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当期目录

    2017年, 第51卷, 第7期 刊出日期:2017-07-31 上一期    下一期
    兵器工业
     圆钢管粉煤灰混凝土短柱轴压试验的数值模拟
    张扬1,2,陈兵1,赵社戌1,李四平1
    2017,51 (7):  769-773. 
    摘要 ( 419 )  
     基于圆钢管粉煤灰混凝土短柱的轴压试验结果,经过回归分析和反复试算,提出了一种适用于有限元法分析的约束粉煤灰混凝土本构关系模型,并通过有限元法分析验证了其有效性.结果表明,所提出的模型不仅适用于圆钢管粉煤灰混凝土的有限元法分析,而且对普通圆钢管混凝土也具有较好的模拟效果.
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     考虑预应力作用的索杆张力结构冗余度分析
    周锦瑜,陈务军,胡建辉,赵兵,王丽君
    2017,51 (7):  774-780. 
    摘要 ( 425 )  
     在考虑预应力作用的前提下,给出了由弹性冗余度和几何冗余度组成的索杆张力结构体系的冗余度定义;基于能量理论提出了统一的冗余度计算方法,其中采用更新的拉格朗日格式建立了一个关于位移增量的非线性应变能表达式;在求解过程中对应变能表达式进行线性化处理,并根据势能驻值原理推导了冗余度计算公式,以用于施加预应力后的索杆张力结构体系分析.结果表明,与以往的冗余度计算方法相比,所提出的方法给出了显式几何冗余度计算公式,阐明了弹性冗余度和几何冗余度的物理意义,可用于预张力作用的索杆张力结构体系分析.
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     蓄冷空调系统中四丁基溴化铵水合物浆体的制备方法
    白子榆,石新杰,张鹏
    2017,51 (7):  781-786.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.07.003
    摘要 ( 600 )  
     通过试验研究了浆体蓄冷空调中采用质量分数为20%的四丁基溴化铵(TBAB)溶液制备TBAB水合物浆体的方法.分别采用均匀、非均匀、带滤网的非均匀3种水合物浆体储存方式,以及2种水合物固体层熔化方式,通过比较温度、TBAB流量、压降和系统能效等参数的变化来分析不同制备方法所得换热器的换热性能.结果表明,采用带滤网的非均匀的储存方式比均匀、非均匀储存方式的能效比分别提高了14.3%和9.8%.
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     喷油参数对聚甲氧基二甲醚/柴油发动机燃烧及其
    颗粒物排放的影响
    林达,朱益佳,魏小栋,王志宇,张武高
    2017,51 (7):  787-795.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.07.004
    摘要 ( 550 )  
     在电控共轨高速柴油机试验台上,对比研究了分别以纯柴油和聚甲氧基二甲醚(PODE)/柴油(φPODE=20%)为燃料时,喷射压力、预喷相位和主喷相位等喷油参数对发动机燃烧及其颗粒物排放特性的影响.结果表明:当喷射压力增大时,预喷燃料放热相位提前,预喷燃烧放热率幅值降低,主喷放热相位提前,最高爆压升高,积聚模态颗粒物排放显著降低,柴油发动机在小负荷下的核模态颗粒物排放大幅升高;当预喷相位提前时,预喷放热相位略微提前且峰值下降,引起小负荷工况下的主喷放热相位延迟,燃烧放热率峰值显著增大,缸压降低,增加了柴油发动机的核模态颗粒物排放而降低了积聚模态颗粒物的排放,且受发动机负荷影响明显;当主喷相位提前时,缸压峰值增大、放热相位提前,使得低负荷下的颗粒物排放升高,高负荷下的颗粒物排放降低;掺混PODE燃料后,柴油发动机的核模态颗粒物排放增大的趋势得到有效抑制.
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     喷射策略和运行工况对直喷汽油机微粒排放的影响
    庄祝跃,赵廷钰,方俊华,黄震
    2017,51 (7):  796-804.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.07.005
    摘要 ( 586 )  
     应用DMS500型快速颗粒分析仪对一台自然吸气缸内直喷汽油发动机排放的颗粒物粒径分布进行试验研究,考察了运行工况(负荷、冷却水温和点火时刻)以及喷油策略(喷油时刻、喷油压力)对颗粒物粒径分布特性及其微粒数量的影响规律,并分析了不同工况下颗粒物的氧化活化能.结果表明:缸内直喷汽油发动机排放的颗粒物粒径呈现出双峰变化特征,在30℃水温时,低负荷下以生成积聚模态颗粒物为主,高负荷下以生成核模态颗粒物为主;较低的冷却水温会增加排放的颗粒物数量;点火时刻的推迟能够减少颗粒物的生成;在不同负荷的喷油时刻都存在一个最佳的颗粒物排放点;喷油压力越高,生成的颗粒物数量越少,核模态颗粒物的比例越高;随着负荷增加和冷却水温降低,颗粒物的起燃温度升高,颗粒物的氧化活性降低.
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     风力机翼型在大攻角流场下的动力模态分解分析
    刘鹏寅1,2,陈进格1,沈昕1,竺晓程1,杜朝辉1
    2017,51 (7):  805-811.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.07.006
    摘要 ( 629 )  
      采用计算流体动力学(CFD)方法,在恒定大攻角工况下,对风力机翼型的非定常流场进行数值模拟,并采用动力模态分解(DMD)方法对其模态进行辨识,以得到非定常流场的频率和相应的主要模态.结果表明:DMD方法可用于分析非定常流场的变化过程;DMD的各阶模态描述了非定常流场的主要流动特征,流场中非定常流动主要集中在近尾迹区域;采用包含主要流动信息的前4阶模态重构的流场能够反映不同时刻的时域流场;第2阶DMD模态重构的流场可以直观地描述尾迹区域内2个方向相反的涡依次脱落并向下游传播的非定常流动特征.
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     L型吊舱推进器直航及操舵工况水动力性能试验研究
    赵大刚1,郭春雨1,苏玉民1,豆鹏飞2,景涛1,张海鹏1
    2017,51 (7):  812-818.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.07.007
    摘要 ( 661 )  
      针对L型吊舱推进器的结构特点自行研发了一套水动力性能测量装置,并利用船模拖曳水池实验室对其敞水性能进行了试验研究.试验测量了直航状态下进速系数在0~1.3内的螺旋桨推力、转矩以及吊舱推进器单元整体的推力和侧向力等相关性能,并对3个不同进速系数下L型吊舱推进器以0.1396rad/s的操舵速率进行动态操舵时的螺旋桨及吊舱整体的水动力性能与静态操舵时的水动力性能进行对比.研究发现,右旋桨L型吊舱推进器在向右动态操舵时螺旋桨整体上的推力要较静态操舵状态的大,而转矩偏小,吊舱单元整体受力变化较为复杂.
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     运用修正剪应力输运湍流模型模拟双自由度涡激振动
    倪问池1,2,康庄1,张橙1,张立健1
    2017,51 (7):  819-825. 
    摘要 ( 478 )  
     针对低质量比圆柱双自由度涡激振动振幅响应的数值模拟结果小于实验值的问题,基于OpenFOAM开源软件,对标准剪应力输运(SST)湍流模型以及数值模拟方法进行了修正,并通过圆柱绕流算例进行验证.运用扫频法,对约化速度为2~14,质量比m*=2.6的圆柱双自由度涡激振动进行了数值模拟,并对结果进行了详细的分析与对比.结果表明,与标准SST模型的结果相比,采用修正SST模型的数值模拟结果与实验数据更为接近,运用扫频法能更好地体现涡激振动的非线性特性.文中提出的修正模型可以应用于海洋立管涡激振动的预报.
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     对转桨整体定常面元法
    王睿,熊鹰
    2017,51 (7):  827-830. 
    摘要 ( 479 )  
     从对转桨(ContraRotating Propeller, CRP)几何特点和面元法基本求解公式出发,提出了一种将对转桨的前、后桨作为整体求解的定常面元法.运用此整体面元法计算了美国泰勒水池2组对转桨的敞水性能,同时与试验结果和迭代面元法计算结果进行了对比.对比结果表明,整体定常面元法的计算精度与迭代面元法的计算精度相当,但整体面元法的计算时间约为迭代面元法计算时间的1/2,且整体定常面元法避免了前、后桨迭代的步骤,为对转桨优化设计以及混合式CRP推进系统的设计分析提供了高效的数值手段,且分析了整体定常面元法的计算误差.
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     聚焦波与超大型浮体作用的非线性数值模拟
    程勇1,嵇春艳1,陆婷婷1,翟钢军2
    2017,51 (7):  831-839.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.07.010
    摘要 ( 741 )  
     利用高阶边界元方法建立模拟聚焦波浪与弹性浮板作用的完全非线性二维时域数值水槽模型,其中指定2阶Stokes速度解析解产生聚焦波;采用混合欧拉拉格朗日方法追踪流体和结构表面变化,再利用梁自由振动的自然模态函数近似流固交界面的瞬时位移;使用4阶RungeKutta法更新水面及浮板位移和速度势.对比发现,该数学模型可以准确地模拟浮板在波浪作用下的水弹性响应和所期望的聚焦波浪.并进一步研究了浮板摆放条件、浮板厚度、聚焦波频率带宽和入射波幅对浮板水弹性响应的影响.
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     桥区船舶交通流可视分析系统
    雷进宇1,2,3,初秀民1,2,何伟4,周映萍1,2
    2017,51 (7):  840-845.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.07.011
    摘要 ( 777 )  
     以武汉长江大桥桥区水域为研究对象,针对数据分析能力不足而造成海量AIS(Automatic Identification System)数据不仅无法更好地助力水上交通安全,反而为监管决策带来困扰的现状,研究了多维AIS数据的可视化表达和人机交互方法.提出了以电子航道图为载体的内河船舶交通状态平行坐标图模型,并针对传统网格划分法的不足,采用高斯密度函数为核函数利用二维核密度估计法生成热力图模型.在此基础上研发了船舶交通可视化系统,通过3组实例证明该系统有助于桥区船舶数据的异常分析和船舶行为模式识别,为海事管理人员提供有效的决策依据.
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     公交专用道选址与公交优先控制组合优化模型
    卢小林1,潘述亮2,邹难1
    2017,51 (7):  846-854.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.07.012
    摘要 ( 729 )  
     针对信控网络下的公交专用道选址问题,从宏观网络优化角度提出公交专用道选址和公交信号优先控制的组合优化模型.上层模型是以最小化路网用户总出行时间 (包括小汽车用户和公交车用户)为目标的公交专用道网络布局、交叉口车道功能分配和被动公交优先控制策略组合设计决策;下层模型是在信控网络下以最小广义出行成本为目标的小汽车和公交车客流分配模型.提出了基于连续权重平均法的遗传算法求解该模型,并通过算例验证了该模型的有效性与实用性.算例结果表明:相比单一公交专用道选址方案,公交专用道布设方案和公交信号优先控制方案同步优化设计能够更大程度地发挥公交优先效益,对路网通行效率的改善效果更优.
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     考虑风险公平的危险品运输车辆调度优化
    柴获1,2,3,何瑞春2,马昌喜2,代存杰1,2,3
    2017,51 (7):  855-862. 
    摘要 ( 579 )  
     为了减小危险品运输过程中各人口聚集区域间风险分布差异,提出了一种多源目的(OD)间同时进行危险品运输时考虑风险公平的车辆调度优化方法.提出了采用标准差来衡量各人口聚集区域间风险差异的风险公平性评价方案.设计了考虑风险分布公平的车辆调度数学模型,通过获取周期性调度方案来减小人口聚集区域间的风险差异,实现区域风险分布公平的目标.为了降低求解难度,将模型分解并增加决策者交互环节后,设计了两阶段算法求解.通过算例分析表明,该方法可在不同OD间同时运输危险品时,通过调节运输车辆选择不同路径运输的频次,在保证运输总成本和总风险可接受的前提下,达到风险公平性最优的目标.
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     机械弹性车轮侧向刚度的影响因素分析
    付宏勋,赵又群,杜现斌,王强,肖振
    2017,51 (7):  864-869. 
    摘要 ( 611 )  
     为深入研究机械弹性车轮侧向力学特性,基于理论及数值仿真的方法对车轮侧向刚度影响因素进行了分析.利用能量法建立了輮轮单元侧向刚度理论模型,并得到影响车轮侧向刚度的主要因素.在简化机械弹性车轮结构的基础上,建立了车轮三维有限元模型,并验证了模型的有效性.针对不同垂向载荷、輮轮几何结构参数以及橡胶层剪切模量,对机械弹性车轮进行了侧向刚度特性的仿真试验.计算结果表明:随着垂向载荷、橡胶层剪切模量的增大,车轮侧向刚度均增大;随着輮轮断面高宽比的增大,车轮侧向刚度呈减小趋势.通过对车轮侧向刚度影响因素的理论及数值分析,可为优化车轮刚度特性及改进车轮结构等方面的研究提供参考.
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     基于稳健特征点的立体视觉测程法
    闵海根,赵祥模,徐志刚,张立成,王润民
    2017,51 (7):  870-877. 
    摘要 ( 566 )  
      提出一种基于稳健特征点的立体视觉测程法完成机器人自主高精度定位.从可重复性、精确性和效率3个方面比较多种局部不变特征算法性能,采用稳健特征算法AKAZE(AcceleratedKAZE)提取特征点.提出了一个稳定的特征点匹配框架和改进的随机抽样一致性算法(Random Sample Consensus, RANSAC)去除外点,使文中的视觉测程法可以应用于动态环境中.基于几何约束的分步自运动估计可提供相机运动的精确信息.将提出的方法在KITTI(Karlsruhe Institute of Technology and Toyota Technological Institute)数据集上和复杂校园环境中所采集的立体视觉数据集上进行测试,与经典立体视觉测程方法比较,文中的方法更好地抑制了误差累计,运动估计结果满足实时高精度定位系统需求.
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    新型浮式钻井生产储油平台
    涡激运动数值模拟及试验研究 
    谷家扬,谢玉林,陶延武,黄祥宏,吴介
    2017,51 (7):  878-885. 
    摘要 ( 449 )  
     利用数值模拟方法对浮式钻井生产储油平台(Floating Drilling Production Storage Offloading,FDPSO)涡激运动特性开展了研究.采用雷诺平均法求解NavierStokes(NS)方程,运用DES(Detached Eddy Simulation)湍流模型及CFD(Computational Fluid Dynamics)动网格方法对FDPSO平台的涡激运动流场特性进行了模拟;同时采用1∶80的缩尺比物理模型,在上海交通大学海洋工程国家重点实验室的海洋工程水池中进行了模型试验研究.试验考虑了系泊系统以及平台不同自由度之间耦合作用对平台涡激运动的影响,并将数值模拟和模型试验结果进行对比,分析了新型多立柱浮式钻井平台流向和横向涡激运动时间历程、频谱特性、锁定现象等以揭示其涡激运动的内在机理,为该型平台的设计提供借鉴和参考.
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     一种混合退化系统剩余寿命预测方法
    杜党波a,胡昌华a,司小胜a,张正新a,张伟b
    2017,51 (7):  886-891. 
    摘要 ( 673 )  
     针对传统的预测方法不能同时考虑线性和非线性退化问题,提出了一种基于维纳过程的带随机参数和确定参数的混合退化模型.基于首达时间(FHT)的概念给出了剩余寿命(RUL)的解析渐进显式形式,模型中随机参数通过Kalman滤波技术实时更新,确定参数采用极大似然估计进行估计.最后,采用陀螺仪实验数据验证了该方法的有效性.
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     基于取向性的内发动机
    戴丽珍
    2017,51 (7):  892-896. 
    摘要 ( 442 )  
     针对智能机器人的行为认知问题,提出一种基于取向性的内发动机,主要涉及学习评价机制以及感觉运动协调机制. 采用该模型构建桌面机器人运动神经认知系统,实现桌面机器人类似于生物负趋光行为的学习和认知过程. 仿真实验结果表明了该方法的有效性.
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