2013年, 第49卷, 第18期　
刊出日期：2013-09-20

  

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  三维高速轮轨瞬态滚动接触有限元模型及其应用

  赵鑫;温泽峰;王衡禹;金学松

  . 2013, 49(18): 1-7.

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  采用显式有限元法建立三维瞬态滚动接触模型，用于求解高速铁路的轮轨瞬态滚动接触问题。该模型考虑轮轨的真实几何形状，可引入任意接触面不平顺，并可考虑材料的非线性行为。显式有限元的条件稳定性以及由此所决定的极小时间步长使得该模型适合于时域内求解轮轨高速滚动过程中的高频动态或瞬态现象，如分析钢轨焊接接头和波浪形磨损引起的轮轨瞬态冲击响应。因数值重现三维轮对的真实滚动行为，与之相关的自旋、陀螺仪效应等因素自动包含于模型之中。进一步考虑车辆、轨道系统的相关部件，着重研究高速车辆-轨道系统在钢轨波浪形磨损处的瞬态响应及相应的瞬态滚动接触行为。结果显示波浪形磨损与其所激发的动态轮轨接触力间存在相位差，且该相位差随滚动速度增加而减小。这解释了高速线路上波浪形磨损出现后很快进入稳态的现象。
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  高速车轮非圆化现象及其对轮轨行为的影响

  崔大宾;梁树林;宋春元;邓永果;杜星;温泽峰

  . 2013, 49(18): 8-16.

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  对高速车轮非圆化进行跟踪检测并对非圆化的形态进行机理分析。利用SIMPACK软件建立可以考虑真实车轮非圆化状态的车辆系统动力学模型，并结合实测高速车轮非圆化状态，计算分析几种典型高速车轮非圆化形态对轮轨行为的影响，从轮轨蠕化特性上阐述高速车轮非圆化的发展机理。仿真结果分析表明，车轮径跳相似的不同阶次非圆化形态对高速轮轨力的影响较大。高阶车轮非圆化对轮轨垂向动力学特性影响较大，其轮轨冲击造成的车轮周向材料非均匀硬化是导致这种非圆化形式迅速发展的主要原因。车轮周向局部缺陷通常会引起较大的轮轨冲击载荷与轮对振动加速度，形成较大的轮轨蠕滑力及磨耗功峰值，且在车轮半径较小部位具有较大的磨耗功，将加快非圆化发展。
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  地铁车辆车轮多边形的机理分析

  李伟;李言义;张雄飞;温泽峰;吴磊;邓铁松;金学松

  . 2013, 49(18): 17-22.

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  调查分析某地铁车辆车轮多边形磨损的产生机理。通过现场测试和数值仿真对地铁车辆车轮多边形磨损来源进行调查分析。根据车轮多边形的特征，对车辆零部件和轨道系统关键部件的固有特性进行测试分析，尤其对轮对模态进行数值计算和试验验证。现场测试和数值计算结果初步表明，车辆轮对的一阶弯曲共振频率与车轮多边形的通过频率相近，车辆运行时轮轨表面不平顺激发了轮对的一阶弯曲共振，是导致车轮多边形磨损的主要原因。为验证车辆轮对一阶弯曲共振对车轮多边形磨损现象的影响，对车辆轮对轮轴进行加粗改造，并进行现场运营试验和跟踪测试分析，结果发现轮对轮轴加粗可以有效地减缓轮对一阶弯曲共振导致的车轮多边形磨损现象。
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  基于轮轨关系的车轮踏面损伤机理研究

  陶功权 王衡禹;赵鑫;杜星;温泽峰;郭俊;朱旻昊

  . 2013, 49(18): 23-29.

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  建立装有209P型转向架的25G客车车辆系统动力学模型，分析车辆在三种典型曲线上运行时各车轮的受力情况和轮轨接触点位置。利用滚动接触疲劳模型安定图和基于磨耗数的车轮损伤函数分析车轮踏面损伤原因，并对现场车轮踏面损伤情况进行调查。研究结果表明，车辆通过曲线时导向轮对低轨侧车轮蠕滑力的合力均指向直角坐标系的第三象限，易导致车轮表面产生与蠕滑力合力方向相垂直的裂纹，其方向与现场观测到的裂纹方向相一致，且轮轨接触斑材料处于棘轮效应区，同时根据损伤函数得到车轮损伤值大于0，即属于疲劳裂纹损伤；随着曲线半径的减小，轮轨蠕滑力合力显著地增大。磨耗后车轮频繁通过小半径曲线是导致车轮踏面外侧裂纹和剥离的主要原因。
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  强阵风环境下高速列车运行安全性研究

  曹亚博;凌亮;邓永权;周力;肖新标;金学松

  . 2013, 49(18): 30-37.

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  为研究强阵风环境下高速列车的运行安全与脱轨边界，建立考虑阵风作用下的高速车辆-轨道耦合动态脱轨模型。计算模型中，将高速车辆简化为具有35自由度的多刚体系统，有砟轨道视为三层质量-弹簧-阻尼系统，动态风场考虑TSI标准提出的双指数动态阵风模型，并将车辆周围气动载荷简化为作用在车体质心处的集中力系。采用Hertz非线性弹性接触理论和Kalker线性蠕滑理论分别计算轮轨间法向力和蠕滑力，再用沈氏理论对蠕滑力进行非线性修正。基于数值仿真计算，对强阵风作用下高速车辆的动力学响应、脱轨机理及关键影响因素进行深入的研究，并给出考虑多种关键影响因素及脱轨评价准则的高速车辆脱轨/安全域，可以为阵风环境下高速列车的安全控制提供理论指导。
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  FGH95镍基粉末高温合金的研究和展望

  国为民;赵明汉;董建新;曾强;张龙飞;燕平

  . 2013, 49(18): 38-45.

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  粉末高温合金由于自身特有的组织和性能特点成为先进航空发动机涡轮盘和涡轮挡环的优选材料。总结我国20世纪80年代初开始研制的第一代镍基粉末高温合金FGH95在制粉工艺、粉处理工艺、成形工艺和热处理工艺等方面的研究工作。着重介绍FGH95合金生产中所采用的等离子旋转电极制粉工艺(Plasma rotating electrode process, PREP)，筛分和静电分离去除夹杂工艺，直接热等静压(Hot isostatic pressing, HIP)和热等静压＋包套锻造(HIP+Forging)成形工艺，以及固熔+盐淬热处理工艺。展望氩气雾化制粉(Argon atomizatio, AA)和直接热等静压成形在FGH95合金低成本制造上的发展优势和高固溶缓冷热处理工艺对提高合金抗疲劳裂纹扩展能力的影响，提出下一步的研究方向。
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  机械蓄能式高速压制设备的温高速压制试验研究

  邵明;关航健;肖志瑜

  . 2013, 49(18): 46-51.

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  高速压制技术和温压技术是现代粉末冶金技术的两项重要技术革新。高速压制技术利用重锤高速打击粉末并将机械能瞬间注入粉体，具有流程短、致密度高的优点；温压成形技术将粉末和模具加热至一定温度可有效提高粉末的压制性能。温高速压制成形技术有机结合这两种新技术，在高速压制成形技术中引入粉末和模具加热环节，融合两种技术特有的粉末致密机理，有望进一步提高压坯密度水平。运用自行研制的机械蓄能式粉末高速压制成形试验机作为试验装置对水雾化铁粉进行机械蓄能式温高速压制正交试验，验证机械蓄能式高速压制的可行性，对温高速压制的成形规律进行研究，重点分析压制速度、粉末温度和冲击锤质量因素对压坯密度的影响。实践证明，机械蓄能式粉末高速压制成形试验机可以满足高速压制工艺要求，温高速压制试样的最大压坯密度可达到7.84 g cm3，理论相对密度达到99.7%，接近全致密。研究表明，温高速压制影响压坯密度的最重要因素是压制速度，其次为粉末加热温度和冲击锤质量。
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  粉末冶金法CNTs、Al2O3双增强铜基复合材料性能研究

  崔照雯;李敬仁;李泽洲;曾石轩;颜翃;蒋立坤;贾成厂

  . 2013, 49(18): 52-56.

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  为提高铜基复合材料的综合性能，采用磁力搅拌法混合、放电等离子体烧结工艺制备碳纳米管(CNTs)/氧化铝(Al2O3)/铜基复合材料。对试样进行场发射扫描电镜表征，测试试样的硬度、导电性、导热性、摩擦因数等性能。结果表明，CNTs和Al2O3在铜基体中实现了均匀分布。当添加0.5%CNTs和3.5%Al2O3时制备所得铜基复合材料的综合性能较好：致密度为98.4%；布氏硬度为83.52 N/mm2，比纯铜提高了33.2%；平均摩擦因数为0.106，与纯铜相比降低了47%；热导率为184.99 W/(m•K)，电导率为4.93×107 Ω–1•m–1，电导率达到91.5% IACS。
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  WC增强Fe-2Cu-2Ni-1Mo-1C粉末冶金钢的制备及其耐磨性能研究

  李小强;陈火金;李子阳;屈盛官;赖燕根

  . 2013, 49(18): 57-62.

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  为了提高铁基复合材料的耐磨性能，采用高能球磨和放电等离子烧结技术制备WC颗粒增强Fe-2Cu-2Ni-1Mo-1C粉末冶金钢，并运用X射线衍射仪、金相、扫描电子显微镜等分析烧结试样的相组成、显微组织以及磨损后的表面形貌，进而研究烧结试样的磨损性能和磨损机制。结果表明，烧结试样的显微组织主要由珠光体、奥氏体和WC组成，并且随着WC添加量的增加，烧结试样的组织中的奥氏体质量分数也相应增加而珠光体的质量分数相应减少；烧结试样的平均摩擦因数和磨损量都随着WC质量分数增加呈现先减小后增大的趋势，当WC质量分数为15%时，烧结试样具有较好的耐磨性能，其密度和硬度分别为8.46 g/cm3和58.2 HRC，与不含WC的试样相比，其平均摩擦因数和磨损量分别降低18%和97%，相应的磨损机制主要为磨粒磨损，并辅以黏着磨损。
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  粉末注射成形纯钨的活化烧结致密化研究

  罗铁钢;蔡一湘;曲选辉;秦明礼

  . 2013, 49(18): 63-68.

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  采用添加微量元素对粉末注射成形钨零件进行活化烧结的方法，实现在较低烧结温度下获得较高致密度的纯钨制品，应用扫描电子显微镜和透射电子显微镜检测分析其断口形貌、显微组织及能谱，应用阿基米德法测量样品的密度，研究微量元素对制品金相组织、显微断口和密度的影响。研究结果表明，Ni在低温烧结时对提高钨制品的密度作用显著，而Y2O3在高温烧结时对钨制品密度提高的作用明显。添加微量镍能显著降低钨的烧结温度，镍质量分数为0.8%时，在1 580 ℃湿氢气氛下烧结后，粉末注射成形钨零件的相对密度达到99.12%。添加微量的Y2O3能提高钨烧结致密度，而且还能细化晶粒，添加0.3%的Y2O3在2 280 ℃烧结，钨的相对密度可达95.15%。其活化烧结机制主要是Y与W在高温下发生了界面反应，从而降低烧结系统的自由能，促进烧结。
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  基于虚拟再测量的精密转子轮廓测量技术

  杨天龙;赵前程;尹喜云;黄东兆

  . 2013, 49(18): 69-77.

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  精密转子表面为典型的复杂螺旋曲面，采用三坐标测量机较难实现高精度的测量。对此，基于螺旋曲面的数字化特征模型及其等距面的相关几何性质，将转子轮廓的测量转化为导程参数和端面型线的测量，并提出一套新型的转子导程、型线等主要几何参数坐标测量方案。阐述转子数学模型及其测量数据处理的若干基本方法，在此基础上模拟三坐标测量机的步进采样测量过程，实现测量结果的不确定度评价和测量采样策略的优化选取。针对导程测量中存在的螺旋线特征点捕捉问题，提出了型线匹配测量法；为解决测尖半径补偿问题，提出基于虚拟再测量的补偿评价方法和不补偿直接评价方法。通过仿真和实际测量试验进行验证，其结果与转子厂家提供的理论数据吻合度较高，表明此方案合理。
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  基于信息熵的轧辊裂纹声发射三维定位方法

  路俏俏;黎敏;王晓景;徐金梧

  . 2013, 49(18): 78-84.

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  在平整机的轧制过程中，轧辊表面承受巨大的接触应力、交变应力和摩擦力作用，易产生裂纹。在复杂载荷的作用下，裂纹会成为疲劳核心，其尖端的应力急剧增加并导致裂纹扩展，严重时会造成断辊事故发生。同时，裂纹的不断扩展伴随着应力波的释放，产生声发射(Acoustic emission, AE)现象。利用声发射技术对平整机轧辊裂纹进行定位，不需要全辊身进行逐点扫描，检测效率高，实时性好。针对平整机轧辊的声发射三维定位中存在的定位“多源性”干扰问题，提出基于信息熵的轧辊裂纹声发射三维定位方法。利用信息熵对声发射参数进行权重的量化，进而获得评价轧辊状态的综合指标；根据正常辊综合指标的分布，确定干扰源的指标范围；利用此范围将裂纹辊中的干扰源有效剔除，进而提高裂纹辊的定位精度。利用该方法对某钢厂冷轧平整机的正常辊和裂纹辊的试验数据进行分析，处理前后的结果验证了方法的有效性，为准确及时地检测出裂纹的位置信息、保证轧辊的安全生产提供有力的数据支持。
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  一种新颖的微机电系统微结构显微图像三维自动拼接方法

  陈晓辉;刘晓军;赵华东;张军;卢文龙

  . 2013, 49(18): 85-91.

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  提出一种基于白光垂直扫描显微镜(White-light vertical scanning interference microscopy, WVSIM)的微机电系统(Micro electro mechanical systems，MEMS)微结构三维自动拼接方法，来获得包含完整MEMS信息的大视场、高分辨率的MEMS微结构显微图像，以满足MEMS微结构功能特征分析、评定的需要。通过分析白光垂直扫描显微成像原理，将MEMS微结构显微图像的三维拼接分解为x-y向拼接与z向高度校正。将二维图像配准的尺度不变特征变换特征匹配算法应用到MEMS微结构显微图像的三维拼接中，实现MEMS微结构显微图像的智能、鲁棒三维自动拼接。试验表明，该方法不需要超高精度的硬件，解决了任意形状MEMS微结构显微图像的高精度三维自动拼接问题。横向拼接精度可达0.8 μm，纵向拼接精度小于1 nm。
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  省力成形系列谈一模锻省力的原理与途径

  王仲仁;张琦

  . 2013, 49(18): 92-98.

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  模锻是塑性成形所需载荷最大的工序，随着锻件材料强度不断提高与尺寸的加大，所需锻造载荷也不断加大。前苏联于1967年建成世界上最大的750 MN模锻液压机并投产，同年美国也提出建造2 000 MN巨型模锻压力机的建议，对该拟建的压力机及其制造难度进行描述。从理论上阐明影响模锻变形力的因素及模锻省力的思路，指明减低模压时材料的流动应力，以及减少飞边处的单位压力可以显著减低变形载荷。并指明20世纪70年代由美国发明的等温锻与超塑锻可十分有效地减低流动应力，使现有压机的设备吨位能满足更强材料、更大尺寸工件成形的新要求。因而淡化对2 000 MN模锻液压机建造的迫切性。以前梁模锻为例，由于采用精确辊锻制坯减少终锻飞边体积成功地实现了用25 MN高能螺旋压力机生产出与120 MN楔式压力机相同规格前梁锻件，说明省力成形的重要性。
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  省力液压成形的原理与途径

  王仲仁;苑世剑;汤泽军;张琦

  . 2013, 49(18): 99-105.

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  为了适应现代工业对高质量、轻量化以及低成本零件的要求，作为金属成形中重要工艺方法的液压成形获得快速的发展。由于该方法利用液体作为传力介质或模具，因此可以通过对液体介质的实时控制，来实现对工艺参数的精确控制，并且，液体作为传力介质亦可节省成形所需模具。然而，采用液压成形往往需要大吨位的设备，限制了该成形方法的应用。证明对于液压成形所需设备合模载荷等于液体压力乘以在其作用方向的投影面积，它与冲头的形状无关。液压成形中实现省力的途径主要有三种；一是减少投影面积，二是降低材料的流动应力，三是采用合适的预制坯。针对于无模胀球、护环液压胀形及管材内高压成形，介绍省力成形的原理及液压成形用省力柱方法和“以推代胀”等方法的具体省力措施。
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  改善摩擦条件以实现省力成形

  张琦;王仲仁

  . 2013, 49(18): 106-113.

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  摩擦是金属成形中一个关键影响因素，它产生于存在相对运动的金属和模具接触面上。恶劣的摩擦条件将阻碍金属的流动，使成形载荷显著增加，成形能耗增加。因此，采用合适的途径来改善金属成形中的摩擦条件，对于降低成形力，促进金属流动，增加工件的成形质量和精度、提高模具的使用寿命等方面都具有明显的实际应用价值。目前，有限元数值模拟技术已经成为预测金属流动、成形载荷和模具受力的重要手段，因此，金属成形计算中的摩擦作为重要的边界条件获得了广泛的重视及深入的研究。在对不同摩擦试验方法研究的基础上，可知摩擦因子及因数随着材料新表面生成率、接触压强的增加而增大。对改善摩擦条件的金属表面处理方法、包套挤压、振动辅助成形等考虑摩擦的省力成形途径进行简要介绍。
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  受控脉冲穿孔等离子弧焊接小孔动态行为的检测

  武传松;刘祖明;陈姬

  . 2013, 49(18): 114-118.

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  受控脉冲穿孔等离子弧焊接新工艺能有效扩展适用的焊接工艺参数区间，在中厚度高性能金属结构成形制造领域有广阔应用前景。为掌握这一新工艺涉及的热物理机制，检测其熔池小孔随脉冲电流的动态变化过程有重要意义。介绍受控脉冲穿孔等离子弧焊接小孔动态行为的试验检测系统和方法。在受控脉冲电流波形作用下，通过调控电流脉冲后沿的两个下降斜率，主动地控制热输入和小孔的形成与闭合，保证熔池穿孔、工件熔透。采用视觉传感技术实时拍摄受控脉冲穿孔等离子弧焊接过程中小孔的序列图像，提取不同时刻小孔形状、尺寸和位置的数据。展示一个受控脉冲周期内在“小孔形成-长大-缩小-闭合”周期性过程中小孔尺寸和位置偏移量随焊接电流的瞬态变化规律。研究结果为受控脉冲穿孔等离子弧焊接工艺优化和过程控制奠定基础。
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  磷酸二氢钾晶体微尺度力学行为试验研究

  王栋;冯平法;张承龙;张建富

  . 2013, 49(18): 119-124.

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  对磷酸二氢钾(Potassium dihydrogen phosphate, KDP)晶体三倍频晶面上0°、45°和90°三个方向，分别进行Berkovich压头纳米压痕试验、维氏显微压痕试验和球形压头纳米划痕试验，观察到明显的压痕尺寸效应现象，得到三个方向各向异性的力学性能、脆塑转变临界载荷和临界深度。试验结果表明，KDP晶体三倍频晶面具有强烈的各向异性，0°、45°和90°方向脆塑转变临界载荷分别为20.4 mN、33.6 mN和63.2 mN，临界深度分别为1.26 μm、1.67 μm和3.45 μm。90°方向因其具有最小硬度、最大断裂韧度以及最深脆塑转变临界深度，在划痕过程中塑性去除最多，脆塑转变最晚，是最优加工方向。根据试验结果，建立球形单点金刚石压头纳米划痕试验时脆性材料脆塑转变临界深度预测模型。
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  基于边界积分方程法的六辊轧机辊系变形分析

  员征文;肖宏;谢红飙

  . 2013, 49(18): 125-131.

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  精确的板形控制理论对提高带钢质量具有重要意义，而辊间压扁理论是板形控制理论的重要组成部分。针对半无限体模型在计算辊间压扁时的误差问题，给出一种计算辊间压扁的新模型。应用有限元法模拟有限长度半无限体两侧面的位移场，建立侧面的位移衰减函数。基于边界积分方程法，得到有限长度半无限体在表面分布力作用下的数值解，从而建立求解有限长度半无限体的解析模型，并用有限元法验证该模型的准确性。基于该压扁模型建立新型六辊轧机辊系变形模型，所得结果与有限元法，半无限体模型和费普尔公式进行对比，发现新模型所得结果与有限元法更加接近。考虑板宽和窜辊量的影响，利用新模型与半无限体模型、费普尔公式进行对比计算，发现新模型所得辊间压力和压扁优于其他两模型，特别是在轧辊边部区域比其他两模型更符合实际。
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  炭黑填充橡胶复合材料的宏细观力学行为研究

  李庆;杨晓翔

  . 2013, 49(18): 132-139.

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  为了研究炭黑的填充对橡胶材料力学行为的影响，对9种不同体积分数的炭黑填充橡胶材料进行准静态单向拉伸试验，并依据试验数据采用最小二乘法对Mooney橡胶的本构常数进行拟合，然后采用随机序列吸附算法建立更加接近炭黑填充橡胶复合材料真实细观结构的多球颗粒随机分布的三维细观数值模型，对炭黑填充橡胶材料的力学行为进行模拟仿真。研究结果表明，炭黑的填充明显提升了橡胶材料的刚度大小，而且炭黑填充量越大，橡胶的初始模量越大，同一变形量下橡胶的应变能密度越大，应力松弛现象也越明显；炭黑填充量为7%和15%时，细观模型对应力应变行为的预测结果与宏观试验曲线基本重合，炭黑填充量为25%时，细观模型预测结果稍微低于试验结果，说明提出的三维数值模型对炭黑填充橡胶材料力学行为的预测结果与试验结果吻合较好，验证了该模型的合理性和适用性，为进一步的深入研究奠定了基础。
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  预制应力法控制核电站钢衬里筒体壁板焊接变形的研究

  史春元;王建国;金成;孟庆元

  . 2013, 49(18): 140-143.

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  核电站钢衬里实施模块化设计建造，需要将整个钢衬里筒体圆周分形为数个壁板模块，每个模块单独焊接后再进行筒体的整体拼装和组焊，而现场自动焊接时要求筒体壁板边缘的径向位移量不能超过2 mm。为此，利用ABAQUS有限元分析软件，对预制拉伸应力后的筒体壁板焊接变形进行数值模拟，并用自行设计制作的预应力焊接成型工装对筒体壁板预拉伸应力和焊后壁板边缘的径向变形进行测定。结果表明，采用先焊接轴向角钢，再预制拉伸应力，焊接周向角钢的装焊工序，可明显减小筒体壁板边缘的径向变形，且随着预制拉伸应力的增大，焊接变形呈指数规律减小。当油缸顶升力达到18 MPa时，壁板边缘的径向变形量可控制在2.0 mm以内。
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  一种新型垂直轴式风机叶轮的数值仿真

  田文龙;宋保维;毛昭勇

  . 2013, 49(18): 144-149.

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  合理开发利用风能是缓解当前化石能源危机的一个重要途径。提出一种垂直轴式活动叶片风机叶轮的设计方案，叶轮上安装多枚直板型活动叶片，叶片在绕安装轴公转的同时绕自身安装轴自转。为探索该叶轮的工作机理，研究其自启动性能和不同旋转速度下的发电特性，采用滑移网格技术对叶轮进行二维定常和非定常数值流体计算，分析其工作环境下的压力场和速度场的基本特点。计算结果表明：该叶轮具有良好的自启动性能，其平均静态力矩系数为1.09；叶轮在速比系数时获得最大功率系数0.449，约为Savonius叶轮最大功率系数的2倍。
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  燃料电池汽车动力控制模块水冷冷板的性能仿真及评估

  王婷;谷波;赵鹏程;张萍

  . 2013, 49(18): 150-158.

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  针对燃料电池汽车(Fuel cell vehicle, FCV)动力控制模块(Power control unit, PCU)的液冷冷板，提出15种改进结构方案。这些方案在冷板的3个高热流密度区域A、B、C中，布置不同直径、高度以及肋柱间距的圆形或椭圆形扰流阵列，以期在尽量小的流动损失下，增强换热性能，降低冷板温度。为研究不同强化结构对3个散热区及冷板整体流动和换热性能的影响，本文对无肋柱，光滑通道的方案0以及15种改进方案进行数值模拟。在此基础上，以方案0为参考对象，运用换热强度和压降涨幅，分别表示改进方案的换热强化、压降升高程度。引入性能评估系数PEF，用以评比各个方案的流动、换热综合性能。评价结果表明，在相同的热负荷，入口流速和入口温度下，在散热区A，方案15具有最佳的传热流动综合性能；在散热区B和C，方案12表现了最好的综合冷却效果。考虑到冷板整体的壁面温度、传热效果及流动损失，PCU冷却的最佳选择为方案12。
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  消除大容量低NOx切向燃煤锅炉烟温偏差现场试验

  刘福国;徐伟;胡代军;咸兰辉

  . 2013, 49(18): 159-166.

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  回顾切向燃烧的技术发展，分析最新设计的大容量切向燃烧系统在降低NOx排放和控制烟温偏差方面的技术特点。在一台660 MW锅炉上，进行气温偏差的调整试验，调整的主要思路是在保证恰当的空气分级、满足环保要求的NOx排放的情况下，采用分离燃尽风的水平角度来协调消旋所需要的旋转动量矩；定量研究燃烧器调温摆角、炉膛风箱压差、分离燃尽风水平角度和风量以及紧凑燃尽风风量对炉膛上部的分隔屏出口气温偏差的影响，结果表明，该锅炉经过优化调整后，消除近年来一直困扰电力生产的炉膛烟温偏差问题，并保证较低的NOx排放量449.0 mg /m3和较高的燃烧效率；提出在实际生产中将该类大容量低NOx切向燃煤锅炉的气温偏差投入自动控制的设想。
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  基于HLLC格式的径向叶轮叶顶间隙流场分析

  肖军;赵远扬;王乐

  . 2013, 49(18): 167-176.

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  推导出相对旋转坐标系下的HLLC(Harten, Lax, van Leer, contact)通量算式，自行开发基于多块结构化网格的有限体积程序，实现对叶轮机械流场的数值求解。分别对闭式后弯叶轮、半开式径向叶轮展开流场数值模拟，通过不同叶高处表面压力等数据的比较表明，模拟结果和商业软件吻合较好，算法的正确性得到验证。以半开式径向叶轮为研究对象，展开叶顶间隙流动的特性分析。计算结果表明，叶顶间隙的总泄漏量随叶轮扩散因子的增加而近似线性地增大，但泄漏量的绝对数值及泄漏损失随扩散因子的增加而减小。间隙泄漏受叶顶载荷驱动，泄漏机制在一定转速范围内具有相似性。近堵工况泄漏涡产生的位置偏后，但衰减更快。
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  基于大涡模拟的离心泵水动力噪声数值模拟

  刘厚林;丁剑;王勇;谈明高;徐欢

  . 2013, 49(18): 177-183.

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  运用计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)技术及Lighthill声类比理论研究离心泵3个流量下由蜗壳及叶片表面偶极子声源产生的水动力噪声。离心泵内部瞬态流场由大涡模拟方法(Large-eddy simulation, LES)模拟得到，流场计算结果显示，各流量下隔舌处压力脉动在叶片通过频率BPF处有明显峰值，说明叶轮和隔舌之间的相互作用是引起离心泵隔舌处压力脉动的主要原因。以离心泵内表面作为边界元模型，考虑蜗壳的散射效果。采用直接边界元法求解离心泵内声场，声场计算结果与试验结果吻合良好，验证基于LES和Lighthill理论的流动噪声数值模拟方法的可行性。结果表明，轴频点的声压峰值在设计工况下最小，叶频及其谐频处的声压峰值随流量的增加而升高；通过计算叶片偶极子声源噪声，可以定量预测叶频及其谐频点的噪声；蜗壳偶极子噪声的计算值与试验结果趋势一致，小流量工况下误差较大。
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  超高压水射流切割声音特征提取与喷嘴移动速度控制

  张军;赵德安;李雪峰;徐礼龙

  . 2013, 49(18): 184-189.

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  超高压水射流喷嘴移动速度是影响水射流切割质量和效率的关键因素，如何对不同的工件选择最优的喷嘴移动速度是实现水射流柔性切割的主要研究内容。当超高压水射流切割不同材质和几何形状的目标物体时，水射流反射声音特征量也不同，包括反射声音能量和切割声音持续长度，工件越厚，切割时间越长，声音能量越大，反射声音特征量间接反映了工件切割的难易程度，这为优化喷嘴移动速度提供了基础。设计水射流切割声音计算机采集系统，采集的切割反射声音包括背景噪声和工件切割反射声音，基于第二代小波变换和Teager能量算子对水射流切割的反射声音信号处理，抑制背景噪声的影响，提取反映切割不同工件质量的声音特征；利用最小二乘向量机方法对切割喷嘴移动速度和声音特征量进行非线性建模，实现水射流切割的自适应速度优化控制，减少人工经验的试凑，提高生产效率。通过现场多次试验验证所提试验方案的有效性。
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  基于寄售和需求预测准确度可提高的供应链协调策略研究

  桂华明;马士华;谢磊

  . 2013, 49(18): 190-198.

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  基于寄售情形，考虑需求不确定和需求预测准确度可提高的情况下，建立由一个制造商和一个零售商组成的供应链订货批量模型，分析结果表明：在需求预测准确度一定的情况下，制造商在决策产品转让价格时，能够使自身利益与供应链整体利益趋于一致；在零售商可以通过投入成本提高需求预测准确度的情况下，供应链分散决策时，由于零售商提高需求预测准确度的投入动力不足，结果导致供应链总收益比供应链集中决策时更少；当产品的存货资金占用成本相比其仓储费用较高时，通过制造商与零售商之间的投入成本分担能够使双方均受益，从而实现整个供应链的帕累托优化，但不能使整个供应链实现最优化，且产品的存货资金占用成本相比其仓储费用越高，制造商愿意分担的投入成本份额越大；当产品的存货资金占用成本相比其仓储费用越高或产品的市场需求越不确定时，双方在收益共享模式下的集中决策比单项投入成本分担策略的优势更明显。