及保温层厚度等参数。针对三类住宅生活热水（DHW）生产应用案例及三个欧洲气候区（弗赖堡、那不勒斯和拉纳卡）开展分析，并通过调整相同的设计与运行参数，以两种目标函数进行优化：最佳能量表现（最大一次能源节约PES）和最佳经济性能（最小投资回收期SPB）。研究获得了新颖的设计准则与令人鼓舞的经济效益结果。
关键词： 经济评估、实验设计分析、建筑太阳能热系统、动态能效分析、实验验证
更新于2025-09-23 15:22:29
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利用超材料透镜的圆形开口环谐振器与细线提升贴片天线性能
摘要： 本文采用左手超材料透镜来提升微带贴片天线的性能。所用左手超材料是由圆形开口谐振环和细金属线构成的三维周期性结构。该三维周期性超材料结构在宽角度范围内呈现角度无关特性，因而可作为超材料透镜使用。不过，超材料结构无限周期截断对其散射特性、有效参数及均匀性无影响。将左手超材料置于微带贴片天线前方，利用其负折射率特性使辐射电磁波束尺寸减小，从而形成高度聚焦的波束。所提天线采用CST微波工作室进行设计与仿真，通过Nicolson-Ross-Weir算法选取合适模糊分支参数从S参数提取超材料有效参数。此外，通过旋转超材料结构相对于横电磁波激励探针并测量各旋转角度下的S参数与有效参数，验证了超材料透镜的角度无关性。通过参数分析研究了贴片天线与左手超材料透镜间距以及三维左手超材料结构尺寸对所提天线辐射特性与阻抗匹配的影响。实验验证方面，制作了工作于10GHz的所提天线，测量了含/不含超材料时的回波损耗、辐射方向图及增益。结果表明天线增益提升4.6dB，验证了利用负折射率超材料结构实现波束聚焦的原理，同时回波损耗与带宽略有降低。仿真与实验共同探究了微波频段负折射率超材料透镜的波束聚焦方案。
关键词： 微带贴片天线、CST微波工作室、波束聚焦、尼科尔森-罗斯-韦尔算法、参数分析、左手超材料、圆形开口环谐振器、负折射率、角度无关性、实验验证、细导线
更新于2025-09-23 15:21:01
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功率调制光纤环路传感器：理论与实验研究
摘要： 本研究聚焦于基于功率调制的传感器，该传感器采用单模光纤制成。由于透射光强中存在共振峰，其传感原理能够实现高精度、大测量范围的位移测量。我们为光纤环形传感器（FOLS）建立了理论模型，并通过实验数据进行了验证。结果表明理论预测与实验结果高度吻合，证实该传感器可用于位移测量。
关键词： 实验验证，光纤环路传感器，变形，理论模型，功率调制
更新于2025-09-23 15:21:01
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通过电热耦合模型确定光伏组件的电气特性和温度
摘要： 光伏组件通常在标准测试条件下进行测试。然而，光伏组件的性能高度依赖于地理位置、气候条件和太阳光谱。模拟是一种经济且实用的评估光伏组件在不同气候条件下性能的方法。由于需要耦合和相互作用的不同物理现象，光伏组件的建?？赡芙衔丛?。现有的多物理模型要么如数值模型般复杂，要么存在大量假设而过度简化。本研究基于先前开发的光电模型，引入了一种热电模型来评估光伏组件在不同气候条件下的性能。该模型计算光伏组件达到稳态条件后的电气参数和温度，可确定?？楦鞑愕奈露取⑷攘骷按热茸?。模拟与实验结果的对比显示偏差约为1%，表明两者具有良好的一致性。
关键词： 气候条件、模拟、热电模型、实验验证、光伏组件
更新于2025-09-19 17:13:59
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激光束熔化过程中钛合金热历史的数值模拟与实验验证
摘要： 在选择性激光熔化过程中，各层零件会根据几何形状和周围粉末材料逐渐升温。这会导致工艺边界条件不明确，并可能引发熔池尺寸不稳定，进而影响表面粗糙度和尺寸精度。一种应对方法是单独调整工艺参数，但在不了解每层确切热边界条件的情况下，就无法正确调整参数。本文提出并实验校准了一个宏观温度历程预测模型。设计具有悬垂等特征特征的试样，通过选择性激光熔化制造这些试样，同时用红外相机监测以校准数值模型的边界条件。这为针对零件个体调整工艺参数以提高SLM零件质量奠定了基础。
关键词： 实验验证、数值建模、钛合金、选择性激光熔化
更新于2025-09-12 10:27:22
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非均匀与均匀相关空间部分相干激光束在水下传播的闪烁实验
摘要： 我们报道了非均匀相关(NUC)、高斯谢尔(GSM)和多高斯谢尔(MGSM)模型空间部分相干激光束在水下传播的实验研究。实验探讨了两种场景：静水和机械扰动水。本研究的主要目的是对比不同相关函数光束的闪烁性能。结果表明，与GSM和MGSM光束相比，NUC光束的闪烁指数绝对值普遍更高。我们推测该效应与NUC光束的产生方法有关。需要说明的是，本结果仅反映特定实验场景下的情况，并展示了以高斯光束作为湍流水平基准时GSM、MGSM与NUC光束的相对对比。要进一步拓展均匀相关与非均匀相关空间部分相干光束传播特性的研究范围，仍需开展更多工作。
关键词： 多高斯谢尔模型光束、非均匀相关、部分空间相干性、闪烁、实验验证、水下激光传输
更新于2025-09-12 10:27:22
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光伏组件在动态条件下的电热耦合建模
摘要： 本文提出了一种适用于非稳态及多种环境条件（包括环境温度、太阳辐射和风速）下的光伏组件电-热耦合模型。验证结果表明，该电模型与热模型均与实验数据高度吻合。经验证的模型随后被用于研究热阻分布、环境条件及冷却方式的影响。结果显示，辐射热阻与对流热阻对光伏电-热性能具有重要影响，而传导热阻在某些情况下可简化忽略。研究还表明太阳辐射、环境温度和风速等气象条件对光伏性能的影响存在差异，在参数设计时需谨慎选择。此外，通过动态评估不同季节及全年特定光伏阵列的长期表现来验证耦合模型性能。模拟结果与实验数据吻合良好——尽管天气条件变化，四个季节的日能量相对误差仅为1.06%~6.17%，且基于本模型计算的月均能量值（1185.4 kWh）与PVsyst软件结果（1132.6 kWh）仅相差4.66%，再次验证了模型的准确性。
关键词： 实验验证、性能评估、光伏组件、电热耦合模型
更新于2025-09-11 14:15:04
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采用潜热储热的平板太阳能集热器热模型及户外实验数据验证
摘要： 本文提出了一种热建模策略，用于评估集成相变材料（PCM）的平板太阳能集热器（FPSC）中潜热储存技术的性能。基于简化的半经验关联式建立了热动力学模型，该模型包含装置各部分传导、对流和辐射的热传递过程。通过一组离散空间层的能量平衡描述PCM的熔化过程，以计算温度和液相分数。该模型采用经户外实测数据验证的改进型平板太阳能集热器原型进行验证——该原型在吸热板与隔热层之间增设了PCM容器。验证结果表明：相较于实验测量值，该模型能以极低的计算资源实现装置整体热性能的高精度估算。研究展示了20天实测条件下（包括高/低入射辐射日及两种不同PCM）的模型预测与测试数据对比，其中玻璃盖板、吸热板、出水口及PCM温度的预测最大误差为4.62%。该模型被用于分析集热器热性能，在两种工况下（无强太阳辐射变化的晴空条件与太阳辐射波动的散射天气）对主要部件温度、传热、储能及PCM液相分数进行估算分析。通过模型评估对比了两种不同熔点（45°C和60°C）PCM与无PCM工况的性能差异。
关键词： 平板太阳能集热器，热能存储，热模型，实验验证，相变材料
更新于2025-09-10 09:29:36
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一种用于灰度图像分割的空间约束偏移非对称拉普拉斯混合模型
摘要： 本文研究了灰度图像分割问题，并提出了一种包含平移非对称拉普拉斯分布分量的新混合模型。该模型采用平移非对称拉普拉斯分布而非传统高斯模型来描述像素特性，同时引入了相邻像素的空间约束条件，使模型对图像噪声和异常值具有鲁棒性。通过期望最大化（EM）算法估计未知模型参数，可确保收敛至局部最小值。实验验证部分采用合成图像与真实芯片图像进行测试，证实了所提图像分割方法的有效性。
关键词： 偏移非对称拉普拉斯混合模型、期望最大化算法、灰度图像分割、实验验证
更新于2025-09-10 09:29:36