2014年, 第50卷, 第12期　
刊出日期：2014-06-20

  

• 全选
  |

论文
• Select
  采用知识的粒子群算法的多频微弱信号自适应随机共振检测方法

  焦尚彬;李鹏华;张;青;黄伟超

  . 2014, 50(12): 1-10.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  调参随机共振系统结构参数的选择对该检测方法的性能优劣起着决定性的作用。针对工程应用中对多频微弱信号实时检测的要求，提出以平均输出信噪比为适应度函数，将随机共振系统产生最佳共振效应时势垒与噪声强度大致相等这一特性作为知识，采用基于知识的粒子群算法来并行优化随机共振系统结构参数。与标准粒子群算法相比，该算法能以更快的速度得到最佳的系统结构参数，自适应地实现非线性系统、输入信号和噪声之间的最佳匹配，削弱多频含噪信号中的噪声，提高信号的输出信噪比。仿真试验和水轮机振动信号提取的工程应用均表明，该方法参数寻优效率高，简单易行，在采样点数较少的条件下能最优地检测出淹没在强噪声中的多频微弱信号，可以实现早期故障特征信号的提取。
• Select
  基于双共振的微弱信号检测方法与试验研究

  郑俊;林敏

  . 2014, 50(12): 11-16.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  将两个单一双稳系统经非线性耦合而成耦合双稳系统，其中一双稳系统为被控系统，受到弱输入周期信号作用；另一双稳系统为控制系统，受到控制信号的作用。分析控制信号作用下的耦合双稳系统的双共振特性，当控制信号频率两倍于 弱输入周期信号频率时，耦合双稳系统中发生控制系统中的共振与被控系统的随机共振。提出基于双共振的随机共振增强方法，并设计耦合双稳系统双共振硬件电路，电路系统试验结果证实了耦合双稳系统中存在着双共振，且能有效增强被控系 统中的随机共振。将该双共振电路系统应用于实际轴承故障信号检测中，系统输出功率谱在特征频率处的谱值大幅增强，可准确检测出强噪声背景中的微弱轴承故障信号，为基于随机共振原理的信号检测电路设计提供一种新方案，具有良好的应用前景。
• Select
  基于自适应超环检测器的设备异常度检测方法

  李栋;刘树林;刘颖慧;张宏利

  . 2014, 50(12): 17-24.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对在无故障样本情况下如何快速检测设备异常度问题，在引入自己空间边界样本概念的基础上，提出一种自适应超环检测器。在描述自适应超环检测器生成算法的基础上，以Iris数据集为例进行分析，发现与已有的异常检测方法相比，自适应超环检测器异常检测方法在区分有较清晰类边界数据时，具有更好检测性能。利用自适应超环检测器异常检测方法分析轴承状态数据，不仅能反映出轴承的各种状态，而且能通过设备的异常程度反映出同类故障的轻重程度。基于自适应超环检测器的设备异常度检测方法，是在学习设备正常运行数据的基础上，寻找自己空间的边界样本，结合其方位信息与自己样本半径，建立能完全覆盖状态空间的自适应超环检测器，不需要设备运行的故障数据，它适合对故障数据缺乏的设备进行有效的异常检测。
• Select
  非比例载荷下缺口件疲劳寿命有限元分析

  金 丹;王 巍;田大将;林 伟

  . 2014, 50(12): 25-29.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对Mod.9Cr-1Mo铁素体钢V型缺口件进行一系列非比例低周疲劳试验。试验结果表明，除圆路径外，各路径下裂纹萌生寿命占总寿命的60%～77%，与先前文献相比较，其分散性较小。采用ANSYS软件进行模拟计算，材料弹塑性特性采用Von Mises屈服准则、多线性随动硬化律和单轴循环应力应变曲线来描述。使用柱坐标系，通过固定试件一端，另一端加轴向和周向位移来实现拉扭应变控制。有限元模拟结果表明，各路径下缺口根部均产生了明显的应力集中，第一主应变、等效应变的最大值均发生在缺口根部。基于模拟得到的缺口根部的应力应变结果，采用Smith-Watson-Topper (SWT)方法进行疲劳寿命预测，除针对单轴路径预测结果偏低外，大部分预测结果位于2倍分散带内。
• Select
  超高压水射流破碎子午线轮胎机理

  宋守许;田光涛;余德桥

  . 2014, 50(12): 36-43.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  研究子午线轮胎回收处理的新方法。将超高压水射流技术应用于子午线轮胎橡胶的破碎回收，进行非淹没条件下超高压水射流破碎分离子午线轮胎橡胶试验，得到不同驱动压力破碎后的橡胶粉末和橡胶破碎断面，对轮胎橡胶、橡胶粉末进行粒度分析和低场核磁共振分析以评价破碎回收效果。采用流固耦合方法建立超高压水射流冲击轮胎橡胶的有限元分析模型，计算超高压水射流冲击作用下橡胶材料内部应力分布规律，应用材料失效准则，研究轮胎橡胶受水射流施加高速动载冲击下的破碎行为并与试验结果相验证。对轮胎橡胶断面和橡胶颗粒进行扫面电镜观察，分析轮胎橡胶和橡胶粉末的宏观形貌和微观形态，结合有限元模型计算结果，研究轮胎橡胶的微观破碎机理，认为在橡胶破碎过程中存在拉伸和剪切两种破坏机制，主要微观失效形式有沿晶破坏和穿晶断裂。
• Select
  铝合金双丝脉冲MIG焊双向熔池同步视觉传感及图像处理

  杨嘉佳;王克鸿;吴统立;孙科

  . 2014, 50(12): 44-50.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  铝合金双丝脉冲焊接时，强烈的双弧光强和铝合金的强反射作用造成熔池视觉传感比较困难。建立一套双丝脉冲焊熔池双向同步视觉传感软硬件系统，通过近红外滤光技术和控制电荷耦合器(Charge-coupled device，CCD)快门曝光时间，获得清晰的尾部和侧面同步铝合金熔池图像。针对铝合金双丝脉冲焊熔池图像存在的高频横纹干扰，提出利用巴特沃斯低通加强滤波的方法进行去除，并通过灰度拉伸、阈值分割和边缘提取等图像处理方法，获得双向熔池轮廓。通过熔池几何形态分析，得到双丝脉冲焊前中部熔池形状为椭圆形，尾部形状为抛物线。在获得抛物线和椭圆曲线方程的基础上定义并计算熔池宽度、全长、面积、周长、尾部系数等熔池几何特征参数。
• Select
  Inconel690合金圆管挤压变形行为无网格法研究

  张勃洋;张清东;毛艺伦;张晓峰

  . 2014, 50(12): 51-57.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对Inconel690镍基高温合金圆管挤压变形过程，推导建立圆柱坐标系下无网格伽辽金(Element-free Galerkin, EFG)法的求解模型并编制软件程序，采用Gleeble-1500热模拟机试验建立Inconel690的本构模型，实现了对于Inconel690镍基高温合金圆管挤压变形行为的数值模拟。所开发的EFG方法，采用罚函数法施加本质边界条件，利用反正切摩擦模型计算边界摩擦力，应用Newton-Raphson迭代方法求解刚度方程。为了验证所建EFG方法及软件，通过多次随机选取变形区内若干节点，提取其速度场、等效应变速率和等效应力的计算值，并与相同工况下的DEFORM有限元计算结果进行对比，最大的相对差不大于8%；将仿真计算得到的稳态挤压力与某工厂同样工况条件下的挤压力实测值相比较，最大的相对差小于7%。运用所建立的EFG方法求解模型和软件，仿真研究Inconel690高温合金圆管挤压过程，求得稳态挤压力、速度场、等效应变速率场以及等效应力场，分析获得塑性变形区内金属变形规律；并以某工厂的挤压机为对象，以挤压力最小为优化目标，借助正交试验法设计模拟计算工况，得到了较优的挤压工艺参数。
• Select
  基于模糊C均值聚类的模糊RBF神经网络预测焊接接头力学性能建模

  张永志;董俊慧

  . 2014, 50(12): 58-64.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对焊接过程的高度非线性，多种因素的复杂交互作用，难以预测焊接接头力学性能的问题和常用反馈(Back propagation，BP)神经网络的不足，利用模糊C均值(Fuzzy C-means，FCM)聚类算法和伪逆法相结合，建立焊接接头力学性能模糊径向基(Radial basis function，RBF)神经网络预测模型。以TC4钛合金惰性气体钨极保护焊(Tungsten inert gas arc welding, TIG焊)焊接工艺参数：焊接电流、焊接速度和氩气流量作为模型的输入参数，以焊后力学性能：抗拉强度、抗弯强度、伸长率、焊缝硬度和热影响区硬度作为模型的输出参数。利用27组试验数据对所建模型进行学习训练，用另外9组试验数据进行仿真。结果表明：利用该方法所建模型具有结构稳定、训练速度快、适应性强、鲁棒性好、预测精度高的特点，能够预测焊接接头力学性能。通过数学解析，用函数形式表达了焊接工艺参数与接头力学性能之间的规律，可以优化焊接工艺参数，为调控焊接接头的质量提供依据。
• Select
  基于机理法的考虑动态再结晶的黏塑性本构模型参数取值范围的确定

  曲杰;丁远航;张艳姝

  . 2014, 50(12): 65-74.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  宏微观耦合本构模型的参数识别往往通过反分析方法进行，为了使参数识别结果具有高的置信度，需要确定合适的参数取值范围。基于考虑动态再结晶的黏塑性本构模型的物理机理，提出该模型参数取值范围确定方法。为了提高模型参数识别结果的鲁棒性，对考虑动态再结晶的黏塑性模型进行修改，使模型中的稳态流动应力由Tanaka模型描述。根据模型构造机理，提出通过6步确定该模型参数取值范围的方法；对300M低合金钢进行不同温度、应变速率下的热变形试验，测试其流动应力-应变曲线、再结晶体积分数、再结晶晶粒尺寸、未再结晶晶粒尺寸、最大晶粒尺寸差，基于流动应力-应变曲线，提取再结晶区稳态流动应力和未再结晶区稳态流动应力。通过提出的方法并应用相应的算法，根据提取试验数据，确定模型的参数取值范围，为参数识别提供基础。
• Select
  注射成型聚合物充模取向应力场模型化理论研究：考虑熔体的可压缩性

  刘东雷;曹文华;辛勇

  . 2014, 50(12): 75-82.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  研究复杂流场条件下恒温可压缩聚合物熔体注射充模流动取向应力场数学模型理论。针对缠结大分子链单体在成型充模过程中的无规形变特性，基于简化与假设，建立以缠结大分子链单体等效末端距矢量(End-to-end vector, ETEV)为核心的恒温可压缩聚合物充模取向物理模型；基于不可逆热力学与统计力学理论，推导得出大分子链单体流动取向应力形变模型；引入自由体积理论，阐明微元变形前后当量体积比率 与微元Finger应变张量 之关联性，进而得出恒温可压缩聚合物充模取向应力-应变“伪高弹”模型；研究聚合物微元的取向拉伸比 与形变历史的相关性，得出非线性取向应力-形变关系模型，进而得出与经典K-BKZ模型具有一致形式的“伪高弹”积分模型；研究相关模型的物理性态，结果表面相关模型对表征相关聚合物充模取向工程问题具有较好的适配性与科学性。
• Select
  5056铝合金/镀锌钢预置涂粉激光熔钎焊组织及性能研究

  余淑荣;蒋锴;樊丁

  . 2014, 50(12): 83-88.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对铝/钢焊接的技术难点，采用预置金属粉末的办法，对5056铝合金与ST04Z镀锌钢板进行CO2激光搭接熔钎焊，分析熔钎焊接头成形、接头连接界面的显微组织及其力学性能。结果表明，选择合适的焊接参数，涂粉后能够实现铝合金与镀锌钢的优质连接；熔钎焊接头没有明显的针状Al-Fe金属间化合物向熔化区析出，且最大厚度小于10 µm，在熔化区边缘和熔化区与铝合金结合处熔钎焊根部出现两个富Zn区，Si、Zn、Mn、Mg等元素与Fe和Al或直接形成化合物，或形成固溶物，抑制了Al与Fe直接接触形成脆硬的金属间化合物；接头拉伸试样断裂形式有母材热影响区断裂和焊缝处断裂两种，焊缝处断裂面在铝熔化区一侧，接头平均机械抗力达190 N/mm，约为母材的85.2%。采用此方法可减小铝/钢熔钎接界面过渡层厚度，获得力学性能良好的熔钎焊接头。
• Select
  不锈钢焊缝铁素体含量测试方法与精度的现状及进展

  栗卓新;焦俊;KIM;H J

  . 2014, 50(12): 89-96.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  铁素体体积分数对不锈钢焊缝的耐蚀、韧性、强度等性能有重要影响，准确测量或预测十分重要。铁素体体积分数的测试与预测方法有很多种，最常使用的是图谱法和磁测法，介绍这两种方法的最新进展。在不同试验制备及测量试样、试样表面是否进行处理等都会影响测试与预测结果的精度。铁素体体积分数小于5铁素体数(Ferrite number, FN)时，不同实验室之间图谱法预测结果的波动是平均值的±60%，铁素体体积分数在15～35 FN时，图谱法预测结果的波动是平均值的±30%。磁测法测量的波动是平均值的±20%，小于图谱预测法，是目前较精确的测试方法。新的预测方法考虑了元素之间相互作用和冷却速度等因素对铁素体体积分数的影响，提高了预测的精度。针对铁素体数测试结果不可避免的波动问题，提出目标范围这一概念来解决焊材设计者与使用者对测试结果产生的分歧。
• Select
  高速列车车内客室端部噪声分布特性与声学模态分析

  张捷;肖新标;韩健;孙强;韩光旭;金学松

  . 2014, 50(12): 97-103.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  基于现场测试，对高速列车车内客室端部噪声分布特性进行分析研究。结合车内、车下振动分析和车内空腔声学模态计算，明确车内客室端部噪声分布的形成机理，在此基础上提出高速列车车内客室端部噪声问题的改善建议。研究结果表明，高速列车车内客室端部靠窗位置和过道位置的横向距离为1.2～1.7 m，但靠窗位置的噪声却比过道位置大8 dB(A)左右。车内的噪声和车内、车下的振动加速度在111 Hz附近均存在显著的峰值，这个频率正是列车在250 km/h运行速度下的过枕跨参数激振频率。车内空腔声学模态在111 Hz附近基本上表现为横向两侧大、中间小的状态。车体系统的结构振动和车内声学空腔存在相互耦合的关系，最终导致车内客室端部出现这种特殊的噪声分布。相关研究结果可为研究消除或降低高速列车车内异常噪声的措施提供参考。
• Select
  汽车驾驶室吸声材料的吸声系数计算方法

  刘刚田;吉晓民

  . 2014, 50(12): 104-109.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对汽车驾驶室吸声材料的吸声系数的一种简便计算方法进行研究。根据吸声材料声阻抗率布置，得到吸声材料流阻率和孔隙率的计算公式，利用Matlab循环程序计算出流阻率和孔隙率，根据求得的吸声材料的流阻率和孔隙率，可以理论计算出汽车驾驶室吸声材料的吸声系数，为理论计算汽车驾驶室吸声材料的吸声系数提供一种简便方法。同时系统研究材料的吸声系数与吸声材料自身的流阻率、孔隙率和厚度以及入射声波频率的关系，在低频时吸声系数与材料的孔隙率和厚度成正比；当入射声波在0～500 Hz范围内，驾驶室吸声材料的系数随流阻率的减小略有下降，但下降幅度并不显著；随着入射声波频率的提高，驾驶室吸声材料的吸声系数一般呈上升趋势。
• Select
  万向轴动不平衡检测的二代小波变换奇异值方法

  丁建明;林建辉;王晗;林森

  . 2014, 50(12): 110-117.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对第二代小波变换依然存在频率混叠的更本缺陷，提出一种高速列车万向轴动不平衡车载检测的新方法。该方法的核心是对万向节安装机座的振动加速度信号进行第二代小波变换得到不同尺度的分解信号，应用单尺度信号构造Hankel矩阵，对该矩阵进行奇异值正交化分解，以奇异值关键叠层作为奇异值的选择准则对信号进行重构，应用重构信号的傅里叶谱来检测高速列车万向轴的动不平衡，消除第二代小波变换频率混叠对故障淹没缺陷，凸显故障特征。应用万向轴动不平衡试验数据对该方法进行试验验证，结果表明，该方法能够有效检测万向轴动不平衡引起的基频、倍频和分频的故障特征，与传统小波、纯第二代小波变换相比，该方法在谱的清晰度和故障表征力上得到了显著提高。
• Select
  工作油液温度对液力变矩器性能影响计算流体力学分析及试验研究

  闫清东;李晋;魏巍

  . 2014, 50(12): 118-125.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)仿真分析和台架试验手段相结合的方法，分析工作油液温度对变矩器原始特性参数(变矩比k、能容系数λ和效率η)、泵轮所受转矩Tp和涡轮所受转矩Tt的影响。由于工作油液温度主要影响油液的密度和黏度，所以采用CFD仿真分析方法研究单变量变化情况下，工作油液密度和黏度分别对液力变矩器性能的影响。结果表明，工作油液温度对变矩器性能影响体现在油液密度和黏度耦合交互的综合影响，并且黏度影响起主导作用；随着工作油液密度的减小，λ、k和η不受影响，Tp和Tt逐渐减小。随着工作油液黏度的减小，Tp、Tt、λ、k和η均逐渐增加；随着变矩器工作温度的增加，工作油液黏度和密度均有所减小，Tp和λ逐渐下降，Tt变化很小，k和η有所提高。因此，在不影响密封件密封要求及油液寿命的前提下，应尽量提高液力变矩器工作油液温度，可以改善其工作性能。
• Select
  汽车动力总成橡胶悬置的疲劳寿命实测与预测方法

  上官文斌;刘泰凯;王小莉;李武成;潘孝勇;徐驰;俞斌

  . 2014, 50(12): 126-132.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  以某汽车动力总成橡胶悬置的寿命预测为研究目标，基于哑铃形橡胶试件的疲劳试验结果，分别以应变能密度、最大主Green-Lagrange应变、有效应力为损伤参量建立该橡胶材料的三种寿命预测模型。利用建立的三种疲劳寿命预测模型，对该汽车动力总成橡胶悬置疲劳寿命进行预测，并与实测结果进行对比分析。对比分析结果表明，以应变能密度为损伤参量的疲劳寿命预测模型和以最大主Green-Lagrange应变为损伤参量的疲劳寿命预测模型的预测效果相对较差，预测寿命落在实测寿命的4倍分散线之内；以有效应力为损伤参量的寿命预测模型预测的橡胶悬置的寿命落在实测寿命的2倍分散线之内。因此，以有效应力为损伤参量的寿命预测模型可较好地预测该动力总成橡胶悬置的疲劳寿命。
• Select
  低温室效应工质空调蒸发器性能模拟计算

  韩广明;李敏霞;马一太

  . 2014, 50(12): 133-139.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  建立翅片管式蒸发器的稳态分布参数数学模型，考虑蒸发器内部的实际流动状态，用Visual Basic计算机语言编写翅片管式蒸发器模拟计算程序，利用R22的计算结果与文献试验结果进行验证，得到较好的一致性。基于此模型模拟低温室效应(Global warming potential, GWP)工质R290、HFO1234yf和HFO1234ze在翅片管式蒸发器内的流动换热特性。分析改变迎面风速、制冷剂质量流量以及管外径尺寸时换热量和压降的变化情况，并与现在广泛使用的R410A进行性能的对比分析。结果表明，风速稳定时R290换热量最大，HFO1234yf最小；相同情况下，HFO1234yf与HFO1234ze最容易达到过热状态；压降相同时，R410A的质量流量最大，R290的最小；换热量相同时，HFO1234yf的质量流量最大，R290的最小。为低GWP工质翅片管式蒸发器的优化设计和系统匹配以及制冷剂的替代提供理论基础。
• Select
  基于多体模型的水平轴风力机气弹耦合分析

  李德源;莫文威;严修红;张湘伟

  . 2014, 50(12): 140-150.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  大型风力机的气动载荷、惯性力和弹性力等交变载荷会引起柔性风轮、塔架等构件的耦合振动，影响风力机性能和使用寿命。针对水平轴风力机的气弹耦合数学模型的建立及其数值积分方法进行研究。采用能反映弹性变形的超级单元(Super-element, SE)将柔性构件离散为带有力元弹簧和阻尼器的旋转铰连接的有限个数的刚体。基于多体系统(Multi-body system, MBS)动力学理论和混合多体系统(Hybrid multi-body systems, HMBS)的建模方法，通过编制的仿真程序自动建立受约束的风力机多体系统动力学方程并进行数值求解。通过傅里叶谱分析方法，实现了系统动力学特性分析。算例分析美国可再生能源实验室(National renewable energy laboratory，NREL)公布的5 MW水平轴近海风力机的固有频率与振型，验证了程序的有效性和建模方法的正确性。基于叶素动量(Blade element momentum, BEM)理论，计算叶片变形状态下各刚体所受的气动力，在数值积分过程中实时实现流固之间的耦合。分析结果表明超级单元能用较少的自由度准确地描述风力机气动载荷、惯性力和弹性力三者之间的耦合。所开发的仿真程序能为风力机气弹耦合及稳定性分析和控制系统设计提供实用的分析平台。
• Select
  导流罩对冰箱冷凝风机噪声的影响

  王正;刘志峰;白连社;黄海鸿;罗健

  . 2014, 50(12): 151-156.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为研究不同的导流罩对冰箱冷凝风机噪声的影响，利用数值模拟的方法对风机在不同导流罩下的流动特性进行仿真，得到不同导流罩下风机后缘涡流的分布，获取风机出口的湍流强度的变化特性，并进行相关的分析。通过试验验证表明，使用封闭式导流罩时风机在较宽频带上的噪声都较使用半开式导流罩时高；封闭式导流罩下风机出风湍流强度更高，衰减速度更快，噪声也更大；使用半开式导流罩时风机无论单独测试还是装机测试都可获取更低的噪声。同时，通过数值模拟和测试的方法分析半开式导流罩的宽度对冰箱冷凝风机出口的湍流强度以及冰箱噪声的影响，得到风机噪声最低时的导流罩宽度。冰箱冷凝风机在半开式导流罩下产生的湍流强度较低，相应的冰箱噪声也较低。
• Select
  长喉颈文丘里喉部取压位置对湿气测量模型影响的试验研究

  徐英;谭晋飞;巴玺丽;张强;张涛

  . 2014, 50(12): 157-164.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  文丘里流量计广泛应用于湿气流量测量领域。为探索长喉颈文丘里管喉部取压位置对其湿气测量模型的影响，从理论上对其各个部分压力降进行研究。设计内径为50 mm、节流比为0.4的文丘里试验样机，取压位置距离喉部入口分别为喉部直径的0.5倍、3.75倍和7倍。在天津大学流量实验室双闭环中压湿气装置上进行试验验证。试验压力为0.2～0.8 MPa，干度为0.5～1。根据试验数据，针对不同的喉部取压位置，分析虚高梯度与L-M参数之间的关系；同时分析差压比K参数灵敏度与液气质量比qml/qmg之间的关系，发现虚高和K参数均受喉部取压位置的影响。建立基于K参数、Froude数、气液密度比的虚高模型和液气质量比模型，通过迭代算法求出气相和液相流量。分析基于不同取压位置的测量模型对湿气两相流气相和液相流量预测结果误差和不确定度的影响，得出取压位置为距离喉部入口3.75倍喉部直径时效果最好的结论，该位置模型气相测量不确定度为5.06%，液相为2.15%。
• Select
  二级规则微结构对低表面能纳米通道内微流动的影响

  胡海豹;何强;鲍路瑶;周峰

  . 2014, 50(12): 165-170.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  以低表面能纳米通道内液态Poiseuille流为对象，采用分子动力学模拟方法研究通道壁面上布置二级规则微结构后对微流动特性的影响规律。数值模拟中，统计系综为微正则系综，势能函数采用LJ/126模型，壁面定义为Rigid-atom壁面，温度校正使用速度定标法，而壁面低表面能属性则通过调整壁面铂原子与液态氩原子间的势能参数来实现。结果表明，布置二级矩形和三角形微结构后壁面附近流体密度法向分布会出现两个振荡阶段，即在微结构内部出现振幅相对较小的次级振荡过程，但通道中心区流动与光滑壁面通道相似；随微结构周期T的增大，二级微结构内密度法向振幅逐渐增大，而近壁面区域振幅则减弱；而二级微结构深度H的增大，则导致其内的次级振荡幅值减小，且分布起点随之下移。另外，随微结构周期T、深度H的增大，通道内流体平均流量均逐渐增大，即呈现更好的减阻效果。
• Select
  化学镀镍方法制备金属微孔滤膜

  卢继霞;丁慧;方亮;贾瑞清

  . 2014, 50(12): 171-176.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  滤膜堵塞型传感器可以半定量地评价油液的固体颗粒污染度，其关键元件为金属微孔滤膜。为了获得性价比较高的金属微孔滤膜，选择600目平纹不锈钢丝网为镀覆基材，研究所选不锈钢丝网表面化学镀镍的工艺流程，通过扫描电镜(LEO 1450 VP)和能谱分析仪(INCA ENERGY 300)分析镀层成分、镀层与基材的结合情况以及微孔滤膜的微孔及丝径尺寸。结果表明，本研究工艺下制备的微孔滤膜镀层为低磷镀层，抗拉强度为400～700 MPa，硬度为580 HV，镀层与基体材料结合牢固。镀覆20 min和30 min后可获得微孔尺寸分别为14 m和10 m的微孔滤膜，且丝径镀覆厚度均匀一致，微孔大小也均匀一致。利用所研制的金属微孔滤膜制成滤膜堵塞型传感器，配制样液分别对该传感器的重复性精度和污染度检测精度进行检验，结果表明，微孔滤膜传感器具有较好的重复性精度，对油液中固体颗粒污染度等级的测定结果与实际值完全一致，因此所研制的金属微孔滤膜可以满足滤膜堵塞型传感器的使用要求。
• Select
  薄叶式气封在透平级中应用的数值研究

  张宏涛;王祥锋;颜培刚;韩万金

  . 2014, 50(12): 177-184.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为研究薄叶式气封替换迷宫气封应用于透平级中的可行性，将某一级半高压透平中相应部位的迷宫气封替换为薄叶式气封，采用商业计算软件CFX进行数值模拟，并与采用迷宫气封的原型一级半透平进行对比分析。计算结果表明，简单的气封替换虽然降低气封处的泄漏流量，但没有降低透平级的泄漏损失，而且加强泄漏流动对主流的干扰，将一级半透平中的静叶隔板迷宫气封简单替换为薄叶气封的设计方案是不可行的。为了薄叶气封、平衡孔、轴向间隙的合理匹配，在原型设计方案的基础上，动叶叶顶和静叶隔板处采用薄叶气封，级内轴向间隙设置迷宫气封。采用该薄叶气封应用于透平级的最终方案，薄叶气封和平衡孔达到合理匹配，改善透平级的气动性能，降低泄漏损失，同时为下级透平提供良好的进汽条件。
• Select
  基于计算流体力学模拟的下沉与上浮颗粒在搅拌槽内的固液悬浮特性

  李良超;徐斌;杨军

  . 2014, 50(12): 185-191.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用多重参考系(Multi-reference frame, MRF)法处理桨叶旋转和以颗粒动力学为基础的Euler-Euler双流体模型，对下沉颗粒和上浮颗粒分别在双层涡轮桨搅拌槽内的固液悬浮特性进行数值模拟研究。得到搅拌槽内宏观流动场和下沉颗粒与上浮颗粒的固含率分布，并考察操作条件对两类颗粒悬浮特性的影响。数值模拟的液相速度分布和流型与文献试验结果吻合良好。研究结果表明，上浮颗粒与下沉颗粒的固液悬浮特性有很大的差别。下沉颗粒固含率分布总体上随轴向高度的增加而降低，固含率在槽底中心处最高，而在循环涡涡心、叶片和挡板的背流面则相对较低，上浮颗粒的固含率分布则与上述下沉颗粒分布趋势相反。搅拌转速增大使下沉颗粒固含率在循环涡涡心有下降趋势，而上浮颗粒固含率则有所增加。固含量降低或颗粒尺寸减小有利于两类颗粒均匀悬浮，颗粒含量或粒径增大使下沉颗粒和上浮颗粒分别更易于在槽底和液面中心处聚集。
• Select
  基于失效行为的机械零部件寿命概率分布特征计算方法

  王正

  . 2014, 50(12): 192-197.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对机械零部件的寿命预测及其概率分布特征确定问题，从影响零部件寿命及其概率分布特征的基本因素出发，采用应力-强度干涉方法描述零部件的失效行为，研究基于失效行为的零部件寿命概率分布特征确定方法，建立以时间为寿命度量指标时零部件的寿命概率分布模型，给出能够体现“应力、强度及其退化”等参数影响的零部件寿命累积分布函数和概率密度函数以及平均寿命计算模型，研究零部件寿命概率分布特征的变化规律。运用所建立的方法及模型，能够在设计阶段根据零部件的结构设计参数以及使用剖面科学地确定零部件的寿命概率分布特征，可以更好地指导零部件的设计、试验、使用、维修等。
• Select
  基于改进非支配排序的云模型进化多目标柔性作业车间调度

  彭建刚;刘明周;张铭鑫;张玺;葛茂根

  . 2014, 50(12): 198-205.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用多目标进化算法研究柔性作业车间调度问题，目标是最小化最大完工时间、机器总负荷和最大机器负荷3个性能指标。针对NSGA-Ⅱ识别非支配个体较慢和个体比较次数较多的不足，设计一种基于预排序的快速非支配排序算法，快速识别非支配个体并淘汰被支配个体，提高非支配解集的构造效率；结合柔性作业车间调度问题的特点和进化算法的性能，引入云模型进化策略，提出一种基于非支配排序的云模型进化多目标柔性作业车间调度算法。运用云模型揭示模糊性和随机性的优良特性维护进化种群，提高非支配解分布的广度和均匀度。利用多指标加权灰靶决策模型选择最满意调度方案。使用基准实例进行测试并比较测试结果，验证了算法的可行性和有效性；利用提出算法确定了生产实际的最满意调度方案。
• Select
  复杂系统人机交互界面的E-C映射模型

  吴晓莉;薛澄岐;王海燕;吴闻宇;牛亚锋

  . 2014, 50(12): 206-212.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为解决复杂系统人机交互界面中用户出错而导致的任务失败、系统故障以及各种事故频繁发生等问题。对前人提出的出错分类方法以及试验方法进行探讨；从用户认知的角度，提出了复杂系统中人机交互界面的5种出错类型，分别是错误感知、注意失效、知觉混淆、记忆失误以及失手。对用户出错与认知之间存在相对应的关联性进行研究，建立每种出错类型的映射，证实其出错集与认知集存在着交织的映射关系。将5种出错类型按照认知加工进行合并，获得18个出错-认知组，从认知加工过程建立E-C(Error-Cognition)映射模型。以典型复杂系统行业的美国F35战斗机航电显示监控任务界面为例，提取信息显示方式的出错因子和出错类型表征，建立三者之间的映射关系。按照E-C映射模型对应的视觉感知和注意加工出错类型，建立监控任务过程中的出错-视觉感知子模型和出错-注意加工子模型，从而有效地验证复杂系统人机交互界面中用户出错与界面认知的研究模型。