空间堆碱金属热电转换系统性能分析与优化

随着深空探测的不断发展,作为最具发展潜力的动力能源之一,空间核动力系统的研究引起国内外学者广泛关注。空间核反应堆电源包含静态和动态转换两种方式,而在静态热电转换方式中,碱金属热电转换技术具有高效率、高功率密度和高比功率等优点,但其实际效率远低于理论水平,提高其效率等性能具有重要意义。本文采用碱金属热电转换系统的电特性模型和效率模型,探究BASE厚度、电流密度、高温区温度以及低温区温度对其效率和功率密度等性能的影响。在此基础上,以效率为优化目标,选取合适参数以获得较好的性能。     

超临界CO_2部分预冷循环特性分析及优化研究

针对超临界二氧化碳部分预冷循环,建立了循环热力学模型和经济学模型,分析了循环关键参数对循环效率和系统成本的影响。将透平进口温度、循环压比和换热器窄点温差作为优化变量,以系统的效率最大和成本最小为优化目标,利用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行多目标优化,获得优化解集的Pareto曲线。结果表明;超临界二氧化碳部分预冷循环是一种高效率的热力循环;在给定条件下,减小窄点温差、提高热源温度、提高透平和压气机的等熵效率可以增加系统效率,增大循环压比、降低热源温度、增加窄点温差可以降低系统成本;优化所得到的系统效率和成本呈同时增加的关系,需要从工程实际情况考虑来选取最优方案。     

曙光一号自由电子激光器的理论计算

系统总结曙光一号自由电子激光器理论计算的主要结果:包括曙光一号装置主要参数的选取和理解;磁场失谐曲线的计算;常参数摇摆器和变参数摇摆器的主要结果;高阶波导模的贡献;电子束参数扰动对激光性能的影响;空间电荷效应等。计算结果表明,常参数摇摆器激光输出功率可达80MW,效率约50％;变参数摇摆器激光输出功率可达250MW左右,效率约16％。     

基于导模共振效应的宽带宽透射型滤波器的设计与优化

基于导模共振理论,设计了一种工作中心波长位于632.8 nm的宽带宽透射型滤波器.根据瑞利异常理论公式,计算得到瑞利波长所在的光谱位置,从而证明异常现象对滤波器的带宽产生了拓宽作用.为了优化宽带宽滤波器的结构参数,利用严格耦合波理论通过计算不同参数条件下的光谱,分析了结构参数和材料对于透射光谱在带宽和峰值效率方面的影响,选取其中最佳的结构参数数值和材料,得到峰值效率为90％、带宽为95 nm的透射光谱.该宽带宽透射型导模共振器件在显示和成像领域有潜在的应用价值.     

混沌信号自适应协同滤波去噪

混沌信号协同滤波去噪算法充分利用了混沌信号的自相似结构特征,具有良好的信噪比提升性能.针对该算法的滤波参数优化问题,考虑到最优滤波参数的选取受到信号特征、采样频率和噪声水平的影响,为提高该算法的自适应性使其更符合实际应用需求,基于排列熵提出一种滤波参数自动优化准则.依据不同噪声水平的混沌信号排列熵的不同,首先选取不同滤波参数对含噪混沌信号进行去噪,然后计算各滤波参数对应重构信号的排列熵,最后通过比较各重构信号的排列熵,选取排列熵最小的重构信号对应的滤波参数为最优滤波参数,实现滤波参数的优化.分析了不同信号特征、采样频率和噪声水平情况下滤波参数的选取规律.仿真结果表明,该参数优化准则能在不同条件下对滤波参数进行有效的自动最优化,提高了混沌信号协同滤波去噪算法的自适应性.     

ORC换热设备结构与操作参数多目标同步优化

随着全球性的能源紧缺和环境问题日益严重,通过充分利用可再生能源和工业余热资源,从而提高能源利用效率是缓解能源和环境问题的重要方式。有机朗肯循环(ORC)是最有应用前景的低品位热能发电技术之一。本文针对ORC系统建立了结构参数和系统操作参数同步优化的换热设备多目标优化模型,采用R245fa为工质和板式换热器,以效率最大和比投资成本最小为目标函数。首先分析了单个变量(蒸发压力、冷凝压力、过热度、蒸发器板间距、冷凝器板间距)对系统性能的影响,然后选取了系统的运行参数(蒸发压蒸发压力、冷凝压力、过热度)和换热器的结构参数(蒸发器和冷凝器的板长、板宽、板间距)九个参数为决策变量,利用遗传算法进行ORC换热设备结构与操作参数多目标同步优化,获得多目标优化的Pareto最优前沿及对应的最优系统运行参数和最佳换热器结构参数组合。     

减反膜对单晶硅太阳能电池性能的影响分析

在太阳能电池效率的评价中，电池材料、掺杂浓度、扩散长度等都是比较重要的参数，合理地改变相关参数可以优化太阳能电池的性能，提高电池效率。此外，在太阳能电池表面镀一层具有减反作用的光学薄膜（简称减反膜）也是提高电池效率的重要手段。以提高电池效率为目标，对单晶硅太阳能电池的掺杂浓度和扩散长度等微观参数进行计算优化，分析了掺杂浓度和扩散长度变化对电池效率的影响。并在此基础上分析了不同类型的减反膜对于电池效率的影响，给出了最佳减反膜材料及其膜系厚度，并且结合镀膜后电池量子效率的变化验证了其准确性。结果表明，在优化电池掺杂浓度和扩散长度的基础上，选择合适的减反膜，电池效率最高可达20.35%，相比于优化前提高了8.25%。     

基于可用能和熵产分析500 W/4.5 K氦制冷机优化

利用流程模拟软件对500 W/4.5 K氦制冷机建立静态模型,建立制冷循环的可用能效率以及系统熵产的分析公式。选取透平路分流系数、透平路中间压力、透平路进口温度和压机出口压力关键参数为研究对象,采取氦制冷机的可用能效率分析和系统熵产分析相结合的研究方法,对氦制冷流程进行优化分析。优化后的500 W/4.5 K氦制冷机的透平路分流系数为50%,透平路中间压力为4.7 bar,透平路进口温度为30 K,压机出口压力为10 bar。通过对氦制冷机的性能优化,极大提高了运行效率,减小了能耗。     

单钩型波形板气液分离器结构参数优化研究

为优化单钩型波形板气液分离器的分离性能,本文基于有限容积法(FVM),支持向量机理论(SVM)和多目标遗传算法(GA)建立了分离器分离效率与压降关于结构参数的回归预测模型和优化计算模型。基于此,分析了几何参数与运行参数对分离器分离效率和压降的影响规律,在此基础上对分离器关键结构参数进行了优化与设计。参数分析结果表明,分离器分离效率与压降随钩板占据流道面积和气流速度的增大而增大。结构参数优化研究表明,该优化计算模型可有效提高单钩型波形板气液分离器的分离性能;同时,本文的优化设计方法也可以推广到其他类型的气液分离器的优化与设计中去。     

多级燃气涡轮的最优设计

多级燃气涡轮的最优设计陈林根，彭义恒，龚建政（海军工程学院武汉４３００３３）关键词：多级燃气涡轮，最优设计，效率，质量一、前言提高燃气涡轮性能的途径之一是采用最优化技术。已有一些文献讨论了涡轮的最优设计问题，包括叶型的优化·通流部分平均截面参数的优化...     

Optimization of the wallplug-efficiency of laser diodes by an electro-optical-thermal black-box model

A black-box model for the optimization of the wallplug efficiency by choosing appropriate “external” parameters of an edge emitting laser – resonator length, operating current – is presented and applied to a high-power laser and a communication laser.     

紧凑型激光二极管抽运全固态355 nm连续波紫外激光器

报道了一台激光二极管端面抽运Nd:YVO₄晶体内腔三倍频355 nm激光连续输出的全固态紫外激光器.激光腔采用紧凑型简单凹平直腔,腔长仅为70 mm.利用两块LBO晶体进行腔内倍频、和频,当注入抽运功率为2527 W时,获得最大功率为306 mW的355 nm连续波输出,光光转换效率为012％,输出功率短期不稳定性为53%,355 nm激光输出光束质量良好.通过采用内腔倍频技术和设计合理的腔参数,实现了中小功率连续输出的全固态紫外激光器的小型化、便携化,进一步拓宽了紫外激光器 关键词： 激光二极管端面抽运 内腔三倍频 连续波 355 nm激光     

A comparative study of approaches for spectral control of Ti:sapphire pulsed lasers

The results of a comparative study (theoretical and experimental) of two original approaches for spectral control of two-wavelength pulsed Ti:sapphire (Ti:S) lasers and the most popular conventional methods are presented. Single line operation as a particular case is considered. We compare our own methods: (i) combined dual pulse pumping–passive self-injection locking (DPP–PSIL) and (ii) coupled cavity dye laser injection locking (CCLIL) with the conventional methods: (i) intracavity selection (IS), (ii) PSIL and (iii) traditional injection locking using an external dye laser. The most important criteria—laser efficiency, emission line width, tuning range, spectral purity and buildup time are compared under optimized conditions. The comparison is made using the same pump source with constant output energy in each case. The results serve as a basis for choosing correctly the most suitable spectral control technique for a particular Ti:S laser application. It is shown that the DPP–PSIL method guarantees a remarkable improvement of the Ti:S laser performance (nearly doubling the laser efficiency with the same line width and comparable laser tuning range as IS, combined with a protection of the selectors). The CCLIL approach assures a maximum laser efficiency in narrow line emission in addition to a minimal and reproducible buildup time. The IS method provides a maximal tuning range.     

超短脉冲激光光束被局域体全息光栅衍射的性质分析

利用二维耦合波理论,分析了超短脉冲激光光束被完全重叠型的局域体全息光栅衍射的时空变化性质,给出了衍射和透射脉冲激光光束沿光栅出射边界的强度时空分布。以LiNbO3晶体为例,数值研究了衍射光脉冲强度沿光栅出射边界的分布和脉冲波形的变化及光栅的总衍射效率受光栅二维尺寸、入射角度、光栅折射率调制度及入射脉冲的脉冲时域半峰全宽等条件的影响而变化的情况。与一维体全息光栅对超短脉冲激光光束衍射的性质,及此光栅对连续光衍射的性质作比较,给出了合理选择光栅参量及入射条件以在光栅出射边界上得到总衍射效率较大且分布较均匀的衍射光脉冲的方法。     

Advancement and problems of fullerene-oxygen-iodine laser

The methods of improving the efficiency of a fullerene-oxygen-iodine laser are investigated. In the course of this research, we developed new fullerene coatings that possess better mechanical and radiative hardness, as well as higher efficiency of singlet oxygen generation. We show that, by using these coatings, the energy yield per unit volume of the active medium can be increased to 9 J/l, which is almost two times higher than the previous result. The energy efficiency of the laser can also be increased by a factor of nearly two. At the same time, several problems were revealed that hinder the further improvement of the laser efficiency and its long-term operation with stable parameters of the output radiation. We outline principal approaches to further optimization of the laser design that would help to overcome the negative factors and make it possible to create a fullerene-oxygen-iodine laser with high and stable parameters of the output radiation.     

激光诱导预分离荧光法窄带及宽带测温实验研究

介绍了激光诱导预分离荧光法测温的原理及实验结果。利用可调谐KrF准分子激光器 ,在常压甲烷 空气火焰内测得了OH自由基的系列荧光谱 ;并对它们的谱线结构进行了分析 ;给出了利用窄带激光和宽带激光两种不同激励条件下测量的温度值。通过选择适当的激励线及激光能量 ,减去背景噪声等途径 ,使两种方法的测量精度均高于 3 %。     

Enhancing Coherent Combining Efficiency via Choosing Appropriate Lasing Wavelength in a Michelson Compound Cavity Based on Two 3 dB Fibre Loop Mirrors and One Fibre Bragg Grating

Enhancing coherent combining efficiency via choosing appropriate lasing wavelength in a Michelson compound cavity based on two 3 dB fibre loop mirrors and one fibre Bragg grating （FBG） has been experimentally demonstrated. The FBG with 4.5% reflectivity is replaced at the cleaved facet with 4% Fresnel reflection. A high coherent combining efficiency of 93.5% is obtained when the FBG with central wavelength at 1559.845nm is introduced into the cavity, while it is only 90.1% combining efficiency with the FBG at central wavelength 1557.830 nm. In comparison with other reports, the proposed compound-cavity laser has the advantage of needless tuning FBG to obtain the coherent condition, and it is facile to ascertain the seemly wavelength lasing for a Michelson compound cavity.     

Comparative study of beam expanders used in nitrogen laser pumed dye lasers

Four methods of beam expanding in nitrogen laser pumped dye lasers were investigated, and compared. The most important parameters of beam expanders were considered i.e. the magnification, and the efficiency of feedback. Besides the optimalization of multiple-prism beam expanders, a new combined beam expander was studied, and optimalized. This combined, prism-grating beam expander produced high efficiency of feedback in a wide range of magnifications and easily produced single mode operation with 4% energy conversion efficiency.     

全固体小型Yb:YAG激光器热效应及输出特性研究

利用中红外相机及干涉测量技术研究了二极管泵浦小型Yb:YAG激光增益介质在激光及非激光条件下的温度分布、温度梯度、热透镜效应,同时根据对热效应的研究,对激光器的参量进行了优化研究了在不同掺杂浓度下激光器的输出特性对于2.3at.%掺杂浓度,得到激光输出功率为1.7W,斜效率26.2%,光光转换效率为13.5%的实验结果;对于5.0at.%掺杂浓度,得到激光输出功率为2.5W,斜效率51%,光光转换效率为24%的实验结果。