点燃式发动机点火能量对火核生成和初期发展的影响 被引量：7

1

作者 沈惠贤 蒋德明 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第1期17-22,共6页

摘要本文研究了点燃式发动机点火能量对火核生成和初期发展的影响.发现增加点火时的击穿能量,可使火核的初始尺寸有效地增加,从而加快火焰的形成和初期发展,并且可以燃烧更为稀薄的混合气,而仅仅增加电容和电感放电阶段的点火能量却没... 摘要本文研究了点燃式发动机点火能量对火核生成和初期发展的影响.发现增加点火时的击穿能量,可使火核的初始尺寸有效地增加,从而加快火焰的形成和初期发展,并且可以燃烧更为稀薄的混合气,而仅仅增加电容和电感放电阶段的点火能量却没有显著的效果. 展开更多

关键词 发动机 点火能量 火焰生成

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管道内运动火焰生成压力波及其特性的研究 被引量：8

2

作者 徐胜利 张红杰 +1 位作者 岳朋涛 韩肇元 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2000年第4期387-392,共6页

从一维非定常守恒方程出发 ,本文用Richtmyer Lax Wendroff格式研究了压缩波、稀疏波、燃烧速率、火焰熄灭和管道长度对管内运动火焰生成压力波的影响 .结果表明 :相对于火焰面 ,同向压力波和异向稀疏波会加速火焰传播 ;异向压力波和同... 从一维非定常守恒方程出发 ,本文用Richtmyer Lax Wendroff格式研究了压缩波、稀疏波、燃烧速率、火焰熄灭和管道长度对管内运动火焰生成压力波的影响 .结果表明 :相对于火焰面 ,同向压力波和异向稀疏波会加速火焰传播 ;异向压力波和同向稀疏波使火焰传播减速 ;增大燃烧速率使得和火焰面两侧的压力、温度增大 ;火焰熄灭时 ,火焰面变为接触间断面 ,同时产生稀疏波向火焰面两侧传播 .此后 ,接触间断面几乎处于滞止状态 ;增加管子长度会促使燃烧向爆轰转变 . 展开更多

关键词 燃烧 数值计算 火焰生成压力波 管道 爆轰

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矩形模型火箭发动机横向不稳定燃烧的数值模拟

3

作者 任永杰 郭康康 +2 位作者 徐伯起 仝毅恒 聂万胜 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期179-188,共10页

为研究火箭发动机横向不稳定燃烧特性,采用详细化学反应机理(GRI Mech 3.0)建表的小火焰生成流型,对模型火箭发动机中出现的横向不稳定燃烧进行数值模拟。通过与实验数据对比验证了模型的准确性;采用动态模态分解对压力场进行分析,研究... 为研究火箭发动机横向不稳定燃烧特性,采用详细化学反应机理(GRI Mech 3.0)建表的小火焰生成流型,对模型火箭发动机中出现的横向不稳定燃烧进行数值模拟。通过与实验数据对比验证了模型的准确性;采用动态模态分解对压力场进行分析,研究了流场的动态特性;结合瑞利因子定量分析了不稳定燃烧的驱动特性。结果表明,数值模型能够有效捕捉横向不稳定燃烧,其主频与实验值相差不到1%;燃烧室横向压力振荡与喷嘴氧管纵向压力振荡相耦合,引起推进剂质量流量振荡;不稳定燃烧的驱动源主要位于燃烧室两侧,最边缘喷嘴对维持不稳定燃烧的贡献最大;推进剂与燃烧室侧壁面的相互作用极大增强了释热脉动,周期性释热为压力振荡提供能量,形成了不稳定燃烧极限环。 展开更多

关键词 模型火箭发动机 横向不稳定燃烧机理 数值模拟 动态模态分解 火焰生成流型

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单喷嘴火箭发动机高频燃烧不稳定的RANS和SBES数值模拟

4

作者 任永杰 丰松江 +3 位作者 聂万胜 仝毅恒 林伟 郭康康 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期124-134,共11页

为了研究不同湍流模型对高频燃烧不稳定的捕捉能力,采用非稳态雷诺时均(Unsteady Reynolds averaged Navier-Stockes,URANS)和应力混合涡模拟(Stress-blended eddy simulation,SBES),开展了单喷嘴模型火箭发动机数值仿真。化学反应与湍... 为了研究不同湍流模型对高频燃烧不稳定的捕捉能力,采用非稳态雷诺时均(Unsteady Reynolds averaged Navier-Stockes,URANS)和应力混合涡模拟(Stress-blended eddy simulation,SBES),开展了单喷嘴模型火箭发动机数值仿真。化学反应与湍流的相互作用采用基于详细化学反应机理(GRI Mech 3.0)的小火焰生成流模型(Flamelet-generated manifolds,FGM)。对比试验数据,验证了模型的准确性;全面对比了URANS和SBES仿真结果;分析了燃烧室的压力波模态特性和流场动态特性。发现两者都能捕捉到高频燃烧不稳定,但URANS对动态特性的捕捉明显不足,压力振荡峰峰值与试验值相比误差高达57.6%。而SBES对包含涡脱落、湍流混合、压力波的传播等动态特性能够实现较好的捕捉,压力振荡峰峰值与试验值误差仅为7.6%。URANS结果表现出高度的对称性,而SBES结果则更加合理。燃烧室和氧管的压力振荡相互耦合,引起推进剂质量流量脉动和燃烧室突扩面周期性涡脱落。涡脱落及其与燃烧室壁面的相互作用增强了脉动释热,是维持燃烧不稳定的关键。 展开更多

关键词 火箭推进 燃烧不稳定 应力混合涡模拟 小火焰生成流模型 数值模拟

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基于小火焰生成流型模型的喷雾燃烧数值计算

5

作者 周奇艳 钱勇 +1 位作者 马立坤 吕兴才 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期32-36,共5页

基于OpenFOAM开发了小火焰生成流型模型,并针对ECN(engine combustion network)Spray H(正庚烷喷雾燃烧)进行了数值模拟,研究了该模型对喷雾燃烧数值模拟的适用性.结果表明,该模型能够很好地捕捉着火延迟等特征参数.同时对比了基于OH质... 基于OpenFOAM开发了小火焰生成流型模型,并针对ECN(engine combustion network)Spray H(正庚烷喷雾燃烧)进行了数值模拟,研究了该模型对喷雾燃烧数值模拟的适用性.结果表明,该模型能够很好地捕捉着火延迟等特征参数.同时对比了基于OH质量分数和温升两种火焰浮起长度定义,结果显示前者对取值更不敏感,且能与实验更好地吻合.此外,深入分析了着火位置和燃烧发展历程,结果表明,在氧体积分数8%和12%工况,着火点的当量比均在0.8左右.对于氧体积分数15%工况,反应进度变量集中生成的区域对应于温度峰值,燃烧最迅速区域的当量比略大于1. 展开更多

关键词 小火焰生成流型(FGM) 喷雾燃烧 OPENFOAM

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基于FGM的湍流射流扩散火焰超大涡模拟 被引量：7

6

作者 夏朝阳 韩省思 毛军逵 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期529-533,共5页

为了研究超大涡模拟(VLES)预测湍流燃烧问题的能力,本文采用VLES结合基于假定概率密度函数的火焰面生成流型(FGM)建表湍流燃烧模型对值班甲烷/空气湍流射流扩散火焰(Sandia Flame D)开展了高精度数值研究,并与实验结果进行了详细比较。... 为了研究超大涡模拟(VLES)预测湍流燃烧问题的能力,本文采用VLES结合基于假定概率密度函数的火焰面生成流型(FGM)建表湍流燃烧模型对值班甲烷/空气湍流射流扩散火焰(Sandia Flame D)开展了高精度数值研究,并与实验结果进行了详细比较。结果表明本文发展的VLES-FGM方法可以较准确地预测出湍流射流扩散火焰中的非稳态燃烧过程,且VLES湍流模拟方法对于湍流燃烧问题具有较大的应用潜力。 展开更多

关键词 超大涡模拟 火焰面生成流型 假定概率密度函数 湍流扩散火焰

原文传递

基于FGM的旋流预混燃烧室超大涡模拟 被引量：5

7

作者 夏朝阳 宛鹏翔 +1 位作者 韩省思 毛军逵 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1334-1341,共8页

针对航空发动机燃烧室等复杂工程中的预混燃烧问题发展高精度、高效的数值预测方法,本研究发展了火焰面生成流型(FGM)详细化学反应建表方法结合超大涡模拟方法(VLES),对工程中的GE LM6000预混旋流燃烧室燃烧开展了高精度数值研究,并与... 针对航空发动机燃烧室等复杂工程中的预混燃烧问题发展高精度、高效的数值预测方法,本研究发展了火焰面生成流型(FGM)详细化学反应建表方法结合超大涡模拟方法(VLES),对工程中的GE LM6000预混旋流燃烧室燃烧开展了高精度数值研究,并与实验结果进行了比较。计算结果表明,VLES-FGM方法可以较准确地预测出旋流预混燃烧室内的流场及温度场分布。为了进一步模拟航空发动机真实的燃烧工况,对原始单头部燃烧室使用周期性边界条件来类比全环燃烧室。计算结果表明,VLES-FGM方法计算得到的周期性燃烧室流场回流区相比较固壁边界燃烧室较小,并且固壁边界燃烧室温度场具有明显的颈部结构,燃烧室下游的高温区分布更为均匀。本文计算结果表明基于FGM燃烧模型的自适应湍流模拟方法VLES对于模拟复杂航空发动机相关的旋流预混燃烧具有很大的应用潜力。 展开更多

关键词 超大涡模拟 火焰面生成流型 湍流预混火焰 旋流

原文传递

多任务学习方法在神经网络替代火焰面数据库中的应用

8

作者 胡昌松 张腾 +2 位作者 席玉茹 李井华 颜应文 《燃气涡轮试验与研究》 2024年第3期53-62,共10页

为实现神经网络对火焰面模型数据库的高精度替代,以残差神经网络为主体,采用多任务学习方法进行训练,并结合fmFoam求解器以Sandia D扩散火焰为对象,对该方法训练出的神经网络模型精度进行了验证。结果表明:采用多任务学习方法可有效提... 为实现神经网络对火焰面模型数据库的高精度替代,以残差神经网络为主体,采用多任务学习方法进行训练,并结合fmFoam求解器以Sandia D扩散火焰为对象,对该方法训练出的神经网络模型精度进行了验证。结果表明:采用多任务学习方法可有效提高神经网络对火焰面数据库的预测精度。相比于仅使用残差神经网络方法,采用多任务学习方法训练的神经网络可将各物理量预测结果的皮尔森系数由0.9990提升至0.9999,对质量占比前10组分预测结果的平均相对误差至少可降低81.1%;基于OpenFOAM对Sandia D火焰进行数值模拟,其计算结果在中心轴线以及各轴向位置的径向线上与传统方法基本一致,仅在反应进度变量源项上存在小范围差异;以传统查表方法为基准,FGM-MTL计算的温度及主要燃烧产物在中心轴线上的峰值相对误差最大为0.98%,峰值位置相对误差最大为2.37%。 展开更多

关键词 火焰面生成流形 多任务学习 残差神经网络 火焰面模型 机器学习 数值模拟

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基于FGM模型的同轴射流非预混火焰大涡模拟 被引量：1

9

作者 范瑞虎 张腾 +1 位作者 李井华 颜应文 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期42-49,共8页

为研究燃气轮机模型燃烧室的非预混燃烧流场,采用大涡模拟方法分别结合火焰面生成流形模型(FGM)和部分预混稳态火焰面模型(PSFM)对甲烷/空气同轴射流非预混燃烧室开展了数值模拟研究,并与试验结果进行对比。结果表明:FGM所预测的速度分... 为研究燃气轮机模型燃烧室的非预混燃烧流场,采用大涡模拟方法分别结合火焰面生成流形模型(FGM)和部分预混稳态火焰面模型(PSFM)对甲烷/空气同轴射流非预混燃烧室开展了数值模拟研究,并与试验结果进行对比。结果表明:FGM所预测的速度分布、混合分数分布、燃烧产物及CO分布与试验结果更符合;两种模型均能捕捉到燃烧室中的火焰抬举现象;燃烧过程中的火焰结构较为复杂,同时存在预混燃烧区域和扩散燃烧区域,扩散燃烧主要分布在化学恰当比等值线附近,预混燃烧区域主要分布在贫油区。 展开更多

关键词 大涡模拟 火焰面生成流形 火焰面模型 非预混火焰

原文传递

采用FGM方法模拟钝体稳定火焰中NO_x的生成 被引量：2

10

作者 唐军 宋文艳 肖隐利 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1301-1311,共11页

为研究燃烧过程中NO预测精度的影响因素,采用火焰面生成流形(FGM)方法对Sydney大学CH_4/H_2钝体稳定火焰HM1中NO生成的预测模型进行研究。分别采用GRI 2.11和GRI 3.0甲烷反应机理构建了绝热和非绝热FGM查询表,辐射模型采用光学薄模型(O... 为研究燃烧过程中NO预测精度的影响因素,采用火焰面生成流形(FGM)方法对Sydney大学CH_4/H_2钝体稳定火焰HM1中NO生成的预测模型进行研究。分别采用GRI 2.11和GRI 3.0甲烷反应机理构建了绝热和非绝热FGM查询表,辐射模型采用光学薄模型(OTM)。NO的预测是通过独立求解NO质量分数的输运方程实现,其反应速率由FGM查询表查表得到,包括两种处理方式:一种是直接采用FGM查询表中的反应速率;另一种是采用输运方程求解的NO质量分数替换逆反应速率中的NO质量分数。此外还研究了扩展反应进度变量对NO的预测精度的影响。对于流动和主要的热力化学参数,非绝热FGM方法和GRI 3.0可获得更高的精度;求解NO质量分数输运方程可有效提高NO的预测精度,而且第二种NO反应速率的处理方式得到的NO质量分数与试验吻合最好;考虑辐射提高了NO预测精度,并且采用GRI 3.0得到的NO预测结果与试验吻合最好;扩展反应进度变量对由FGM查询表和第一种NO反应速率处理方式得到的NO预测精度在加权因子达到1000时有较大的提升,而对第二种NO反应速率处理方式的结果没有明显的影响。非绝热FGM方法结合第二种NO反应速率处理方式求解NO质量分数的输运方程可以实现高精度的NO预测,此外化学反应机理对NO的预测精度有着非常重要的影响。 展开更多

关键词 火焰面生成流形 钝体稳定火焰 辐射 光学薄模型

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采用不同建表方法的火焰面模型在燃烧室中的应用研究(英文) 被引量：1

11

作者 唐军 宋文艳 肖隐利 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1810-1820,共11页

为加深对航空发动机燃烧室中湍流燃烧过程的理解,采用不同建表方法的火焰面模型对航空发动机模型燃烧室内的湍流燃烧过程进行数值模拟,包括层流火焰面数据库的构建和反应进度变量的PDF类型两个方面。其中,层流火焰面数据库的构造方法包... 为加深对航空发动机燃烧室中湍流燃烧过程的理解,采用不同建表方法的火焰面模型对航空发动机模型燃烧室内的湍流燃烧过程进行数值模拟,包括层流火焰面数据库的构建和反应进度变量的PDF类型两个方面。其中,层流火焰面数据库的构造方法包括基于扩散火焰的FPV和基于预混火焰的FGM模型,反应进度变量的PDF类型包括δ和β分布。LISA和KHRT模型分别用于模拟液膜和液滴的破碎过程,非平衡Langmuir-Knudsen模型用于模拟液滴的蒸发过程。LISA模型得到的液膜破碎距离约为4.6mm,液滴直径在文氏管出口下游迅速减小到10μm左右,并在头部出口下游附近完全蒸发。通过与相干反斯托克斯喇曼散射(CARS)和可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)测量温度的对比,验证了FPV和FGM模型的精度,并表明在流动变化较大的位置FPV模型具有更高的精度,而其他位置FGM模型具有更高的精度,采用β分布作为反应进度变量PDF的模型,可以有效提高温度的预测进度,而且主燃区内的误差基本都在5%以内。此外采用β分布作为反应进度变量PDF的FGM模型,可以更好地描述未燃混合物被回流燃气点火的过程,而且反应进度变量的PDF类型比层流火焰面数据库构建方法的影响更为显著。 展开更多

关键词 航空发动机燃烧室 火焰面/进度变量 火焰面生成流形 反应进度变量 概率密度函数 建表方法

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基于ESF和FGM的湍流预混火焰大涡模拟 被引量：1

12

作者 章严 于洲 +1 位作者 王浒 尧命发 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期514-521,共8页

为了进一步发展适用于湍流预混火焰的亚格子燃烧模型,将欧拉随机场(ESF)模型与火焰面生成流形(FGM)模型耦合以发挥不同模型的优点.耦合模型通过混合物分数及反应进度变量构建低维流形,而湍流场中两者的概率密度分布函数(PDF)则通过ESF确... 为了进一步发展适用于湍流预混火焰的亚格子燃烧模型,将欧拉随机场(ESF)模型与火焰面生成流形(FGM)模型耦合以发挥不同模型的优点.耦合模型通过混合物分数及反应进度变量构建低维流形,而湍流场中两者的概率密度分布函数(PDF)则通过ESF确定.通过对旋流燃烧器进行大涡模拟,以评估耦合模型描述湍流预混火焰结构的能力.结果表明:相比于传统FGM模型,耦合模型可以更好地预测湍流预混火焰中的速度、温度及组分的空间分布.由瞬时云图可知,耦合模型可以更加准确地描述当地火焰结构,尤其在火焰下游区域.可以推断耦合模型能够更好地保证湍流预混火焰的传播特性. 展开更多

关键词 湍流预混火焰 欧拉随机场模型 火焰面生成流形模型 大涡模拟

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不同化学热力学建表参数对火焰面模型精度的影响研究

13

作者 吴玉欣 叶桃红 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第11期960-966,共7页

火焰面模型通过对燃烧过程的降维可以大幅减少求解燃烧场中化学反应所需的计算量.基于一维层流对撞火焰的数值解,构建了层流稳态火焰面模型(SFM)的化学热力学数据表并用于射流火焰的数值模拟.对所得到的火焰面数据表,分别采用基于混合... 火焰面模型通过对燃烧过程的降维可以大幅减少求解燃烧场中化学反应所需的计算量.基于一维层流对撞火焰的数值解,构建了层流稳态火焰面模型(SFM)的化学热力学数据表并用于射流火焰的数值模拟.对所得到的火焰面数据表,分别采用基于混合分数和标量耗散率(Z,χZ)以及预混火焰面生成流形(FGM)方法中的混合分数和反应进度变量(Z,Yc)两种参数形式进行查表.通过火焰面坐标变换的方法,分析平面火焰中的流形特征,研究使用不同参数形式查询火焰面数据库对所得到的模拟结果的影响.两种查表方式得到的解与采用计算化学反应源项输运方程的直接数值求解方法(DNS)得到的解的对比结果表明,使用(Z,Yc)查表参数形式得到的解相比直接采用(Z,χZ)查表参数形式得到的解,更接近于DNS方法得到的解. 展开更多

关键词 层流稳态火焰面模型 火焰面生成流形 火焰面坐标变换 建表参数形式

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扣焓火焰面模型在喷雾燃烧模拟中的应用

14

作者 何俊奕 李峰 +1 位作者 胡群 王利坡 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2023年第9期1017-1030,共14页

基于OpenFOAM的求解器,使用大涡模拟结合纯气相火焰面生成流形方法进行了喷雾燃烧模拟,并采用简单的扣焓处理来考虑蒸发热损失.该求解器首先借助悉尼乙醇喷雾火焰标模EtF7进行了验证.预测的气相平均温度和液滴统计数据与实验数据吻合良... 基于OpenFOAM的求解器,使用大涡模拟结合纯气相火焰面生成流形方法进行了喷雾燃烧模拟,并采用简单的扣焓处理来考虑蒸发热损失.该求解器首先借助悉尼乙醇喷雾火焰标模EtF7进行了验证.预测的气相平均温度和液滴统计数据与实验数据吻合良好,精度与喷雾火焰面模型接近.湍流-化学反应相互作用建模处理可能对模拟精度有更大影响.然后,对一个真实的航空发动机折流燃烧室进行了两组工况的数值模拟.仿真结果合理展现了两种工况下喷雾火焰燃烧的不同特征,并且预测的总压损失值接近于测量值. 展开更多

关键词 喷雾燃烧 大涡模拟 火焰面生成流形 航空发动机折流燃烧室

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进气畸变对某航空发动机燃烧室出口温度场的影响

15

作者 徐兵 李前翔 +2 位作者 刘新生 孟坤 李朋玉 《沈阳航空航天大学学报》 2023年第5期1-8,共8页

为了研究进气畸变对某燃烧室出口温度场性能的影响,根据压气机部件试验出口压力分布设计了畸变板,将其加装到燃烧室前开展部件试验,并使用火焰面生成流形模型(flamelet generated manifolds,FGM)进行均匀流进气、畸变进气的燃烧仿真,分... 为了研究进气畸变对某燃烧室出口温度场性能的影响,根据压气机部件试验出口压力分布设计了畸变板,将其加装到燃烧室前开展部件试验,并使用火焰面生成流形模型(flamelet generated manifolds,FGM)进行均匀流进气、畸变进气的燃烧仿真,分析畸变引起变化的原因。结果表明:燃烧室进气畸变会带来扩压器后的三股流分配变化,使得火焰筒头部进气量减少和掺混孔后燃气掺混效果下降,最终导致燃烧室出口温度分布系数(overal temperature distribition factor,OTDF)和径向温度分布系数(radial temperature distribition factor,RTDF)变差。 展开更多

关键词 燃烧室 进气畸变 火焰面生成流形 燃烧仿真 出口温度场

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一种基于生成对抗网络的火焰图像场景迁移新方法

16

作者 王腾 杨植凯 +2 位作者 卜乐平 侯新国 欧阳继能 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2022年第2期27-32,56,共7页

因为在一些特殊场景(如舰船舱室)下禁止进行点火实验,导致该场景下的火灾视频数据不足,严重制约了视频火灾探测模型在该场景下的有效应用。为解决该问题,提出了一种基于生成对抗网络的火焰图像场景迁移方法。该方法克服了现有方法将图... 因为在一些特殊场景(如舰船舱室)下禁止进行点火实验,导致该场景下的火灾视频数据不足,严重制约了视频火灾探测模型在该场景下的有效应用。为解决该问题,提出了一种基于生成对抗网络的火焰图像场景迁移方法。该方法克服了现有方法将图像信息解缠绕至隐空间的缺陷,能在特定的无火场景视频中添加火焰并完成风格信息的融合,保持了合成图像高质量的背景细节。实验结果表明:该方法能够生成不同形态的火焰图像,并使迁移后的火焰场景图像具有较高的视觉真实性。 展开更多

关键词 生成对抗网络 火焰图像生成 场景迁移 注意力机制

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