2013年第36卷第7期文章目次

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  • 1  周向微型涡轮输出特性和内部流动分析
    唐刚志 张力 杜宝程 廖照邦
    2013, 36(7):1-5. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.07.001
    [摘要](1944) [HTML](397) [PDF 5.17 M](1338)
    摘要:
    周向涡轮结构简单,适应于微型化。为了对发展出的周向六叶片微型涡轮结构进行评价和改进以及分析叶顶间隙对流动的影响,对其内部流场建立三维瞬态数值仿真模型,仿真其输出特性和内部工质流动特性。发现六叶片涡轮存在结构缺陷,运转时进出口周期性连通,部分工质未做功即排出。改进出八叶片微型涡轮,并对其进行仿真,结果显示八叶片涡轮没有上述缺陷。对不同叶顶间隙涡轮内流场进行仿真,结果表明叶顶相对间隙对压力损失的影响呈现非线性关系,间隙小于0.01后,压力损失对间隙变化非常敏感;间隙大于0.02后,其对压力损失的影响已经非常小。仿真和实验结果都表明,八叶片涡轮和六叶片涡轮输出机械功率随工质流量的增加而增加。八叶片涡轮最大机械功率为1 355 mW,较六叶片涡轮提高10.5%,八叶片涡轮功率启动输出的流量为140 L/h,小于六叶片涡轮的200 L/h,八叶片涡轮性能优于六叶片涡轮。
    2  气穴对滑动轴承摩擦学性能影响的CFD分析
    孟凡明 隆涛 高贵响 陈志伟
    2013, 36(7):6-11. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.07.002
    [摘要](1977) [HTML](402) [PDF 6.73 M](1652)
    摘要:
    气穴对滑动轴承性能影响一直为人们所关注,而传统的分析方法不能真实刻画气穴的作用。为寻求合理的气穴研究方法,并由之改进轴承的摩擦学性能,基于计算流体动力学(CFD)与Rayleigh-Plesset(PRE)气穴理论,应用商业软件ANSYS中CFX模块分析了气穴现象对滑动轴承摩擦性能的影响。结果表明:随着偏心率、宽径比和转速的增加,考虑气穴模型后气穴现象会降低润滑剂粘度,轴承油膜的摩擦力和摩擦系数会减小;随着偏心率、宽径比和转速的增加,润滑剂的平均气化率变大。
    3  自适应克隆竞争算法在自动化电镀生产线调度中的应用
    王时龙 冷林霞 周杰 朱哲岐 李世龙
    2013, 36(7):12-15. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.07.003
    [摘要](1947) [HTML](424) [PDF 4.96 M](1488)
    摘要:
    针对柔性小批量,多镀种电镀生产调度系统,提出了一种自适应克隆竞争优化算法。该算法通过克隆概率和变异概率与迭代次数的一次函数关系实现全局最优值和局部最优值搜索能力的调节,并采用竞争机制和募集新成员机制确保种群多样性。经试验仿真证明,与传统的克隆算法相比,自适应克隆竞争算法具有较高的寻优能力,同时收敛速度快。
    4  循环冷却水CO2传质系数理论计算与实验测定
    叶春松 周为 张弦 张会琴 杨帆 阳红
    2013, 36(7):16-20. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.07.004
    [摘要](1965) [HTML](301) [PDF 5.19 M](1434)
    摘要:
    为实现对循环水运行工况的在线连续监控,实时预测循环冷却水pH值动态变化,以循环冷却水为研究对象,对循环冷却水准动态系统pH值进行数学建模,在此基础上,计算了循环冷却水系统中CO2气体在空气相与水相中的传质系数KG,并通过循环水动态模拟装置对模型进行了试验验证。结果表明:循环冷却水与空气中CO2充分接触后,可达气液两相碳酸盐平衡,其pH值测定值与理论值的最大误差仅为0.04;循环水准动态pH值变化与数学模型能较好吻合,根据模型计算出的CO2在一定的温度与喷淋流量下,A·KG为定值。当温度固定为40 ℃时,10 5·A·KG=0.023 6Q-0.02。
    5  二叉树支持向量机的旋转机械故障诊断
    朱新才 邓星 周雄 胡腾飞 郭蕾
    2013, 36(7):21-26. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.07.005
    [摘要](1851) [HTML](346) [PDF 6.07 M](1730)
    摘要:
    针对SVM二叉树多类分类优先级的确定问题,通过旋转机械故障实验平台和数据采集系统,采集旋转机械故障实验台转子正常、转子不平衡、转子不对中、转子轴承内圈裂缝、转子轴承外圈裂缝5种工况下的振动信号,进行零均值化处理;选择信号的主要频段进行信号重组,提取其时域无量纲特征值,利用并联式SVM的正检率大小确定SVM二叉树多类分类的优先级,进行故障类型的识别。通过实验,实现了训练样本的完全可分,说明此种方法的有效性。
    6  客户协同创新网络的复杂网络特性分析
    李斐 杨育 谢建中 张峰 包北方
    2013, 36(7):27-31. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.07.006
    [摘要](1933) [HTML](665) [PDF 4.80 M](1436)
    摘要:
    客户协同产品创新系统是多主体参与的复杂协同知识工作网络系统。深入研究客户协同创新网络拓扑结构和创新主体间的复杂网络关系,是提升协同创新效率的重要途径。针对客户协同创新过程的复杂性特征,定义了客户协同创新网络,建立了客户协同创新网络拓扑模型,计算了客户协同创新网络的重?问⒍云渫缃峁购吞匦越辛朔治觥Q芯拷崧郾砻鳎嚎突葱峦缇哂形薇甓群托∈澜缣匦浴Q芯拷峁突反反新过程多主体知识传播机制及网络传播动力学特征等的研究奠定了一定的理论基础?
    7  整体式转向机构的时变可靠性分析与综合
    秦付军 张均富 龙进
    2013, 36(7):32-39. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.07.007
    [摘要](1611) [HTML](378) [PDF 7.49 M](1441)
    摘要:
    转向梯形机构的运动精度直接影响到汽车的转向性能。考虑转向机构中存在的不确定性因素,采用机构运动时变可靠性理论对整体式转向机构进行运动分析与综合,提出一种考虑不确定性因素影响下高精度真实转向机构的设计方法。在机构运动分析的基础上,建立了考虑机构构件尺寸为随机性变量的机构运动误差概率模型,推导了转向机构运动时变可靠度分析的解析模型,并由此建立了机构时变可靠度概念下的可靠性综合模型。最后给出数值实例验证了基于机构时变运动可靠性优化综合方法的有效性和稳健性。
    8  成套电器钣金加工车间设计制造集成运行支持系统
    尹超 金怀建 刘飞
    2013, 36(7):40-46. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.07.008
    [摘要](1880) [HTML](353) [PDF 9.80 M](1242)
    摘要:
    针对多品种小批量甚至单件客户化定制生产模式下,成套电器制造企业钣金规格品种繁多、设计资料数据量大、生产加工任务重等特点以及对设计制造集成优化运行的需求,提出了一种支持钣金件从三维CAD、二维展开、工艺设计、优化排料、数控编程到数控加工整个设计制造过程信息共享与业务协同的集成运行模式,并基于面向服务架构(service-oriented architecture,SOA)建立了该模式运行支持系统的集成框架、功能结构和运行流程。最后,将该系统在重庆某成套电器制造企业进行了实际应用,取得了良好应用效果。
    9  含双氰胺的新型绝缘纸制备及其油纸绝缘体系热老化试验
    廖瑞金 张福州 袁媛 张爽 柏舸 刘团
    2013, 36(7):47-51. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.07.009
    [摘要](2184) [HTML](458) [PDF 4.69 M](1884)
    摘要:
    为研究老化过程中绝缘纸中双氰胺对油纸绝缘体系老化特性的影响,实验室制备含双氰胺以及未加任何试剂的空白样绝缘纸,两种绝缘纸分别浸油后在130 ℃下进行了31天的油纸联合热老化试验。定期取样测量绝缘纸的聚合度、击穿电压、氮含量,绝缘油的酸值以及油的紫外光谱。试验结果表明:添加双氰胺的绝缘纸抗老化效果明显,在老化末期,聚合度高出空白样58%;添加双氰胺的绝缘纸击穿电压在老化过程中始终高于空白样品;添加双氰胺的绝缘纸随着老化时间纸中氮含量减少并不严重;添加双氰胺的油纸组合,油的酸值远小于空白样油纸组合,油的颜色也浅。绝缘纸中双氰胺的加入,不但提高了绝缘纸的热稳定性与击穿性能,也使变压器油在老化过程中的性能得到改善。
    10  H桥变换器中分岔与混沌现象的研究进展与趋势
    郭珂 周林 龙崦平
    2013, 36(7):52-60. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.07.010
    [摘要](2166) [HTML](455) [PDF 8.52 M](1469)
    摘要:
    针对H桥变换器中出现的分岔与混沌现象,概述了相关的研究现状;详细地介绍了典型H桥变换器两种离散模型,并对其适用性作了分析和评价;具体分析了H桥变换器非线性研究中的稳定性分析方法和数值仿真方法,并对各自优缺点进行了总结;选择Lyapunov指数法对两种离散模型进行了验证,并详细分析了随着开关频率的变化两者差异性变化情况,进一步揭示了产生差异性的原因;介绍了时延反馈控制(TDFC)以及扩展时延反馈控制(ETDFC)方法在H桥变换器混沌控制中的具体应用,并对其优缺点作了评价;最后,为进一步深入研究H桥变换器的分岔与混沌行为提出了几点展望,给后续工作的开展提供指导。
    11  基于对应点匹配插值算法的电阻抗三维图像重建
    何为 牛富丽 李冰 徐征
    2013, 36(7):61-65. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.07.011
    [摘要](2214) [HTML](332) [PDF 4.79 M](1513)
    摘要:
    为了对电阻抗成像二维重构图像结果进行三维重建,笔者使用对应点匹配插值算法对二维电阻抗图像进行插值,形成三维重建模型。根据电阻抗成像重构数据的特点,改进了插值算法的梯度和梯度方向角计算公式,从而较好地重现层间数据,最后由原始数据和插值数据形成三维体数据。实验的模型是浸泡在圆柱体水槽中电导率为2.1 S/m的圆柱体异物。将笔者所提算法与线性算法以及形状插值算法进行了对比。结果表明:笔者算法能够在确保计算精度的同时,兼顾计算效率,满足电阻抗成像的实时监护要求。
    12  安装新型铅减震器的500 kV氧化锌避雷器动力特性
    张雪松 代泽兵 曹枚根 卢智成
    2013, 36(7):66-73. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.07.012
    [摘要](2644) [HTML](350) [PDF 8.72 M](1518)
    摘要:
    为研究新型铅金属减震器对高压电气设备动力特性的影响,对安装该减震器前后500 kV氧化锌避雷器采用单输入单输出(SISO)方法进行了动力特性试验和有限元分析。试验结果表明:安装新型铅减震器前后500 kV氧化锌避雷器的基频在1~10 Hz之间且相差很小,振型基本一致;反映了设备整体刚度较小,新型铅金属减震器基本没有改变设备的频率和振型。安装新型铅金属减震器后500 kV氧化锌避雷器的阻尼比比原来增大了近3倍,说明这种减震器是以提供设备附加阻尼的方式实现减震控制的。新型铅金属减震器可使避雷器支持瓷套根部应变减少46%以上且可以明显降低其顶部的加速度和位移。有限元分析结果表明:安装新型铅减震器前后500 kV氧化锌避雷器的振型以水平振型为主,竖向振型和扭转振型不明显。
    13  纯镁表面硬脂酸自组装膜处理工艺及其性能
    乔丽英 高家诚 王勇 谢奉妤 胡德
    2013, 36(7):74-78. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.07.013
    [摘要](2081) [HTML](425) [PDF 4.87 M](1101)
    摘要:
    为改善镁金属在生理环境中的腐蚀行为与生物活性,采用硬脂酸对纯镁表面进行有机自组装膜改性研究。有机改性前,先对试样进行3种不同的前处理:酸碱处理、热处理和碱热处理;通过正交试验优选最佳的预处理方法、硬脂酸溶液浓度和处理时间。对不同预处理和硬脂酸改性后的试样进行电化学行为分析, 并对最佳工艺改性前后的试样进行了静态水接触角的测量及仿生溶液(SBF)浸泡试验分析,跟踪测试SBF溶液的pH值及镁离子浓度变化,利用扫描电子显微镜(SEM-EDS)观察SBF中浸泡后的试样表面形貌,并分析其表面成分。试验结果表明:以热处理为前预理方式,在0.5 mol/L硬脂酸乙醇溶液中浸泡1.5 h的试样耐蚀性最优,该膜层改变了材料表面的润湿性,使其与水的接触角增大,并明显降低了材料的腐蚀速度及提高了其生物活性。
    14  Cu含量对AZ61镁合金显微组织和力学性能的影响
    张丁非 段作衡 张红菊 齐福刚
    2013, 36(7):79-84. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.07.014
    [摘要](2178) [HTML](461) [PDF 7.13 M](1386)
    摘要:
    通过真空感应熔炼技术制备出不同Cu含量的AZ61镁合金,采用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、差热分析(DSC)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等方法研究了Cu元素对合金组织和力学性能的影响。结果表明:Cu元素以三元AlCuMg相存在于合金中,主要分布在晶界处及枝晶间;添加Cu元素后能够细化合金铸态组织,并使β-Mg17Al12相数量减少、尺寸变细;随着Cu含量增加,挤压态合金强度先上升后下降,而延伸率只有当Cu含量达到1%时才开始显著下降。其中AZ61-1Cu具有最佳的综合力学性能,屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为230 MPa、321 MPa和9.7%;当Cu含量为1.5%时,粗大的AlCuMg相割裂了合金基体,使合金力学性能下降。
    15  液固相线温差补偿的连铸二冷控制模型
    刘青 刘孝山 张晓峰 居琪萍 谢飞鸣 王彬 李红卫 卢新春
    2013, 36(7):85-92. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.07.015
    [摘要](2073) [HTML](441) [PDF 7.69 M](1162)
    摘要:
    针对连铸生产过程中某些钢种钢水成分波动较大,导致采用传统参数配水模型控制时铸坯表面温度波动较大,尤其是矫直点处铸坯温度很难控制在一个合理稳定范围内的问题,笔者在参数配水控制模型的基础上,考虑了钢水成分变化对液、固相线温度及凝固区间的影响,提出了一种基于液-固相线温差补偿的连铸二冷控制模型。计算了参数配水控制模型和新提出的二冷控制模型在钢水成分发生波动情况下铸坯的温度场,并对两种模型的计算结果进行了分析讨论,结果表明:笔者提出的连铸二冷控制模型,在钢水成分发生波动的情况下能更好地控制矫直点处铸坯的表面温度,进而保证铸坯质量。
    16  盐酸中两种唑类药品在45 钢表面的吸附缓蚀行为分析
    范兆廷 张胜涛 刘佳 殷林亮
    2013, 36(7):93-97. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.07.016
    [摘要](2134) [HTML](423) [PDF 5.23 M](1304)
    摘要:
    通过建立基于Temkin等温方程的分段吸附模型,分析研究在3%HCl溶液中,不同浓度的磺胺甲恶唑和替硝唑作为缓蚀剂在45 钢表面的吸附行为,论证磺胺甲恶唑和替硝唑的缓蚀性能随浓度增加先增大后降低的现象。由该模型所得吸附参数表明:磺胺甲恶唑和替硝唑在低浓度范围内的吸附性能要优于高浓度范围内的吸附性能,研究表明,发生这种现象的主要原因是在高浓度范围内缓蚀剂分子间疏水引力的作用强于静电斥力,发生疏水聚集,导致其在45 钢表面的吸附性能下降。
    17  煤与瓦斯突出过程的能量分析
    姜永东 郑权 刘浩 宋晓
    2013, 36(7):98-101. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.07.017
    [摘要](2097) [HTML](505) [PDF 5.63 M](1195)
    摘要:
    基于煤与瓦斯突出综合作用假说,通过理论分析与实验研究了煤与瓦斯突出过程中煤体弹性能和瓦斯膨胀能做功。利用MTS815岩石力学试验系统,实验研究了不同围压下煤样的三轴压缩试验,得出煤体的单位体积弹性能与体应力之间呈幂函数关系;用自制的瓦斯膨胀能装置,测试了不同含水量、气体压力、密实度条件下煤体中的气体膨胀能,得出气体膨胀能与气体压力呈线性关系,且气体在膨胀过程中对外做功时,系统温度变化在1 ℃左右,研究表明,煤与瓦斯突出过程可以近似看作等温过程。研究结果深化了对煤与瓦斯突出机理的认识,为能量判据奠定了基础。
    18  水胶药柱深孔预裂爆破弱化综采面硬岩断层分析
    黄文尧 穆朝民 宗琦 傅菊根 吴红波 涂敏
    2013, 36(7):102-107. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.07.018
    [摘要](1980) [HTML](327) [PDF 6.63 M](1208)
    摘要:
    针对采煤工作面开采路径中存在坚硬岩石断层、采煤机直接破碎岩石效率较低的问题,采用自制远距离传爆水胶药柱,通过数值模拟分析,设计合理的爆破参数,进行深孔预裂爆破。结果表明,该药柱远距离传〖JP〗爆性能可靠,当爆破孔孔径为75 mm,装药直径为63 mm时,破碎半径为0.4~0.5 m,裂隙半径为0.5~1.0 m。当相邻两炮孔之间的距离为1.6~2.2 m时,深孔爆破后岩石中的损伤裂纹扩展,达到了采煤机破碎岩石的要求,为综采工作面顺利通过硬岩断层提供了保证。
    19  障碍物对瓦斯爆炸火焰锋面参数的影响
    解北京 付玉凯 徐小轩
    2013, 36(7):108-113. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.07.019
    [摘要](2162) [HTML](385) [PDF 6.00 M](1142)
    摘要:
    在实验室小型模拟巷道的方形管道内,采用自制的微细热电偶和离子电流传感器、压电式压力传感器,测试了有/无障碍物2种情况下在不同位置处浓度为10.17%甲烷空气预混火焰锋面的传播过程中温度、离子电流强度及压力变化情况。实验结果表明,障碍物存在导致火焰锋面的最高温度值略有降低,由靠近点火端位置的1 303.7 ℃下降到1 234.4 ℃,远离点火端位置的1 198.7 ℃下降到902.5 ℃;离子电流曲线出现了明显的双峰值,强度明显增大,由靠近点火端的146.25 nA上升到160 nA,远离点火端的432.5 nA上升到605 nA;火焰锋面前方过早的产生前驱压力波,加速燃烧转爆轰(DDT)过程的提前实现。因此,巷道内应避免障碍物的存在。
    20  无机高分子复合混凝剂聚合硫酸铝铁的制备与应用
    郑怀礼 陈文源 张智 孙永军 关庆庆 刘力维 卢伟 郑晓楷
    2013, 36(7):114-120. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.07.020
    [摘要](2400) [HTML](290) [PDF 7.48 M](1292)
    摘要:
    以工业副产物FeSO4·7H2O为原料,采用浓HNO3作为强氧化剂,Al2(SO4)3为添加剂制备混凝性能强的铁基混凝剂,并应用于有机腐殖酸的去除。研究内容包括:反应温度、合成时间、Al/Fe摩尔比和OH/Fe 摩尔比,通过红外光谱和扫描电镜对其结构进行表征。研究结果表明:当反应温度为60~80 ℃,合成时间为30~50 min,Al/Fe摩尔比为1∶9,OH/Fe 摩尔比为0.3时,混凝剂的混凝性能强。红外分析表明了产物的结构,电镜扫描表明产物表面积较大,且凝聚形态强。将试验制备的聚合硫酸铝铁用于处理腐殖酸溶液时,当快搅速度为350 rpm,快搅时间为120 s,慢搅速度为40 rpm,慢搅时间为12 min,投加量为3.36 mg/L,pH为7时,腐殖酸去除率达到94.6%。
    21  流动条件下四尾栅藻对铜绿微囊藻生长的影响
    李林 朱伟
    2013, 36(7):121-126. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.07.021
    [摘要](1981) [HTML](638) [PDF 5.96 M](1409)
    摘要:
    为揭示在水流条件下四尾栅藻与微囊藻竞争时对微囊藻生长的影响。在室内无菌条件下,通过有机玻璃环形槽模拟不同水体流速下四尾栅藻对铜绿微囊藻生长的影响。通过竞争抑制参数对相互间的竞争关系、微囊藻生物量和最大比增长速率进行了分析。结果表明,在流动水体中四尾栅与微囊藻之间的相互竞争表明,微囊藻对水流的适应性降低,在单独培养条件下最适宜的流速为35 cm/s,混合培养条件下则为5 cm/s,而对四尾栅藻的影响较小;混合培养下微囊藻的对数生长时间较单独培养下延长;在流速为0~25 cm/s时四尾栅藻促进微囊藻的生长、比增长速率增加,当流速为35 cm/s时则表现为抑制作用、比增长速率降低;对照组和实验组中微囊藻对四尾栅藻生长产生弱的抑制作用。
    22  含裂纹结构的区间局部正交无网格伽辽金法分析
    周立明 孟广伟 刘昕晖 周振平
    2013, 36(7):127-132. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.07.022
    [摘要](1906) [HTML](331) [PDF 5.95 M](1113)
    摘要:
    为了解决含裂纹结构中因材料特性和载荷的不确定性因素给结构设计及计算带来的困难,基于区间数学理论,结合了摄动法、内积空间及无网格伽辽金法,提出基于局部正交的区间无网格伽辽金法。该方法在计算过程中只需节点信息,无需单元信息,采用局部加权正交基函数作为基函数,其导数形式简单且具有通式,又可避免矩阵A(x)求逆,编程简单,并推导出区间局部正交无网格平衡方程,利用区间参数摄动法求解平衡方程,还详细推导出区间J积分公式,并将其应用到含裂纹结构的不确定性问题中,通过算例验证了本方法的正确性和有效性。

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