2011年, 第47卷, 第22期　
刊出日期：2011-11-20

  

• 全选
  |

论文
• Select
  兆赫兹纵向模态磁致伸缩传感器的设计及其在钢绞线中的试验研究

  吴斌;刘秀成;何存富

  . 2011, 47(22): 1-6.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  传统的磁致伸缩传感器采用套筒式螺线管线圈，线圈的绕制非常耗时，且需要通过7芯钢绞线自由端进行安装，难以适用于实际工程检测。当中心频率达到兆赫兹时，磁致伸缩传感器具有更高的缺陷检测灵敏度，但套筒式螺线管线圈难以用于兆赫兹磁致伸缩传感器的设计。在分析多段式线圈工作原理的基础上，设计出具有优化结构参数的柔性印刷线圈。该柔性印刷线圈采用蛇形布线形式，具有36段线圈，基于信号叠加原理可提高传感器激励和接收的超声导波能量，并可卷曲贴覆在钢绞线的螺旋表面，使得磁致伸缩传感器具有拆装便捷的特点，适合实际工程检测。将该柔性印刷线圈式磁致伸缩传感器用于7芯钢绞线的试验研究。测试结果表明，传感器的中心频率为1.20 MHz时，激励的超声导波以L(0, 1)和L(0, 3)模态为主。这为设计7芯钢绞线检测用兆赫兹纵向模态磁致伸缩传感器奠定了基础。
• Select
  镜像式单摄像机双目视觉传感器的结构设计

  杨琤;周富强

  . 2011, 47(22): 7-12.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对传统双目视觉传感器体积大、测量效率低、成本高和图像采集需同步等缺点，建立镜像式单摄像机双目视觉传感器的结构模型，提出一种镜像式单摄像机双目视觉传感器的结构优化设计方法。传感器由单摄像机和两块呈一定角度的平面镜构成的镜像光学系统组成，摄像机置于镜像光学系统前，拍摄获得平面镜中对应同一被测物体的两个虚拟物体的一幅图像，图像中左右两半部分的同名特征对应被测物体的同一空间目标，等效于传统双目视觉传感器中左右摄像机分别采集的两幅图像中的同名特征。详细分析平面镜的尺寸、两块平面镜之间的夹角、平面镜与摄像机的距离等结构参数对视场范围和测量精度误差分布的影响，由仿真结果得出结构参数的合理取值范围，给出镜像式单摄像机双目视觉传感器结构参数的一般性设计原则与方法步骤。根据视场范围和测量精度的要求，确定镜像式单摄像机双目视觉传感器的关键结构参数。试验结果表明，提出的结构优化设计方法对工程应用具有实际指导意义。
• Select
  一种时间序列异常检测用参数化熵滤波器

  张玉飞;董永贵

  . 2011, 47(22): 13-18.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对机械系统中近似高斯分布的低信噪比时间序列，设计出一种用于异常检测的参数可调熵滤波器。为检测均值漂移和方差变动这两类统计特性异常，对基于滑动窗的Shannon熵滤波器的参数设置策略进行研究。引入单调因子K1，在保证滤波器工作单调性的同时，可以获取不同的平滑效果。通过引入尺度因子K2，实现对熵滤波器正常信号容限的调节，从而实现时间序列的可变尺度异常检测。以时间序列中异常信号与正常信号统计特性重合度在滤波前后之比作为滤波器性能评价指标，利用仿真信号分析两个参数在检测均值漂移和方差变动异常时的合理取值范围。对电子清纱器颜色异纤信号的检测试验结果表明，这种带参数的熵滤波器对近似高斯分布的时间序列信号具有良好的异常检测能力。
• Select
  空气耦合超声换能器声场计算与测量研究

  孔涛;徐春广;张运涛;许寒晖

  . 2011, 47(22): 19-24.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  利用空耦超声换能器发射孔径的空间脉冲响应计算平面换能器的声场分布特性。该方法基于线性声学理论的假设，利用孔径表面发射的球面脉冲波的叠加来获得空间中任意点的脉冲响应。由于空气介质中超声的吸收衰减对于声场分布影响较大，并且衰减随着频率的增大而增大，所以在频域计算中引入传播衰减函数，并通过与换能器激励脉冲的卷积获得该场点的声压分布。利用多轴扫描系统及微小孔径接收器空耦换能器的声场分布情况进行试验测量，并与声场的理论计算结果进行对比，两者取得很好的一致性。试验研究不同尺寸的接收孔径对声场测量结果的影响，结果表明，由于空气耦合中转换效率、界面损耗等原因，其声场测量时的接收孔径选择是分辨率和信噪比的权衡结果，在接收增益和信噪比允许的情况下尽量减小接收孔径，可以提高声场测量的精度。
• Select
  钽对激光熔覆镍基涂层的裂纹敏感性及力学性能的影响

  余廷;邓琦林;董刚;杨建国;张伟

  . 2011, 47(22): 25-30.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  研究钽(Ta)元素对激光熔覆Ni60镍基涂层的显微组织、裂纹敏感性、硬度和耐磨粒磨损性能的影响。扫描电镜结果显示镍基涂层的裂纹多为沿粗大硬质相晶界开裂，具有典型的热裂纹特征。镍基涂层中加入Ta后，TaC颗粒首先在熔池中形核长大，抑制了M7C3碳化物长大。随着Ta质量分数的增加，涂层表面裂纹的数量和长度明显减少，这得益于初生M7C3碳化物颗粒的细化以及涂层韧性的增加。加入Ta后，尽管涂层硬度有所下降，但是磨粒磨损试验结果显示涂层耐磨粒磨损性能比纯Ni60镍基粉末大幅提高，原因如下：Ta通过固溶强化γ-Ni基体相提高其支撑硬质相的能力；Ta减小M7C3碳化物的高宽比，降低碳化物的脆裂性；此外，原位生成的细小TaC颗粒在摩擦过程中不易脱落，更好地抵御磨粒对材料的切削。
• Select
  微体积成形晶界影响区域材料本构方程的构建及有限元模拟

  郑伟;王广春;吴涛

  . 2011, 47(22): 31-35.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  基于微体积成形的成形机理及传统的表面层模型，将分析体分为内部多晶区域、表面层晶粒内部区域和表面层晶粒影响区域。参考Hall-Petch公式并引入尺度参数，对微镦粗试验数据进行回归分析，构建纯铜晶界影响区域材料的本构方程。分区域赋予分析体材料本构关系并进行离散化处理，对纯铜微镦粗过程进行数值模拟，分析结果体现了微成形的基本特征，由分析结果得到的微成形材料本构关系与试验结果基本一致，证明所构建的晶界影响区域的材料本构关系和数值模拟模型的可靠性。
• Select
  临界区加速冷却对X100管线钢组织性能的影响

  张骁勇;高惠临;吉玲康;刘恒

  . 2011, 47(22): 36-42.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用热模拟技术、显微分析方法和力学性能测试等手段，对X100管线钢在(a+g)临界区加速冷却工艺下组织性能的变化规律进行研究。结果表明，通过临界区的加速冷却方法，可使X100获得(B+F)双相组织。这种双相组织使得X100管线钢具有连续屈服的能力，表现为高的初始应变硬化倾向和大的均匀变形能力。在初始加速冷却温度为830～850 ℃时的加速冷却，使得X100具有高的强度、塑性、形变强化指数、韧性和低的屈强比，表现出了优良的强韧水平。此时形成的以细小的贝氏体为主，辅以少量细小、高密度位错的铁素体的组织结构赋予了材料高的强韧特性。研究还表明，随初始加速冷却温度降低，铁素体体积分数增加，引起材料强度的降低和形变强化指数的增加。
• Select
  弹丸束喷丸有限元模型数值模拟及试验研究

  李源;雷丽萍;曾攀

  . 2011, 47(22): 43-48.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  喷丸工艺是一种有效提高工件表面疲劳抗力的表面处理工艺，被广泛应用在航空、汽车、动力机械等重要领域。喷丸数值模拟是制订喷丸工艺方案、评估喷丸后工件表面疲劳抗力的主要理论工具。目前，现有的喷丸数值模型主要有单弹丸模型、阵列弹丸模型等形式，在这些模型中，弹丸的撞击位置是固定的，忽略了真实的喷丸过程中弹丸位置的随机性。采用有限元计算软件ABAQUS提供的python语言开发一种弹丸在空间位置随机分布的弹丸束喷丸模型，在此模型基础上研究喷丸工艺参数与残余应力间的分布规律，进一步讨论喷丸工艺对工件表面粗糙度的影响，模拟喷丸强度的饱和过程，并通过Q235钢喷丸试验对弹丸束喷丸模型进行验证，为喷丸工艺的精确控制提供了科学依据和理论基础。
• Select
  双相钢拼焊板温拉伸流变应力研究

  陈炜;滕广宇;丁毅;黄忠富;贝建伟

  . 2011, 47(22): 49-54.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用CMT5205微机控制电子万能试验机对B340/590DP双相钢母材及拼焊板进行温拉伸试验，研究母材及拼焊板在变形温度为550～700 ℃、应变率为0.000 1～0.1 s–1条件下的流变应力行为。采用等应变法计算获得焊接区应力－应变曲线，通过改进后的含软化因子模型分别建立母材和焊接区材料的流变应力模型，并验证流变应力模型的准确性。结果表明，双相钢母材及拼焊板在温拉伸试验中发生了明显的动态回复与动态再结晶，流变应力随变形温度的升高而降低，随应变率的增加而增加；流变应力的预测值与试验值吻合较好，具有较高的可信度。
• Select
  偶数齿烧结机星轮齿形的热变形研究与误差分析

  任素波;白明华

  . 2011, 47(22): 55-60.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对烧结系统运行时出现的台车速度波动、冲击等问题，从系统温度变化引起星轮体热变形的角度寻求问题的症结所在。基于一维稳态传热方程，建立星轮基圆内温度场分布的数学模型，根据其分布规律，得出基圆半径的径向变形量求解方程，结合星轮齿廓曲线，得到热变形后的实际齿廓曲线方程式。依据热变形前后齿廓曲线的几何关系，得到评价齿廓热变形误差的参数，并结合实例进行计算，定量描述热变形量对齿廓曲线的影响，应用有限元软件对齿廓的热变形进行仿真，得到星轮齿廓的位移分布曲线，仿真结果由于仿真误差等因素影响比理论计算略大，验证理论值的正确性，为分析烧结系统运行的不稳定性及后续星轮制造时的修形工作提供参考，具有一定的应用价值。
• Select
  多腔壁板铝型材挤压过程数值模拟及模具优化

  徐磊;赵国群;张存生;陈浩;李恒奎

  . 2011, 47(22): 61-68.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  挤压模具在铝型材挤压生产中起着至关重要的作用，挤压模具设计的优劣直接影响挤压产品的质量。然而实际生产中，挤压模具的设计更多依赖传统设计经验，需要多次试模和修模，无法满足产品开发需求。以典型的多腔壁板铝型材为例，应用UG建立分流组合模几何模型，采用基于任意拉格朗日—欧拉(Arbitrary Largrang-Euler，ALE)算法的HyperXtrude软件对多腔壁板铝型材的挤压成形过程进行数值模拟，获得挤压过程中速度场、温度场、应力场及金属流动情况。针对初始模具设计的不足，提出多腔壁板铝型材挤压模具优化三步曲(开设引流槽、增设阻流块、优化工作带)，有效地解决了初始模具设计中速度分布不均的问题。利用数值模拟方法可以优化模具结构，提出的多腔壁板铝型材挤压模具优化三步曲对同类铝型材挤压模具结构设计具有一定的指导意义。
• Select
  700 MPa级超高强重载汽车车厢板的研制

  宋勇军;王晓南;徐兆国;罗继峰;杜林秀

  . 2011, 47(22): 69-73.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为推进重载汽车轻量化进程，优化国内热轧超高强汽车用钢产品结构，以低成本高性能为基本原则，提出以较低的含碳量和一定量的锰并复合添加微合金元素铌和钛的成分设计思路，运用细晶强化和析出强化，在天铁1 750 mm 半连续热连轧机组实现了700 MPa级超高强重载汽车用车厢板的试制。热轧工艺参数如下：加热温度为1 250 ℃，终轧温度在780～860 ℃，卷取温度在500～620 ℃。车厢板的显微组织以细小铁素体为主，存在少量的退化珠光体，并获得了大量尺度为20 nm 以下的(Nb, Ti)C析出物。车厢板的屈服强度和抗拉强度分别达到600 MPa和700 MPa，伸长率在19%～22%。车厢板具有优良的冷弯性能、扩孔性能及低温冲击韧度，性能达到或超过国内外同类产品水平。车厢板具有优良的焊接性能。700 MPa级车厢板替代Q345制造车厢可实现20%左右的结构减重。
• Select
  无缝钢管张力减径过程的有限元模型开发及应用

  于辉;杜凤山;汪飞雪

  . 2011, 47(22): 74-79.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了研究热轧无缝钢管张力减径过程的金属变形，利用组元建模原理，把张力作为相邻机架之间的边界条件，使得张力减径过程分为机架上的轧制变形过程和机架之间的网格再生过程。建立高阶拟合函数来精确描述轧辊孔型曲面，应用摩擦元模型来模拟接触摩擦，并用正割模量法来求解非线性方程组，在上述理论基础上开发张力减径弹塑性有限元模型，利用该模型对某厂张力减径机组进行有限元建模分析。通过与实际轧制结果比较可知，模拟计算与实际轧制的产品断面形状接近，都呈现轻微内六方形状，且壁厚变化规律一致，几何尺寸与实测值吻合良好，表明所开发的钢管张力减径弹塑性有限元模型能够满足工程计算要求，为预测断面形状和终轧尺寸精度提供有效研究手段。
• Select
  动态再结晶过程的定量化可视化元胞自动机模拟

  王琴;方绿频

  . 2011, 47(22): 80-86.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  以热加工过程的金属学理论为基础，将金属的宏观热塑变形参数和内部能量状态引入以正六边形为基元的元胞自动机仿真方法，建立定量化、可视化的动态再结晶二维元胞自动机模型。模型中充分考虑了形核率、临界形核位错密度、位错密度增长以及再结晶晶粒长大驱动力和内部能量状态等多方面因素，可模拟加工硬化、动态回复、形核以及再结晶晶粒长大等一系列过程。利用该模型以纯铜为例对不同温度、不同应变速度下的动态再结晶过程进行模拟，再现动态再结晶形核、晶粒长大的微观组织演变过程，定量分析动态再结晶的动力学特征，并在该模型的基础上分析应变速率对动态再结晶过程以及再结晶晶粒尺寸的影响。模拟结果与相同热变形条件下的纯铜试验结果基本吻合。
• Select
  连续顺序电阻点焊分流率的反向传播神经网络预测

  张勇;汪帅兵;谢红霞;马铁军

  . 2011, 47(22): 87-92.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  建立以材料电阻率、板厚、焊点间距为输入空间，分流率为输出空间的连续顺序电阻点焊分流率的3层误差反向传播(Back propagation，BP)神经网络预测模型。依据电阻点焊恒流控制的特点和点焊过程的电阻变化规律建立分流率的理论计算模型，由该模型所得数据作为样本对网络进行训练和检验。对2.0 mm 厚度的20钢及1.5 mm、1.0 mm 厚度的10钢等厚度点焊的分流进行预测，预测相对误差最大值分别为2.83%、1.77%和3.67%。验证试验结果表明，应用建立的神经网络的预测结果进行分流补偿后，在焊点间距为30 mm和50 mm时，第2～5焊点熔核直径相对第1点的平均误差，1.0 mm 厚度的10钢分别约为2.86%和3.99%，2.0 mm厚度的20钢分别约为2.46%和3.58%。证明采用建立的BP神经网络分流预测模型，对10钢和20钢恒流控制连续顺序点焊时的分流进行预测是可行的。
• Select
  铝泡沫填充薄壁结构耐撞可靠性优化设计

  张勇;林福泳

  . 2011, 47(22): 93-99.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  泡沫填充薄壁结构能有效地改善汽车薄壁吸能部件的耐撞性。为设计更轻与更有效的吸能结构，并满足汽车安全性设计要求，提出一种新颖的轻质铝泡沫填充双管薄壁结构，并对其耐撞性展开确定性最优化设计。但是，由于薄壁结构的厚度、屈服强度以及铝泡沫的密度等设计参数易受到仿真以及制造误差等不确定性因素的影响，导致确定性最优解收敛于约束边界，从而丢失了应有的使用可靠性要求。因此，提出基于Kriging近似模型与一阶可靠性分析方法的铝泡沫填充结构可靠性最优设计方法，并进一步开展基于参数不确定性的铝泡沫填充结构的耐撞性可靠性优化设计研究。优化结果显示，可靠性最优解不仅远离约束边界，而且较好地满足了铝泡沫填充结构的安全性与可靠性设计要求。
• Select
  接触角和横向载荷对轮轨粘着的影响

  赵伟;张军;王春艳;金学松

  . 2011, 47(22): 100-105.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  应用多层多支子结构技术建立轮对与轨道的多体接触模型，采用参变量变分原理和数学二次规划法求解轮轨接触力，根据不同的接触角和横向载荷计算得出轮轨接触力分布，分析接触角和横向载荷对纵向摩擦力(牵引力)以及粘着系数的影响。计算结果表明，轮对承受横向载荷时，轮轨接触点对之间摩擦力的方向在粘着区和蠕滑区有明显的不同，在粘着区其方向与钢轨纵向夹角较小，而在蠕滑区其方向与钢轨纵向夹角较大；当接触角较小时，粘着系数随着横向载荷的增加而减小；当接触角较大时，随着横向载荷的增加，粘着系数先增加后减小；在直线段粘着系数随着轮对承受横向载荷的增加而减小，在曲线段选取适当的横向载荷能够提高粘着系数。
• Select
  自由活塞极限位置的液压节流控制

  吴维;苑士华;胡纪滨

  . 2011, 47(22): 106-111.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对单活塞液压自由活塞发动机自由活塞运动不受机械机构约束的情况，研究单活塞液压自由活塞发动机自由活塞极限位置的液压节流控制方法，保证系统机械结构安全。基于对自由活塞极限位置节流控制原理的分析，建立液压控制回路数学模型，结合试验和仿真分析节流控制的工作特征及其影响因素。研究结果表明，单活塞液压自由活塞发动机极限位置的液压节流控制应考虑单向阀节流、回油阻尼和油液弹性三种作用效果的影响。压缩腔压力在膨胀冲程的第一次压力峰值由单向阀引起，第二次压力峰值由回油阻尼和油液弹性引起。增大回油孔通流面积可减小第一次压力峰值压力波后期高压的持续时间。回油阻尼和油液弹性能有效防止单活塞液压自由活塞发动机机械损坏的发生。
• Select
  基于壳单元的侧碰移动可变形壁障研究

  赵敏;钟志华;周泽;陈少伟;周利辉

  . 2011, 47(22): 112-118.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用壳单元技术，参照蜂窝铝的真实窝孔结构，建立基于壳单元的侧碰移动可变形壁障(Moving deformable barrier，MDB)有限元模型；针对1∶1尺寸建模导致模型规模过大的问题，进行窝孔及单元尺寸等比例扩大，将单元规模缩减到原来的1/5；应用静态异面压缩仿真，对单元厚度与压缩强度进行参数化研究，合理匹配窝孔及单元尺寸扩大之后的单元厚度，确保模型缩放前后的静态压缩力学性能达到一致；针对动态试验压缩强度大于静态试验的现象，采用简易气囊模拟MDB窝孔中空气受压缩的率效应；结合侧碰试验中的蜂窝铝失效现象，设置铝箔的材料失效以及铝箔、前面板之间粘胶的材料失效；对所建立的壳单元MDB模型进行零部件级别与整车级别的试验验证，结果表明壳单元MDB模型具有很高的精度。
• Select
  太阳辐射下车窗玻璃特性对车内温度场的影响研究

  张文灿;陈吉清;兰凤崇

  . 2011, 47(22): 119-125.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  太阳辐射严重影响着汽车乘员舱内的热环境，因此降低太阳辐射对车内热环境的干扰对提高乘员乘坐热舒适性及降低汽车能耗有着重要的作用。基于热平衡方程，对汽车乘员舱内外的传导、对流及辐射换热进行分析及理论推导，给出太阳及环境辐射对车内的传热过程的计算方法，并对在我国南方夏季典型天气环境条件下汽车的换热过程进行数值计算，分析不同传热方式对车内温度场的影响作用。结果表明，太阳辐射是车内温度场的最主要影响因素。重点讨论不同车窗玻璃特性对车内温度场的影响，得知车窗玻璃透射率对车内温度场的影响显著，选择合理透射率的车窗玻璃可以大幅降低车内温度值，从而可以在保证乘员的热舒适性的同时降低汽车空调能耗。同时评估车内物体表面辐射吸收率对其温度的影响作用，结果表明存在太阳辐射的情况下表面辐射吸收率对其自身温度的影响明显。
• Select
  高速列车制动盘瞬态温度和热应力分布仿真分析

  周素霞;杨月;谢基龙

  . 2011, 47(22): 126-131.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  制动盘的热疲劳损伤是当前列车安全制动的主要威胁。制动过程中的瞬态温度和热应力分布是热疲劳损伤研究的基础。通过建立制动盘无内热源的三维温度场分布的数学计算模型，采用热弹塑性有限元法，利用摩擦功率法计算温度场载荷，仿真不同制动工况下制动盘摩擦热负荷产生的温度场以及热应力分布。主要计算一次常用制动、一次紧急制动、三次紧急制动和一次坡道制动这4种制动工况。通过仿真分析发现，不同工况下制动盘面的温度变化有着相似的规律。制动开始阶段，随着强热流的不断输入，盘面在很短时间内迅速升温，很快达到峰值点。随后，盘体逐渐通过辐射和对流的方式散热，温度缓慢下降。相对紧急制动和常用制动的升温过程，坡道制动的升温显得缓慢一些。研究不同工况下制动盘温度和热应力的变化和分布规律，为高速列车复合材料制动盘的热疲劳性能评价提供依据。
• Select
  稳燃特性对1 000 MW超超临界锅炉NOx排放特性影响的数值模拟

  刘建全;孙保民;白涛;曾令艳;范兮博

  . 2011, 47(22): 132-139.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  使用可实现k-ε双方程模型，对一台1 000 MW超超临界对冲旋流燃烧锅炉NOx生成特性进行数值模拟。对燃烧器拟改进结构与原始结构NOx生成特性进行对比，并对燃烧器稳燃特性增强后过量空气系数、燃尽风(After air port，AAP)与侧燃尽风(Side air port，SAP)率、燃烧器投运方式及锅炉负荷等因素对NOx排放特性的影响进行计算。计算与分析结果表明，燃烧器稳燃特性增强后炉膛温度场变化较大，无油点火燃烧器温度场变化也非常明显，锅炉NOx排放量无明显增长；同时，根据NOx沿炉高方向的变化规律，可以将炉膛沿炉高分为浓度迅速升高、浓度缓慢下降、浓度快速下降和浓度缓慢上升4个区段，AAP与SAP风率越高、过量空气系数越小，炉膛出口NOx排放越少；同等负荷条件下，投入下层燃烧器数量较多时NOx排放量明显下降。并将计算结果和改进前后试验数据进行对比，计算误差在10%以内，数值模拟结果比较准确地预测了燃烧器改进后NOx生成与排放量，为燃烧器的设计和运行提供一定的理论依据。
• Select
  管侧流量分布均匀性对水平管降膜蒸发器换热的影响

  郑美玲;王文

  . 2011, 47(22): 140-146.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  研究水平管降膜蒸发器的管侧物流分配对总换热性能的影响，建立水平管降膜蒸发器水侧流动的湍流数学模型，并借助计算流体力学软件，对额定负荷为600 kW的水平管降膜蒸发器进行水侧速度场及压力场的模拟计算。计算结果表明，水侧的流量分配存在着严重的不均匀，从而产生不均匀的压力场，进而增大干斑的产生比例，恶化了传热。经过计算，流量差异最大为3倍，压力差异最大为2.6倍。为提高流量分配的均匀性，必须合理地布置进水口的结构和位置。在保证压降合理增加的范围内，在进水管封头内增加一个多孔板分流装置，研究表明，改善后的模型提高了水平管降膜蒸发器水侧流量的均匀性，研究结果对降膜蒸发器管侧换热性能的改善具有重要的指导意义。
• Select
  多喷嘴气—液两相喷射过程的试验

  马昕霞;袁益超;刘聿拯;黄鸣

  . 2011, 47(22): 147-152.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  近年来国内外学者在气—液喷射技术方面开展了大量的工作，但这些研究采用的工作蒸汽主要是干饱和蒸汽和过热蒸汽，关于湿蒸汽的研究较少，然而在实际工业中，相当一部分低压蒸汽是具有一定干度的湿蒸汽。为此，设计以湿蒸汽为工作蒸汽试验台，采用一种多喷嘴结构的汽液喷射器作为试验元件，对气—液两相喷射过程进行试验研究，得到不同蒸汽干度下，喷射器内的压力变化及蒸汽压力和低温水温度对喷射器内气、液两相混合均匀程度的影响。结果表明，蒸汽干度未明显影响混合室内的压力分布规律；水喷嘴出口处压力和混合室圆柱段入口处压力均在某蒸汽压力时达到极小值，且该蒸汽压力值大于喷射器的最佳蒸汽压力；提高蒸汽压力或增大低温水温度有助于混合室内气、液两相流体混合均匀。
• Select
  干度对气液两相动力循环理论功率的影响

  张军朋;李惟毅;史维秀

  . 2011, 47(22): 153-158.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为探究各类有机工质的干度对螺杆膨胀机气液两相动力循环理论功率影响的差异，选取典型的纯湿工质R152a、纯干工质R245fa以及二者按不同的质量配比所组成的Ca、Cb和Cc三种典型的非共沸混合工质为研究对象。通过改变螺杆机膨胀比RV、工质泡点温度T5等变量，得出系统理论功率Pt与蒸发器出口工质干度x之间的关系。结果表明，相同工况下，湿工质的理论功率Pt要明显高于干工质和等熵工质；所有工质的系统最大理论功率Pmax均随着RV或T5的增大，从高干度区(x=0.9～1.0)移向低干度区(x=0～0.2)，所不同的是，RV或T5的变化对湿工质的影响要大于干工质和等熵工质。这说明，湿工质最适宜工作在螺杆膨胀机气液两相动力循环中，从而可以为螺杆膨胀机气液两相动力循环中有机工质的选取提供参照。
• Select
  水轮机固定导叶的涡街模拟与振动分析

  庞立军;吕桂萍;钟苏;刘晶石

  . 2011, 47(22): 159-166.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  研究三峡右岸部分机组水轮机固定导叶出水边处的卡门涡街共振问题。根据机组的实际运行情况和产生异常噪声的特点，应用计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)数值分析技术对固定导叶开展出水边处的涡街振动模拟，建立模拟涡街振动的CFD数值模型，采用Fluent软件实现对卡门涡街振动特性的定量分析；同时采用流固耦合分析方法对固定导叶进行水下动态特性分析，获得结构在水中的固有频率。分析表明，固定导叶的卡门涡街频率与其在水中的固有频率是非常接近的，容易发生耦合并造成局部振动。结合现场振动与噪声测试加以验证，确定产生异常噪声的激振源，找到诱发卡门涡街共振的主要原因。通过对固定导叶不同出水边截面几何形状的对比分析，提出有效预防和消除卡门涡街共振的优化方案。
• Select
  柴油机气缸套冷却水空化流的三维数值模拟

  夏冬生;张会臣;于彦

  . 2011, 47(22): 167-173.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  基于计算流体动力学(Computational fluid dynamics，CFD)方法应用动网格技术采用两相混合流体完整空化湍流模型，对某型柴油机气缸套主推侧的冷却水空化流进行非定常数值模拟。计算结果揭示缸套空蚀发生机理和冷却水流场特性变化，预测缸套冷却水的空化部位和程度。与缸套空蚀的统计结果对比，建立的数学模型是可靠的。结果表明，缸套附近流场的绝对压力和气相体积分数均具有周期性变化特性，且与缸套的振动周期一致。缸套附近冷却水空化流的流场特性不均匀。贴近变形最大的缸套壁区(缸套壁的中上区域)处流场压力和气相体积分数波动剧烈。此局部流场脉冲压力峰值达到约350 kPa，气相体积分数在5.8%～0.4%波动。较强脉冲压力的作用导致此壁区空蚀严重。振动频率和振幅分别增大30%，变形最大壁区附近流场压力峰值分别增加55%和15%。进口流速和流向对冷却水空化特性有一定影响，最大变形壁区气相体积分数峰值随流场平均流速的增大而增加。缸套振动的加速度是影响冷却水空化流流场特性的关键因素。
• Select
  撞击流反应器流场速度时间序列的结构复杂性研究

  张建伟;宋艳芳

  . 2011, 47(22): 174-180.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  结合谱熵和小波熵算法，从整体及各个尺度上，对撞击流反应器(Impinging stream mixer, ISM)流场速度时间序列进行结构复杂性分析。谱熵算法描述时间序列信号的谱的结构情况，反映序列频率谱的集中程度，从而体现ISM流场速度信号的总体的平均功率的分布情况；小波熵算法充分利用小波变换的多分辨、多尺度特性，使信号在结构上的复杂性得以清晰体现。研究表明，尺度a4上的小波熵分布与系统的结构复杂性的分布类似，说明该系统的信号的主要特征集中在低频细节成分a4尺度上。不同尺度下的小波熵表征信号在各个频段的变化趋势，体现信号在时域和频域上的信息。该系统的轴向流体结构复杂性大小沿轴线没有特定的变化规律，但径向流体结构复杂性大小呈对称分布，且在轴心取得最大值。
• Select
  基于交货期紧迫度的综合调度算法

  谢志强;常宁宁;杨静

  . 2011, 47(22): 181-190.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为解决开始时间与交货期都不相同的多品种小批量复杂产品综合调度问题，提出基于交货期紧迫度的综合调度算法。该算法根据产品加工的开始时间由前到后排序调度；当存在多产品开始时间相同时，根据产品优先加工的紧迫度，确定它们的调度次序；如果存在紧迫度相同的产品，将按交货期由早到晚排序调度；若交货期也相同，则将它们虚拟成一个产品统一调度；对被调度产品采用长路径策略和短用时策略确定其各工序的调度次序，并结合设备工序紧凑法确定工序的开始时间。该算法结合产品紧迫度和设备工序紧凑法的优点，使开始时间不同的多产品在尽量减少设备空闲时间的情况下，按交货期完工。理论分析和实例表明，该算法可在二次复杂度内给出较合理的综合调度方案。
• Select
  运动机构可靠性仿真试验系统体系结构研究

  王慧;喻天翔;雷鸣敏;宋笔锋

  . 2011, 47(22): 191-198.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对工程实际复杂运动机构系统成本高、研制周期长、试验量少等特点，提出基于机液协同仿真模型的运动机构可靠性仿真分析方法。从工程实际运动机构系统的运动规律和系统性能出发，给出系统的主要失效模式并定量确定主要失效模式的失效判据，通过整合运动机构系统仿真模型可靠性分析的数据来源，建立并不断修正运动机构系统可靠性仿真模型，同时综合集成三维辅助建模软件、多体分析软件、有限元软件和控制系统建模软件等商用软件并结合经典可靠性分析方法，建立一个协同的运动机构可靠性仿真试验平台集成系统，从而对运动机构系统进行可靠性仿真试验分析与评估，为今后可靠性设计提供大量的有用信息。通过起落架落震可靠性仿真试验研究，表明该系统能够实现工程实际复杂运动机构可靠性仿真试验。