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2018年第52卷第11期
- 摘要：针对超临界直流锅炉水冷壁系统在跨临界变压运行过程中的特殊流动与传热现象,在压力为19～25 MPa、质量流速为300～800 kg/(m2·s)、外壁热流密度为60～250 kW/m2的工况范围内,对垂直上升受热管道内超临界水在跨临界动态过程中的流动与传热特性开展了实验研究。结果表明:在从超临界压力阶跃降低至亚临界压力的动态过程中,受热管内流体极其容易发生壁温飞升现象,该现象由近临界区流体发生的膜态沸腾(又称DNB传热恶化)引起。在近临界压力区,随着压力的升高并逐渐靠近临界压力,发生DNB传热恶化时的起始局部流体焓值会大幅度降低,而且恶化程度逐渐增强,本实验大多数工况甚至在过冷区就开始发生传热恶化现象,严重威胁锅炉水冷壁系统的安全运行。基于本文实验结果和对锅炉水冷壁系统运行的分析认为,当管内的局部流体焓值高于1 600 kJ/kg时,水冷壁系统在跨临界动态过程中极有可能出现DNB传热恶化现象。本文实验结果可为超临界锅炉水冷壁系统跨临界变压运行期间的工况设计和调节提供指导。关键词：跨临界动态特性;近临界压力区;壁温飞升;DNB传热恶化;临界干度1278|5|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：在对文献中发表的22种脂肪酸甲酯和16种脂肪酸乙酯的液相黏度实验数据进行收集的基础上,建立了脂肪酸酯类物质的自由体积理论黏度模型,并得到了模型的参数。结果表明,对脂肪酸甲酯而言,实验值和计算值的最大偏差小于5.5%(其中脂肪酸链的碳原子数与不饱和键数之比为20:1和22:1的除外),对脂肪酸乙酯,最大偏差小于4.0%(其中脂肪酸链的碳原子数与不饱和键数之比为18:1和18:2的除外)。分析发现,模型参数与酯类相对分子质量之间存在一定的规律,获得了其定量关系,使得所建立的模型具有了预测同类物质黏度的功能。将预测模型计算结果和实验值进行比较发现,对38种脂肪酸酯类,黏度总体平均相对偏差小于1%,可以满足实际工程的需要。关键词：黏度模型;脂肪酸甲酯;脂肪酸乙酯;自由体积理论404|5|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了更精准地控制翼板动平衡时平衡补偿质量,从而提高平衡精度,提出了一种新的利用翼板迎角变化产生不同升力和离心力来实现不平衡力补偿的动平衡方法。对翼板工作时所产生的升力和离心力进行理论分析,建立了翼板迎角与补偿质量间的数学模型。通过实验测试翼板迎角变化所产生的不平衡量,得到翼板迎角与所能提供的补偿质量间的数学关系。在8个不同的相位处添加不同试重作为失衡量,根据所得翼板迎角与补偿质量的数学关系,调整相应翼板的迎角进行失衡量补偿,完成转子动平衡。实验结果表明,基于提出方法设计的动平衡装置可平衡主轴任意位置的不平衡量,平衡能力可达1 617.6 g·mm,在实验转速为560 r/min时,可将不平衡质量降低94.21%。提出的翼板动平衡方法无需添加或去除质量便可完成动平衡,且提供的平衡量可精确控制,具有一定的实用价值和应用前景。关键词：动平衡;翼板;补偿质量;离心力489|5|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：受鲹科鱼类机动游动姿态和涡流特征启发,设计了一种仿鲹科鱼体弯曲姿态的多翼离心风机用仿生叶片,采用数值模拟方法,分别研究了常规单圆弧原型叶片和仿鱼形叶片对多翼离心风机气动性能、噪声的影响。通过可视化分析发现,在仿鱼形叶片的叶道内,旋涡强度明显小于原型风机,流场分布更加均匀。仿鱼形叶片的采用有效降低了风机蜗舌处的压力脉动,减弱了叶片与蜗舌之间的非定常相互作用。风机气动噪声计算与分析结果表明,单圆弧原型叶片的风机噪声频率分布于低频声段和中频声段,而仿鱼形叶片的风机噪声频率主要集中在中频声段范围内,这表明两种风机的噪声频率分布规律和噪声传播路径不相同。数值计算结果表明,采用仿鱼形叶片的多翼离心风机气动性能明显得到改善,其中风量增加了12.5%,效率提升了5.65%,同时测点处噪声平均值下降了2.78 dB。关键词：仿生叶片;多翼离心风机;鲹科鱼类;气动性能;噪声;数值研究640|6|5更新时间：2025-07-09
- 摘要：采用动力学模拟方法,研究了乙醇、异辛烷和甲苯这3种乙醇汽油中主要高辛烷值燃料组分的引入对正庚烷着火特性的动力学影响。研究结果表明:在初始温度高于1 000 K左右的高温条件下,3种高辛烷值燃料组分的引入对燃料着火滞燃期几乎没有影响; 在中低温条件下,高辛烷值组分的引入对燃料着火滞燃期影响显著。这是因为,低温条件下高辛烷值组分的引入对正庚烷氧化脱氢反应起到了抑制作用,进而影响了随后的低温链式反应,这种抑制作用使得正庚烷低温放热减弱、温度上升缓慢、着火向后延迟。在所研究的3种高辛烷值燃料中,乙醇抑制正庚烷着火的效果最显著,甲苯和异辛烷延迟正庚烷着火的效果相差不大,甲苯略微强于异辛烷。关键词：着火滞燃期;高辛烷值燃料;正庚烷509|5|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了评估燃气轮机燃烧室出口与透平第一级喷嘴导向叶栅端壁不重合对叶栅端壁热负荷分布和运行寿命的影响,采用商用CFD软件ANSYS FLUENT数值研究了进口端壁不重合度(进口后向台阶结构)对跨声速叶栅端壁流动和传热特性的影响规律。计算了进口湍流强度Tu1=16%、出口马赫数Ma2=0.85时,2种进口后向台阶高度(0、6.78mm)下,跨声速叶栅端壁传热系数,并与实验结果进行了比较,验证了所提基于RSM(Reynolds stress model)湍流模型数值方法的准确性。分析了6种进口后台阶高度(0、1.5、3、5、6.78、10mm)下的跨声速叶栅端壁热负荷分布、近端壁二次流结构、后台阶涡系发展和气动损失。研究结果表明:由于进口台阶结构的影响,在叶片前缘上游区域形成了显著的再附着涡、空腔涡和辅助涡等复杂的后台阶流涡系;后台阶流再附着涡系使叶片前缘上游区域形成显著的高传热区;随着进口台阶高度的增大,该高传热区控制面积和传热系数均逐渐增大,最大传热系数增大了90%～160%,高传热区的位置逐渐向下游移动,形状逐渐由节距方向的"条形"演变为"C"字形,两端向叶栅通道内部迁移;进口台阶结构导致叶栅通道总压损失系数增大了0.17%～0.45%,台阶高度为3mm时,总压损失系数最大。关键词：跨声速叶栅;端壁不重合;传热特性;端壁二次流685|3|5更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了明确低频交流电场对火焰的作用机理,在常温、初始压力0.3 MPa下,施加电压有效值为5 kV、频率f=40,60,80,100 Hz的电场对甲烷/空气混合气的燃烧特性进行研究,建立了预混甲烷/空气火焰离子反应模型,对燃烧过程各粒子的浓度变化进行模拟,将实验与模拟结果综合进行了分析。结果表明:加载低频交流电场后,预混球形火焰在横向发生明显形变,随着频率的增大,平均火焰传播速度(-overS)L和压力峰值Pmax均逐渐减小; 模拟计算表明随着频率的增大,双离子风发展程度ξeff逐渐减小,平均火焰传播速度增大率Δ(-overS)L和压力峰值增大率ΔPmax与双离子风发展程度ξeff的线性拟合相关系数分别为0.995 82和0.919 96,ξeff与电场对火焰的促进作用密切相关; 电场下火焰前锋面粒子间的碰撞作用程度与火焰的宏观拉伸形变之间存在着直接联系,基于碰撞作用的双离子风效应是低频交流电场对预混火焰的主要促进因素。关键词：低频交流电场;双离子风效应;双离子风发展程度311|5|3更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了揭示受叶顶间隙几何不确定性影响的离心叶轮气动性能和内部流场变化规律,采用非嵌入式多项式混沌(NIPC)法并结合计算流体力学方法,以Krain离心叶轮为例,研究了叶顶间隙服从高斯分布时的叶轮效率、压比性能统计变化规律,并从叶轮出口流动不均匀性、相对马赫数分布、载荷分布等角度探究其物理机制。结果表明:不同流量工况下,Krain叶轮效率和压比的不确定带大小相当; 小流量工况下,叶轮出口流动对叶顶间隙几何不确定性的敏感度较强; 大流量工况下,叶轮进口及吸力面附近流动对叶顶间隙几何不确定性的敏感程度较强。研究结果有利于深刻认识叶顶间隙几何不确定性对离心叶轮气动性能和内部流场的影响,同时为深入开展流体机械不确定性流动分析研究提供了一定的理论指导。关键词：离心叶轮;叶顶间隙;不确定性分析;多项式混沌法;气动性能421|5|9更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了研究重型燃气轮机组合转子热场引起的盘间接触应力分布变化,建立了组合转子的1/12循环对称有限元模型。对组合转子的冷态预紧、升速工况及其应用于燃气-蒸汽联合循环发电机组的一个典型工作循环,分别进行了结构分析和热-结构耦合分析,得到了冷态、稳态、启停、盘车工况下各盘间接触应力分布的变化规律。结果表明:稳态温度场引起的盘间接触应力均值最大降幅为15%,冷启动过程中关键接触界面的接触应力均值最大增幅为33%,且接触应力分布不均匀性变化最大。从盘间接触应力均值和接触应力分布均匀性来说,热载荷是组合转子结构完整性的不利因素,在设计盘间接触界面及拉杆预紧力的安全裕度时应充分考虑。关键词：燃气轮机;组合转子;接触应力;温度场;热-结构耦合分析412|3|2更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了研究喷嘴周向位置及旋流腔拔模斜度对旋流冷却流动和传热特性的影响,探究综合性能更为优良的冷却结构,建立了适用于叶片前缘的旋流冷却模型。在验证了湍流模型的前提下,采用CFD方法对不同模型的流动换热特性进行了对比分析。结果表明:冷气从进口射入旋流腔,形成高速旋转运动; 冷气的三维流线沿轴向先径向收缩后径向扩张。喷嘴周向位置改变时,高速旋流区和低速旋流区的相对位置改变,并且高Nu区域的周向位置改变。对于叶根进气的情况,拔模斜度增大时,高速旋流区面积增加,低速旋流区面积减小,并且压力系数减小; 当拔模斜度为正值时,压力系数沿轴向降低; 拔模斜度为负值时,压力系数沿轴向升高,高Nu区域面积随着拔模斜度的增加而增加。叶根进气时,以拔模斜度为-1°时为参考值,拔模斜度增大至1°时,换热强度提高了9.1%,靶面传热量增加了8.4%,摩擦因数减小了4.1%,综合换热因数提升了8.8%。本文研究分析了不同几何参数下的旋流冷却流动和换热特性,以期为实际叶片前缘冷却结构的设计提供一定的理论参考。关键词：旋流冷却;喷嘴周向位置;旋流腔拔模斜度;综合换热因数332|5|3更新时间：2025-07-09
- 摘要：基于材料力学中材料的连续性、小变形等基本假设,在符合变形协调方程的条件下,设结构由面板承受弯扭,泡沫芯体承受剪切,推导出了泡沫波纹复合夹心梁芯体的等效弹性常数,并且建立了有限元二维等效模型和三维实体模型; 通过对泡沫波纹复合夹心梁的模态进行实验研究和数值计算,对比分析了实验数据和计算结果,从而验证了所推导的等效弹性常数的正确性。此外,进一步研究了泡沫波纹复合夹心梁的几何参数对其固有振动特性的影响,结果表明:随着面板厚度增加,结构的固有频率升高; 随着波纹肋板厚度、泡沫芯体密度或胞元数的增加,结构的固有频率降低。关键词：泡沫波纹复合夹心梁;等效弹性常数;模态实验;有限元分析;振动特性348|5|2更新时间：2025-07-09
- 摘要：丙烷(R290)在使用矿物油(MO)的高背压旋转压缩机油池中溶解度较大,影响其充注量及油池中MO-R290混合物的黏度,进而影响旋转压缩机滑动轴承的可靠性。本研究在压缩机性能试验台及空调器系统上对多个工况下压缩机油池内的MO-R290混合物黏度和温度进行了测量,并根据MO-R290混合物的物性推算出了R290的溶解度。结果表明,所研究的空调器压缩机油池中的混合物黏度足以满足轴承的润滑需求,但由于R290的排气温度或油池过热度较低,导致其在压缩机油池中溶解度较高,从而使得MO-R290混合物的黏度降低,影响旋转压缩机滑动轴承的可靠性。因此,R290空调器选用高黏度MO时,其吸气过热度需要高于现有空调的吸气过热度,从而提高排气温度,保证油池过热度及混合物黏度处于合理范围。关键词：空调器;旋转压缩机;丙烷;矿物油;黏度;溶解度372|3|2更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了分析NbMoTaWVx高熵合金中V组元对材料特性的影响,利用第一性原理计算方法对其进行了研究,该方法是一种基于密度泛函理论框架下的精确糕模势轨道结合相干势近似模型的方法。首先,对NbMoTaWVx高熵合金的相与结构性质进行了研究,结果表明:当0≤x≤1.5时,NbMoTaWVx高熵合金在平衡态中的最稳定构型为体心立方结构; V组元物质的量比的增加会减小NbMoTaWVx高熵合金的密度、晶格尺寸和体心立方相的稳定性。其次,计算了NbMoTaWVx高熵合金的弹性力学性质,结果表明:随着V组元物质的量比的增加,合金的内在塑性会提高,理论强度会降低,弹性各向异性几乎不变。关键词：NbMoTaWVx;高熵合金;结构;性质343|6|7更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了充分利用数据信息进而提高分类正确率,提出一种证据神经网络的分类器,并据此构造了多分类器系统。首先将训练数据中的含混数据视为新类别——混合类,将原始的训练数据重组成含有混合类的训练数据,然后使用证据神经网络分类器系统用重组后含混合类的训练数据进行训练,对分类输出进行证据建模,并使用多种不同的证据组合规则实现多分类器融合。采用人工数据集和UCI数据集进行对比实验,结果表明:与其他采用神经网络的多分类器系统相比,采用证据神经网络的多分类器系统能有效提高分类正确率; 在数据集Magic 04和Waveform2上,采用提出的多分类器系统比采用投票法的神经网络多分类器系统的分类正确率分别提高了6%和10%左右。关键词：神经网络;多分类器系统;证据理论;信度函数372|5|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了降低发电系统碳捕集的能耗以及提高电站整体供电效率,提出了一种基于煤富氧燃烧的超临界CO2再压缩循环复合发电系统,并对系统进行了热力学分析与参数敏感性分析。结果表明,通过空分装置与热力系统集成可以使系统供电效率提高到43.75%,比无集成系统提高1.93%。锅炉损占总损的比例(82.29%)最大,回热器损占总损的比例(8.85%)次之。通过参数敏感性分析可以得到最佳透平出口压力是由循环最低温度所决定的,最佳透平出口压力曲线与CO2饱和压力曲线基本重合; 透平出口压力处于最佳值时,压比越大,供电效率越高。利用遗传算法对系统进行优化并与采用冷端优化后的超超临界燃煤机组进行对比,结果表明,在平均冷却水温度低于27 ℃的区域,该系统具有更高的供电效率以及更好的热经济性。关键词：富氧燃烧;超临界CO2;分析;热集成362|5|2更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了克服传统一维单轴声悬浮装置的悬浮能力较弱的问题,设计了凹球面双发射极超声阵列。首先,分析了驻波悬浮机理,采用COMSOL有限元分析软件对不同阵列凹球面半径进行仿真得到声压分布和最大声压值,确定出最优阵列凹球面半径值,并根据优化结果制作了凹球面双发射极超声阵列装置。然后,建立超声阵列与空气介质中声场的声固耦合模型,仿真分析激励电压区间递增的驻波声场声压分布情况。最后,搭建超声阵列驻波悬浮实验平台对仿真结果进行验证。实验结果表明:当激励电压分别为8、12、16和20 V时,悬浮能力分别为27.8、36.2、48.2和65.4 mg。与传统一维单轴超声驻波声悬浮装置的悬浮能力对比,在激励电压分别为12、16和20 V时,悬浮能力分别增加了30.2%、73.4%和135.3%。凹球面双发射极超声阵列装置能够有效地提高驻波的悬浮能力。关键词：激励电压;超声阵列;仿真;声压分布;悬浮能力648|5|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对人工势场方法在无人机避障过程中存在局部最小值的问题,基于虚拟结构和“长机-僚机”控制策略,提出一种复合矢量人工势场方法,有效实现了无人机编队在三维空间避开障碍物追踪运动目标的目的。该方法以3架无人机构成的编队作为研究对象,虚拟长机运动轨迹作为期望路径,障碍物简化为圆柱体,其周围的人工势场近似为球体表面。人工势场中的引力导引虚拟长机追踪目标,僚机追踪长机保持编队飞行。斥力作用使得编队避开障碍物,同时僚机不分次序和具体位置均匀地分布在以虚拟长机为球心的球体表面。无人机编队的避障路径取决于两种复合矢量的人工势场,每架无人机可选择最优路径避障,避障结束重组三角形编队飞行。通过仿真结果验证了该理论的可行性,为多无人机编队避障提供了一种思路。关键词：人工势场方法;局部最小值;虚拟长机;最优路径;无人机编队避障442|6|9更新时间：2025-07-09
- 摘要：为快速求解面齿轮传动的全齿面闪温分布,基于Blok闪温公式、齿面接触分析和承载接触分析技术,通过计算接触椭圆长轴离散点处的切向速度、综合曲率半径、载荷密度以及赫兹接触带半宽,建立了面齿轮传动全齿面闪温求解模型,并与带精英策略的快速非支配排序遗传算法相结合,以小轮修形曲线的8个参数为优化变量,以全齿面闪温最小为优化目标,建立了面齿轮传动抗胶合修形优化模型。算例分析结果表明:节线附近闪温近似为0 ℃; 离节线越远,相对滑动速度就越大,闪温也越大,胶合失效最易发生在啮出的接触椭圆长轴上; 优化小轮修形参数使全齿面的最大闪温下降了29.9%,从而提高了面齿轮传动的抗胶合能力。关键词：面齿轮传动;齿面闪温;修形;抗胶合;优化;非支配排序遗传算法407|5|3更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了准确评估复杂结构件的疲劳寿命及可靠性,提出了基于多元可靠性模型的复杂结构件危险点选取方法。该方法综合考虑了载荷不确定性、材料性能不确定性、载荷作用次数以及材料强度退化对危险点疲劳寿命及可靠性的影响,同时也为其他机械结构件危险点的选取提供了规范的判定依据。以某型号地铁列车枕梁为例,详细展示了利用多元可靠性模型选取枕梁结构件危险点的具体计算过程,并对枕梁的疲劳可靠性进行了评估。结果表明:在以应力集中为依据确定的28个枕梁结构件潜在危险点中,只有2个是对枕梁疲劳可靠性构成影响的真正危险点,同时,该列车枕梁在设计的服役环境下完全满足安全服役30 a的设计要求,并且服役60 a的累计失效概率仅为0.75%。关键词：复杂结构件;多元可靠性模型;危险点;强度退化;地铁列车枕梁362|5|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了提高自主多视角点云配准方法的效率和精度,提出一种基于特征匹配的无序多视角点云全局配准方法,通过计算和匹配点云的特征描述子快速实现双视角点云配准; 设计了有效的判定准则用于判别双视角配准的结果是否可靠; 利用所提出的模型扩展方法对可靠的双视角配准结果进行点云模型的扩展。通过交替地执行双视角配准、配准结果判别和模型扩展,该方法可实现无序多视角点云的全局配准。在斯坦福图形学实验室公开数据集上的实验结果表明,与效果较优的同类方法相比,该方法可使得配准效率平均提高近5倍,且配准误差显著下降,同时可提高多视角点云配准的性能。关键词：双视角配准;多视角配准;模型扩展;特征匹配585|5|4更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了解决有限元方法采用线性三角形单元时系统刚度过硬、导致结构动力学分析中求得的结构固有频率过高的问题,采用结合虚拟点的单元基光滑点插值方法(CS-PIM)进行结构动力学分析,通过对虚拟点数量与位置的调整,提高了浓缩形函数的精度,在不增加计算成本的情况下,克服了传统虚拟点布置方法中存在的系统刚度过软、固有频率值过低以及存在虚假模态等时间不稳定现象,能够准确模拟系统刚度,为动力学分析提供精确且稳定的解。该方法使用可以自动划分的线性三角形背景网格离散问题域,对复杂形状的问题适应性强,操作简便,具有良好的工程应用前景。关键词：结构动力学分析;光滑点插值法;浓缩形函数;系统刚度;固有频率390|5|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了研究残余灰分对低温等离子体(NTP)柴油机颗粒物捕集器(DPF)再生的影响,搭建了颗粒物(PM)捕集系统及NTP喷射再生DPF试验系统,并利用傅里叶红外光谱仪及X射线能谱仪分析了灰分中的官能团及元素组成。研究结果表明,残余灰分提高了DPF的导热热阻,使得再生过程中DPF内部温度升高。残余灰分减小了DPF的孔隙率,PM捕集率升高,完全再生时的碳去除量明显增多,增幅达34.0%。灰分样品中主要成分为金属氧化物及无机盐,金属元素质量分数达23.8%～27.4%,P和S元素质量分数分别在6.8%～8.9%和9.6%～14.4%。此外,灰分样品中还含有少量有机物,其中含氧官能团和芳香环的吸收峰较为明显。75%负荷下得到的灰分样品中的C、O含量比相对最低,表明该样品中金属氧化物及无机盐含量相对较高,而有机物含量较低。关键词：柴油机颗粒物捕集器;灰分;再生;官能团318|6|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对电液伺服系统中存在不确定非线性和强参数不确定性的问题,提出一种多模型鲁棒自适应控制算法。根据系统参数不确定性范围建立了多个辨识模型,在辨识模型中设计非线性鲁棒项,以抑制干扰、未建模动态等不确定非线性的影响,提高系统的鲁棒性。基于辨识模型设计相应的控制器,采用基于辨识误差的性能指标函数作为切换依据,选取最佳控制器作为当前控制器,解决了传统自适应控制对参数自适应初值敏感的问题。该方法能够克服不确定非线性和强参数不确定性的影响,使系统得到渐进跟踪的性能,提高系统的瞬态响应性能。实验结果表明,该算法能抑制建模不确定性的影响,系统期望跟踪指令幅值为10 mm时,跟踪误差大约为0.038 6 mm,相对跟踪误差约为0.386%,系统跟踪精度得到了提高。关键词：电液伺服系统;多模型自适应;辨识模型;鲁棒性1086|6|3更新时间：2025-07-09
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