最新刊期
2011年第45卷第7期
- 摘要：为了研究Nafion膜的微细观结构及其输运特性,针对目前广为采用的Nafion 117膜并基于Materials Studio软件平台构建了一种分子动力学计算模型,在温度分别为300、353 K时,对其实施了计算,得到了不同水含量下Nafion 117膜的元胞结构,并依据该模型计算了水分子和水合氢离子的扩散系数.模拟结果表明:质子交换膜元胞的密度随水含量的增加而下降,和实验值基本一致,最大偏差在8%以内(300 K); 当温度升高时,膜元胞密度降低,这与温度升高、膜体积膨胀导致密度降低的宏观分析完全一致.同时,研究了膜水含量、温度对水分子和水合氢离子在膜内的扩散系数的影响,增加水含量可以提高膜的质子传导率,同一温度下水含量越大,水分子和水合氢离子的扩散系数越大,且同一水含量下温度越高,水分子和水合氢离子的扩散系数越大.关键词：分子动力学模拟;Materials Studio软件;扩散系数;Nafion 117膜3591|4|3更新时间：2025-07-09
- 摘要：在一台天然气/氢气混合燃料的缸内直喷火花点火发动机上通过引入废气再循环(EGR)实验研究了EGR率、掺氢比及喷射时刻对发动机性能和排放的影响.结果表明:掺入氢气,在小EGR率时可以减小平均有效压力(BMEP)和有效热效率,在大EGR率时可以增加BMEP和有效热效率; BMEP随EGR率的增大而减小,有效热效率随EGR率的增大先减后增.NOx排放随EGR率的增大而下降,随掺氢比的增大而上升; HC排放随EGR的增大而上升,随掺氢比的增大而下降; CO排放与EGR率变化基本无关,随掺氢比的增大而上升.平均指示压力变动系数Cimep随EGR率的增加而增大,相比于早喷射,晚喷射时Cimep的增大趋势更为明显,此时掺氢可以有效降低Cimep.关键词：缸内直喷火花点火;天然气;氢气;废气再循环装置3142|4|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：通过采用耦合流场计算和共轭传热的数值方法,研究了超临界汽轮机高压缸冷却蒸汽对中压缸第一级固体部件的冷却特性及其对级气动性能的影响,同时对比了有无蒸汽冷却的中压缸第一级的流场和温度场.结果表明:蒸汽冷却技术可以有效地对中压缸第一级动叶叶片、叶根、转子及轮盘进行冷却.受到冷却孔的抽吸作用而进入冷却孔的冷却蒸汽对冷却孔及周围的叶根区域具有明显的冷却作用.在蒸汽冷却的作用下,中压缸第一级转子系统温度下降的最大幅度达80 K.部分冷却蒸汽进入中压缸第一级叶栅主流道并与主流掺混,从而使得根部反动度增大,动叶通道涡强度增加.所以,蒸汽冷却技术可以有效提高高温转子的运行寿命和安全的可靠性.关键词：超临界汽轮机;中压转子;蒸汽冷却;数值模拟3756|4|8更新时间：2025-07-09
- 摘要：为研究玉米芯中内在钾元素对其超临界水气化(SCWG)过程的影响,采用水洗方式对钾元素进行了脱除.对水洗样中的无机成分和有机成分进行了分析,结果表明这一方法能有效脱除玉米芯中的钾,并能保持玉米芯有机成分的稳定.利用压力釜反应器对玉米芯原样和水洗样进行了不同反应温度、不同反应压力、不同反应停留时间下的SCWG实验.实验结果表明,玉米芯中钾元素的存在促进了SCWG反应产物中氢气的生成.提高反应压力或延长反应时间,均强化K对H2生成的促进作用.内在钾元素对气体产量和气化率的影响与温度有关,低温时促进气化,而高温时抑制气化.此外,对水洗样分别回添KCl和KOH进行了SCWG反应实验,结果表明回添的KCl和KOH均阻碍氢气的产生和玉米芯的气化.因此,玉米芯内在钾元素在SCWG过程中的作用方式与直接添加钾成分时有所区别.关键词：玉米芯;钾;超临界水气化2956|4|2更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对加筋三明治板声学特性的研究主要集中于无限大结构、很少考虑边界条件影响的问题,结合脉冲函数的使用,提出了对边简支、层芯为平行筋板的三明治板的动态响应力学模型,利用模态函数法推导了结构的传声损失计算公式.将理论和模拟结果进行了对比,二者吻合较好,验证了模型的有效性.所提出的计算方法相对于有限元数值方法具有更高的计算效率,能在较宽的频段范围内给出精确的结果,且便于分析结构传声的物理机制和结构参数对传声性能的影响.研究结果表明:简支边界在隔声曲线上引入了结构的共振隔声波谷; 加筋三明治板结构中同样存在明显的吻合共振效应; 随着入射声波频率的提高,筋板惯性效应的影响越发明显.关键词：三明治板;平行筋板;隔声3414|4|5更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了降低挖掘机的燃油消耗,提高整机作业效率,提出了一种基于液压混合动力技术的挖掘机动力系统节能方案.该方案采用液压泵/马达独立驱动回转装置,可保证发动机工作于最佳燃油工作区,同时结合挖掘机回转装置的作业工况,通过分析液压混合动力系统的特点,对回转装置的控制方式进行了设计.针对回转系统参数的不确定性,设计了智能比例-积分-微分(PID)的分段变结构控制器,并通过仿真和模拟试验平台验证了控制器的有效性和适用性.研究结果表明,智能PID转矩控制方式更适合于回转装置的作业要求,相对于转速控制方式,系统响应速度快,回转装置运动控制平稳,能量回收率高,达到了理想的控制效果.关键词：挖掘机;液压混合动力;转矩控制;能量回收3359|4|10更新时间：2025-07-09
- 摘要：为解决高速主轴由于不平衡导致的振动问题,提出了一种基于动力学模型的高速主轴动平衡方法,其仅需在工作转速下采集振动响应数据,且无需停机试重.该方法通过对连续分布的不平衡量进行集中化处理,缩减不平衡响应与不平衡量之间的关系矩阵,可以在高速主轴的任意2个位置上实现双面平衡.研究结果表明,该方法能够准确地识别出等效集中的不平衡量,且所识别的由等效不平衡量引起的振动响应与原始振动响应基本一致.因此,添加配重后可使主轴各位置不平衡振动得到有效地抑制.关键词：高速主轴;动力学模型;动平衡3494|4|11更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了给盒形件压铸模具冷却流道的设计提供依据,提出了一种新的冷却流道排布的优化方法.采用有限元模拟对盒形件压铸模具的热平衡、温度场、热应力、热疲劳分布和铸件的凝固分数进行了分析,确定出了冷却流道传热系数和流体流速之间的关系,在模具冷却流道横向排布和纵向排布情况下,得到了模具热应力、热疲劳和铸件凝固分数随冷却流道排布间隔变化的规律.考虑到模具材料的屈服应力随温度变化的特点,提出了采用热应力影响因子来评估模具在热应力作用下的安全程度.研究结果表明,在满足生产效率的情况下,为保证工件能够达到一定的凝固分数,应尽可能地增大冷却流道的间距,以减小模具热应力,增加模具的热疲劳寿命.当冷却流道横向排布间距为25 mm时,模具只需6次循环即可达到热平衡,模具的热应力和热疲劳区域位于模具型腔下10mm以内的区域,并且热应力影响因子均小于0.5.关键词：冷却流道排布;模具热平衡;热疲劳;压铸模具3368|3|3更新时间：2025-07-09
- 摘要：利用钇铝石榴石晶体(Nd:YAG)毫秒激光器以正交实验法在1Cr13不锈钢材料上进行加工实验,得出在现有条件下具有最小重铸层微小孔的脉冲激光优化参数(如脉宽、峰值功率、频率、离焦量).采用一种化学酸溶液对按此优化参数加工出来的微小孔进行腐蚀,发现腐蚀后孔壁上激光加工形成的重铸层已被完全去除,表明由脉冲激光优化参数加工出的微小孔能够很好地配合化学酸溶液的腐蚀.该复合加工方法具有成本低、效率高、操作简单的特点,不仅解决了高能束热源在金属上加工微小孔时常有重铸层及微裂纹缺陷的问题,而且得到了孔壁光滑、轮廓清晰的高质量微小孔.关键词：Nd:YAG毫秒激光器;重铸层;正交实验法;化学腐蚀3499|4|5更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了有效地提高数控机床电主轴热变形模型的预测精度,在2种典型工况下,根据电主轴结构热变形的产生机理,提出了一种基于模糊逻辑的组合预测模型.该模型综合了由自回归分析理论和灰色系统预测理论所建立的热误差模型,采用模糊逻辑选取权值,使各单项预测模型能够扬长避短,从而增强了组合预测模型的泛化能力.通过对电主轴热变形工况下的实验结果与计算结果的比较表明,在单项预测模型中的工况1下,灰色系统预测模型的相对误差较小(6.9%),在工况2下,自回归预测模型的相对误差较小(12.1%),而组合预测模型在2种工况下的相对误差分别为2.2%和8.9%.因此,组合预测模型具有较高的精度和较强的鲁棒性.关键词：热误差;组合预测模型;电主轴;鲁棒性3560|4|2更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对旋风式油气分离器内高速旋转流场引起油滴与壁面碰撞而破碎,从而使分离效率降低的问题,设计了多种不同参数组合的旋风式分离器,对分离器内部气液两相流动及分离效率进行了数值模拟和实验研究,其中气相流场采用RNGkε-湍流模型,油滴运动轨迹采用分散相模型.同时,搭建了油气分离器性能试验台,对不同结构参数的旋风式油气分离器在不同工况下的分离效率进行了测试,并利用Malvern激光粒度分析仪对分离器进出口油滴粒径分布进行了测量与分析.研究结果表明,最佳的入口速度与参数组合使得分离器效率最高,对于直径大于25μm的油滴,旋风式分离器完全可以分离.旋风式分离器内部油滴分离的数值模拟与实验对比表明,采用考虑油滴破碎的分散相两相流模型的模拟结果与实验数据吻合良好.关键词：旋风式油气分离器;油滴粒径分布;数值模拟;分散相模型;分离效率3406|4|7更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对滑片膨胀机工作过程中高压进口流体在经过吸气孔口时对滑片冲击而造成滑片被压入槽底且无法与气缸内壁正常接触的问题,提出了一种滑片槽底引压结构.该结构将高压流体引入滑片槽底容积腔内,通过引入槽底的高压气体力来削弱进气冲击影响,保证滑片与气缸内壁良好接触.通过理论计算,得出了槽底引压结构的最优结构参数;通过比较无引压和有引压结构的膨胀机在相同工况下的实验结果,得出了引压结构对膨胀机工作过程中动力过程和热力过程的影响机理.研究结果表明:利用槽底引压结构,膨胀机能够在跨临界CO2制冷系统中稳定运行;滑片与气缸内壁贴合情况大幅改善,膨胀机性能大幅提高,输出功率最高达到了682 W,绝热效率最高值从无引压时的23.7%增长到有引压时的49.8%.关键词：膨胀机;跨临界循环;泄漏;高压气体3120|4|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：采用溶胶凝胶法制备了掺杂Co2+的ZnO纳米粉体,并利用X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、紫外可见吸收光谱和光致发光光谱等对其结构和光学性质进行了表征.结果表明:Co以二价离子Co2+的形式掺杂进入ZnO晶格,且所得Co掺杂ZnO纳米粉体仍为六角纤锌矿型结构; 纳米粉体的光学带隙随掺杂量的增加逐渐变窄,并且在紫外吸收谱上出现了3个明显的特征吸收峰; 由室温光致发光光谱可知,随着Co2+掺杂浓度的增加,ZnO的荧光强度逐渐变弱.关键词：氧化锌;钴掺杂;晶格结构;光学性质3813|5|4更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了解决逆向工程中平移对称提取的问题,提出了一种鲁棒的提取算法.首先利用特征线将模型分割成体素的集合,然后计算各个体素的形状分布曲线,通过形状分布曲线匹配的方式获取了几何形状相似的体素,并利用最小包围盒从中提取大小相似的体素,以构成对称体素的集合.利用鲁棒的PCA方法估算对称体素的初步对称信息,在此基础上利用迭代最近点算法对提取的平移对称进行优化.采用一个机械零件的三角网格模型进行实验的结果表明,体素分割结果对应构成模型的各个特征,具有明显的工程语义,对称提取结果的误差较小并具有较强的鲁棒性.关键词：平移对称;分割;形状分布;逆向工程2901|4|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：通过对典型透平压缩机组的分析,建立了汽轮机驱动压缩机组的动态数学模型,设计了机组的模糊比例-积分-微分(PID)控制器,研究了机组的动态响应特性.研究结果表明:在系统扰动时,采用所提模糊PID控制器可以使控制量无动态超调,并且消除了稳态误差,从而加快了系统的响应速度.在基于压缩机流量、压比和转速三者相互耦合而设计的控制器可以分别控制汽轮机压缩机转速和防喘振阀,使得压缩机工作点不进入喘振区域,压缩机压比在40 s内达到设定值,由此达到了改善控制效果和节约能源的目的,为变转速透平压缩机组控制系统的设计提供了理论基础.关键词：透平压缩机组;模糊PID控制;压比;喘振3083|4|5更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对机场起伏地形对仪表着陆系统性能的影响,提出了一种应用地形多劈模型的系统下滑道仿真评估方法.该方法应用一致性几何绕射理论建立仪表着陆系统下滑信标传播的基本模型,采用一种扫描搜索算法对地形多劈模型进行射线寻迹并得到受非理想地形影响所形成的空间复合场,所使用的扫描搜索算法能根据所考虑阶数射线的贡献来分析和评估起伏地形对仪表着陆系统影响的可接受程度.应用该方法对实际环境中的仪表着陆系统下滑道进行评估,结果表明该方法能准确、有效地预测起伏地形对仪表着陆系统下滑道造成的影响,而在考虑更高阶数射线的影响时,预测结果更为接近飞行检验结果.关键词：仪表着陆系统;地形评估;多劈模型;电磁散射;射线寻迹;仿真评估3222|4|5更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了解决微机电系统高热流密度的散热问题,采用数值方法对在宽度为50 μm、高度为200 μm的矩形截面微通道内布置球窝/球凸结构的传热特性进行了研究,通道的Re为100～900,流向间距为1.5到3.5倍的球窝直径,同时研究了球窝/球凸的叉排和顺排对微通道传热特性及流动规律的影响.结果表明:在微通道内布置球窝/球凸后,Nu与光滑微通道的Nu0比值为1.28～4.77,其数值基本和常规通道范围一致; 范宁摩擦系数f同光滑微通道的f0比值范围为1.11～2.04,上限与常规通道的一致,下限较之常规通道的小.随着Re的增加,Nu/Nu0和f/f0近似线性增加; 相同Re下,叉排的Nu/Nu0和f/f0大于顺排; 相同排列方式下,随着流向间距的减小,Nu/Nu0和f/f0增加.叉排的热性能明显优于顺排; 微通道中布置球窝/球凸的节能效果明显优于常规通道中布置球窝/球凸的情况.关键词：微通道;球窝;球凸;数值模拟;传热3539|4|6更新时间：2025-07-09
- 摘要：为深入了解某型涡轮叶栅进口导叶叶片的换热规律,采用瞬态液晶技术测量了无气膜孔叶片和带气膜孔叶片在不同流量比下的表面换热系数,通过对比分析,研究了气膜出流和流量比变化对叶片表面换热的影响.实验中叶栅通道来流雷诺数为108 000,叶片气膜出流与叶栅通道来流的质量流量比为0、3.46%、4.61%、5.77%、6.93%、8.08%、9.23%.实验测量获得了无气膜叶片中截面的压力分布曲线,以及各流量比下叶片表面的换热系数分布云图及其平均值线图.研究结果表明:叶片吸力面存在气流流动分离;气膜出流使得分离点位置提前,并且缩短了分离再附着的过渡区域;气膜出流使叶片前缘、压力面和吸力面气膜孔区域的换热系数大幅升高,但对吸力面分离点后区域的换热影响不大;在实验工况范围内,气膜出流流量比越大,换热系数越高.关键词：导叶;气膜冷却;流量比;换热系数;液晶3090|4|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：实验研究了S型柔性立管内空气-水两相流流型特征.实验环路由长114 m的水平环道,16 m的-2°下倾管和高15.3 m、长24 m的S型立管组成,环路内径为50 mm.使用立管底部压力、立管出口持液率HL及其概率密度函数(PDF)分布特征识别和区分流型.实验发现了典型严重段塞流、过渡型严重段塞流、稳定流动3类流型.典型严重段塞流下HL曲线呈方波状,相应的PDF分布呈HL分别为0和1的双峰结构; 过渡型严重段塞流下HL曲线呈针刺状,其PDF分布也为双峰结构,但HL的低峰远高于HL的高峰; 稳定流动下的PDF分布呈HL为0.27左右的单峰状.分析表明,典型和过渡型严重段塞流分别与垂直上升管弹状流和块状流具有相似的PDF分布特征,但彼此的流动形态却完全不同.关键词：S型柔性立管;严重段塞流;流型;PDF分布3022|5|4更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对多联组配轴承在安装过程中出现错位时,错位是否影响转子系统稳定运行的问题,建立了柔性转子系统的有限元模型,推导了错位安装的轴承非线性力的公式,采用数值积分的方法分析了错位安装对转子系统的非线性动力学特性的影响.通过与正常安装转子系统的对比发现,错位安装是影响多联组转子系统稳定性的重要因素之一.当错位量一定时,可较大地减小系统失稳区域的宽度,当错位在x方向时,可使x方向的振幅随错位量的增大而减小,但错位在y向的振幅变化幅度不大.研究表明,适当的错位有助于改善转子系统运行的稳定性.关键词：错位;非线性动力特性;稳定性3922|5|2更新时间：2025-07-09
- 摘要：通过沿特征线求解动量方程,并运用局部泰勒级数展开对方程的离散进行简化,在传统的基于特征线离散的分裂算法的基础上,推导了一种精确的显式离散方法,详细给出了基于局部泰勒级数展开的特征线离散过程,并推导了有限元控制方程.通过自主研发的空间结构自动分析设计系统(简称AADS)流体模块中的三维算例计算,表明文中的分析是正确的,提出的改进方法具有较高的计算精度.关键词：有限元法;特征线法;流体力学;分裂算法;显式格式3243|4|3更新时间：2025-07-09
- 摘要：以生物油乙酸转化率为提质指标,选用固体超强酸SO42-/SiO2-TiO2对生物油催化酯化进行了实验研究.考察了不同的实验条件,即反应温度、酸醇量比、催化剂用量等对酯化反应的影响,在实验的基础上,运用最小二乘支持向量机建立乙酸转化率智能预测模型,并选用自适应粒子群优化算法对最小二乘支持向量机进行了参数优化.实验结果表明,最佳的生物油酯化工况为反应温度80 ℃、酸醇量比1.6和催化剂用量为7.5%.通过15个检测样本的检验,发现最小二乘支持向量机预测的平均相对误差能够降低到9.7%,其性能优于常用的BP神经网络与RBF神经网络,最小二乘支持向量机法更适合于预测生物油酯化过程中乙酸的转化率.关键词：乙酸;催化酯化;最小二乘支持向量机;自适应粒子群优化算法3269|4|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了探明陕北地区石油开采对周围黄土的污染状况,分别采集了延安市宝塔区姚店镇上童沟油井、王庄油井、李渠镇刺崖沟油井附近的土壤,测定了土壤的可溶有机质和总烃含量,并用气相色谱-质谱联机法(GC-MS)分析了土壤中的正构烷烃的组成及分布特征.结果表明:所查地区可溶有机质含量较高,且不同采样点的含量相差很大,平均含量分布在3 561～46 725 mg/kg之间; 总烃平均含量分布在 2 097～ 13 488 mg/kg之间,其中上童沟油井周围土壤总烃污染最为严重,最高含量是当地土壤背景值的27倍.由调查地区正构烷烃的碳数分布显示,土壤中烃类污染物主要来源于成熟原油及其衍生物,部分地区烃类污染来源为原油和高等植物蜡的混合物.关键词：石油开采;黄土污染;可溶有机质;总烃;正构烷烃分布特征3331|4|6更新时间：2025-07-09
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