2010年第33卷第7期文章目次

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  • 1  混合动力汽车用DC/DC和IPU散热结构优化
    杨亚联 陈方元 秦大同 梁昌杰
    2010, 33(7):1-6. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2010.07.001
    [摘要](2527) [HTML](0) [PDF 7.10 M](1219)
    摘要:
    针对混合动力汽车用DC-DC和IPU的已有散热结构散热效果差,导致DC-DC和IPU在使用过程中温升高,从而影响混合动力系统的稳定性和可靠性的问题,根据传热学的质量、动量和能量守恒方程,建立DC-DC和IPU散热结构的三维非稳态散热模型,采用计算流体力学(CFD)方法,对DC-DC和IPU散热系统的流场和温度场进行数值模拟仿真分析。在此基础上,根据传热学理论设计了DC-DC和IPU散热结构的优化方案,并对优化方案的散热效果和温升进行了仿真分析与实验研究,结果表明该优化方案实现了DC-DC和IPU的良好散热,有效降低了温升,满足了混合动力汽车对DC-DC和IPU的使用要求。
    2  摩托车排气消声器声学性能仿真及结构改进
    李以农 李平 李超 王雷 米林
    2010, 33(7):7-11. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2010.07.002
    [摘要](2832) [HTML](0) [PDF 6.30 M](1914)
    摘要:
    针对某244S摩托车排气消声器,采用有限元法建立了该消声器的声场模型和流场模型,利用SYSNOISE软件对该消声器进行了三维声学仿真,在声场仿真基础上提出对原消声器的改进方案,优化了原消声器内部结构。通过对改进后的消声器进行仿真与台架试验对比,改进后的结构比原消声器在中、高频的消声能力有显著的改善,仿真和试验结果吻合较好,同时流场仿真结果显示,改进后消声器功率损失变化不大,表明对原消声器结构的改进是有效的。
    3  平面包络环面蜗杆副精确实体模型的建立
    张彦钦 张光辉
    2010, 33(7):12-17. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2010.07.003
    [摘要](1984) [HTML](0) [PDF 5.39 M](1644)
    摘要:
    基于齿轮啮合原理,建立了平面包络环面蜗杆副的数学模型。结合工程实际,深入分析了蜗杆、蜗轮的几何特征。以典型传动蜗轮齿面二次区为例,研究了信息点呈不等距分布的复杂曲面的构造方法。结果表明:主曲线采用平面曲线,交叉曲线采用非均匀有理B样条曲线(NURBS)构造的空间曲面精度高且易于编程实现。基于Unigraphics-Grip编程开发平台开发了平面包络环面蜗杆传动实体建模系统,并通过实例验证实体模型的精度:特征点的最大线偏差惟4.7 μm。
    4  面向社群的协同产品设计网络组建方法
    赵灿灿 罗乐 张晓冬 邱君降
    2010, 33(7):18-22. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2010.07.004
    [摘要](1674) [HTML](0) [PDF 4.77 M](1015)
    摘要:
    面向社群的广域产品设计网络是一种协同产品开发的新模式。该模式中,协作伙伴的选择范围扩展到广域的网络社群成员。由于无法准确了解候选社群成员的准确属性,为设计网络的组建带来了困难。针对这一问题,提出了一种基于招投标机制的社群型协同产品设计网络组建方法,给出了基于扩展合同网协议的招投标流程。基于投标信息,同时考虑投标方的虚报利润,采用基于遗传算法的多轮二次招投标求解满足项目周期前提下项目总支付款最低的子项目最优分配方案,使协同产品设计网络的组建成本最低。算例分析表明,该方法能有效消除投标方的虚报利润,为面向社群的协同产品设计网络的组建提供了一种可操作的方法。
    5  模拟微弱PD UHF信号纳秒级陡脉冲源的研制
    唐炬 麻守孝 张晓星 许中荣
    2010, 33(7):23-28. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2010.07.005
    [摘要](1606) [HTML](0) [PDF 6.32 M](1246)
    摘要:
    针对电气设备超高频法检测局部放电的定位和定量校正需要,设计了一种纳秒级陡脉冲源,构建了相应的电路模型,用Pspice仿真分析了储能电容和电源电压对产生陡脉冲波形的影响。该纳秒级陡脉冲源在储能电容为10、20 pF时,脉冲上升陡度分别达到0.68、0.90 ns,脉宽分别为0.98、1.18 ns,脉冲峰值分别为8.72、12.2 V,产生的局部放电量分别为320、600 pC,用研制的套筒单极子天线接收的多路陡脉冲信号稳定,误差小于70 ps,可以用于超高频法检测局部放电的定位和定量校正试验研究。
    6  高强度皮秒电场脉冲无创治疗肿瘤天线设计
    姚陈果 龙再全 孙才新 米彦 李成祥
    2010, 33(7):29-34. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2010.07.006
    [摘要](1807) [HTML](0) [PDF 6.63 M](1277)
    摘要:
    高强度电场脉冲的脉宽从纳秒级减小到亚纳秒级甚至皮秒级宽度,将使得电场脉冲对生物体结构和功能的影响研究进入新的领域。根据椭球的几何特性,提出一种由椭球面反射器和单圆锥辐射器组成的冲激脉冲辐射聚焦天线,天线可以把高强度皮秒级电场脉冲无创伤地传输至浅层生物组织处。通过高强度电场脉冲的作用来诱导肿瘤细胞凋亡并起到杀伤作用,从而实现肿瘤的无创治疗。仿真结果表明超短时电场脉冲在靶点位置能形成有效的聚焦,并具有很高的幅值,增益和电场方向图在频带内变化稳定,同时,天线性能指标电压驻波比小于2,反射损耗小于-10 dB,满足超宽带时域天线的设计要求。
    7  数字锁相环与滤波技术在PWM整流器中的应用
    付志红 董玉玺 朱学贵 王万宝 张鹏
    2010, 33(7):35-41. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2010.07.007
    [摘要](2317) [HTML](0) [PDF 8.66 M](1802)
    摘要:
    三相电压型SVPWM整流器可采用基于MATLAB和FPGA的VHS-ADC高速数字信号处理平台建模,但建模时,三相静止坐标系到两相同步旋转坐标系的Park变换和两相旋转坐标系到两相静止坐标系的变换初相位不定,使变换不能顺利实现,另外,电网电压、电流采集时存在噪声,影响了系统稳定性。在常规的三相电压型SVPWM整流器模型基础上,增加数字锁相环以跟踪电网电压的相位和频率,增加FIR数字滤波器对信号进行处理,减少干扰。在VHS-ADC平台上设计了电压外环PI环节、电流内环PI环节和坐标变换模型。通过小功率实验,三相电压型SVPWM控制系统运行稳定,验证了数字锁相环和FIR数字滤波器应用于三相电压型SVPWM整流器的可行性。
    8  电力变压器有载分接开关可靠性评估方法
    王有袁 周婧婧 李俊 杜林 陈伟根
    2010, 33(7):42-48. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2010.07.008
    [摘要](2588) [HTML](0) [PDF 6.28 M](1266)
    摘要:
    在对电力变压器有载分接开关的典型故障模式、故障原因及影响等进行深入分析的基础上,运用故障树分析法建立了分接开关的故障树模型,并运用多目标决策理论中的权重集成方法,将主观权重、客观权重相结合,提出了结合重要度这一可靠性指标的电力变压器分接开关可靠性评估方法。评估实例表明,该方法不仅能对分接开关的故障模式进行清晰的演绎和推理,同时还能及时发现运行过程中的薄弱环节,反映各故障模式对系统的影响程度,得到分接开关运行时的可靠性水平,获得较好的评估结果。
    9  管道增输器的数值模拟与现场试验
    廖振方 潘志敏 李晓红
    2010, 33(7):49-52. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2010.07.009
    [摘要](1916) [HTML](0) [PDF 4.70 M](1251)
    摘要:
    理论分析和实验表明壁面振动能减小管道的摩擦阻力。文中对笔者发明和研制成功的管道增输器的工作原理、数值模拟和现场试验进行了介绍。现场试验表明:管道增输器不仅降低了管道摩擦阻力,而且能增大天然气管网的输气量。数值模拟也表明:在碰撞壁处产生的压力扰动波在诱发涡量脉动的同时,又与大结构涡环的径向分量对振荡腔的壁面发生作用,引起壁面振动,振荡腔是形成脉冲流的
    10  高重合度齿轮应力场有限元分析
    尹刚
    2010, 33(7):53-57. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2010.07.010
    [摘要](1923) [HTML](0) [PDF 5.47 M](1288)
    摘要:
    基于弹塑性接触有限元理论,建立了高重合度齿轮副的三维静态有限元分析模型,运用牛顿-拉普森方法进行求解,得到了高重合度斜齿轮接触应力沿接触线的分布状态。通过实例分析了啮合数对齿间载荷分配系数的影响,研究了不同摩擦系数时摩擦应力的分布状态。对有限元分析结果与Hertz公式计算值对比显示,前者计算的最大接触应力小于Hertz应力。运用分块Lanczos法分析了小齿轮的模态,计算了低阶固有频率和主振型。
    11  防止纱线重叠的卷绕比确定方法
    谢卫东 王春光 彭晓东 魏群义 姚远
    2010, 33(7):58-62. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2010.07.011
    [摘要](2795) [HTML](0) [PDF 4.55 M](1775)
    摘要:
    纱线卷绕中,不当的卷绕参数会导致纱线间距过小以致重叠,造成容纱量低、卷绕振动、退绕断头及混纱等问题。采用几何及数学方法,分析了纱线排布规律及其与卷绕比的关系,发现适宜的卷绕比可以实现纱线规律性的错开排布,进而有效防止纱线间距过小而产生重叠。提出了适应不同工艺要求的卷绕比确定方法,分析了卷绕过程中纱线夹角及最小纱线间距的细微变化及其对卷绕比选取的影响,给出了优化卷绕比防止纱线重叠的完整方法并进行了示例说明。
    12  Al3Ti和TiC/Al3Ti激光熔覆涂层的高温氧化和浸泡腐蚀性能
    符跃春 杨智成 王国华 何欢
    2010, 33(7):63-67. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2010.07.012
    [摘要](1851) [HTML](0) [PDF 6.29 M](1138)
    摘要:
    采用激光熔覆技术在铝合金表面制备了Al3Ti金属间化合物和TiC颗粒增强Al3Ti基复合材料涂层,对比分析了两种涂层的高温氧化和浸泡腐蚀性能。结果表明:在稍低于铝合金熔点(600 ℃)循环氧化70 h后,两种涂层均没有明显的氧化增重,显示出较强的抗氧化性。氧化温度为900 ℃时,涂层的氧化增重呈抛物线规律增长,且复合材料涂层的抗氧化性低于Al3Ti涂层。在NaCl质量分数为3.5%的溶液中浸泡15天后,复合材料涂层的腐蚀程度最轻,涂层中的硬质相Al3Ti和TiC抑制了点蚀的扩展,但两种涂层均提高了铝合金的抗腐蚀性能。
    13  泡沫铝填充钢管横向压缩吸能特性试验
    康建功 石少卿 张忠
    2010, 33(7):68-73. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2010.07.013
    [摘要](2280) [HTML](0) [PDF 5.78 M](1436)
    摘要:
    为了解填充泡沫铝对钢管吸收能量的影响及其能量吸收特性,通过试验方法研究了单个空钢管与泡沫铝填充钢管的准静态横向压缩性能及吸能特性。研究结果显示:空钢管在横向压缩作用下,其名义应力应变曲线关系与多孔金属材料比较相似。相同壁厚的钢管在横向压缩下,管径越大,其名义屈服应力越小,平台段越长。填充泡沫铝能改变其变形机制,提高钢管在横向压缩下的屈服应力值,较大地提高其能量吸收性能。泡沫铝密度对这种性能的提高影响较小,而钢管的直径对其影响较大。
    14  滑动弧等离子体降解染料废水及电极腐蚀机理
    刘亚纳 司岸恒 严建滑
    2010, 33(7):74-80. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2010.07.014
    [摘要](2177) [HTML](0) [PDF 6.58 M](1252)
    摘要:
    采用气液两相滑动弧等离子体工艺降解酸性橙Ⅱ废水,研究了放电电压、电极材料、溶液初始pH值和电导率对其降解率的影响。运用GC-MS方法,测定3种气氛下染料的降解产物。根据扫描电镜(SEM)和能谱(EDX)结果,分析电极上脱落的金属废片。结果表明:当氧气流速惟0.4 m3/h,废水流量为20 mL/min,电极间最窄处距离为3.5 mm,溶液初始浓度为300 mg/L时,放电电压升高,降解率增大,综合考虑能量效率电压选择10 kV;以不锈钢为电极时,体系中形成Fenton效应,污染物降解效果最好。初始pH为2~11的酸性橙Ⅱ溶液,经滑动弧放电循环降解一次的溶液,降解率差别较明显,中性条件下最差;强酸和强碱条件下,降解率较高;但4次循环降解后,pH影响不再明显。电导率对溶液降解率的影响不大。3种气氛下,自由基攻击发色基团,苯环、萘环开环,染料脱色,生成中间体和小分子化合物。电极腐蚀主要集中在非平衡等离子区,Fe原子发生选择性溶解;氧元素的含量很高,腐蚀产物主要由Fe2O3和Fe3O4组成。
    15  附着颗粒对磁流变液偶极子链力学特性的影响
    李海涛 彭向和 易成建
    2010, 33(7):81-85. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2010.07.015
    [摘要](1543) [HTML](0) [PDF 5.61 M](1044)
    摘要:
    在磁流变液中,有部分颗粒附着在偶极子链上。采用数值模拟手段,通过模拟包含附着颗粒的偶极子链的拉伸和剪切过程,并结合附着颗粒处颗粒的受力特点,深入分析了附着颗粒对偶极子链的影响。结果表明,拉伸过程中附着颗粒会逐渐进入链中,从而提高了链断裂时的正应变;剪切过程中,偶极子链会首先在附着颗粒处断开,相应的断裂强度和切应变也会变小。
    16  磨料射流割缝技术防突机理及应用
    周东平 卢义玉 康勇 夏彬伟
    2010, 33(7):86-90. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2010.07.016
    [摘要](1719) [HTML](0) [PDF 4.60 M](1136)
    摘要:
    为改善李子垭南二井3102北机巷掘进碛头瓦斯预抽时间长、掘进速度慢的现状,通过对磨料射流使煤(岩)体损伤模型及防突机理的分析,研究了磨料射流切割破碎煤(岩)体的过程;利用磨料水射流切割煤矸石的实验研究,确定了磨料射流切割煤矸石的各种参数,并研制了一套新型的适合于现场应用的磨料水射流割缝装置。现场试验表明:磨料射流能够切穿单轴抗压强度惟62 MPa、60~80 mm厚度的煤层夹矸,在煤层中形成缝槽,增大了瓦斯涌出自由面,促使煤体大范围快速卸压,增强煤层透气性,首月内瓦斯单孔平均抽采量提高了2.83倍。
    17  Mg/Al水滑石对水中痕量邻苯二甲酸酯的吸附性能
    王龙 高旭 郭劲松 杜蓉
    2010, 33(7):91-96. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2010.07.017
    [摘要](2025) [HTML](0) [PDF 5.46 M](1036)
    摘要:
    以Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O为原料液相共沉淀法制备Mg/Al水滑石,用X射线衍射和热分析方法对制备样品进行结构表征,并研究了Mg/Al水滑石对水中痕量邻苯二甲酸酯的吸附性能。结果表明,Mg/Al水滑石对邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)和邻苯二甲酸二辛酯(DnOP)的吸附行为同时符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程,3种邻苯二甲酸酯的饱和吸附容量分别达23.148 1、3.933 9和8.920 6 μg/mg。3种邻苯二甲酸酯的去除率均在开始阶段快速上升,然后逐渐减缓,吸附分别在600、200、200 min 基本达到平衡。DMP的吸附主要受pH、温度和离子强度的影响;DEHP的吸附主要受温度的影响;DnOP主要受pH的影响。
    18  人脸表情识别的Gabor变换最优通道模糊融合方法
    印勇 李荣岗 王建东 韩亮
    2010, 33(7):97-101. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2010.07.018
    [摘要](2220) [HTML](0) [PDF 5.58 M](1433)
    摘要:
    根据Gabor小波的多方向、多尺度性质,将其分成13个通道。利用各个通道对表情识别率贡献不同的特点,提出了一种最优通道模糊积分融合的人脸表情识别算法。首先,提出最优通道选取的三条原则,根据这三条原则选取出3个最优通道;然后,提取表情图像经过最优通道的Gabor特征,并进行降维处理;最后,将每个最优通道作为一个分类器,用基于模糊积分的多分类器联合的方法对它们进行融合处理。在JAFFE库上进行测试取得了94.41%的识别率,验证了该算法的有效性。
    19  水力压裂技术在高瓦斯低透气性矿井中的应用
    吕有厂
    2010, 33(7):102-107. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2010.07.019
    [摘要](2143) [HTML](0) [PDF 5.67 M](1458)
    摘要:
    针对高瓦斯低透气性矿井瓦斯难以抽放的问题,结合高压水动力特性,提出采用高压水力压裂煤层提高煤层透气性。根据第一强度理论,通过分析压裂孔周围应力状态,建立煤体破裂条件,研究煤体在高压水作用下的破裂机理,推导出压裂孔起裂压力临界值公式;另根据平煤十矿煤层赋存特性,计算出煤层水力压裂所需的启裂压力,优化水力压裂参数;研制出水力压裂设备及工艺,并成功应用于该矿;数据分析表明,压裂后煤层瓦斯抽采流量、浓度均提高5倍以上。
    20  基于GIS的城市污水管网监测维护决策支持系统设计
    胡学斌 颜文涛 何强
    2010, 33(7):108-114. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2010.07.020
    [摘要](2913) [HTML](0) [PDF 9.60 M](1322)
    摘要:
    城市污水管网的监测维护是城市水环境管理的重要环节,为了高效维护污水管网,将GIS技术和DSS技术应用于城市污水管网的监测和维护中,采用VB和标准ActiveX组件的形式,以SuperMap Objects为开发平台,提出基于GIS的城市污水管网监测维护决策支持系统(简称PMMDSS)的构建方法,对空间系统和模型系统进行系统集成,实现污水管网监测维护的决策分析。结合四川岳池的实例研究,开发出能够完成对污水管网的健康状况进行动态监测,提供动态的可视化维护优化决策的应用系统软件,为城市污水管网系统安全运行提供空间决策支持平台。
    21  阳离子P(AM-DAC)污泥脱水剂的合成、表征与应用
    郑怀礼 唐雪 沈烈翔 高旭 王薇 尤艳飞
    2010, 33(7):115-122. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2010.07.021
    [摘要](2522) [HTML](0) [PDF 7.39 M](1259)
    摘要:
    采用无机引发剂和有机引发剂A作为复合引发剂,通过水溶液聚合法合成了高分子量阳离子聚丙烯酰胺P(AM-DAC)。优化合成条件为:无机引发剂质量分数0.15‰、有机引发剂A质量分数0.50‰、单体总质量分数30%、阳离子度40%和增溶剂B用量0.20‰。在该条件下,所得产物分子量为1.2×107,溶解时间为3 h。IR分析证实了产物结构。DTA-TGA分析表明P(AM-DAC)在常温下不分解。浓缩污泥脱水实验结果表明:阳离子度为40%~80%的自制P(AM-DAC)均能取得良好的污泥脱水效果,滤液透光率大于92%,滤饼含水率低于68%。当投加量惟1.47 kg/t dry sludge时,分子量为1.2×107,阳离子度40%的P(AM-DAC)处理效果最好,滤液透光率达96.90%,滤饼含水率达64.50%。污泥脱水效果和处理成本优于国内污水处理厂一些常用絮凝剂。
    22  应用XFEM模拟研究钻杆裂纹扩展过程
    林铁军 练章滑 曾晓健 陈勇 刘晓峰
    2010, 33(7):123-128. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2010.07.022
    [摘要](2552) [HTML](0) [PDF 7.16 M](2058)
    摘要:
    钻杆裂纹扩展是一个典型的不连续问题,采用常规有限元方法难以实现裂纹扩展过程的仿真模拟,而扩展有限元法(XFEM)是近年来发展起来的分析断裂问题的一种有效方法。在介绍了扩展有限元法的基本原理的基础上,建立了基于XFEM的含不同深度初始裂纹的5in钻杆在拉力和扭矩共同作用下的裂纹扩展模型。通过钻杆裂纹扩展过程的分析后发现,钻杆的初始裂纹深度小于1mm时,裂纹不易扩展,但初始裂纹深度超过2mm时裂纹会在相对较低的外载荷下扩展,且扩展面较大并与初始裂纹面存在一定夹角,最终造成钻杆断裂失效。通过对钻杆裂纹的扩展过程仿真模拟,展示了XFEM在钻具断裂失效分析方面的独特优势,并为这方面的研究提供了一种新方法。
    23  用鱼眼镜头数码相机测试天空亮度分布
    何荥 翁季 胡英奎 林勇
    2010, 33(7):129-134. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2010.07.023
    [摘要](2461) [HTML](0) [PDF 6.26 M](1612)
    摘要:
    为了解决天空亮度测试中存在的同步性差和误差大的缺陷,采用带鱼眼镜头的数码相机测试天空亮度。通过对鱼眼镜头及数码相机光学特性的研究,得到从数码照片上提取被测天空元亮度及位置信息的方法,确定其曝光参数及线性亮度记录范围,并通过对相机稳定性、鱼眼镜头透光率等误差进行分析修正,获得了精度较高的天空亮度分布测试值。
    24  回采巷道顶板离层分析与锚杆组合支护技术参数确定
    张国滑 梁冰 张宏伟 张雪峰
    2010, 33(7):135-140. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2010.07.024
    [摘要](1776) [HTML](0) [PDF 5.43 M](1626)
    摘要:
    在阐述回采巷道顶板锚杆组合作用的基础上,给出直接顶范围内岩层分层之间发生离层所必须满足的载荷、跨度、挠度3个条件。在指出锚杆组合作用下组合梁内的岩层组合属于关键分层之间组合的基础上,进一步依据变形协调一致的原则,给出回采巷道顶板端头锚固锚杆支护中锚杆长度、间距、排距、预紧力4个关键支护技术参数的计算公式。该研究对回采巷道顶板锚杆支护设计具有一定的指导意义和参考价值。

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