上海交通大学学报

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梅登飞，范浩杰，田凤国，崔璇，章明川

2015,49 (05): 577-582.

摘要 ( 772 )

摘要：运用离散单元法对黏性与非黏性D类颗粒在气固流化床中的气泡行为进行研究，分析了气泡在流化床内的产生、长大过程以及黏性力对气泡产生的影响.结果表明：流化速度将影响气泡的产生，而黏性力的作用将推迟气泡的产生；与非黏性颗粒相比，D类黏性颗粒在流化过程中所产生的气泡尺寸减小，上升速度变慢，气泡周围的压力增大、运动速度减小；另外，气泡周围的压力和颗粒运动速度对黏性力较为敏感.

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Pt/Ba/Ce/γ-Al2O3催化剂H2-NSR性能影响因素的试验分析

杨文杰，温亚林，张武高

2015,49 (05): 583-589.

摘要 ( 673 )

摘要：将改进的溶胶-凝胶法与等体积浸渍法相结合制备了Pt/Ba/Ce/γ-Al2O3钙钛矿催化剂，研究了其表面性能；采用NOx存储还原循环试验的方法，以氢气为还原剂，研究了还原剂体积分数、还原时间和空速等反应条件，以及以CO2与HC为代表的发动机排气成分对催化剂存储还原特性的影响.结果表明：所制备的Pt/Ba/Ce/γ-Al2O3催化剂具有良好的催化活性及较大的比表面积；在所研究的范围内，不同还原剂体积分数下存在NOx转化率最高的最佳还原时间，而且随着还原剂体积分数增加，最佳还原时间逐渐缩短；还原剂体积分数的增加将会加速NOx的脱附，若还原剂体积分数过高，则会造成部分NOx溢出过快，还原时间不足而引起转化率降低；在7.0×104 h-1的大空速条件下，NOx转化率仍可以保持在86.9%，Pt/Ba/Ce/γ-Al2O3催化剂的空速特性良好；CO2在一定程度上抑制了NOx的存储，影响催化剂的活性，但催化剂容易再生；采用C3H6模拟排气中的HC，其体积分数较低时对H2还原NOx具有抑制作用，当C3H6的体积分数较高时可以促进NOx的还原转化.

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超超临界汽轮机高压转子低周疲劳及损伤分析

赵乃龙1a,1b，吴穹1a,1b，王炜哲1a,1b，张军辉2

2015,49 (05): 590-594.

摘要 ( 711 )

摘要：为了评估国产某百万级超超临界汽轮机高压转子的高温强度，利用有限元分析软件Abaqus建立了超超临界汽轮机高压转子的轴对称有限元模型，加载了相应的热力边界条件，分析了转子在冷态启动过程中的温度和应力分布以及特征点的等效应变变化过程，并采用Mansoncoffin公式预测转子在冷态启停过程中产生的疲劳损伤.结果表明：在转子启动初期，凝结换热所导致的转子表面与转子中心的温差较大；在转子启动初期，转子受热不均匀所引起的热应力较大，在转子启动后期，其应力降至较低水平；高压转子在平衡活塞圆弧段产生的低周疲劳损伤最大，但其值仅为1.692×10-4，在所设计的使用条件（30 a启停360次）下不会出现低周疲劳失效的危险.

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缸内高压直喷天然气发动机的怠速排放特性

李孟涵1，张强1，邵思东2，李国祥1，李军银2

2015,49 (05): 595-599.

摘要 ( 770 )

摘要：以一台缸内高压直喷天然气发动机为对象，在不同柴油轨压力及天然气喷射提前角条件下对CO、HC及NOx的排放量进行试验研究.结果表明：当发动机处于怠速运转，天然气在上止点附近喷入气缸时，3种轨压力下CO排放量的差异较小；当天然气喷射提前角推迟到上止点后一定角度时，CO的排放量随着柴油的轨压力升高而降低，当天然气喷射提前角提前到上止点前一定角度时，CO排放量则呈现出相反的变化趋势；随着天然气喷射提前角增大，3种轨压力下CO的排放量均降低；HC排放量随着柴油轨压力的升高而增加，随着天然气喷射提前角的增大而降低，且当柴油轨压力从18 MPa升到24 MPa时，HC的排放量增幅较大；NOx的排放量随着柴油轨压力的提高而升高，随着天然气喷射提前角的增大而升高，且当柴油轨压力从12 MPa升到18 MPa时，NOx的排放量增幅显著.

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基于多相流模型的腔体内纳米流体自然对流换热数值模拟

陈彦君，李元阳，刘振华

2015,49 (05): 600-607.

摘要 ( 94 )

摘要：运用多相流混合模型和单相流模型模拟了纳米流体在封闭腔体内的自然对流换热特性，将模拟结果与相应的实验值进行对比，分析了瑞利数、格拉晓夫数和纳米颗粒体积分数等物理量与努塞尔数的关系；同时，对比分析了纳米流体和纯水在水平与垂直中心截面的速度分布，以及封闭腔体内流体的温度场及流场.结果表明：基于NS方程的单相流模型所得努塞尔数变化曲线与水的努塞尔数曲线较吻合，但不能反应纳米流体的换热特性；而基于多相流混合模型所得努塞尔数变化曲线与相应的实验结果较吻合；纳米颗粒的添加能够显著增强封闭腔体内的流体运动，有利于强化封闭腔体内流体的能量传输，起到了对流换热作用.

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变工况条件下的纯电动车热泵系统火用性能分析

孙旭东，谷波，田镇

2015,49 (05): 608-613.

摘要 ( 100 )

摘要：基于台架试验数据和热力学第1、2定律，通过改变制冷剂R134a的充注量、室外环境温度和压缩机转速等工况条件，推导出纯电动车热泵系统的性能系数(COP)及其火用损失和火用效率的计算公式，并分析了系统的性能.结果表明：制冷剂R134a的最佳充注量为400 g，纯电动车热泵系统总的火用损失为0.61~1.28 kW；冷凝器和蒸发器的火用效率较低，分别为37.9%~53.1%、34.2%~61.8%.

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凹陷涡发生器形状对湍流流动与传热性能的影响

冯岩，饶宇，李博

2015,49 (05): 614-619.

摘要 ( 130 )

摘要：利用数值计算方法研究了分别具有球形、椭球形、倾斜椭球形以及泪滴形凹陷涡发生器阵列表面的湍流传热与流阻性能.采用湍流模型Relizable k ε、SST (Shear Stress Transportation)和Standard kω模拟凹陷涡发生器表面的湍流传热与流阻性能，并与其实验结果进行对比，确定了Standard kω是研究凹陷传热和流动的最精确湍流模型.同时，通过数值计算分析了4种凹陷结构在雷诺数为8 500~60 000下的传热、流阻和流动特性，利用Matlab软件对数值计算结果进行后处理.结果表明：与充分发展的光滑通道内湍流流动相比，球形凹陷通道的传热性能提高了约40%，摩擦因子增加了约70%；椭球形凹陷通道的传热性能提高了约30%，摩擦因子增加了60%左右；倾斜椭球形凹陷通道的传热性能提高了约40%，摩擦因子增加了60%左右；泪滴形凹陷通道的传热性能提高了约70%，摩擦因子增加了约1倍，即泪滴形凹陷通道的传热性能和综合热性能最佳.

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基于残差修正的涡轮增压机组差异演化建模与降负荷特性分析

倪何，肖航，曾凡明，孙丰瑞

2015,49 (05): 620-625.

摘要 ( 86 )

摘要：针对船用增压锅炉涡轮增压机组的建模与运行特性分析问题，提出了一种基于差异演化算法和残差修正的演化建模方法.在涡轮增压机组机理模型的基础上，采用差异演化算法辨识模型参数，利用原始数据和所建模型的残差进行修正，避免了采用经验值或理想状态下的实验数据作为模型参数所造成的偏差，在所建模型和已有增压锅炉涡轮增压机组模型的基础上进行仿真实验，研究了涡轮增压机组在快速降负荷过程中的动态特性，并通过仿真结果与原始数据的对比验证了其可靠性.结果表明：在给定的模型空间和参数范围内，采用残差修正的差异演化算法能够自动生成同时满足实时性和精度要求的显性模型；通过对仿真结果分析发现，相对于锅炉，涡轮增压机组在快速降负荷过程中出现了明显滞后的现象，甚至可能导致锅炉熄火.

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考虑空穴和微观弹流润滑效应的连杆大头轴承热弹流混合润滑分析

刘晓日，李国祥，胡玉平，白书战

2015,49 (05): 626-632.

摘要 ( 104 )

摘要：基于多体动力学原理建立了考虑空穴效应和微观弹流润滑效应的连杆大头轴承热弹性流体动力混合润滑的计算模型，提出了穴蚀位置的识别方法，分析了轴承润滑状态并获得了轴承摩擦损失的热量分配方法.结果表明：连杆大头轴承处于混合润滑状态，其粗糙接触发生在上轴瓦顶部的两侧边缘；结合轴心轨迹、润滑油填充率、润滑油填充率的变化率和液动油膜压力变化率可以有效识别穴蚀位置；连杆大头轴承的平均摩擦功率为0.44 kW，最大粗糙摩擦功率仅为111.1 mW，但对其瞬时摩擦功率的监测并不能判断局部的润滑状态；大头轴承的润滑热量散失以热传导为主要方式.

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空调换热器的噪声特性评价

孙康杰，欧阳华，田杰，吴亚东，杜朝辉

2015,49 (05): 633-636.

摘要 ( 95 )

摘要：采用声学测量装置在半消声实验室风洞中评价了不同入口气流速度和角度条件下换热器的声学特性.结果表明，空调换热器产生的噪声是低流速状态下多腔体耦合共振的结果，而且具有宽频特性.换热器中气流速度的方向和大小对其噪声的影响很大：换热器的气动噪声随着气体流速增加而增大，而小于7 m/s的气流不会产生噪声；过大或过小的入口气流角度都不会产生气动噪声.噪声频率随着气体流速增加而呈现出线性增长，给定的换热器存在一个恒定的斯特雷哈尔数.

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利用模式识别技术提高燃烧激励响应信号信噪比

赵秀亮，程勇，王丽梅

2015,49 (05): 637-643.

摘要 ( 122 )

摘要：针对实测缸盖表面振动信号中的耦合低频干扰信号，提出了在内燃机曲轴转角域建立往复惯性力激励响应信号模型的方法，利用模式识别技术辨识模型参数，剔除往复惯性力激励的影响，以提高燃烧激励响应信号的信噪比，并利用195型单缸柴油机的测试结果对所提出的方法进行验证.结果表明：选用压缩过程初期的数据进行模型参数辨识、采用4阶模型描述往复惯性力激励响应信号可以获得较为理想的效果；而瞬时转速波动对模型参数辨识的影响不显著；采用模式识别技术剔除往复惯性力激励响应信号后,实测的振动速度信号与压力升高率信号在峰值压力前后角度域内的相关性明显提高，从而验证了所提出方法的有效性.

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V形肋通道内蒸汽冷却的传热及流动特性

马超，臧述升，陈小岭，吉雍斌

2015,49 (05): 644-650.

摘要 ( 132 )

摘要：在雷诺数处于（6.0~17.7）×103的条件下，利用红外热像仪测量了蒸汽冷却、不同角度V形肋通道换热表面的局部努赛尔数分布，利用计算流体动力学软件对其进行了数值模拟，分析了不同角度V形肋通道内蒸汽的传热特性及压力损失，并与相近工况下的空气冷却结果进行对比.结果表明：采用V形肋通道可以有效提高通道的强化换热特性；随着V形肋角度的减小，冷却性能不断提高，45°的V形肋通道的换热性能最佳；V形肋可使换热通道内部流体形成二次流，通道核心区的低温流体随之补充，使得通道中间靠近换热面的热边界层减薄；在相同雷诺数的条件下，蒸汽冷却的传热性能明显高于空气冷却，但两者的压力损失十分接近.

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提拉活塞式导弹水下发射过程数值模拟

刘传龙，张宇文，王亚东，陈诚

2015,49 (05): 651-656.

摘要 ( 104 )

摘要：为综合潜艇和导弹在作战中的优点，将陆上导弹常用的提拉活塞发射方式移植到水下，并利用潜艇进行水下导弹发射，对提拉活塞式导弹发射过程进行数值模拟，建立了耦合求解非定常流场和运动的数值仿真模型，在给定初始条件下，模拟了导弹在水下和空中发射的出筒过程，分析了发射流场和导弹运动参数的变化情况.仿真结果表明：在水下发射导弹的过程中，海水来不及填补因导弹运动形成的弹尾区域空隙而形成了空化，产生了较大的压差阻力，减小了出筒速度和增加了出筒所需时间；弹尾处空化的产生增大了导弹水动力特性的不确定性，给发射内弹道的设计和控制造成了困难，弹尾处空泡溃灭后产生的压力波对弹尾和筒底形成巨大的冲击载荷，并对弹尾和筒底的结构防护提出了更高要求.

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适应性底座附加载荷影响因素的敏感度分析

周晓和1，任杰1，马大为1，朱忠领1，王玺2

2015,49 (05): 657-662.

摘要 ( 45 )

摘要：为研究悬垂弹射系统适应性底座附加载荷影响因素的敏感度，分析了附加载荷的产生原理，推导出附加载荷的数学计算公式；建立了适应性底座附加载荷基准数值模型并通过实验加以验证，同时，将附加载荷的数值解与解析解进行对比；利用结合参数化技术与多元广义多项式神经网络技术对附加载荷影响因素的敏感度进行分析.结果表明：适应性底座S弯处的最小直径D2和离地高度H与附加载荷峰值呈正比关系，S弯处最大直径D1、S弯下弯半径R1以及S弯上弯半径R2与附加载荷峰值呈反比关系；D2、D1及H为影响附加载荷峰值的主要因素，R1及R2为影响附加载荷峰值的次要因素；各影响因素对附加载荷峰值影响的敏感度排序为D1>H>D2>R2>R1.

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仿昆扑翼微飞行器中压电驱动器的性能参数分析

柴双双，张卫平，柯希俊，邹阳，张伟，叶以楠，张正，胡楠，吴凡，陈文元

2015,49 (05): 663-668.

摘要 ( 165 )

摘要：针对仿昆扑翼微飞行器中压电驱动器的使用要求，采用复合材料的层合板理论和将能量法与实验法相结合的方法，推导了压电驱动器的静态位移、阻力、等效质量、刚度和阻尼系数的计算公式，得到压电驱动器的二阶集总参数模型.驱动器位移测试结果表明，利用推导公式计算所得位移的理论值比实测值小.同时，利用传递函数绘制的伯德图所得压电驱动器共振频率为2.540 kHz，与理论公式计算结果的误差仅为0.5%，从而验证了所建立计算模型的正确性.

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基于马尔科夫模型的关联多工序系统加工质量分析

徐锐1，杜世昌1，任斐2，梁鑫光2，刘维红2

2015,49 (05): 669-674.

摘要 ( 56 )

摘要：综合考虑当前工序机器状态和上游工序来料质量，利用马尔科夫模型，根据合并迭代的思想建立了关联多工序制造系统的加工质量分析模型，提出了系统质量瓶颈加工工序的判定方法，从系统参数的角度提出了改进加工质量的建议；同时，通过对国内某型号火箭F系列阀门壳体加工系统的案例分析，验证了所提出模型的实用性和有效性.

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离心式无堵塞泵不等扬程的优化设计与试验

朱荣生1，邢树兵1，龙云2，王秀礼1，贺博1，曹梁1

2015,49 (05): 675-680.

摘要 ( 114 )

摘要：为了使离心式无堵塞泵满足多工况运行的要求，采用不等扬程水力设计方法对模型泵100QW110167.5的叶轮进行优化设计，并结合计算流体力学数值模拟技术分析由原始方案和新方案所得叶轮的内部流场分布，同时，在模拟的基础上对模型样机进行了性能测试.结果表明：采用新方案所得叶轮对流体做功更充分，其流线在不同工况下的分布更均匀、流畅，能够改善泵内流体的流动状况；由新方案所得模型泵在额定流量下的扬程为16.89 m，效率为83.11%，已达到节能级离心式清水泵的产品性能要求，在小流量工况下无马鞍区、振动较小，大流量下高效率区的范围较宽，处于0.8q~1.3q且其无堵塞性能优于原始方案；由新方案所得模型泵性能的预测曲线与试验结果基本吻合，最大误差为7.56%.

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基于奇异值分解和深度信度网络多分类器的滚动轴承故障诊断方法

李艳峰，王新晴，张梅军，朱会杰

2015,49 (05): 681-686.

摘要 ( 47 )

摘要：提出一种基于奇异值分解(SVD)和深度信度网络(DBN)多分类器的滚动轴承故障诊断方法.对滚动轴承的振动信号进行相空间重构，得到相应的特征矩阵；对特征矩阵进行SVD分解，并用所得整个奇异值序列构造特征向量，建立DBN多分类器模型，以实现滚动轴承的故障诊断；同时，将所提出的方法与DBN、反向传播神经网络、支持向量机等算法进行对比.结果表明，所提出的方法能够更加稳定、可靠地识别滚动轴承的故障类型和故障程度.

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界面损耗因子与法向阻尼的计算方法

田红亮，郑金华，赵春华，赵新泽，方子帆，朱大林

2015,49 (05): 687-695.

摘要 ( 102 )

摘要：基于赫兹法向接触力学方程与分形几何学理论对界面法向接触刚度进行分析，在改进原有计算模型的基础上，推导出界面法向接触刚度、损耗因子和法向接触阻尼计算方程.结果表明，所提出的计算方法能够较好地预测法向接触刚度、损耗因子和法向接触阻尼的变化规律.减小分形粗糙度和增大法向接触荷载均会使得法向接触刚度增大，而且随着分形维数的增大，法向接触刚度呈现出先增后减的变化趋势；增大分形粗糙度和降低法向接触荷载都会使得损耗因子升高，且损耗因子随着分形维数的增大而呈现出先减后增的变化趋势，当分形维数趋近于2时，损耗因子收敛于某一定值；法向接触阻尼随着分形维数的增大也呈现出先减后增的变化趋势，且其变化过程出现了2个拐点.当分形维数低于第1个拐点值时，法向接触阻尼随着分形粗糙度的增加而增大；当分形维数超过第1个拐点值时，法向接触阻尼随着分形粗糙度的增加而减小；当D≤1.4时，法向接触阻尼随着法向接触荷载的增大而减小；当D>1.4时，法向接触阻尼随着法向接触荷载增大而增大.

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中比转速无过载多级离心泵的叶轮设计方法

马艺1,2,马中强1,张生昌1,2,张志鸿1,范卫钢3,王金泉3

2015,49 (05): 695-701.

摘要 ( 95 )

摘要：为达到中比转速多级离心泵无过载性能的要求，在无过载理论的基础上，根据速度系数法推导出新的中比转速多级离心泵叶轮的无过载设计公式，设计了比转速为89.3和135.0的多级泵叶轮，利用Fluent软件进行模拟计算，并与传统公式所设计的泵叶轮进行对比分析.结果表明：在2个设计实例中，采用所推导的公式设计的叶轮轴功率曲线均出现极大值，功率备用系数K分别为1.13和1.03，从而验证了所推导公式的准确性；与采用传统公式相比，采用所推导的公式设计的2种泵的扬程分别提高了14.0%、7.5%，效率分别提高了2.68%、1.03%，而且能够保证较小的径向尺寸；推导的公式较适用于中比转速无过载多级离心泵的叶轮设计.

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考虑生产线平衡的串-并联生产系统机会维护策略

张晓文，孙小明，蒋祖华，胡家文

2015,49 (05): 702-707.

摘要 ( 95 )

摘要：以多工序多台设备组成的串并联生产系统为研究对象，根据生产线平衡原理，在每次预防性维护时引入机会维护，以实现设备的充分利用；采用可靠度恢复因子描述设备维护前后的可靠度演变过程，建立了以可靠度、总成本最小为优化目标的串并联生产系统预防性维护和机会维护模型，采用蒙特卡洛仿真方法获得最优的预防性维护和机会维护的阈值，从而得到了满意的维护计划.应用实例结果表明，所提出的方法能够为串并联生产系统提出合理的维护计划.在保证不发生系统停产的基础上，能够充分实现机会维护，降低企业设备的维护费用.

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基于时间Petri网和启发式搜索的柔性制造系统调度算法

李诚，李爽，冯毅萍，荣冈

2015,49 (05): 708-713.

摘要 ( 121 )

摘要：利用库所延迟Petri网对柔性制造系统进行建模，在Petri网激发变迁生成的可达树中进行启发式搜索，求解最小完成时间调度策略，并改进了现有计算机器剩余时间的启发式函数，对剩余加工操作进行准确分类，以保证算法的最优性.为了提高算法的求解效率，改进后的启发式函数考虑了未产成操作的剩余时间，以使预测值更加准确并减少了计算量.同时，利用实验验证了所提出方法的正确性和有效性.
关键词：中图分类号：文献标志码： A

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自由变形技术在有限元网格重用中的应用

俞翔，牛强，柳伟，周雄辉

2015,49 (05): 714-717.

摘要 ( 131 )

摘要：在现有自由变形技术的基础上，提出了基于三变量B样条空间的局部变形方法和对变形晶格顶点的控制方法，以及几何特征变形晶格顶点有限元网格节点的3层控制架构，克服了现有自由变形技术不能维持2次几何特征的缺点，实现了有限元网格模型中几何特征的参数化和有限元网格的重用；当几何模型的设计变量变化时，能够直接修改初始网格模型，节省了重复划分网格的工作量；同时，以复杂零件斜齿轮轴为例进行有限元网格模型几何特征参数的构建，更改部分关键尺寸，并校验了所生成的网格模型.结果表明，由所建模型变形后所得网格质量符合要求，从而验证了所提出的有限元网格重用方法的有效性与实用性．

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湿度对矩形窄通道内细颗粒热泳沉积的影响

周涛1,2，杨旭1,2，林达平1,2，樊昱楠1，汝小龙1

2015,49 (05): 718-724.

摘要 ( 156 )

摘要：通过建立考虑空气含湿量影响的矩形窄通道模型，利用Fortran软件编程及Fluent软件模拟，研究了矩形窄通道内细颗粒的热泳沉积情况，提出了一种利用Fluent软件计算矩形窄通道内热泳沉积率的方法，并与Fortran编程的计算结果进行比较.结果表明，随着空气含湿量增大，热泳沉积率增加；在空气含湿量相同的条件下，热泳沉积率随着颗粒直径减小而增大，随着管道内压力增加而减少，随着温度梯度增大而增加；此外，不同粒子的热物性不同，导致其热泳沉积率不同；所提出的计算方法虽能够反映热泳沉积率随空气含湿量、颗粒直径和压力变化的规律，但其计算结果偏小，可采取增大管道内空气含湿量及减小管道内压力的措施来提高细颗粒的热泳沉积率.

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基于热误差敏感度图的温度关键点选择方法

赵海涛1，冯伟1，周海1，杨建国2

2015,49 (05): 725-729.

摘要 ( 119 )

摘要：采用有限元法仿真计算了数控车削中心主轴箱的瞬态温度场分布及相应热变形位移，根据热误差敏感度导出了主轴箱的热误差敏感度图；运用小波图像压缩技术提取了512个有限单元结点作为侯选温度关键点；根据遗传优化算法原理，提出了流程图式的目标函数，并在Matlab软件中以M文件的形式编写目标函数，同步实现了温度关键点的选择以及与之匹配的热误差模型的建立.通过在数控车削中心的验证实验结果表明，根据优化关键点所建立的数控车削中心主轴箱热误差模型的计算精度较高.

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渤海湾二维温带风暴潮与波浪耦合数学模型

李大鸣1，李杨杨1，潘番2

2015,49 (05): 730-736.

摘要 ( 160 )

摘要：基于二维温带风暴潮控制方程和动量谱平衡方程理论，建立了二维温带风暴潮与Swan波浪计算模式相结合的波流耦合数学模型，研究了波浪辐射应力对渤海湾二维温带风暴潮过程的影响，通过对发生在该区域的2次温带风暴潮过程的模拟计算，得到了波浪辐射应力作用前后的风暴潮潮流、潮位变化过程，并与塘沽验潮站实测的潮位变化过程进行对比.结果表明：波浪辐射应力对不同风暴潮过程的影响程度不同，与风应力的分布规律有关；考虑辐射应力作用的波浪与风暴潮耦合模型的模拟潮位变化过程和实测潮位变化过程较吻合，波浪辐射应力对岸线附近潮流形态的影响较明显.

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