2018, 50(1):1-10. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201711143
摘要:视觉伺服控制是机械臂完成各种复杂作业任务的有效手段,而机械臂在动态非结构环境下自主作业的路径规划方法是视觉伺服控制领域的难点和关键.分析了动态非结构环境下视觉伺服路径规划中存在的两类约束及其处理方法,介绍并评述了国内外在机械臂视觉伺服控制中路径规划方面的相关研究进展,讨论并分析了不同路径规划方法在收敛性和稳定性等方面存在的不足,对未来的研究方向进行了展望.
2018, 50(1):11-17. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201610032
摘要:为实现大型通信卫星内部有效载荷维修可达,根据传统卫星平台的框架结构和承力结构,设计了6种可重复变构型桁架式卫星平台构型.提出评价变构型卫星平台性能的主要指标,包括结构质量、惯量变化率、整流罩面积利用率、展开表面积比、展收状态下振动频率、设备布局影响和折展机构复杂度等.分析6种变构型桁架式卫星平台构型的上述性能指标,采用层析分析法得到各个性能指标的权重,基于模糊综合评价法优选出综合性能较佳的构型.根据空间机构多闭环自由度计算公式计算出优选构型折展机构自由度为1,该折展机构具有唯一确定的运动.完成了优选构型的结构设计,并制作3D打印模型演示了变构型过程,卫星平台原理上可实现可重复变构型的功能.
2018, 50(1):18-23. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201612038
摘要:为利用负温度系数(NTC)热敏电阻实现定区间高温检测,提出一种基于期望相对温度跟踪控制策略的温度检测系统参数优化调整方法.利用NTC热敏电阻标称值,针对目标温度区间进行温度检测系统参数的初始优化设计;采用期望相对温度跟踪控制策略,确保该测温系统输出的稳态值分别处于上下边界附近;采用标准测温设备测量实际温度,并判断实测温度范围是否满足设计需求;如果不满足要求,计算与实际温度对应的NTC热敏电阻阻值,修订NTC参数,进而实现该温度检测系统的参数再调整;通过熔融沉积成型实验平台,进行了实验验证.实验结果表明, 所提优化设计方法是有效的,实现了定区间高温检测系统优化设计,有利于提高温度检测系统的测量精度.
2018, 50(1):24-28. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201707092
摘要:为实现超声设备与手术机器人系统的配准,提出一种全局约束下的参数活动轮廓(Snake)分割算法,该算法能以高精度分割超声图像中的手术器械轮廓.将已知的手术器械轮廓信息作为先验知识,以归一化傅里叶描述子的形式表述,并利用该描述子定义泛能量,用来约束分割过程,达到最优解.求解过程中,通过计算泛能量相对于各变量的雅可比矩阵,可以获得能量最小化时的偏微分方程,差分离散化后可以获得其欧拉形式的迭代方程,通过数值方法获得分割轮廓.实验结果表明,使用基于已知轮廓的先验Snake方法对超声图像中的手术器械进行分割,能以较高精度提取超声图像中的微器械轮廓,轮廓形状与实际器械形状更加相似.先验Snake法能对曲线进行全局约束,避免了传统Snake分割方法中容易陷入局部极值的缺陷,具有较大的应用前景.
2018, 50(1):29-35. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201705160
摘要:为深入理解化学机械抛光过程中的摩擦磨损机理,仿真研究了不同工况对抛光作用的影响规律.建立考虑多相流和离散相的三维CFD模型,研究不同工况下晶片和抛光垫间抛光液的速度和压力分布以及抛光磨粒的分布规律.结果表明:膜厚越小,抛光垫和晶片的转速越大,磨粒的分布密度越小.对流体速度和压力分布规律以及磨粒分布特性进行仿真分析,研究抛光过程中磨粒对晶片表面的动压作用过程.用疲劳断裂能量守恒理论,建立可定量分析各种工况下材料去除率的预测模型,采用Matlab软件对去除率模型进行仿真计算,得到不同工况下碳化硅晶片的去除率曲线.结果表明,抛光垫转速越大,膜厚越小,材料去除率越大,但去除率随着抛光的进行呈现减小的趋势.相比抛光垫转速对去除率的影响,膜厚对去除率的影响较小.
2018, 50(1):36-41. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201612152
摘要:为在紧凑的结构尺寸下利用现有的摩擦材料大幅度提高摩擦加载式电液负载模拟器的加载幅值,提出利用大幅值力矩加载机构进行加载的方法.给出加载机构的工作原理,设计并研制一个加载机构样机;利用ABAQUS软件建立该机构的有限元模型,并对该机构进行动态热-力耦合仿真研究,验证该机构的可行性,研究摩擦热的产生特征及其对该机构的影响,发现实际应用时需要对该机构进行充分的散热;利用研制的加载机构,将原有的单向摩擦加载式电液负载模拟器样机改造为大幅值摩擦加载式电液负载模拟器,基于改造的负载模拟器,在PID控制器控制下进行了大幅值力矩加载实验.实验结果表明:改造后的负载模拟器能够精确跟踪高达70 N·m的力矩,该机构能够按设计预期将原有负载模拟器样机力矩加载幅值提高3倍左右,验证了该机构的有效性.
2018, 50(1):42-49. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201703071
摘要:为实现可重组并联机构的创新设计,提出基于基本支链构型的变胞并联机构设计方法.该方法从少自由度并联机构动平台所受的约束出发,运用螺旋理论中相逆螺旋的性质,构造约束螺旋为力或力偶的两类基本支链,并根据基本支链构型的特点构造变胞支链,实现并联机构的变胞设计.对构型相似的线矢力和力偶基本支链进行融合得到变胞支链,通过锁住不同运动副的方式实现变胞支链在两类基本支链之间转化,构造出动平台约束性质可变的变胞并联机构;根据基本支链约束螺旋的方向特点,通过改变运动副轴线方向的方式实现支链约束螺旋方向的改变,进而构造出动平台约束方向可变的变胞并联机构.用所提出的变胞并联机构设计方法,结合Bricard机构的单自由度运动特性,实现动平台为Bricard机构的变胞并联机构的构造.基于基本支链构型进行变胞并联机构构型设计,根据动平台的约束对变胞支链进行组合和变型,实现变胞并联机构的综合,为机构创新设计奠定基础.
2018, 50(1):50-58. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201707121
摘要:为提高微藻光生物反应器的效率以降低成本及进行规模化培养,提出一种在线测量微藻细胞全生长期辐射特性的方法.采用定制的平板式光生物反应器,给出一种微藻生长期辐射特性在线测量方案,分析传统测量方法应用于生长期微藻辐射特性测量的局限性,基于微藻细胞辐射特性的特征提出改进方案,并以普通小球藻为例进行生长期辐射特性的实验研究.结果表明,提出的辐射特性在线测量方案可以有效地应用于微藻时间相关辐射特性的测量,改进的光谱吸收系数及衰减系数测量方法可以更准确地应用于生长过程中细胞浓度变化时辐射特性的测量,普通小球藻的可见光波段光谱吸收截面和光谱衰减截面随时间变化显著.本研究为微藻生长期辐射特性的测量提供了一种方便可行的实验方案.
2018, 50(1):59-67. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201703024
摘要:为提高箔片轴承性能,提出一种新型的平箔片厚度轴向变化的波箔型箔片轴承.该新型箔片轴承的平箔片在轴承中间区域有一周向贯通的宽槽,凹槽深度在微米量级.考虑平箔片厚度的轴向变化,采用二维厚板有限元模型计算平箔片刚度.基于有限差分法和Newton-Raphson迭代法耦合求解压力控制方程及箔片变形方程,获得新型箔片轴承的气膜压力分布及承载力;基于小扰动法,计算轴承动力学特性系数.仿真研究平箔片宽槽深度对新型箔片轴承性能的影响.结果表明:与传统箔片轴承相比,平箔片厚度轴向变化的新型箔片轴承可有效减少润滑气体端泄,增大流体动压效果,提高轴承承载力并改善动力学特性;随着平箔片宽槽深度的增大,新型箔片轴承的承载力及主刚度进一步增大;平箔片宽槽深度为8 μm的新型箔片轴承,其承载力和主刚度分别增大约11.8 %、12.1 %.
刘辉 , 闫永宏 , 方航 , 韩冰 , 曹庆喜 , 吴少华
2018, 50(1):68-74. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201607104
摘要:为研究脱灰对龙口油页岩的影响,采用HCl→HF→HNO3三级酸洗法脱灰,用XRD以及FT-IR法分别分析酸洗前后矿物质和化学结构的变化.结果表明:油页岩含氧官能团主要包含醚氧、羧基、羟基和羰基4类,酸洗制得的有机质纯度较高,酸洗后油页岩灰分的质量分数低于1%.酸洗对油页岩的化学结构产生影响,酸洗过程发生了水解反应,油页岩烷基醚、芳基醚含量减少;酸洗破坏了含氧官能团与无机盐之间的离子交联作用,将有机盐转化为有机酸,羧酸和酚羟基含量显著上升;羟基结构在酸洗前后都以环羟基、OH—O和OH—OH这3种形式为主,酸洗对环羟基、OH—O影响较大,对OH—OH影响很小;脂肪族在酸洗后部分CH伸缩振动和不对称的CH3伸缩振动转变成不对称的CH2伸缩振动,脂肪链长度增加.
2018, 50(1):75-81. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201607093
摘要:为研究涡轮内部扰流肋结构的流动和传热机理,分别采用雷诺平均(RANS)方法和大涡模拟(LES)方法对肋通道周期性计算域和全尺寸计算域进行数值研究;结合实验数据,对比分析雷诺平均方法和大涡模拟在流动和换热方面的准确性.结果表明:大涡模拟捕捉到了肋顶扁平涡结构的产生与脱落过程,该旋涡在近似肋顶面的高度和下游空间内发展并掺混,强度逐渐衰减,该过程与湍流强度的分布规律一致;获得了肋前分离流动中向侧壁面偏转的横向二次流等更加详细的流场结构,更加真实地反映了流场的特性;在流动预测方面,大涡模拟更加准确地预测到了平均速度分布和脉动量湍动能的分布规律;在换热方面,大涡模拟方法对换热增强系数的预测误差比雷诺平均方法要小.
2018, 50(1):82-89. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201704047
摘要:为探究准东煤灰沉积规律和积灰特性,在可视化飞灰沉积试验台上,对不同成灰温度下的五彩湾准东煤灰进行实验研究,并且利用SEM-EDS、XRD、粒度分布仪等对积灰样品进行测试.结果表明:不同成灰温度下的准东煤灰特性差异较大,650 ℃灰和500 ℃灰中钙的存在形式主要是CaCO3、CaSO4,而800 ℃灰主要为CaO;在800 ℃已经无法检测到NaCl的存在,并且发现五彩湾准东煤存在一定的自脱硫特性;在积灰特性上,颗粒直径较大的800 ℃灰的积灰高度最高,表明该实验条件下,物理因素为控制因素;650 ℃灰和500 ℃灰边界出现“凹凸不平”的现象,推测是在炉内灰颗粒形成孔隙,受热变软塌陷,即“边界粗糙化”现象,而800 ℃灰边界光滑.
2018, 50(1):90-95. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201703007
摘要:为实现NO的低温氧化,在液相体系中,以温度23~65 ℃考察耦合微波的芬顿试剂/活性炭催化氧化NO的效果.采用对照实验论证连续稳定施加微波对芬顿试剂的强化作用,包括热效应和敏化效应;研究微波功率、初始pH值、AC添加量、Fe2+初始浓度、H2O2初始浓度等因素对NO脱除效果的影响,最终得出最佳反应工况.结果表明:微波结合活性炭能够显著提高NO脱除效率;反应最佳工况为微波功率400 W,pH=3,AC添加量为4 g,Fe2+初始浓度为5 mmol/L,H2O2初始浓度为0.3 mol/L,此时NO脱除效率达到46.3%.
2018, 50(1):96-101. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201606075
摘要:针对氨法脱除CO2再生能耗高问题,提出混合吸收剂氨法捕碳新工艺.新工艺以混合吸收剂强化结晶,以晶体再生代替原富液再生工艺,大大降低再生能耗.采用升温法及恒温热解法,利用热重分析仪对不同工况下晶体产物进行研究.结果表明:在40~80 ℃时,分解反应活化能可达48.38 kJ/mol;分析在60、80、100 ℃恒温条件下晶体的失重曲线表明,以80 ℃为恒温再生温度,即可得到较好的再生速率;晶体产物以5 K/min加热时,80 ℃下晶体即可完全分解,不仅能耗低而且再生速率快,效果远优于碳化液富液再生工艺;由于晶体再生的温度低,以电厂废热作为晶体再生热源,可进一步降低能耗;对于混合吸收剂,不同的溶析剂配比对再生过程影响不大,混合吸收剂组成仅由吸收速率决定;经过对16种经典模型的计算,选出了对本研究晶体产物适合的模式函数.
2018, 50(1):102-106. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201607119
摘要:为深入分析生物甘油水蒸气自热重整制氢强化过程以实现高效制氢,采用吉布斯自由能最小原理,研究氢气分离与二氧化碳吸附两种强化手段对甘油自热重整过程的影响,分析氢气产量、积碳量与反应热随温度、氢气分离系数等参数的变化规律.结果表明:氢气的分离会大大提高氢气的产量,抑制甲烷的生成,但会导致积碳量增加.氢分离会增加对反应热的需求,为达到自热,需要更高的氧气-甘油投料比.氧化钙作为二氧化碳吸附剂,在750 K以下由于生成氢氧化钙而降低氢气的产量;当温度高于800 K时,碳酸钙分解会降低吸附剂对二氧化碳的吸附能力,故氧化钙的吸附温度应控制在750~800 K.二氧化碳吸附所放出的热量可以使甘油重整实现自热.
2018, 50(1):107-113. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201703097
摘要:为深入探讨更大结构尺寸范围内波纹管的液氮流动阻力特性,以量纲一的波高内径比和波距波高比为变量,通过建立波纹管内液氮流动的CFD仿真模型,考察较宽范围内波高内径比、波距波高比以及管内是否插入内芯情况下,达西摩擦因子在不同雷诺数下的变化规律,并与实验数据进行对比验证.结果表明:波纹管内流体进入波节形成漩涡是导致波纹管阻力增大的主要原因;当波高内径比和波距波高比不变时,仅改变波纹管的内径对达西摩擦因子几乎没有影响;内芯波纹管的内芯直径越大,达西摩擦因子越小;而内芯直径越小,其达西摩擦因子越接近空心波纹管.仿真结果与实验数据吻合良好.
2018, 50(1):114-120. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201704051
摘要:为进一步研究液滴撞击加热壁面过程中的破裂现象及不同参数对液滴蒸发换热的影响,采用CLSVOF方法和相变模型对液滴撞击加热圆柱外表面进行三维数值模拟.模拟过程中考虑了壁面温度、接触角以及撞击速度对液滴蒸发换热的影响.结果表明:液滴产生破裂的位置与液滴撞击壁面时的速度有关,当撞击速度较小时,破裂产生于液滴中心处;当撞击速度较大时,破裂处位于中间和边缘两部分液体之间.液滴撞击壁面后,在三相接触线和液滴破裂处附近产生了蒸汽旋涡,强化了液滴与壁面间的换热,增加了液滴侧的壁面热流密度.短时间内壁面温度对液滴蒸发量的影响较小,但撞击速度与接触角对其蒸发量的影响较大,且接触角越小,撞击速度越大,壁面平均热流密度越大,液滴蒸发量越大,有利于液滴与壁面间的换热.
2018, 50(1):121-126. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201611067
摘要:为研究机载布撒器囊式抛撒系统中气囊的抛撒性能,以初始为扁平结构的薄壁金属(304不锈钢)气囊为研究对象,采用流固耦合的方法对其膨胀抛弹过程展开数值仿真分析,得到囊内的流场特性和囊壁的应力响应,计算结果与试验吻合较好.分析了入口边界条件及气囊结构对抛撒结果的影响, 计算结果表明:气囊入口直径和入口边界条件是影响子弹分离速度和过载的关键因素,装药量、入口直径越大,子弹过载越大;一定装药量下,气囊入口直径不同时,子弹存在极限分离速度;气囊初始面积对子弹分离速度影响很小(仅4%),主要影响囊内的燃气压力,初始面积越大囊压越小,有利于降低囊壁的应力值.计算结果可为气囊结构的优化设计与工程实际应用提供重要参考.
2018, 50(1):127-133. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201610036
摘要:为解决微纳卫星在机动变轨过程中受到侧向干扰力矩的问题,选择自旋稳定的方式,降低卫星速度指向偏差.考虑到质量变化以及喷气阻尼力矩的影响,建立恒定推力下无轴向扭矩的微纳卫星自旋推进模型,得到角速度、欧拉角、角动量以及角速度和欧拉角最大值的解析解.应用实例进行数值分析,结果表明:所求得的解析解精度较高;在发动机点火过程中,侧向角速度和欧拉角呈周期性变化,其中侧向角速度振幅越来越小;角动量矢量指向曲线为一圆形,圆形的半径近似等于卫星速度增量指向偏差;高速自旋的微纳卫星动不平衡特性对卫星自旋机动过程影响较小;微纳卫星的外形越接近于圆盘状,卫星速度增量指向偏差越小,变轨精度越高.
2018, 50(1):134-140. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201607074
摘要:为准确获得摩擦副接触压力在Cu基粉末冶金摩擦片接合过程中的动态分布情况,简化离合器结构,建立Cu基粉末冶金摩擦结构压力仿真分析3-D有限元模型,获得摩擦元件接触压力分布结果,并分析造成径向和周向压力不均的主要原因.为进一步验证压力仿真的准确性,并确定摩擦元件滑摩状态下的接触压力动态变化,设计并实现了通过应变测量间接反推获得摩擦元件接触压力的动态测试试验.进行各个测量点的标定并绘制标定曲线,完成应变值的采集.仿真和试验结果表明:摩擦副的径向和周向均存在接触压力分布不均的现象;径向压力分布关系主要受加载结构影响;周向分布关系的主要影响因素为弹性模量、沟槽结构和表面不平度等;摩擦副滑动过程中接触表面动态压力分析表明,接触压力动态测量曲线有明显的周期波动,随着外载荷的增加,接触压力总是趋向于更加均匀的分布状态.
2018, 50(1):141-145. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201702046
摘要:为进一步提高磁头飞行的稳定性,增加硬盘存储容量,采用分子动力学方法研究磁头磁盘接触条件下盘片上类金刚石薄膜(DLC)层粗糙度、DLC表层官能团比例及单个润滑剂分子中羟基数对润滑剂转移行为及润滑剂在盘片表面分布的影响.研究结果表明:降低DLC层粗糙度,增加DLC表层官能团比例都将降低磁头磁盘间的润滑剂转移量; 当磁盘表面存在物理吸附态的润滑剂分子时,增加单个润滑剂分子中的羟基数也可降低润滑剂转移量; 但降低DLC层粗糙度或同时增加DLC表层官能团的比例和单个润滑剂中羟基数会增加润滑剂在盘片表面堆积的高度,进而降低磁头飞行稳定性.综合考虑润滑剂转移量和润滑剂在磁盘表面堆积厚度对磁头飞行稳定性的影响,DLC层粗糙度应降低至约0.07 nm, DLC表层官能团比例增至约80%,单个润滑剂分子中的羟基数量应少于8个.
2018, 50(1):146-153. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201703152
摘要:为研究驾驶人体与汽车之间的动力学耦合作用对微型汽车操纵稳定性的影响,将驾驶员模型通过弹簧-阻尼单元与汽车座椅相连,建立了基于人-车动力学耦合的6自由度操纵动力学模型; 在参数识别获取人-椅界面的刚度-阻尼参数的基础上,应用数值解法,通过Matlab/Simulink对该动力学模型进行了仿真计算,分析了人-车动力学耦合作用对不同整车质量微型汽车阶跃转向的瞬态和稳态影响.结果表明:人-车动力学耦合明显影响了微型汽车侧倾响应,增大了其稳态值、峰值以及超调量,并且汽车结构尺度和整车质量越接近驾驶人体,影响越明显; 而对横摆角速度影响较小,主要表现在增加了微型汽车的不足转向趋势,使瞬态响应波动增大.
2018, 50(1):154-159. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201612021
摘要:针对汽车行人保护碰撞试验中大腿冲击器的生物力学特性问题,采用THUMS(total human model for safety)人体模型与大腿冲击器进行对比仿真分析.模拟THUMS-SUV行人交通事故,并对THUMS人体模型大腿所受冲击力和弯矩进行了输出.根据事故中行人大腿初始碰撞条件和行人大腿最低能量状态,分别建立两种工况的行人大腿冲击器碰撞模型并进行模拟,对比分析行人大腿冲击器和THUMS人体模型大腿的动态响应、最大瞬间冲击力和最大弯矩.仿真结果表明:相对THUMS人体模型而言,大腿冲击器的最大瞬间冲击力偏高而最大弯矩偏低,行人小腿和上身的运动和接触作用,会影响大腿部位的接触力和最大弯矩,因此大腿冲击器的生物仿真度有待提高.
2018, 50(1):160-168. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201705068
摘要:为建立准确的海上起重作业视景仿真系统,以“海洋石油201”起重船为研究对象,构建综合考虑海情海况、船舶动力定位系统、起重船压载系统等影响下的起重作业数学模型.综合应用虚拟现实技术、多通道数据交互技术、数值模拟技术以及半物理仿真技术,构建交互式三维动态虚拟场景.采用布利斯近似积分法对起重作业数学模型进行实时求解,在保证求解精度的基础上,实现了视景仿真系统的实时数据交互.仿真系统重点对起重作业过程中的船舶位移、船舶姿态角、吊物系统摆角和受力以及起重船受到的反作用力等参数的动态响应过程进行了仿真模拟,得到起重作业过程中船舶和吊物系统的运动规律.将仿真系统结果与海试数据进行对比,仿真系统偏差保持在10%以内,起重作业数学模型准确度满足仿真系统需求.视景仿真结果表明:仿真系统在保证精度的前提下,可以对海上起重作业的施工项目进行工程预演,能有效地降低海上起重作业风险,提高工程作业的安全性.
2018, 50(1):169-174. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201611052
摘要:针对轴向柱塞泵配流副容易出现磨损的问题,为改善其润滑特性,研究轴向柱塞泵配流副配流端面开槽对其动压支撑特性的影响.建立并分析配流副动压支撑特性的数学模型,根据流量守恒定理,利用有限体积法对矢量形式的雷诺方程进行数值离散,分析配流端面开槽后动压分布规律以及支撑作用效果,得到全膜润滑状态下摩擦因数的变化规律,并建立了配流副实验台进行实验验证.结果表明:在一定条件下,配流端面辅助支撑带开槽对配流副动压支撑性能起正效果,并且随着开槽数目的增加,配流副动压支撑性能改善; 存在一个在配流端面开槽与未开槽结构形式下支撑特性相同的特征倾斜角; 在特定的缸体倾斜角下,可以选择相应开槽深度,即在该槽深的“特征倾斜角”大于该缸体倾角,配流端面辅助支撑带开槽可以改善配流副动压支撑性能.
2018, 50(1):175-180. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201703132
摘要:为提高换热器换热量的计算精度,以某型号轮式装载机水冷中冷器为研究对象,通过截面变化率、换热量、表面摩擦因数等变量建立其增压空气侧可压缩流模型.采用计算流体力学(CFD)软件对模型进行了仿真验证,结果表明可压缩流模型与不可压模型的偏差随流量增加而增大.与试验结果对比发现:在流量较低时,宜使用不可压缩模型简化计算; 当流量较大时,则宜使用可压缩模型提高计算精度.试验条件下,可压缩模型的换热量与试验值最大偏差为6.5%,压力损失最大偏差为7.5%.所提方法改善了高流速区间由于忽略可压缩性带来的偏差过大的问题,为换热器的优化设计提供了指导.
2018, 50(1):181-185. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201704095
摘要:针对大载荷、狭窄安装空间的全动舵面气动载荷测量风洞试验,设计一种四支点三向力压电传感器并联式天平.选择压电石英作为天平的力敏元件,讨论四支点三向力传感器在其中的空间布局及其测量原理,研究并联式天平的标定方法,并对天平进行静态标定、复合加载试验.应用基于标定矩阵的求解矩阵广义逆的静态解耦算法进行解耦,从传感器等效作用点偏移的角度,利用ANSYS有限元软件分析并联式压电天平误差产生机理.实验结果表明:该天平的最大非线性误差和重复性误差分别为1.352%、1.019%,最大向间干扰系数为2.865%,复合加载对竖直力的测量精度影响较小,而对弯矩影响较为明显; 天平静态标定指标均满足测试精度要求,但不同加载方向及其大小对传感器间距的影响各异,复合加载时,间距影响相互叠加,使天平测量精度降低,此天平并不适用于多向载荷测量.
2018, 50(1):186-190. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201704114
摘要:为解决相空间重构中多变量时滞参数难以同时选择的问题,提出一种基于最大独立互相关的时滞计算方法.将响应变量序列分段处理; 对各段曲面拟合并将观测变量序列代入拟合函数; 迭代运算至互相关最小,得到最优时滞.对最大独立互相关算法与遗传神经网络、互信息法、极大联合熵法进行对比实验,并引入联合递归图与共有近邻比值法作为评价方法,结果表明:最大独立互相关算法克服了传统方法的不足.选取某矿井下进风巷、上隅角、工作面和回风巷4个位置瓦斯浓度的真实数据进行四变量最优时滞选择实验并与互信息法对比,最大独立互相关算法的时滞计算结果为16-3-10-11,共有近邻比为0.58, 联合递归密度为0.34%,优于传统方法.提出算法能够应用于实际多变量分析, 具有一定实用价值.
2018, 50(1):191-198. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201605091
摘要:为得到日照下空间钢结构非均匀温度场分布规律,给现有非均匀温度场模拟方法提供标准、可靠的试验验证依据,设计并制作了标准的三角形平板网架模型,对其均匀温度场试验进行了详细设计,完成了不同环境下三角形平板网架非均匀温度场的连续测量,得到了较为全面的网架结构非均匀温度场试验数据,并对其进行了详细分析,结果表明,网架结构杆件水平放置时,摆放角度对杆件温度变化影响不大,非水平放置时,摆放角度影响较大,不同杆件间温差最大可达13 ℃,网架模型非均匀温度场效应明显; 最后建立了三角形平板网架非均匀温度场有限元分析模型,采用考虑阴影的数值模拟方法对试验进行模拟分析,并将模拟结果与实测结果进行对比,试验结果与数值模拟结果基本相同,全天平均误差率不超过6%.考虑阴影遮挡的非均匀温度场模拟方法可用于结构非均匀温度场分析,模型试验可为同类非均匀温度场模拟方法提供验证依据.
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