2013年第36卷第1期文章目次

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  • 1  单列向心球轴承引发的非线性振动分析
    陈小安 刘俊峰 张朋 单文桃 吴国洋
    2013, 36(1):1-6. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.01.001
    [摘要](1878) [HTML](530) [PDF 6.54 M](1667)
    摘要:
    根据滚珠轴承结构特点,研究单列向心球轴承转子系统运行过程中由轴承支承刚度变化引起的参数振动,并分析由轴承制造误差和安装误差造成的一系列强迫振动,总结系统中轴承引起的各类非线性振动的振动频率成分,最后在120MD60Y6型号电主轴上进行振动测试,对振动信号进行滤波提纯和频谱分析,结果表明:在低速条件下,单列向心球轴承引发的各种振动频率成分所占比重较大,其幅值随着转速的增加发生细微变化,但其幅值比重急剧下降。
    2  CFX和Fluent在径向滑动轴承润滑计算中的异同探讨
    孟凡明 陈原培 杨涛
    2013, 36(1):7-14. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.01.002
    [摘要](2972) [HTML](660) [PDF 11.59 M](1383)
    摘要:
    基于CFD(计算流体动力学)理论,以径向滑动轴承润滑性能计算为例,分析了ANSYS中CFD模块CFX与Fluent在轴承润滑计算结果的异同。为此,建立了润滑计算模型,并采用两种模块对比分析了不同偏心率、转速及长径比工况下滑动轴承的摩擦学性能。结果表明:两种模块轴承润滑性能计算结果总体趋势基本吻合,但相对Fluent,CFX计算得到较小的最大油膜压力、轴承承载力和较大的摩擦系数;两种模块在大偏心率、小转速及小长径比工况下的计算结果偏差较大。
    3  发动机凸轮轴负载扭矩计算及振动控制分析
    胡玉梅 范芳 雷应锋 胡成太
    2013, 36(1):15-21. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.01.003
    [摘要](1904) [HTML](484) [PDF 9.08 M](1993)
    摘要:
    针对顶置配气凸轮轴,推导出其凸轮轴负载扭矩理论计算公式。分别用理论公式和瞬态有限元分析对该配气凸轮轴负载扭矩进行了计算,将两种方法的计算结果进行了对比,结果显示两者吻合良好,验证了瞬态有限元模型的正确性。结合配气凸轮轴的瞬时约束模态分析与燃气爆发压力作用下凸轮轴的振动响应分析,找到了凸轮轴易发生共振的部位及影响凸轮轴振动的主要因素,分析了轴承座宽度对凸轮轴振动的影响。结果表明:凸轮轴的振动主要是弯曲振动,适当调整凸轮轴轴承座的宽度对控制凸轮轴的振动有明显的效果。
    4  驾驶员疲劳检测中的眼睛定位与状态分析
    张万枝 王增才 李云霞
    2013, 36(1):22-28. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.01.004
    [摘要](1593) [HTML](459) [PDF 7.72 M](1414)
    摘要:
    针对驾驶员头部多角度变化时眼睛定位困难的现状,提出了基于肤色检测和纹理特征的驾驶员眼睛定位算法。该算法采用肤色检测定位出人脸图像;根据眼睛灰度范围与其他部位的差异进行人脸图像二值化和形态学图像处理,确定眼睛候选区域;通过比较各候选区域纹理特征向量值的不同,确定眼睛位置,并基于黑斑拟合椭圆性质进行眼睛验证和睁开程度计算。计算结果表明,头部角度变化时各候选区域的纹理特征值差别仍较大。因此,该算法不受驾驶员头部角度的影响,眼睛定位准确率较高,且算法简单,计算速度快。
    5  移频技术在子结构低阶主模态截断中的应用
    罗虹 章竟成 李兴泉 李英强
    2013, 36(1):29-34. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.01.005
    [摘要](1531) [HTML](399) [PDF 5.65 M](1389)
    摘要:
    提出固定界面模态综合法中子结构低阶主模态的截断方法。对子结构自由振动微分方程做移频处理,采用包含惯性力影响因素的子结构准静力模态进行坐标变换,降低了子结构低阶主模态对系统中频段模态的贡献,实现了子结构低阶主模态截断。采用该方法分析某白车身有限元模型160~190 Hz的动态响应特性。结果表明:引入移频技术后,相比传统固定界面模态综合法,子结构保留的主模态数量从之前的1 836阶下降至297阶,计算时间减少27.7%,说明该方法能有效提高复杂结构中频段动态响应计算效率。
    6  离散齿谐波传动啮合力及接触应力分析
    王素 白鑫 陈仕贤 王春艳
    2013, 36(1):35-42. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.01.006
    [摘要](1369) [HTML](639) [PDF 9.92 M](1275)
    摘要:
    对离散齿谐波传动啮合副进行力学分析,基于变形协调方程计算作用于离散齿上的力,并根据赫兹方程求解啮合副处的接触应力。由离散齿谐波传动的周期性,通过连续取波发生器的输入角值,得到离散齿谐波传动啮合力和接触应力在刚轮齿廓、波发生器和离散齿体上的分布。对刚轮齿廓出现与未出现顶切现象,得到啮合力和接触应力在接触面上的变化趋势,以及传动中出现高啮合力和高接触应力的位置,为进一步的强度校核和结构优化设计提供依据。
    7  面向船体分段生产调度的知识导航系统设计
    黄咏文 蒋祖华 毛祖杰 王俊
    2013, 36(1):43-49. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.01.007
    [摘要](1716) [HTML](476) [PDF 12.08 M](1293)
    摘要:
    为了解决船体生产调度任务决策过程中容易迷失方向,效率低下的状况,紧密结合生产调度的领域特性,研究了知识地图以及生产调度相关原理,确立了基于知识地图的船体分段生产调度知识导航体系结构,并分析了其实现的关键技术为面向船体分段生产调度的本体、语义节点的构建集成技术、基于本体的语义关联和知识地图实现技术等,将知识导航系统应用于船体生产调度领域。最后,针对某船厂曲面车间的船体分段调度派工过程,构建了知识导航原型系统实例来进行说明。
    8  可燃元器件耐温时间新型测试装置的研制
    王光建 刘中华 喻立
    2013, 36(1):50-54. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.01.008
    [摘要](1532) [HTML](574) [PDF 6.07 M](1137)
    摘要:
    针对可燃元器件的特点,提出了适用于速射火炮用可燃元器件耐温时间测试方法,并研制了测试装置样机;通过采用光电倍增管配合光纤进行火焰检测,以及红外发射、接收管配合光纤检测烟雾,作为一种测定可燃元器件膛内耐温时间方法;经试验测试,该测试装置能有效测试烟雾和火焰信号;该装置也能应用于其他非金属材料的耐温特性测试。
    9  2种局部放电类型下SF6分解组分检测及特性分析
    唐炬 胡瑶 裘吟君 袁静帆 曾福平 张晓星
    2013, 36(1):55-61. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.01.009
    [摘要](1651) [HTML](317) [PDF 7.70 M](1168)
    摘要:
    为研究不同绝缘缺陷引起的局部放电下SF6气体的分解特性,探索识别不同绝缘缺陷的分解气体特征量,笔者在研制的SF6气体分解试验平台上,模拟了金属突出物和绝缘子金属污染物2种典型绝缘缺陷引起的局部放电下SF6气体的分解,检测了2种缺陷下CF4、SO2F2、SOF23种分解气体的含量随时间的变化规律,并研究了2种缺陷下SOF2/SO2F2、SO2F2/CF4、SOF2/CF43组组分含量比值的特性。结果表明,2种局部放电下SF6分解生成的主要稳定衍生物中均能检测到SOF2、SO2F2和CF4,但2种缺陷下这些组分的变化规律具有显著的差异,同时研究表明,2种绝缘缺陷下SOF2/SO2F2、SO2F2/CF4、SOF2/CF43组组分含量比值具有明显的不同,因此,可以将SF6分解气体的含量比值作为识别2种绝缘缺陷类型的特征量。
    10  永磁同步风力发电机组的不对称故障穿越控制策略
    杜雄 戴朋岑 李珊瑚 周雒维
    2013, 36(1):62-68. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.01.010
    [摘要](1604) [HTML](455) [PDF 8.40 M](1168)
    摘要:
    永磁同步风力发电机组在不对称电网故障下运行,将导致并网电流不对称、畸变,直流母线电压上升并含有2倍工频纹波等问题。为了提高永磁同步风力发电机组在不对称电网故障下的穿越能力,提出一种PMSG机组的控制策略:在网侧换流器的控制中采用电网负序电压前馈的方法来消除并网电流负序分量;在机侧换流器的控制中提出了一种新的发电机电磁功率跟踪控制思想,使发电机的输出功率跟踪网侧换流器的输出功率,消除了不对称故障情况下直流母线电压的2倍工频纹波和限制直流侧电压上升,避免直流母线电压波动超出电容电压的额定值。1 MW机组的仿真结果表明,所提出的控制策略可实现不对称故障穿越,验证了所提出控制策略的有效性。
    11  容积导电能量传递多场耦合数值模拟
    唐治德 刘海龙 陈秀发 谢小慧 侯德明
    2013, 36(1):69-74. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.01.011
    [摘要](1396) [HTML](303) [PDF 7.89 M](1340)
    摘要:
    容积导电模型研究可用于容积导电系统的设计和能量传递参数的优化。笔者考虑电路、电场和温度场的相互耦合关系,建立了容积导电的三维多场耦合模型。该模型在电路层面上实现了容积导电的仿真,皮肤组织温升的实时监测,为能量传递的优化设计提供了直接的理论指导。利用软件FEM3.5搭建了容积导电多场耦合模型,从多物理视角验证了容积导电能量传递的可行性,为进一步优化能量传递效率奠定了基础。
    12  基于径向基函数法的特高压直流输电线路地面标称电场计算
    李永明 黄宏佩 张淮清 徐禄文 李刚 冯凌 祝言菊
    2013, 36(1):75-80. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.01.012
    [摘要](1570) [HTML](329) [PDF 6.95 M](1258)
    摘要:
    输电线路地面标称电场强度的大小是输电线路设计需要考虑的重要参数。针对有限元法在计算中面临的网格剖分和计算时间较长问题,将基于径向基函数(RBF)的无网格法引入到直流输电线地面标称电场的计算中,阐述了RBF的定义和此法的原理、实施步骤,通过编制程序,进行仿真计算,并讨论了不同输电线参数对地面标称电场强度的影响。算例分析表明:运用此法计算的地面标称电场结果和已有文献值较为接近,并与具有解析解的电缆模型电场强度值吻合得很好,说明该方法具有较高的准确性和有效性;导线对地高度和极间距离对地面标称电场强度的影响较大,次导线半径和分裂根数对地面标称电场强度的影响较小。
    13  最小方差波束形成与基于最小方差相干系数融合的超声成像方法
    王平 许琴 范文政 高阳 何为 陈民铀
    2013, 36(1):81-85. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.01.013
    [摘要](1731) [HTML](389) [PDF 5.70 M](1114)
    摘要:
    在医学超声成像中,最小方差波束形成(MV)可以有效地提高图像的分辨率,但不能提高成像的对比度。针对最小方差波束形成的低对比度,提出一种最小方差波束形成与基于最小方差相干系数融合的成像方法。该方法利用最小方差波束形成的输出取代相干系数中相干部分的能量和,得到加权系数,然后利用该系数加权最小波束形成的结果。仿真成像结果表明:该方法在分辨率、对比度方面都优于传统的延时叠加波束形成法,最小方差波束形成法以及最小方差波束形成与相干系数融合的方法。
    14  单边核磁共振磁体梯度磁场设计的Gram-Schmidt正交化拟合方法
    何为 何晓龙 徐征 郭盼
    2013, 36(1):86-91. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.01.014
    [摘要](1993) [HTML](343) [PDF 6.95 M](1622)
    摘要:
    针对传统圆形Halbach磁体结构封闭难以应用于开放式核磁共振中的缺点,提出一种半椭圆形分布的开放式Halbach磁体结构。调节各磁体模块中心点所在椭圆曲线的长轴长度,计算YOZ平面内不同高度上磁场的平坦程度,使用Gram-Schmidt数据拟合方法,得到一种平坦程度最优的磁体结构。优化结果表明:该结构磁体可在YOZ平面上50 mm×50 mm范围内产生水平方向平坦,垂直方向近似梯度变化的磁场,梯度值为2 mT/mm,且获得一个面积为4 mm×4 mm,均匀度为1.3×10 -3,场强为0.073 9 T的均匀磁场区域。根据优化设计结果,搭建了实际磁体系统,并对该磁体系统的磁场进行测量,测量结果与设计结果一致。该开放式磁体优点在于垂直方向的梯度磁场由永磁体结构自然形成,不需额外的梯度线圈,从而简化了梯度编码系统的设计。
    15  变电站构架对接地网腐蚀诊断影响分析
    刘渝根 冷迪 肖磊石 田金虎
    2013, 36(1):92-97. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.01.015
    [摘要](1411) [HTML](387) [PDF 7.87 M](1191)
    摘要:
    接地网腐蚀诊断时的测量数据往往会受到站内钢型构架的影响,从而影响诊断结果的准确性。基于接地网腐蚀诊断理论,通过建立仿真模型分析站内构架数量、长度、布置位置、阻值对接地网腐蚀诊断结果的影响特征。结果显示:无论构架数目、布置方式和跨距长度如何,构架的存在会降低其附近故障支路的诊断灵敏度,使诊断出的腐蚀支路腐蚀程度比无构架时降低,但对远离构架的腐蚀支路的诊断结果基本无影响;当连接于地网的构架等值电阻越大时,对诊断结果干扰越小;增加构架附近增大倍数不明显的支路作为开挖对象,可提高诊断的准确率。
    16  反应等离子体制备碳锥及其表征
    陈玉安 陈轩 徐幸梓 王必本
    2013, 36(1):98-102. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.01.016
    [摘要](1300) [HTML](416) [PDF 4.49 M](1094)
    摘要:
    利用等离子体增强热丝化学气相沉积系统,用CH4、H2和NH3为反应气体,分别在沉积有钛膜和碳膜的Si片衬底上制备了锥形碳结构,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线能谱仪(EDX)和显微Raman光谱仪对其形貌和结构进行了表征。SEM结果表明在沉积有碳膜的Si片衬底上易形成碳锥,EDX 谱和Raman谱进一步表明形成的碳锥为碳氮结构,由sp 3 C-N、sp 2 C和sp 2 C=N键形成。根据溅射机制和扩散机制,分析了碳锥的形成。同时,还对碳锥Raman谱的荧光背景进行了分析,结果表明由于氮的掺杂,使得碳锥由非极性的碳材料变成为极性碳材料。
    17  含瓦斯软弱煤三轴力学特性试验
    赵洪宝 张红兵 尹光志
    2013, 36(1):103-109. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.01.017
    [摘要](1304) [HTML](299) [PDF 8.65 M](988)
    摘要:
    以由具有突出倾向的软弱煤制备的型煤试件为研究对象,对围压、瓦斯压力二因素对含瓦斯软弱煤的力学特性影响进行了系统研究。试验结果表明:围压对含瓦斯软弱煤的力学性质具有明显影响,随着围压的增大,含瓦斯软弱煤的压密阶段不明显且三轴强度逐渐增加;围压对含瓦斯软弱煤弹性模量影响不明显,对应力应变曲线形状影响亦不明显。随着瓦斯压力的增加,煤样强度呈减小趋势;围压较小时,含瓦斯软弱煤强度受瓦斯压力影响较显著,而围压较大时影响较小;瓦斯压力对含瓦斯软弱煤的杨氏模量影响不明显,且对煤样进入屈服阶段的变形量影响亦不明显;瓦斯压力对煤样具有显著的力学影响,而且也存在明显的化学作用;含瓦斯软弱煤的应力应变曲线可由二次曲线表征,并认为瓦斯压力影响可归结为等效围压效应。
    18  多分裂导线风压阻力系数分析
    蔡萌琦 严波 刘小会 胡景
    2013, 36(1):110-114. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.01.018
    [摘要](1927) [HTML](325) [PDF 8.04 M](1403)
    摘要:
    通过风洞试验测试获得在不同风速和风攻角下四分裂导线的风压阻力系数,同时采用数值模拟方法计算得到与试验模型对应的导线阻力系数,试验和数值结果较吻合。进而利用数值方法对八分裂和六分裂导线的绕流问题进行模拟,得到不同风速和风攻角下分裂导线的阻力系数。与我国现行标准和IEC标准中导线风荷载计算方法进行比较,表明在计算多分裂导线的风压时,其阻力系数按国内现行标准取值可能偏大而过于保守,有必要进一步通过理论和风洞试验研究后进行调整。
    19  电Fenton法降解榨菜综合废水CODcr的动力学分析
    张智 尹晓静
    2013, 36(1):115-120. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.01.019
    [摘要](1427) [HTML](327) [PDF 6.10 M](1250)
    摘要:
    针对高盐对微生物的抑制和生物处理效能不稳定的问题,探讨了电-Fenton法处理高盐榨菜综合废水的效能,主要考察了电-Fenton法对高盐废水CODcr的去除效果及其影响因素,并对CODcr降解规律进行了动力学分析。结果表明,以RuO2-IrO2-SnO2-TiO2/Ti四元极板为阳极,钛网极板为阴极,在电流密度为10 A/dm 2,硫酸亚铁投加量为1.0 mmol/L,极板间距为15 mm,pH为5的条件下,电解120 min后,CODcr的去除率达到了76.33%。动力学分析表明,电-Fenton法对榨菜综合废水CODcr的降解符合一级反应动力学规律,当原水CODcr为4 225 mg/L时,一级反应速率常数为0.012 1 min -1。通过线性方程建立的CODcr降解的反应动力学模型具有较高的回归率(R 2=99.25%),与实验结果吻合程度较高。
    20  受限空间内水平风作用下热分层流流场结构的POD分析
    阳东 祝实 霍然 胡隆华
    2013, 36(1):121-126. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.01.020
    [摘要](1813) [HTML](380) [PDF 8.82 M](1386)
    摘要:
    对不同水平剪切强度下受限空间内热分层流的流场进行了PIV测量。应用特征正交分解(POD)方法分析了受限空间内热分层流的流场结构。结果表明,没有水平强迫气流时,低阶POD模态占总能量的比重较高,表明水平方向的宏观流动为主流运动;水平强迫剪切气流会造成能量向高阶POD模态耗散转移。而且,水平强迫剪切气流造成不同阶数的POD模态中竖向动能与水平方向动能的比值均比没有水平强迫气流时高,表明水平强迫剪切气流降低热分层流的稳定性并促进竖向质量交换。
    21  城镇生活垃圾与污水厂污泥一体化处理反应器开发
    吴正松 智悦 何强 唐世田 凌建军 潘明霞
    2013, 36(1):127-132. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.01.021
    [摘要](1763) [HTML](445) [PDF 6.38 M](1575)
    摘要:
    针对国内城镇生活垃圾与污水厂污泥处理存在的问题, 在污泥浓缩消化理念的基础上, 开发了城镇生活垃圾与污水厂污泥一体化处理反应器。反应器由垃圾仓和污泥仓2个部分组成,垃圾仓采用好氧堆肥、污泥仓采用厌氧消化的方式进行,实现了垃圾和污泥在同一个反应器中处理的目标。在垃圾好氧堆肥所产生的热量维持污泥仓32~36 ℃条件下,反应器运行的效果为:处理污泥20 L/d,垃圾15 kg/d,进泥含水率为97.2%~99.8%,VS/TS为0.45~0.69时,排泥含水率为92.7%~96.1%,VS/TS为0.28~0.42;垃圾仓进料含水率为73.5%,VS/TS为 0.65~0.88时,垃圾出料含水率为48.6%,VS/TS为0.32~0.44。试验结果表明:城镇生活垃圾与污水厂污泥一体化处理反应器作为污泥和垃圾处理设备,对污泥和垃圾的减量及稳定效果良好。
    22  高磷鲕状赤铁矿还原焙烧及微生物脱磷试验
    胡纯 龚文琪 李育彪 钟乐乐 辛桢凯 万晶 刘旭红
    2013, 36(1):133-139. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.01.022
    [摘要](1673) [HTML](360) [PDF 6.82 M](1292)
    摘要:
    以湖北鄂西某高磷鲕状赤铁矿为研究对象,采用还原焙烧弱磁选方法进行试验,并用黑曲霉对磁选后精矿进行微生物浸出脱磷研究。试验结果表明,正交实验得出各因素对精矿品位的影响顺序从大到小依次为焙烧温度、焙烧时间、还原剂比例、磨矿粒度。最佳焙烧弱磁选条件为焙烧温度900 ℃、焙烧时间25 min、还原剂配比6%、磨矿粒度-0.074 mm95.08%,在此条件下获得精矿品位57.25%、回收率90.20%的较好的选别指标。黑曲霉对精矿中的磷元素具有较强的脱除能力,微生物浸出作用8 d后,在较低的矿浆浓度下矿石的脱磷率为79.68%,矿石中的含磷量由0.85%降低到0.17%。该研究为微生物用于铁矿石的脱磷提供了理论依据。
    23  教室照明条件下瞳孔大小变化规律
    黄海静 陈纲 严永红
    2013, 36(1):140-144. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.01.023
    [摘要](2089) [HTML](888) [PDF 5.14 M](1339)
    摘要:
    为研究教室照明条件下学生瞳孔大小随亮度水平的变化规律,选择3位大学生作为被试者,采用iView X眼动仪,通过模拟教室照明条件的教室照明瞳孔大小测量系统实验,对3种教室常用色温(2 700 K,4 000 K,6 500 K)荧光灯光源提供的5种背景亮度下的瞳孔面积变化值进行测量。结果显示,3种色温荧光灯下的瞳孔面积与背景亮度呈负指数函数关系;在教室照明条件下人眼瞳孔面积随背景亮度的变大而减小,并逐渐趋于稳定;在相同背景亮度下,色温越高的荧光灯照明时瞳孔面积越小。
    24  地下水同位素浓度场流场耦合的平板模型
    童海滨 付旭东 陈建生
    2013, 36(1):145-150. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.01.024
    [摘要](1561) [HTML](454) [PDF 4.38 M](1065)
    摘要:
    首先介绍了前人提出的地下水系统中关于放射性同位素浓度场的几个集总参数模型,如EM、PM和EPM模型,指出它们的响应函数物理意义不明确。针对这种情况,依据放射性衰变原理和质量守恒原理,假定:1)水流系统处于稳态,2)下渗速率为常量,3)水流的水平运移速率为常数的条件下,推导了地下水系统中放射性同位素浓度场流场耦合的一个集总参数模型,即平板模型。与上述模型相比,该模型建立在明确的物理基础之上,各个参数的物理意义明确,便于对相关水流系统中的放射性同位素数据作出精确的解释,以期为该系统中放射性同位素浓度的定量分析与模拟提供更为确切的数学基础。

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