2018年第41卷第10期文章目次

李祖成 , 张青 , 钟德妹 , 瞿尚胜 , 张力 , 张韬

2018, 41(10):1-8. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2018.10.001

[摘要](1019) [HTML](651) [PDF 5.86 M](856)

摘要:
涡轮增压器与汽油机数值匹配的传统研究主要侧重于外特性工况，但单一的外特性工况匹配合理不能保证涡轮增压器与汽油机在整个工作范围都匹配合理。针对涡轮增压器数值匹配过程中仅研究外特性工况的局限，阐述了三线工况法的基本原理，通过GT-Power软件建立一款直喷涡轮增压汽油机的全负荷热力学模型，并将该模型向部分负荷工况扩展为适用于三线工况法的热力学模型，最后将热力学模型应用于3款增压器的匹配研究。结果表明：三线工况法可直观地反映出原增压器与发动机在整个工作范围的匹配问题，利用此评价方法重新选配增压器后，可提升增压器与发动机在整个工作范围的匹配性能。三线工况法克服了仅研究外特性工况的局限，为预选及优化增压器提供了一种数值评价方法。

2 复杂结构刚体惯性参数识别方法与试验

罗渊 , 王攀 , 邓兆祥 , 于锋 , 梁柱

2018, 41(10):9-18. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2018.10.002

[摘要](952) [HTML](605) [PDF 4.49 M](1089)

摘要:
为了高效精确地识别复杂结构刚体的惯性参数，基于频响函数质量线法，设计了惯性参数识别试验装置。采用多体动力学仿真分析了系统刚度与阻尼、噪声、激励点坐标误差、响应点坐标误差、激励角度误差以及传感器安装角度误差对惯性参数识别精度的影响规律。借助搭建试验装置，对已知惯性参数的样件进行识别，惯性参数误差都在5%以内。表明基于频响函数质量线法的试验装置可以高效精确地识别复杂结构刚体的惯性参数。

3 基于成熟度模型的航空产品并行协同研制模式

朱凌子 , 王时龙 , 杨波 , 唐倩 , 王彦凯

2018, 41(10):19-29. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2018.10.003

[摘要](65658) [HTML](2150) [PDF 2.68 M](1792)

摘要:
针对航空产品研制过程中设计部门与制造部门分离，研制流程多为单向串行，导致出现复杂航空产品研制周期长、质量低的现状，分析了复杂航空产品的研制流程，建立航空产品成熟度模型，对其研制过程中的重要环节和状态节点进行定义。在此基础上，提出基于成熟度模型的航空产品研制流程控制技术，该技术采用成熟度计算取代原有的阶段评审，实现研制流程的跳转控制和制造部门介入的节点判定。设计基于二级模糊综合评价的航空产品研制成熟度等级评价方法，实现航空产品研制成熟度的多层次多因素评价。为了验证上述方法的有效性，将其应用于某型号航空产品的研制过程。采用上述方法后，制造部门能够有效地提前介入并开展研制工作，实现基于制造成本节约的并行工程，达到缩短研制时间，保证研制成本可控且产品质量稳步提高的目的。

4 基于第一性原理的镁合金合金相及固溶体研究进展

柳杨璐 , 刘婷婷 , 潘复生

2018, 41(10):30-44. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2018.10.004

[摘要](1239) [HTML](748) [PDF 3.79 M](1088)

摘要:
镁合金作为轻质的金属材料，具有广阔的应用前景，发展先进镁合金已成为当前的研究重点之一。第一性原理计算为开发和设计新型镁合金提供了一种经济高效的方法。基于第一性原理方法，综述了镁合金合金相及固溶体的研究现状，主要对晶体结构、弹性常数、弹性模量及广义层错能等的第一性原理研究进行了介绍，讨论了合金元素以及相结构对镁合金力学性能的影响。阐明第一性原理计算方法在镁合金研究中的重要作用，为新型镁合金成分设计及开发高性能镁合金提供参考。

5 钒钛磁铁矿提钒新工艺研究

李大成 , 纪安 , 扈玫珑

2018, 41(10):45-52. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2018.10.005

[摘要](1444) [HTML](987) [PDF 5.56 M](964)

摘要:
中国对钒钛磁铁矿中钒的利用仍然存在着诸多难题，特别是对于低品位的矿石，传统的高炉-转炉工艺更加难以实现对钒的高效提取利用。针对其钒钛磁铁矿的利用问题，开展了新工艺的探索，通过竖炉煤基还原-电炉熔分工艺进行铁钒分离，从而实现钒资源的综合高效利用。实验结果表明，最佳工艺参数为1 050℃条件下竖炉煤基还原11.5 h，海绵铁的金属化率为93%，钒的还原率能够控制在3.5%以下；还原过程中加入3%的硼砂添加剂可以明显改善海绵铁的金属化率，使其提高到98.16%；样品中心部位铁的还原程度要优于边缘部位。

6 Bi/BiOCOOH复合光催化剂的制备及其可见光催化性能

丁志刚 , 舒友菊 , 段芳 , 陈明清

2018, 41(10):53-60. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2018.10.006

[摘要](917) [HTML](853) [PDF 8.01 M](905)

摘要:
采用溶剂热法制备出BiOCOOH，利用NaBH₄水溶液为还原剂，原位还原制备了Bi/BiOCOOH复合光催化剂。通过XRD、FESEM、TEM、DRS和PL等测试手段对光催化剂的物相、形貌和光学性质等进行表征。以罗丹明B为模型污染物，考察了NaBH₄用量对Bi/BiOCOOH复合光催化剂性能的影响。结果表明：当NaBH₄的用量为25 mg时，由于单质Bi的SPR效应使得光生电子和空穴的复合率降低，增强了光催化剂对可见光的吸收，从而显著提高其可见光催化性能，可在50 min内，完全降解罗丹明B。

7 气体绝缘363 kV快速真空断路器电场分析

艾绍贵 , 余晓 , 黄永宁 , 杨帆 , 樊益平 , 杜玮

2018, 41(10):61-68. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2018.10.007

[摘要](774) [HTML](413) [PDF 3.25 M](723)

摘要:
具有快速开断能力的真空断路器能够在极短时间内开断短路电流，有利于减小短路电流对电网设备的冲击，但目前单断口的真空断路器难以直接应用于高电压等级电网。提出了一种全新的SF₆气体绝缘的363 kV真空断路器，采用40.5 kV真空灭弧室的串并联结构，采用基于涡流驱动原理的操动机构实现短路电流的快速开断。对于高电压等级真空断路器，需要重点研究断路器内部的电场分布问题。基于总体设计结构的对称性对断路器单个单元和端部单元进行了简化，然后建立了对应的断路器三维多重介质有限元计算模型，分析了导电杆、灭弧室、接线端子等关键部件的电场强度。计算结果表明：电场严重集中于上下接线端子、转接法兰的圆角处。雷电冲击电压下，接线端子圆角和转接法兰圆角最大值分别为28.5 kV/mm和22.9 kV/mm，导电杆的表面最大电场为13.4 kV/mm，真空灭弧室内外及其他部件均处于控制范围内。对接线端子的圆角半径进行了优化设计，确定其圆角半径为12 mm，为样机的生产提供了参考。

8 水力冲孔卸压增透物理模拟试验及效果评价

陶云奇 , 张超林 , 许江 , 彭守建 , 冯丹

2018, 41(10):69-77. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2018.10.008

[摘要](951) [HTML](418) [PDF 6.67 M](924)

摘要:
水力冲孔技术是应用最广泛的卸压增透措施之一，在松软低透气性煤层取得较好效果。利用自主研发的水力冲孔试验装置开展了水力冲孔试验研究，同时在水力冲孔前后分别进行一次瓦斯抽采试验，基于瓦斯抽采情况评价水力冲孔增透效果。研究结果表明：同一位置的气体压力在水力冲孔后下降更快，靠近冲孔位置的区域受影响较大，而远处区域受影响较小，且增透效果在抽采一段时间后才会显现；为了定量评价水力冲孔的增透效果，基于瓦斯压力定义并推导了等效抽采半径和有效抽采时间两个参数，通过计算得出：通过水力冲孔技术，等效抽采半径增加至原来的1.7倍，而有效抽采时间降低为原来的56%，说明水力冲孔能有效增大煤层透气性，并提高抽采效率。同时发现水力冲孔后气体压力梯度较小，说明水力冲孔是通过促进冲孔附近煤层孔裂隙发育进而降低瓦斯运移阻力从而实现增透效果，因此如何持续、高效地提高煤层孔裂隙发育是水力冲孔技术的关键所在。

9 基于压力拱理论的矿块间回采顺序数值模拟

张德明 , 王浩 , 卞继伟 , 李红鹏

2018, 41(10):78-89. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2018.10.009

[摘要](650) [HTML](649) [PDF 8.12 M](886)

摘要:
合理的回采顺序能够有效地改善岩体的应力分布状态，有助于保证采场的稳定性。为确定新桥矿-300 m中段合理的矿块间回采顺序，根据矿山现有条件，提出3种矿块间回采顺序方案，即平行推进、"品"字形推进、倒"品"字形推进；通过Midas有限元软件对各方案进行数值模拟，综合考虑拉应力、压应力和位移3个因素，运用压力拱理论对模拟结果进行对比分析。结果表明：矿体开挖之后，会在采空区周围形成压力拱，且随着采空区的增加，压力拱的外边界向岩体深部移动；"品"字形回采过程中，中部采空区与两侧采空区在上部可以形成一个更大压力拱，承担其自身和上覆的岩土载荷，其最大拉应力为2.288 MPa，最大压应力为23.24 MPa，最大位移为55.71 mm，均远小于其他2种方案，相比之下，该方案更加合理。经该矿山生产实践表明，"品"字形回采顺序已在矿山推广应用，取得良好的经济、社会效益。

10 水合盐相变储能材料在太阳能融冰雪实验系统中的应用研究

郑涛杰 , 陈志莉

2018, 41(10):90-102. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2018.10.010

[摘要](767) [HTML](357) [PDF 14.45 M](1047)

摘要:
自制了结合相变储能材料应用的太阳能融冰雪实验系统，研究了相变储能材料在"快速启动"、"能量补充"、"能量波动"及"能量吸收"等情境下对实验系统效率及产水量的影响；在对实验系统置入相变储能材料与流程优化基础上，对比研究了系统改进前后的产水量差异与能耗变化。研究表明：水合盐相变储能材料能有效控温3~5℃，具有较好的储能、释能性能与抗波动能力，满足各情境下的控温需求。通过置入相变储能材料并采用优化流程设计，使实验系统在全仿真模拟实验中产水量提升11.4%，电能消耗减少9.4%，可实现不同条件下能量的高效利用，降低了人力成本。

11 铁观音茶梗对废水中Cr(Ⅵ)的还原吸附

向文英 , 谢冰冰 , 胡军涛 , 张强

2018, 41(10):103-116. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2018.10.011

[摘要](873) [HTML](471) [PDF 6.68 M](929)

摘要:
通过单因素实验，研究了铁观音茶梗作为一种新型吸附剂，将水体中毒性极强的重金属Cr（Ⅵ）还原为低毒性甚至无毒的Cr（Ⅲ）的去除效果。通过吸附等温模型和吸附动力学模型对试验参数进行拟合，并通过SEM、BET、FTIR、XPS等多种表征方法对吸附机理进行探讨。结果表明：茶梗粒径越大、投加量越多，pH≤11时，茶梗对Cr（Ⅵ）都有较高的去除率；且共存离子Ca（Ⅱ）和Ni（Ⅱ）对茶梗还原吸附Cr（Ⅵ）的影响很小。吸附过程较好地符合Freundlich吸附等温模型和准二级动力学模型。一定条件下，铁观音茶梗、普洱茶茶梗、甲醛改性茶梗对Cr（Ⅵ）的去除效果优于活性炭。表征结果证明茶梗主要通过还原吸附作用去除水中的Cr（Ⅵ），羟基、氨基和酰基等活性基团参与了Cr（Ⅵ）的还原吸附。

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