专题 燃烧过程
林泽峰, 姜雪, 张天琦, 等. 氨/氢混合燃料超燃冲压发动机模拟仿真研究[J]. 西安交通大学学报, 2025,59(6):1-10.
摘 要
为推进飞行器燃料向无碳、可持续化转型，针对氨/氢混合燃料在超燃冲压发动机中的应用开展了燃烧数值模拟研究。首先，采用德国航空航天中心（DLR）燃烧室结构，建立超燃冲压发动机燃烧室模型，并对该模型在冷态和热态工况下的可靠性进行验证；接着，开展了不同比例氨燃料掺混工况下的数值计算和燃烧特性分析。研究发现：随着整体燃料中氨燃料质量分数的增加，燃烧室内反应温度有所降低，燃料型NOx的产量显著增加；由于氨燃料化学反应活性低，在高速流场中难以充分燃尽，掺混燃料后，燃烧效率相较纯氢气工况有明显下降；当氨燃料质量分数为30%时无法稳定燃烧，提高进气来流压力、进气温度和燃料温度均能够达到稳定燃烧边界拓展的效果。该研究为认识超声速燃烧中湍流与燃烧化学相互作用的规律提供了参考，同时为氨燃料超声发动机的设计与优化提供了性能预测依据。
任宪丰, 王金平, 牛凯丽, 等. 喷射压力对甲醇缸内直喷发动机燃烧和排放特性影响的实验研究[J]. 西安交通大学学报, 2025,59(6):11-20.
摘 要
为准确揭示喷射参数对发动机性能的影响规律，基于单缸柴油机构建了甲醇缸内直喷发动机实验平台，利用台架实验系统研究了中等转速和中等负荷工况下，喷射压力对直喷甲醇发动机动力性、经济性、燃烧和排放特性的影响规律。结果表明：提升喷射压力对放热速率改善作用有限，对燃烧始点、燃烧重心、燃烧终点、火焰发展期和燃烧周期影响较小，但能显著降低缸内循环变动。喷射压力的提升可改善混合气均匀性与充气效率，增大发动机指示平均有效压力（IMEP）和缸内压力峰值（pmax）。当进气压力为0.065 MPa时，相比甲醇喷射压力为6 MPa和22 MPa时IMEP的循环变动和pmax的循环变动分别降低了42.7%和37.3%，IMEP增加了6.8%。此外，喷射压力对排放物影响复杂：随着喷射压力的提升，CO排放量近似线性下降，NOx排放量大幅增加，碳氢化合物和甲醇排放量因进气压力而异，甲醛排放量则略有上升。研究明确了喷射压力对甲醇缸内直喷发动机的影响，可为实际发动机控制策略的开发和优化提供理论基础和数据指导。
郭镇源, 戴艳俊, 王云刚. 固体火箭发动机碳/碳复合材料喷管的传热及烧蚀特性研究[J]. 西安交通大学学报, 2025,59(6):21-31.
摘 要
为精确分析火箭发动机喷管烧蚀过程及准确预测喷管壁面的烧蚀率，基于FLUENT软件和自定义函数二次开发程序，建立考虑化学烧蚀、机械侵蚀和壁面退移的动态耦合模型，采用数值方法模拟喷管内的流动传热和烧蚀，分析了喷管内的流动、传热、烧蚀特性以及影响烧蚀的主要因素。模拟结果表明：喷管喉部上游区域烧蚀最为严重，第5 s时，烧蚀率峰值为0.44 mm·s－1；化学烧蚀是造成喷管烧蚀的主要原因，与喷管入口压力和温度正相关；辐射换热对烧蚀的影响主要体现在点火初期；机械侵蚀主要发生在喷管收敛段区域，与颗粒粒径和质量流量近似成正比，颗粒粒径为100 μm时，机械侵蚀率峰值为0.04 mm·s－1，粒径每增大25 μm，机械侵蚀率峰值增加0.01～0.02 mm·s－1，质量流量每增大0.2 kg·s－1，机械侵蚀率峰值约增加0.015 mm·s－1。该研究可为固体火箭发动机喷管的热防护设计提供参考。
杨正浩, 耿琪, 贾光宇, 等. 压缩比与点火正时对氢燃料椭圆转子发动机综合性能的影响[J]. 西安交通大学学报, 2025,59(6):32-41.
摘 要
为解决转子发动机狭长结构与偏心运动导致的燃烧性能差这一难题，提出了一种采用氢燃料的椭圆转子发动机，探索压缩比与点火正时对转子发动机动力学与热力学特性影响机制，提高发动机综合性能与能量转化效率。基于时序法建立椭圆转子发动机0维模型，将燃烧室系统内的热力学参数与物质组分视为均匀分布，依次建立层流火焰燃烧、漏气、传热、NO排放子模型；在此基础上，探究了压缩比（7、9、11）与点火正时（320°、330°、340°、350°）对稀燃条件下氢燃料椭圆转子发动机燃烧放热特性的影响。结果表明：提前点火会增加缸内高压持续期，增大工质泄漏；在低压缩比下，过晚的点火会使得缸内压力严重偏离等容燃烧曲线，降低发动机热功转换效率；压缩比为9的参考工况下，随着点火正时从320°升高至350°，峰值缸内压力下降了1.30 MPa，延后了13.86°；当压缩比升高至11时，发动机于较晚的340°点火可获得最高的指示功率12.67 kW与最低的指示油耗76.03 g/（kW·h），此时热效率达到0.338，较参考工况（压缩比为9、点火正时为330°）提高了1.65%。
杨猛, 张旭, 王明明, 等. 含电磁敏感铁丝推进剂的制备及其燃烧性能研究[J]. 西安交通大学学报, 2025,59(6):42-51.
摘 要
针对固体推进剂燃烧智能调控难及燃烧机制不明的问题，将铁丝嵌入丁羟体系制备电磁敏感推进剂，获得燃烧特性数据并揭示燃烧调控机制。首先，筛选出电磁激励下升温较快的铁丝作为电磁敏感材料，采用化学平衡计算程序对嵌入铁丝的推进剂能量进行模拟；然后，利用可视化燃烧实验平台和材料试验机，开展燃烧及力学性能实验；最后，结合电磁场模拟，阐释了电磁激励下嵌入铁丝推进剂的燃烧速度调控机制。实验结果表明：随着嵌入铁丝直径的增加，推进剂固相成分增加，理论比冲下降，密度增大且燃烧速度先增加后降低；嵌入0.4 mm直径铁丝推进剂的最大抗拉强度为0.714 MPa，在电磁激励下的燃烧速度为6.10 mm/s，较无电磁激励下相同推进剂的燃烧速度增加2.65倍，较未嵌入铁丝的推进剂增加5.26倍；含铁丝推进剂在电磁激励下受到高温燃气、铝/含铁氧化物燃烧放热及电磁场的共同作用，温度升高更快，未燃推进剂预热区温度更高，导致其燃烧速度增加更快。该研究可为电磁敏感推进剂设计及燃烧调控提供实验支撑和理论依据。
专题 材料性能优化
曲仕齐, 孟永鹏, 朱本钦, 等. 萘四甲酸二酐改性的聚醚酰亚胺共聚薄膜高温储能性能研究[J]. 西安交通大学学报, 2025,59(6):52-62.
摘 要
针对聚醚酰亚胺（PEI）在高温（T>100 ℃）、强电场（E>400 MV/m）下因电导损耗增大导致介电储能性能大幅度下降的难题，提出基于高电子亲和能单体的共聚改性方法来提升材料高温储能性能。采用1，4，5，8-萘四甲酸二酐（NTCDA）单体与常规的PEI单体进行共聚反应制备系列NTCDA-PEI（nPEI）薄膜，研究了不同NTCDA共聚比例对材料热性能、介电性能、击穿性能和储能性能的影响规律，并结合跳跃电导模型和热刺激电流测量，分析了共聚薄膜的电导和陷阱特性对储能性能影响的内在机制。结果表明：共聚薄膜在介质中引入了更多的电子陷阱，有效抑制了高温下载流子的迁移，实现了电导电流的下降和击穿电场强度击穿场强的提高，进而使nPEI薄膜在高温下实现放电能量密度与充放电效率的提升。当NTCDA物质的量分数为1.5%时，共聚薄膜性能如下：在150 ℃下的性能最优，击穿电场强度为574.35 MV/m，比纯PEI提高了14.0%；最大放电能量密度为6.38 J/cm3，比纯PEI提高了50.8%；充放电效率从纯PEI的52.2%提升至88.7%。该研究为开发适用于高温环境下的储能器件提供了一种解决方案。
赵新波, 屈治国, 张剑飞, 等. 膨胀石墨和碳纳米管涂层对相变材料性能的影响[J]. 西安交通大学学报, 2025,59(6):63-72.
摘 要
针对目前光热转换和储存复合相变材料制备较为复杂和成本高的问题，提出了一种低成本、易制备的添加涂层的方法。采用膨胀石墨和碳纳米管来改善石蜡/膨胀珍珠岩复合相变材料的储热性能以及光热转换性能，研究了不同太阳光强度下，碳纳米管和不同质量比的膨胀石墨对太阳能光热转换和储存性能的影响。太阳能光热转换实验结果表明：添加膨胀石墨可以提高纯石蜡和石蜡/膨胀珍珠岩的储热速率，与纯石蜡和石蜡/膨胀珍珠岩相比，添加膨胀石墨的复合相变材料的储热速率分别提高了2倍、0.63倍。添加碳纳米管涂层可有效提高太阳能光热转换性能，石蜡和石蜡/膨胀珍珠岩的光热转换效率分别提高了1.82倍、0.6倍。随着循环时间的增加，复合相变材料的光热转换性能有所下降，并逐渐保持稳定，最高温度稳定在65 ℃左右。大多数研究样品的光热转换效率在90%以下，所研究的光热转换效率能达到90.76%，这表明在复合相变材料表面添加碳纳米管以提高光热转换性能是一种既简单又有效的策略。
张轩铭, 孙琨, 张靓, 等. β-磷酸钙增强锌合金激光选区熔化成型与界面调控[J]. 西安交通大学学报, 2025,59(6):73-81.
摘 要
针对传统金属骨植入物降解性能和成骨性能较差的问题，提出了一种兼具优良力学性能和成骨性能的锌合金骨植入物方法。首先，采用机械方法制备均匀混合的锌镁和β-磷酸钙粉末；然后，采用激光选区熔化技术成型β-磷酸钙增强锌合金，得到最佳工艺参数；最后，通过在β-磷酸钙表面包覆纳米ZnO，对成型后的复合材料进行界面调控，以增强其力学性能。实验结果表明：最佳激光扫描速度为800 mm·s－1；成型后的复合材料微观组织精细，致密度达到99.7%，维氏显微硬度达到168.66，抗压强度达到517.34 MPa；经界面调控后，复合材料的维氏显微硬度、抗压强度约为183.96和602.65 MPa，相较于原始复合材料分别提高了9%和16%，界面结合强度和整体力学性能得到显著提升。研究表明激光选区熔化技术成型的锌镁和β-磷酸钙复合材料是一种很有前途的骨植入材料，可为制备锌合金骨骼植入体提供参考。
赵越, 赵一楠, 许燕, 等. 用于骨修复中可降解生物陶瓷的制备与性能优化[J]. 西安交通大学学报, 2025,59(6):82-92.
摘 要
针对骨修复应用中硅酸钙存在机械强度不足的问题，通过化学沉淀法，制备了一种掺镁硅酸钙陶瓷材料，并构建了兼具良好机械强度和生物相容性的骨修复支架。首先，向硅酸钙粉体中引入不同质量分数的镁粉末颗粒，并改变镁与硅酸钙粉体的掺杂比例，通过球磨、脱脂烧结等工艺制备掺镁硅酸钙陶瓷材料；然后，采用3D打印数字光处理技术(DLP)，打印内、外直径分别为2.8 mm和5 mm，高度为6 mm的空心圆柱，构建用于骨修复的骨支架；最后，采用力学实验、CCK-8细胞增殖检测和碱性磷酸酶检测(ALP)，探究镁掺杂量对可降解生物陶瓷抗压强度和生物相容性的影响规律。实验结果表明：所构建掺镁硅酸钙支架的弹性模量为94～110 MPa，是硅酸钙支架弹性模量(33 MPa)的2.85～3.33倍；掺镁质量分数分别为5%和10%的掺镁硅酸钙支架细胞存活率为94%～97%，具有良好的生物相容性；掺镁质量分数分别为15%和20%的掺镁硅酸钙支架细胞存活率均低于70%，不利于细胞增殖；当掺镁质量分数为10%、烧结温度为1 000 ℃时，掺镁硅酸钙支架兼具最佳的力学性能和生物相容性。
张建奇, 冯乐源, 李东鹤, 等. 采用堆叠长短期记忆神经网络的水质连续预测方法[J]. 西安交通大学学报, 2025,59(6):93-102.
摘 要
针对水环境监测中的水质参数异常、预测精度低等问题，提出了一种基于堆叠长短期记忆神经网络(SLSTM)的水质参数预测模型，以解决时序数据不完整带来的挑战。首先，分析了缺失或异常的水质数据时序特征，并基于堆叠长短期记忆网络设计了水质预测的深度神经网络模型；其次，采用逐点预测和多步预测方法对所提模型进行对比实验验证；最后，为了量化模型的预测性能，引入平均绝对百分比误差(MAPE)和均方根误差(RMSE)两类指标，评估SLSTM模型相对于支持向量回归(SVR)和自回归综合移动平均(ARIMA)模型的优越性。实验结果表明，在短期(24 h)和长期(48 h)水质余氯预测中，SLSTM的预测精度显著高于其他两类模型：在多步预测中，SLSTM的MAPE至少比SVR降低了9.15%；逐点预测中，SLSTM的RMSE至少比SVR降低了31.25%。此外，相较于ARIMA模型，SLSTM能够更有效地捕捉水质数据的非线性变化趋势，提升预测稳定性。研究不仅验证了SLSTM在水质参数预测中的有效性，还为水环境监测领域提供了新的视角和工具。
蒋首民, 成辉, 宋立明, 等. 神经算子增强的双级低压涡轮子午面流场全景式预测模型[J]. 西安交通大学学报, 2025,59(6):103-111.
摘 要
针对传统流场预测模型需对涡轮各性能参数分别构建导致其建模效率低、工程适用性差的问题，提出了一种可对涡轮级子午面任意关键性能参数进行高精度评估的高效全景式预测框架，并以双级低压涡轮为例建立了高精度涡轮子午面全景式预测模型。所提出的预测框架首先对涡轮级子午面温度、压力、密度及速度等6大基础物理量进行预测，进而对涡轮级总体性能参数、关键截面性能参数沿叶高分布和关键参数子午面进行预测。与此同时，为提升对子午面性能参数的预测精度，在全景式预测框架下将Transformer融入到神经算子网络，建立了Transformer神经算子（TNO）增强的子午面全景式预测模型。对基于TNO所构建的双级子午面预测模型进行测试表明，TNO模型可对双级低压涡轮质量流量、功率、膨胀比等总体性能参数和出口气流角、级反动度等沿叶高的分布，以及子午面熵值分布等进行高精度预测，且相对预测误差小于1%，TNO预测精度显著高于基于经典UNet网络的全景式预测模型。研究结果验证了所提的全景式预测框架与模型的有效性。
谢玉枚, 蔡远利, 高海燕, 等. 融合U-net网络的纯卷积视频预测模型[J]. 西安交通大学学报, 2025,59(6):112-121.
摘 要
为了解决基于深度学习视频预测中存在的时空特征提取不充分以及图像细节保留不足的问题，运用简单视频预测网络模型SimVP给出的Inception单元，提出了一种融合U-net网络的纯卷积视频预测模型（CUnet）。CUnet模型由3个核心模块组成：首先，Cell模块采用2D卷积层来提取空间特征，并将这些特征输入至多个Inception单元捕获时空特性；其次，DeCell模块通过Inception单元捕获时空特征，并借助2D反卷积层进行上采样操作，恢复图像原始尺寸；最后，引入U-net作为主干网络，将Cell模块和DeCell模块有机整合，有效保留了图像的细节信息，实现了高质量的图像重建。实验结果表明：在TaxiBJ数据集上，与当前表现最佳的时间注意力单元网络模型TAU相比，CUnet模型的预测精度提高了5.23%；在Human3.6M数据集上，与当前表现最佳的快速傅里叶Inception网络模型FFINet相比，CUnet模型的预测精度提高了12.88%。CUnet模型具有优秀的预测能力，可为纯卷积神经网络模型在视频预测领域的应用提供有益探索。
蒋璨, 崔龙豪, 夏童玲, 等. 过热蒸汽管道喷雾冷却特性数值分析[J]. 西安交通大学学报, 2025,59(6):122-132.
摘 要
针对蒸汽管道中喷雾冷却效果不佳及冷却后蒸汽温度分布不均匀问题，采用离散相模型对喷雾冷却过程进行数值模拟，研究了喷雾初始粒径、冷却水流量及喷嘴数对冷却过程的影响。首先，验证数值模型的有效性并设计正交实验；然后，通过极差分析探究不同参数对温度降低量、温度不均匀程度及液滴蒸发率的影响规律；最后，探讨液滴粒径不同导致的蒸发破碎现象差异对液滴蒸发率的影响。仿真结果表明：当粒径从50 μm增大到200 μm时，受到的曳力和撞击壁面引起的二次破碎影响逐渐增强，且随着液滴粒径的增大呈现先减小后增大趋势；冷却水雷诺数每增加439.04，管道出口平均温度降低约2 K；喷嘴数对出口温度分布的不均匀程度影响较大，当喷嘴数为2时，温度分布最不均匀，喷嘴数为4、冷却水雷诺数为4 443.2、粒径为50 μm时，冷却效果最优，温度分布最均匀。该研究可为明晰管道内喷雾冷却的影响因素及指导工程中减温器的选择提供理论基础和参考。
文思果, 李德昊, 余沛坰, 等. 燃气轮机拉杆转子跨尺度接触界面建模与模态分析[J]. 西安交通大学学报, 2025,59(6):133-143.
摘 要
针对燃气轮机拉杆转子接触界面刚度弱化和弧形端面齿磨轮加工与平面加工的统计差异性，提出了一种拉杆转子跨尺度接触界面建模方法，并分析了宏观几何参数和微观界面参数对界面效应的影响。首先，引入t Location-Scale分布表征弧形端面齿面微凸体高度分布，并基于实际弧形端面齿盘、齿面测量数据，印证了t Location-Scale分布的合理性和优越性；然后，建立了考虑材料完整变形过程的弧形端面齿跨尺度接触刚度模型，通过端面齿接触等效材料法，开展了某实际燃气轮机转子建模和模态分析；最后，开展了国内某周向拉杆重型燃气轮机转子模态敲击实验，对比传统统计学模型和未考虑接触效应仿真模型与实验结果，所提方法的仿真结果与真实结果吻合较好，前四阶模态的相对误差分别为2.61%、0.63%、0.03%和4.78%，误差相较于未修正前，分别提升了1.25%、2.92%、1.72%和1.55%。结果表明，所提方法对于弧形端面齿接触界面建模优于其他模型，为弧形端面齿周向拉杆转子提供了一种高效、准确的跨尺度建模方法。
杨昭, 郭振东, 苏鹏飞, 等. 采用SHAP的高压涡轮级高维设计空间数据挖掘[J]. 西安交通大学学报, 2025,59(6):144-154.
摘 要
为厘清涡轮级高维设计空间中各变量对级性能的影响，基于数据挖掘方法SHAP对GE-E3高压涡轮第一级的93个设计变量进行了知识挖掘。除常规数据挖掘工作中显著变量对总体性能的影响分析外，发展了显著变量对涡轮级沿叶高方向性能分布影响的分析方法，可视化表示了改善级总体性能的设计变量所影响的涡轮级的具体位置；同时，充分发挥SHAP局部解释的优势，在设计空间中选取典型样本进行归因分析，研究了各设计变量在样本性能指标变化中所发挥的作用。研究发现，对于高压涡轮级，影响级效率的显著变量包括有效出气角、静叶三维积叠参数、叶片吸力面前缘附近样条控制点等。基于GE-E3高压涡轮数据集进行数据挖掘归纳得到涡轮级设计准则：减小动叶中间截面有效出气角、增大静叶中间截面有效出气角，静叶三维积叠点周向顶部位置、周向中间位置向压力面偏移，静叶中间截面、动叶中间截面吸力面前缘附近控制点均向叶片变薄方向移动。遵循设计准则得到的最终设计使级效率提高了0.65%。
夏晓华, 朱英硕, 邱法博, 等. 结合点云距离和角度双阈值的桥梁拉索表面缺陷精确检测[J]. 西安交通大学学报, 2025,59(6):155-166.
摘 要
针对点云分割算法应用于桥梁拉索表面缺陷检测时容易出现错分割和运算量大的问题，提出了一种结合点云距离和角度双阈值的桥梁拉索表面缺陷精确检测方法。首先，通过设置拉索表面点到拟合圆柱面的距离阈值，实现缺陷初步检测；然后，设计结合点云聚类和方框滤波的拉索表面缺陷感兴趣（ROI）区域提取方法，基于初步检测结果，通过改进欧式聚类算法和方框滤波，分割出ROI区域；最后，构建一种基于点云法向量和拟合圆柱径向向量夹角的缺陷边界检测方法，通过设置角度阈值，分割出ROI区域中的缺陷点，实现了拉索缺陷区域边界的精确检测。研究结果表明：相较于不进行ROI区域提取和不进行点云聚类的ROI区域提取方法，所提方法能够减少40%以上的点云数据量，缩短超过15%的检测时间；拉索表面缺陷检测的平均精确率、召回率分别为96.83%和94.42%，综合评价指标F分数达到95.58%，均优于对比的随机抽样一致算法和区域生长算法，验证了所提方法的有效性和先进性。
杨想彦, 梁慧慧, 陈希, 等. 多尺度视觉增强语音驱动人脸生成[J]. 西安交通大学学报, 2025,59(6):167-176.
摘 要
针对现有语音驱动人脸生成方法在生成人脸视频清晰度和真实感方面的不足，设计了一种多尺度视觉增强的端到端人脸视频生成模型——VisClearTalk，并提出包含视觉增强模块的人脸解码器。首先，采用人脸编码器处理包含随机参考帧和下半张脸被遮挡的先验帧，从中提取面部特征；接着，采用语音编码器从音频中提取特征，以指导面部内容生成；随后，采用人脸解码器融合上述特征，并通过卷积模块初步重建面部图像；最后，采用视觉增强模块将多尺度卷积和残差融合，进一步增强人脸下半部分区域的细节和边缘信息，从而提升生成人脸视频的视觉质量。使用公开唇语识别数据集对VisClearTalk模型进行实验验证，结果表明：通过引入视觉增强模块，该模型有效提升了面部视觉内容的细腻程度和真实感，能够生成清晰自然的人脸视频；在性能指标方面，峰值信噪比达到34.349 dB，结构相似度达到0.933，可学习感知图像块相似度降低至0.040。研究结果可为当前人脸生成需求提供一种解决方案。
贾昕宇, 夏晓华, 苗龙龙. 利用两侧边线空间几何关系的单幅图像圆柱位姿实时估计[J]. 西安交通大学学报, 2025,59(6):177-184.
摘 要
针对现有圆柱位姿估计方法多利用二维图像通过迭代优化的方式对三维空间中圆柱的位姿进行估计，并且未充分利用三维空间中二维像平面、投影中心和圆柱位姿之间的线性几何关系以及存在耗时长的问题，提出了一种利用两侧边线空间几何关系的单幅图像圆柱位姿实时估计方法。首先对圆柱图像进行镜头畸变校正并结合最小二乘法提取圆柱图像两侧边线方程，然后通过坐标变换求取其在相机坐标系中的解析表达，之后基于相机成像原理利用光心坐标构建圆柱切平面的几何表示，最后通过建立的基于切平面平移交会的圆柱轴线空间位姿计算方法获得圆柱位姿参数。实验结果表明，采用所提方法进行圆柱位姿估计的距离误差小于0.41 mm，角度误差小于0.39°，单次运算时间小于2 ms，在不降低位姿估计精度的同时，运算时间较目前速度最快的圆柱位姿估计方法节省了96%，大幅度提高了圆柱位姿估计速度，实现了对圆柱位姿的实时估计。
朱镇, 张勤博, 张宏伟, 等. 油电混合-机液复合动力传动系统模式切换协调控制[J]. 西安交通大学学报, 2025,59(6):185-197.
摘 要
针对车辆动力传动系统模式切换过程中平稳性不足的问题，设计了一款油电混合-机液复合动力传动系统，将电机和发动机集成作为双动力源，通过机械-液压复合传动装置实现高效动力传递。研究从构型设计和动力传动模式分析入手，分别建立动力系统、传动系统、切换元件及整车动力传动系统的等效动力学模型，以电机低档切换至混合动力转矩耦合这一复杂过程为典型研究对象，建立物理模型，设计模糊比例、积分、微分（PID）控制器以调节电机转速，结合正交试验法优化切换元件的切换时序，实现电机与切换元件的复合控制。仿真结果表明：优化后的系统显著改善了模式切换的平稳性，输出轴的最大冲击度由11.418 8 m/s3降低至8.112 7 m/s3，转矩波动系数由4.771减小至3.874，转速波动幅度由17.118 6%降低至2.350 0%，切换时间由1.5 s缩短至0.7 s。硬件在环（HIL）测试实验进一步验证了该控制策略在不同模式切换及复杂工况条件下均能表现出良好的适用性和稳定性。
于曰伟, 宋云鹏, 李波, 等. 时滞对半主动悬架不同控制策略的影响[J]. 西安交通大学学报, 2025,59(6):198-208.
摘 要
为了揭示时滞对阻尼连续可调（CDC）半主动悬架控制策略的影响，便于控制策略选取，采用理论分析、仿真模拟和试验研究相结合的方法，探讨了时滞影响下CDC半主动悬架不同控制策略之间的差异。首先，利用数据驱动建模方法，构建了CDC减振器力学本构模型，并利用台架试验验证了模型的正确性；然后，以车辆二自由度半主动悬架模型为基础，开发了天棚阻尼控制、线性二次型最优控制、滑模变结构控制、模糊控制4种代表性控制策略；最后，利用Matlab/Simulink和CarSim联合仿真方法，建立了含时滞影响的CDC半主动悬架闭环控制系统整车仿真模型，分析了时滞影响下CDC半主动悬架不同控制策略的动态响应特征。结果表明，在较小时滞影响下，4种控制策略仍能对系统进行有效控制，但随着时滞的增大，天棚阻尼控制、滑模变结构控制显著恶化，最优控制、模糊控制受其影响较小，整体而言，在时滞因素影响下模糊控制策略的综合性能最优。
周柯, 张炜, 潘绍明, 等. 压电变压器结构的便携式磁电耦合交/直流磁强计[J]. 西安交通大学学报, 2025,59(6):209-216.
摘 要
为解决磁-机-电耦合效应传感器面临的热积累问题，以及其对低功耗应用和器件耐用性的挑战，提出了一种基于磁电耦合压电变压器结构的磁强计。该磁强计结合压电材料和磁致伸缩材料，采用双模式检测机制：在无源模式下，利用磁-机-电耦合效应直接检测交流磁场；在有源模式下，基于Delta-E效应实现电压驱动的直流磁场检测。通过实验测试和等效电路模拟，研究了长度纵振共振峰的偏移特性，以及弹性柔度系数与机械品质因子的磁场响应关系。通过设计一个低噪声电荷放大电路，将磁电传感器产生的高阻抗电荷信号高效转换为低阻抗电压信号，在此基础上，成功研制了一款集成STM32单片机与驱动电路的便携式交/直流磁强计样机。实验结果表明，该磁强计在频率为100、300 Hz时，交流磁场检测限分别为3.18、0.88 A/m，直流磁场检测限为3.58 A/m，性能显著优于基于霍尔原理的商用高斯计，其检测限约为55.7 A/m。该磁强计显著提高了磁场检测的灵敏度和分辨率，尤其在弱磁检测领域提供了参考。