最新刊期
2019年第53卷第1期
- 摘要：为实现大尺寸弧形航空结构件的高效加工与快速装配,设计了一种弧形导轨加并联操作模块的新型混联柔性制造系统。首先,运用虚拟样机技术设计了柔性制造系统的结构方案。其次,建立了系统的运动学模型,推导了运动学逆解的解析表达,并分析了并联模块的奇异性;在此基础上,提出了一种基于"分层切片"思想的工作空间搜索方法,进而绘制了系统的可达工作空间。再次,采用子结构综合法建立了系统的弹性静力学模型,分析了典型位姿下并联模块在重力作用下的弹性变形,并对其进行了数值仿真验证。最后,提出了一种表征全局静力学性能的指标——平均位移指标,并用其评估了系统工作全域内的静力学性能。研究结果表明:该混联柔性制造系统兼具弧形串联机构工作空间大和并联机构刚度高、承载强的优点;在设计该混联柔性制造系统时,需特别关注重力效应引起的构件变形,且应着力提升并联模块沿x轴方向的抗弯能力和绕y轴方向的抗扭能力。关键词：柔性制造系统;并联机构;弧形导轨;工作空间643|4|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对斜齿轮修形设计中齿面摩擦功率损耗的问题,研究了斜齿轮齿廓修形、齿向修形和拓扑修形方法,基于齿轮接触分析和齿面承载接触分析提出了修形齿轮齿面摩擦功率损耗及混合弹流润滑条件下修形齿轮摩擦系数计算方法。对齿廓修形、齿向修形及拓扑修形斜齿轮修形参数与齿面摩擦功率损耗的关系进行了仿真,结果表明:对于齿廓修形,修形量对功率耗损影响较小,而且齿廓修形功率耗损波动较小,对传动有利;对于齿向四阶修形曲线,修形长度变化对功率损耗影响较大,而且齿向修形长度增大后功率耗损波动增大,对传动不利;与单纯齿向修形相比,修形长度较大时拓扑修形下功率损耗波动量减小,对传动有利。关键词：斜齿轮;修形;齿面承载接触分析;混合弹流润滑;功率损耗434|4|2更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对钻孔加工过程中工件受热边界条件难以直接准确测量的问题,建立了一种模型预测反演方案,并将该方法用于钻孔工件移动热边界条件的估计。在该方案中,采用阶跃响应系数建立工件温度的非参数化预测模型。利用工件的部分温度测量信息,通过滚动优化实现工件移动热边界条件的反演。文中利用数值仿真试验验证了上述方法的有效性,分析了钻具进给速度、温度测量误差、测点数以及未来时间步数对反演结果的影响,并以测量标准差为0.05℃下反求得到的边界条件为已知信息,重构了工件的瞬态温度场。研究结果表明:本文方案能够有效反演工件的移动热边界条件,且具有一定的抗干扰能力;此外,由于不需要对未来一段时间内移动热边界条件的变化进行假设,使得本文的方案降低了反演结果对于未来时间步数的依赖性。本研究为钻孔工件瞬态温度场的重构提供了一种解决方案。关键词：钻孔;移动热边界条件;反问题;模型预测控制;温度场重构426|4|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了更精确地求解滑移流区稀薄气体外掠圆柱体流动与传热问题,基于有限容积法的ANSYS FLUENT平台提出了一种滑移边界修正的数值模型,该模型考虑了完整的一阶速度滑移和温度跳跃,其中一阶速度滑移包括了轴向温度引起的热蠕动影响和壁面曲率影响。将模型计算值与实验数据进行了充分对比,结果表明:当气体流动处于连续流区时,滑移边界修正模型与无滑移边界直接模拟计算误差很小; 当气体流态处于滑移流区时,采用滑移边界修正模型可实现对该流态气体流动与传热的精确预示(相对误差在±2.5%); 稀薄效应对低压气体外掠圆柱体的流动特性影响显著,随着克努森数增加,最大无量纲滑移速度呈线性增加,而最大表面摩擦系数呈线性降低。本文方法可广泛应用于工程之中,以探索低压气体的换热机理,为研究稀薄气体滑移流区流动与传热问题提供了一种有效的数值计算方法。关键词：滑移流区;稀薄气体;数值模拟;流动与传热;圆柱体351|6|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：为解决现有线性气动力模型对大柔性机翼受发动机推力影响的气动稳定性分析方法的不足,提出了基于计算流体力学(CFD)与Simo几何精确梁模型的非线性气动弹性分析方法。以翼吊式发动机的大展弦比机翼为研究对象,采用横向随动力和集中质量模拟发动机推力和吊挂质量,分别研究了单纯发动机推力和考虑气动载荷联合作用时,发动机推力、结构弯扭刚度比、发动机集中质量以及发动机安装位置等参数对机翼结构颤振特性的影响。数值模拟所采用的大展弦比柔性机翼非线性气动弹性模型耦合了Simo几何精确梁模型和雷诺平均N-S非定常气动力模型,考虑了结构和流场的两场非线性耦合。模拟结果表明:发动机推力对机翼颤振边界影响很大,具体的影响效果取决于上述其他参数的变化; 发动机吊舱靠近翼根布置、发动机尽量布置在机翼弹性轴之前、减小机翼弯扭刚度比等布局或设置有利于扩大机翼的颤振包线范围。因此,在进行翼吊式气动布局的设计或分析时,必须考虑发动机推力及其相关参数的影响。关键词：翼吊式发动机;大展弦比;气动弹性稳定性;发动机推力253|5|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：考虑基于传统液压制动的横摆稳定性控制(YSC)应用于全电独立驱动-制动电动车受到的限制和电子机械制动(EMB)应用于电动车的优势,提出了基于全电耦合制动和遗传PID算法的YSC控制方案,基于Matlab/Simulink搭建了仿真平台,通过阶跃路转向工况进行了验证。仿真结果表明:无YSC控制时,整车会因横摆角速度过大而失稳; 有YSC控制时,整车横摆角速度被控制在目标值附近,整车未失稳。在控制过程中,EMB工作时间减少3.93 s,占总工作时间的88.9%; 最大制动力矩需求可减小495 N·m,占总制动力矩的67.6%,这为优化EMB提供了途径。另外,控制过程中除减少了EMB能耗外,后左和后右轮毂电机系统可回收能量31.25 kJ,节能效果显著。此项研究可为优化EMB制动和进一步减少电动车整车能耗提供新思路。关键词：独立驱动-制动电动车;电子机械制动;横摆稳定性控制;全电耦合制动398|5|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对新型双模功率分流混合动力系统,为改善拟搭载样车的能量经济性,开发了基于模型预测控制的实时优化能量管理策略并进行了仿真验证。通过分析各动力源在不同工作模式下的转速转矩关系,建立了功率分流系统模型。通过分析该构型方案在不同功率分流模式下的机械点,得到系统效率随传动比的变化关系,并基于发动机稳态燃油消耗特性曲线建立了其数学模型,基于安时积分法建立了动力电池一阶等效模型。根据已有的发动机模型及动力电池模型,建立了功率分流混合动力系统短时域预测模型,预测了有限时域内电池荷电状态及发动机燃油消耗率的变化。最后,基于预测时域内等效燃油消耗最小提出系统在混合动力模式下发动机工作点的最优决策律,并基于该最优决策律开发功率分流混合动力系统模型预测能量管理策略,实现了各动力源转矩的实时最优分配。设置预测时域和控制时域均为3 s,新欧洲行驶工况仿真结果表明,该控制策略可实现能量管理的实时滚动优化,其百公里油耗为4.95 L,相比于基于规则能量管理策略下的百公里油耗5.364 L,可提升整车大约7.7%的燃油经济性。关键词：双模功率分流混合动力系统;能量管理策略;模型预测控制;最优决策律403|5|5更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对智能车辆纵向控制要同时满足期望车速和期望加速度的需求,同时考虑到道路阻力变化对纵向控制的影响,提出一种考虑加速度需求的车速自适应控制方法。利用车辆纵向动力学模型,通过自适应遗忘因子递归最小二乘法对道路阻力进行估计。在此基础上基于条件积分方法设计耦合的车速和加速度控制律,通过积分自动调节和切换策略,保证了车速控制和加速度控制的平滑切换,并且通过建立李雅普诺夫函数,证明了车速跟踪误差的全局渐进稳定。最后,通过仿真试验和实车试验验证了控制方法的有效性。关键词：智能车辆;车速控制;加速度控制;自适应方法;条件积分方法401|6|8更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对电动汽车永磁同步电机输出扭矩大、恒功率调速范围宽的需求,研制了一种新型内置切向径向并联磁路非均匀气隙永磁同步电机。通过建立非均匀气隙转子正弦分布子域模型,并结合能量法和傅里叶分解法,推导了均匀气隙和非均匀气隙时齿槽转矩的解析表达式,获得了转子偏心距对齿槽转矩、弱磁扩速倍数的影响规律。结果表明:对于提出的内置切向径向并联磁路永磁同步电机,当转子偏心距为4mm时,电机峰值齿槽转矩削减了62%,弱磁扩速倍数提高了16.7%。试制的样机通过试验验证了理论分析的正确性。关键词：电动汽车;永磁同步电机;非均匀气隙;齿槽转矩;弱磁扩速590|5|3更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了有效抑制轴向永磁电机的主要电磁力波,针对2类主要电磁力波来源不同的轴向永磁电机,通过解析的方法推导出可以有效削弱其主要电磁力波的定子齿辅助槽位置规律; 将该辅助槽位置规律应用到16极24槽和30极27槽2款主要电磁力波来源不同的轴向永磁电机,分别分析了定子齿辅助槽宽度和深度对主要电磁力波的影响; 通过有限元法计算了这2款轴向永磁电机在定子齿添加辅助槽前后的电磁噪声及转矩特性,结果表明,2款轴向永磁电机的主要电磁力波幅值分别下降了38%和76%,电磁噪声均降低了3 dB以上,同时,电机输出性能的降幅在3%以内。关键词：轴向永磁电机;辅助槽;电磁力波抑制378|5|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了探究肼类自燃型火箭推进剂热解和氧化组分中不饱和烷烃与氮氧化物间是否存在直接交互作用,对C2H4和N2O混合气的自着火过程进行了实验和理论研究。利用激波管反射激波方法,测量了化学计量比C2H4/O2/N2O/Ar混合气(N2O与(O2+N2O)的摩尔分数比为0%、50%、80%和100%)在温度为1 214～1 817 K、压力为0.12～1.01 MPa下的点火延迟期。实验结果表明,与纯O2作为氧化剂比较,N2O替换部分O2显著降低了C2H4的反应活性,延长其点火延迟期,随着N2O浓度的增加,抑制影响效果变化显著,在N2O/O2的摩尔分数比超过50%情况下尤为突出,单O原子N2O在氧化不饱和烷烃时并未表现出优势。数值模拟结果表明,只有Aramco-Z可在整个研究工况下合理地预测当前实验结果。N2O和C2H4之间并未发生直接化学交互作用,N2O的添加对C2H3与O2反应速率及活性自由基池浓度的抑制作用是其氧化能力弱于O2的主要动力学机制。关键词：N2O;O2;C2H4;激波管312|5|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：为揭示低温流体预冷管路过程中两相流动与换热特性,采用准稳态方法建立了低温管路预冷计算模型。该模型采用有限容积法来求解管内流体流动与换热方程,有限差分法求解管壁一维非稳态导热方程,流体与壁面的换热根据流型来判定选择对应的换热关联式,并对管壁外侧辐射漏热进行线性化离散处理。利用多组实验数据进行模型验证,结果表明模型对预冷时间预测的误差在10%之内。对预冷过程非稳态降温特性及流型与换热特性的计算结果表明:在低温流体预冷管路过程中,大部分换热方式为单相气强制对流和膜态沸腾,约占总预冷时间的95%,总换热量的75%,核态和过渡沸腾发生时间较短;预冷过程中存在一个最优质量流速,这既可以缩短预冷时间,同时可以减少推进剂的浪费。关键词：低温推进剂;真空管路;预冷降温;数值模拟;气液两相流553|5|7更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对基于流场Navier-Stokes方程求解的叶栅叶型正反问题设计优化中,计算量随设计变量数目急剧增加的问题,采用伴随方法建立了集叶片几何参数化、网格生成、流场求解、伴随场求解与优化求解于一体的优化求解方法。针对反问题设计中目标控制参数分布难以给定的问题,通过分析叶栅叶型正问题优化求解结果,给出了反问题优化求解所需的较优目标压力分布。利用自主程序完成了以减弱或消除流动分离、提高叶栅气动性能为目的的叶栅叶型正、反问题自动优化求解,优化后的叶型叶栅总压损失系数分别降低了5.69%、4.50%。研究表明,叶栅叶型吸力面曲率的减小、叶片前加载和中后部逆压梯度的减小,可有效抑制叶片尾缘附近的流动分离。该研究工作对发展高效宽工况叶栅叶型设计技术具有一定的参考价值。关键词：叶栅叶型;伴随方法;正问题;反问题;优化340|4|3更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了降低节段式多级泵叶轮所受的径向力,提高多级泵运行时的稳定性,采用剪切应力传输κ-ω湍流模型对高压双壳体多级泵末级导叶出口有出口压盖和无出口压盖2种情况分别进行了全流道非稳态数值计算,比较了2种情况在设计与非设计工况下末级叶轮及整个叶轮所受的径向力。研究结果表明,1个旋转周期内,末级叶轮径向力波动周期与末级导叶叶片数(即反导叶数)相同,整个叶轮的波动周期与正导叶叶片数相同。此外,添加出口压盖后,末级叶轮及末级导叶流道内流线分布更均匀,旋涡区明显减少,径向力幅值及主频也明显减小。关键词：多级泵;出口压盖;径向力;数值计算541|4|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对天然橡胶初级热解(300～550 ℃)过程中的主要产物异戊二烯单体和二聚体-1,4-二甲基-4-乙烯基环己烯进一步热解生成小分子气体的生成机理展开研究,采用密度泛函理论对各个反应进行了模拟计算,得到了相关热力学参数焓变、自由能变以及动力学参数反应势垒; 用Aspen plus建立一维裂解反应器模拟实验过程,得到产物分布情况。结果表明:单体的主要反应路径为氢基与单体之间的取代反应,主要产物为氢气,反应活化能为5.68 kJ/mol,与通过热裂解工艺过程预测的产物分布结果相符; 二聚体主要通道是先发生开环反应,然后与甲基发生取代反应,主要产物为甲烷,反应活化能为354.48 kJ/mol。研究结果可为废旧轮胎的气化回收利用提供重要的理论依据。关键词：天然橡胶;密度泛函理论;气相产物;反应路径434|5|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了研究蓄热装置内填充复合相变材料后的蓄热性能,设计了一种填充通孔泡沫金属和环形翅片的圆柱形蓄热罐,搭建了固液相变储热实验系统,并基于此系统对其熔化过程进行了实验研究,记录了相变材料内的实时温度响应数据。研究结果表明:与泡沫金属管相比,泡沫金属/翅片管加速了石蜡的熔化过程,缩短了整体相变时间;在实验工况下,完全熔化时间减少16.7%;然而,翅片的加入虽加速了顶部石蜡的熔化,但会抑制底部石蜡的熔化,使得石蜡内部不同高度间的温差扩大,温度均匀性降低;此外,通过提高流量可以显著增强装置的蓄热响应速度,从而提高最终稳定温度。关键词：蓄热;熔化相变;泡沫金属/翅片管448|5|2更新时间：2025-07-09
- 摘要：为探索超临界压力下减阻剂对高温火箭煤油的减阻效果,在压力为15 MPa、质量流速为17 000～50 000 kg·m-2·s-1(对应常温流速约20～60 m·s-1)、流体温度从常温至360 ℃和热流密度为2.5～30 MW·m-2的试验条件下,对火箭煤油和添加减阻剂的低流阻火箭煤油在直径2 mm×0.5 mm的高温合金钢管内的流动与换热特性进行了研究。研究发现:在本文研究条件下,煤油传热机理为超临界压力单相类液态强制对流换热; 减阻剂对火箭煤油的减阻效果明显,减阻率最高可达60%; 随着流体温度升高,雷诺数增大,减阻剂的减阻效果降低,减阻率最低下降至约20%; 添加减阻剂后,煤油传热性能显著弱化,但高雷诺数下减阻煤油的换热性能基本维持不变,减阻煤油与火箭煤油的努塞尔数之比约为0.5; 雷诺数小于63 000时减阻效果大于传热弱化效果,大于63 000时结果相反。关键词：火箭煤油;减阻剂;超临界;流阻;换热弱化467|5|4更新时间：2025-07-09
- 摘要：为明确孔型密封设计中关键几何参数孔深、孔径的选取准则,提出了基于动网格技术和节点位移扩散方程、孔型密封孔深连续变化时三维计算网格的生成方法以及基于三维定常Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程的孔型密封泄漏量和鼓风加热功率的数值计算方法。研究了孔型几何参数孔深、孔径对孔型密封泄漏特性、鼓风加热特性的影响规律,计算分析了7种孔径D=2,3.175,5,7,9,11,14 mm、孔深H在0.5～15 mm范围连续变化时孔型密封的泄漏量、鼓风加热功率和孔腔流场结构,并与实验结果进行了对比。结果表明:本文提出的网格生成和数值计算方法能够可靠预测孔型密封的泄漏特性,且具有计算速度快、工作量小的优点; 孔型密封泄漏量在深径比AR在0.15～0.25范围内取得最小值,在0.7～0.9范围内取得最大值; 鼓风加热功率随孔径的增大而增大,随孔深的增大而减小; 孔型密封设计中在孔径为2～5 mm范围内选取较小的孔径,在深径比为0.2～0.5范围内选取较大的孔深。关键词：孔型密封;泄漏特性;鼓风加热;数值模拟349|5|5更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对稀释气体影响离子电流前锋区特征峰的研究比较缺乏,以甲烷/空气/稀释气体为对象,通过在定容燃烧弹内布置离子电流测量电极,获得了稀释气种类N2/CO2/Ar和0%、5%、10%、15%几种不同稀释比条件下离子电流的特征峰值,结合CHEMKIN化学反应动力学数值模拟结果,分析了主导离子电流前锋区信号生成的带电组分的数密度、敏感性系数及其生成路径。试验结果表明:相同的稀释比下,CO2稀释对离子电流信号的抑制作用最大; 在不同的稀释气体种类下,离子电流前锋区峰值均在过量空气系数λ为0.95时达到最大。数值计算结果表明,对离子电流前锋区信号贡献最大的组分是H3O+和电子e,链分支反应R38、链终止反应R52和离子化初始反应R326对这两种组分浓度的影响较大。在过量空气系数λ为0.95时,O和CH数密度都较大且反应区温度最高,导致化学离子化程度最大,离子电流值前锋区峰值也达到最大值。该结论为研究稀释气体对燃料燃烧的离子电流信号影响和火焰锋面电学特性提供了一定的机理支撑。关键词：定容燃烧弹;离子电流;离子反应机理;稀释气体334|3|2更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了克服传统粒子追踪测速(PTV)算法在应对大速度梯度流场时的不足以及预设参数过多的问题,基于沃罗诺伊划分(Voronoi Diagram)技术,给出了适用于二维及三维复杂流场重构的PTV算法。二维算法利用沃罗诺伊划分将粒子群落转化为多边形网格,然后通过比较多边形特征曲线的相似性来实现前后帧粒子之间的匹配; 三维算法则是利用沃罗诺伊划分的对偶技术德劳内(Delaunay)网格,将三维空间中的离散粒子群联结为互不重叠的四面体集合,然后引入一种特殊的四面体投票机制,从而将前后帧四面体匹配信息转化为最终的粒子匹配结果。这两种新算法结构简洁,且预设参数均不超过两个,因此拥有较高的用户友好度。通过人工流场的检测,初步表明新的二维算法拥有令人满意的准确率。最后,通过真实的二维脉冲流及三维尾迹流对新算法进行测试,结果表明,在简单设置控制参数的前提下,两种新算法均能准确地重构包含较大速度梯度的流场,具有良好的实用性。关键词：流动可视化;粒子追踪测速算法;沃罗诺伊划分;脉冲流;尾迹流385|6|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了研究不同倾角下纯石蜡及通孔金属泡沫内嵌石蜡熔化过程的特性规律,搭建了固液相变可视化实验系统,利用该系统对蓄热过程中相界面的迁移进行了观察及记录,以探索不同倾角下自然对流对石蜡相变蓄热过程影响的作用机制。实验结果表明:在相变换热装置倾角不为零(θ≠0°)状态下固液相界面由于液体区域内自然对流的影响而呈现倾斜状态; 在水平(θ=0°)状态下固液相界面宏观上基本水平,纯石蜡水平熔化时微观呈现锯齿状相界面; 不同倾角对纯石蜡熔化过程具有很大影响,随着θ逐渐减小,相变材料完全熔化时间越来越短,水平时纯石蜡熔化时间比30°、60°及90°倾角时分别减少14.77%、25%和34.16%。倾角对石蜡内嵌金属泡沫蓄热过程的影响可以忽略不计。关键词：相变传热;金属泡沫;倾角;自然对流379|5|3更新时间：2025-07-09
- 摘要：为研究介质材料二次电子发射过程中表面电位的测量手段及相关规律,以拒斥场会影响二次电子出射为基础,提出了能够原位测量介质材料表面电位的探针法。首先,利用专业电磁仿真软件对探针法原理进行了研究,计算了探针附近电位分布和探针偏压对二次电子发射系数的影响曲线,此曲线拐点处对应的探针偏压即为样品的表面电位; 其次,用铜样品进行了实验研究,验证了探针法测量样品表面电位的可行性; 最后,将探针法应用于介质材料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),对其表面电位进行了实验测量和研究。结果表明:栅网偏压和入射电子能量对PMMA表面电位有直接的影响,PMMA表面电位总是高于栅网偏压,两者呈线性关系; 随着入射电子能量的增加,PMMA表面电位呈现先升高后下降的趋势。实验结果与理论分析相一致,验证了探针法测量介质材料表面电位的可行性。该方法操作简便、成本低廉,而且实现了原位在线测量,减小了实验中的不稳定性,对介质材料二次电子发射机理的研究有一定的参考价值。关键词：二次电子发射;表面电位测量;介质材料;仿真344|5|2更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对现有标签体系粒度粗和层级结构不明显的问题,提出了一种基于语义分析的自动化标签体系融合构建方法。该方法通过分析不同网站导航标签体系中标签的相似性,学习不同导航标签间的等同映射关系和上下位映射关系,进而融合不同网站的导航标签体系以得到细粒度且层级分明的标签体系。为了评估该方法在标签体系融合构建方面的精度,首次提出标签重合度和上下位关系重合度两个测试指标进行衡量。实验结果表明,与基于同义词林的标签体系融合构建方法相比,所提方法在标签重合度和上下位关系重合度上提升了5%以上,可以构建出精准有效且适应不同领域的标签体系,为构建精准的用户画像打下基础。关键词：标签体系;标签融合;用户画像628|5|1更新时间：2025-07-09
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