上海交通大学学报

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李珂，邰能灵，张沈习

2017,51 (8): 897-902.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.08.001

摘要 ( 704 )

在无功优化、分布式电源(DG)有功优化和网络重构协同的条件下，以有功网损最小为目标函数、多种电气限制和网络拓扑结构为约束条件建立了配电网综合运行优化模型；针对基本粒子群算法容易陷入局部最优、收敛速度慢等缺点，提出一种改进的粒子群(IPSO)算法，并将其用于求解配电网综合运行优化模型.结果表明，所建配电网综合运行优化模型能够同时优化补偿电容器投切容量、有载调压变压器变比、DG出力和网络开关状态，从而获得配电网的最佳运行状态.同时，通过IEEE 33节点配电网算例的仿真结果验证了配电网综合运行优化模型的有效性和IPSO算法的高效性.

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长持续时间雷电流分量作用下电极形状
对金属烧蚀特性的影响

夏海亮1，2，刘亚坤1，2，刘全桢3，刘宝全3，傅正财1，2

2017,51 (8): 903-908.

摘要 ( 542 )

采用试验与数值仿真相结合的方法分析了长持续时间的雷电流分量作用下电极形状对金属烧蚀特性的影响，对比了采用3种形状且不同头部曲率的电极时Al3003金属板的烧蚀面积和烧蚀深度，并结合有限元电场仿真和二维流注发展模型分析了电极影响金属烧蚀特性的原因.结果表明，电极对雷电流金属烧蚀特性的影响很大.在末次回击后长持续时间雷电流分量的作用下，使用尖电极造成的金属烧蚀面积和烧蚀深度最大，半椭球形电极和半球形电极造成的金属烧蚀面积和烧蚀深度次之，这是由于电极形状影响了间隙的初始电离能力以及流注发展过程中的电子密度分布和电子能量密度分布的缘故.

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含滤波的改进自适应反演控制器在飞艇中的应用

韩玎，王晓亮，陈丽，段登平

2017,51 (8): 909-914.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.08.003

摘要 ( 874 )

针对系统不确定性和外界干扰条件下飞艇降落过程的控制问题，利用飞艇的6自由度非线性动力学模型设计了基于滤波器的含修正补偿的改进自适应反演控制器，并通过Lyapunov理论验证了系统的稳定性.结果表明，指令滤波器和改进的反演控制律能够减小气动误差并抑制外部扰动不确定性的突变.即使飞艇控制系统中存在不确定因素以及外界扰动，带滤波的改进自适应反演控制方法也可以确保飞艇沿既定路线降落.

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航空发动机叶片表面热障涂层温度分布的仿真分析

段力1，高均超1，汪瑞军2，胡铭楷1，苏靖超3 成清清3，张博3，袁涛2

2017,51 (8): 915-920.

摘要 ( 932 )

采用有限元固体热传导仿真模型分析航空发动机导向叶片表面热障涂层(TBC)的温度特性；采用工程实验的通用模型，输入因变量(Input)→仿真模型和边界条件(Process)→输出变量(Output)，进行热障涂层的实验设计；比较了几种热涂层材料(如ZrO2系列TBC)的隔热性能，分析了不同的基底与TBC厚度下隔热性能的变化情况.同时，通过计算机仿真方法探讨了国内外相关文献中的TBC隔热效果的差异性.结果表明，温度边界条件对于准确估算TBC的隔热效果至关重要.在对比TBC的隔热性能时，需对测温环境进行标定.

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多段翼型的大粒径过冷水滴结冰特征及气动影响分析

李冬1，张辰1，王福新1，刘洪1，杨坤2

2017,51 (8): 921-931.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.08.005

摘要 ( 746 )

基于验证有效的SJTUICE(Shanghai Jiao Tong University Icing Simulation Code)数值方法，模拟了大粒径过冷水滴(SLD)条件下多段翼型冰形特征,并与常规粒径条件作对比，通过计算流体力学方法分析了多段翼型在SLD条件与常规粒径条件结冰对气动影响的差异性.结果表明：SLD条件下，缝翼处结出的角冰更大且位置更靠后，襟翼处结冰的影响尤为明显，向前生长出较大冰角，造成缝道处流场严重改变.攻角6°～22° 范围内，SLD结冰对气动性能的改变远大于常规粒径条件，其中400μm粒径水滴结冰后最大升力系数的下降达63.5%，失速攻角大幅提前8°.

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鸟撞损伤风扇气动性能的适航符合性研究

陆嘉华，羌晓青，滕金芳，余文胜

2017,51 (8): 932-938.

摘要 ( 566 )

为探索鸟撞损伤对风扇叶片气动性能的影响及适航相关条款的符合性，选取某典型大涵道比风扇转子为研究对象，对鸟撞损伤模型进行简化，采用全周数值模拟方法，研究了中鸟对典型风扇转子叶片损伤后造成的风扇气动性能变化，结果表明：不同数量叶片损伤时，风扇近堵点流量、峰值效率、稳定裕度及峰值效率点推力都较原型有不同程度的下降，变化量与损伤叶片数不呈线性关系；损伤3片叶片时，风扇峰值效率点推力相较于原型下降11.35%，最大推力相较于原型下降20.68%，故满足适航审定中推力损失不超过25%的要求.不同数量的损伤叶片自损伤处到叶尖通道内存在不同程度的流动分离，并导致风扇进出口流场发生了不同程度的畸变.

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过冷水滴碰撞过程的实验研究

尹金鸽1，孔维梁1，王福新1，刘洪1，杨坤2

2017,51 (8): 939-945.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.08.007

摘要 ( 1000 )

针对目前结冰环境的粒径演化研究仍基于常温水滴碰撞结果与实际过冷情况差别大的问题，设计实验研究了常温与过冷水滴碰撞行为的差别：通过水滴发生器产生两水滴链并以一定角度碰撞，其过程通过高速相机记录.实验中水滴的碰撞韦伯数范围为0～100，温度范围为25～－5℃.结果发现，随着温度的降低，水滴碰撞结果发生明显的改变：① 合并区域向分离区域扩展；② 反射分离区域向高韦伯数方向移动；③ 拉伸分离区域向高碰撞参数方向移动.分析显示水滴的表面张力和黏性变化是导致该结果的主要原因.这说明过冷水雾碰撞演化将导致粒径明显大于以常温水滴碰撞模型预测的结果.

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工作于室温温区的热力学排气模拟与增压测试

陈忠灿1，李鹏2，孙培杰2，王天祥3，李晓慈1，黄永华1

2017,51 (8): 946-953.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.08.008

摘要 ( 635 )

为了揭示热力学排气系统的基本运行规律和为相关仿真程序的开发提供校核数据，设计和研制了一套工作于室温温区的热力学排气系统模拟装置.该装置安装于直径为450mm、体积约为0.11m3的椭圆封头圆筒形贮箱内，以制冷剂R141b为工质，选取具有代表性的充灌率和罐体热负荷，分别进行了喷射棒单独作用及喷射棒与节流阀、换热器共同作用下的贮箱压力控制实验，获得了相应工况下的压力控制特性.实验结果表明，当贮箱表压控制带下限设定为80kPa，上限设定为90kPa时，在单单依靠喷射棒的喷射混合消除热分层工作模式下，该系统运行超过0.98h后已无法维持压力在设定值以下；而在喷射棒和节流阀、换热器双重作用下，该系统可长期持续工作，2h内制冷剂R141b损失仅约5% (3.35kg)，验证了该套系统可以胜任热力学排气过程的模拟.

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大型空间展开机构微重力环境模拟
悬吊装置热结构耦合分析

张良俊1,2，李晓慈1，吴静怡1，蔡爱峰1

2017,51 (8): 954-961.

摘要 ( 641 )

以大型空间展开机构高低温展开试验系统微重力环境模拟悬吊装置为对象，采用Solidworks软件建立悬吊装置有限元分析模型，并利用ANSYS软件针对不同展开机构产品悬吊载荷及不同工作温度状态进行热结构耦合分析.通过数值分析得出不同工况下悬吊装置的热变形及应力情况，并分析了其对展开机构展开长滑轨倾斜角的影响.研究内容对应用于高低温环境下的微重力环境模拟悬吊装置优化设计提供参考，并对空间展开机构高低温微重力展开试验的有效实施和参数调试具有指导意义.

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环形燃烧室冷热态发散冷却性能的对比实验

吉雍彬1，杜世强2，虞江鹏1，葛冰1，臧述升1

2017,51 (8): 962-969.

摘要 ( 711 )

针对燃烧室发散冷却性能的研究，设计了3头部扇段模型燃烧室进行冷热态对比实验.通过对模型环形燃烧室内外环面上的温度进行测量，讨论冷热态时综合冷却效率分布差异，并考察了冷却空气量与主流空气量之比对综合冷却效率的影响规律.结果表明：发散冷却在冷热态时的综合冷却性能差异显著，主要是由于燃烧反应的发生改变了燃烧室内流场和温度场，进而引起壁面热负荷变化；无论冷态还是热态，在旋流主流的作用下，内环面上的发散气膜相比于外环面更易吹离壁面.随着无量纲流量比的增加，面积平均综合冷却效率均随之增加，但增加幅度逐渐降低.

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基于灰色理论的新陈代谢自适应多参数预测方法

张朝飞，罗建军，徐兵华，马卫华

2017,51 (8): 970-976.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.08.011

摘要 ( 764 )

针对少数据、小样本序列的预测问题，在分析常规灰色GM(1,1)预测模型缺点的基础上提出了优化的算法模型，将优化后的预测方法推广为多参数预测.首先，建立了利用最新量测量进行初始化的预测模型，然后通过新陈代谢的方法利用新信息代替旧信息实现等维的模型预测，同时引入衰减记忆最小二乘法对新旧信息进行加权处理，背景值以归一化的平均相对误差作为精度检验标准，采用粒子群算法自适应寻优.最后，通过对某型惯性测量单元(IMU)的标定参数稳定性进行预测，预测结果平均相对误差降低了6%～58%，表明预测方法可以应用于IMU标定参数的长期稳定性预测.

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基于组合载波相位的飞行器姿态确定

赵国荣，刘帅，高超，曾宾

2017,51 (8): 977-983.

摘要 ( 852 )

为解决全球导航卫星系统(GNSS)姿态测量中整周模糊度的快速求解问题，提出一种基于组合载波相位的短基线整周模糊度解算方法，利用单个历元的观测数据解算整周模糊度.根据多颗卫星的单频载波相位整周模糊度解算结果，应用最小二乘原理对基线向量进行精确求解，进而由基线向量确定出飞行器的姿态角.仿真结果表明，该模糊度解算方法在单个历元内至少能够解算出8颗卫星的载波相位整周模糊度，解决了GNSS动态测姿领域的一个关键性问题.测姿结果显示，偏航角和俯仰角的测量误差均小于0.2°.该研究成果可以为GNSS姿态测量系统在航空、航天等对实时性要求较高的领域中的应用创造条件.

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3维离心环境下射流管伺服阀的零偏特性

訚耀保，王玉

2017,51 (8): 984-991.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.08.013

摘要 ( 797 )

针对射流管伺服阀在离心环境下的零偏问题，建立了3维离心环境下射流管伺服阀零偏特性的数学模型，分析衔铁组件偏心距、电磁力矩系数、反馈杆刚度、运动部件质量等结构参数对射流管伺服阀零偏特性的影响，提出了减小3维离心环境下射流管伺服阀零偏值的措施.结果表明：射流管伺服阀离心零偏值与离心加速度值呈线性关系；衔铁组件偏心距、电磁力矩系数与运动部件质量是影响射流管伺服阀离心零偏的主要因素，反馈杆刚度对零偏影响不大；采用合适的衔铁组件偏心距或者滑阀质量与衔铁组件质量之比可实现各加速度值下的离心零偏均为零.采用某型射流管伺服阀进行了实验验证，理论结果与实验结果一致.

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类Exechon并联模块弹性静力学建模与分析

汤腾飞1，张俊2，赵艳芹1

2017,51 (8): 992-999.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.08.014

摘要 ( 749 )

针对Exechon并联模块动平台摆角范围较小的问题，提出了一种拓扑构型为2RPU&1RPS的类Exechon并联模块.在前期完成的概念设计基础上，对类Exechon并联模块进行了自由度计算及运动学逆解分析.采用子结构综合法，建立了计及关节弹性变形和支链体柔性的类Exechon并联模块弹性静力学模型.依托所建模型，计算了该类并联模块极限位姿下动平台的弹性位移和关节约束反力(力矩)，并进一步给出了两者在工作空间内的映射.研究表明，模块自重对类Exechon并联模块动平台的弹性位移和关节约束反力(力矩)具有重要影响，其静力学特性在工作空间内随位姿变化明显，且在沿z向的工作截面上呈对称性映射.

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基于微孔电解加工的新型阴极结构

张辉1，刘为东1，敖三三1，解龑1，刘祖明1，罗震1,2

2017,51 (8): 1000-1005.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.08.015

摘要 ( 684 )

为了提高工件材料蚀除的定域性，对裸阴极、侧壁绝缘阴极和缩进阴极进行了研究.以阴阳两极间电解液为研究对象，建立电场模型，通过数值模拟获得加工间隙中电位和电流密度分布，研究阴极结构对微孔进口形状精度的影响.根据模拟结果，分析缩进阴极电解加工微孔时，工艺参数对加工精度和加工效率的影响，优选最佳工艺参数.结果表明，采用优选参数缩进深度50μm，加工电压5V，进给速度3μm/s，能获得良好的加工精度.

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高强钢高效加工层切面铣刀优化设计及仿真分析

程耀楠，韩禹，关睿，徐明，卢真真

2017,51 (8): 1006-1012.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.08.016

摘要 ( 794 )

利用层切面铣刀对508III钢进行铣削试验，分析切削参数对切削力的影响；以最优加工效率和刀具寿命为目标建立切削参数优化模型，采用遗传算法进行优化，并根据切削参数对刀具结构进行设计；对不同前角组合的刀片进行切削仿真，优化刀齿的角度参数；结合优化的切削参数，对层切面铣刀进行切削力仿真验证.研究工作将为重型高效铣削刀具开发和切削参数优化等提供基础和技术支撑.

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基于多损伤参量的P92钢蠕变变形模拟

张威1,2，王小威1,2,3，姜勇1,2，黄鑫1,2，巩建鸣1,2，翁晓祥1,2

2017,51 (8): 1013-1017.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.08.017

摘要 ( 912 )

在连续损伤力学框架内，采用2种损伤状态变量模型来描述P92钢在650℃下的软化、损伤的起始及扩展机制.在分析连续损伤方程及已有的相关蠕变试验数据的基础上，提出了蠕变连续损伤方程参数的确定方法并得到650℃下P92钢蠕变连续损伤方程.结果表明：通过蠕变试验数据得到的损伤参量确定的蠕变连续损伤方程，可以很好地模拟P92钢在650℃下的蠕变变形，多损伤参量连续损伤方程也可以很好地外推至其他应力水平.基于多损伤参量的连续损伤方程可以从非弹性应变速率、内应力及微观结构的演化行为方面对蠕变变形进行较好地描述，具有工程使用价值.

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焊接工艺参数对锚拉管焊接残余应力的影响

何雄君1，张晶1，何佳2，肖祥1，王进军3，董杰1

2017,51 (8): 1018-1024.

摘要 ( 665 )

为了实现不同焊接工艺参数下残余应力的预测，进一步优化相应的焊接工艺，采用数值模拟与试验对比方法研究锚拉管焊接残余应力.利用有限元软件ANSYS模拟T形焊接试件残余应力并与实测应力值作对比，验证了数值方法的准确性.在此基础上，对不同的焊接电压、电流和速度等焊接工艺参数下的锚拉管残余应力进行数值模拟和对比分析.结果表明，锚拉管焊接残余应力与焊接电压、电流呈正相关关系，焊接电流对焊根处纵向残余应力峰值影响较大；与焊接速度呈负相关关系，速度越大，沿焊缝方向上的纵向残余应力明显减小，分布更加均匀，当达到5mm/s时，会出现锚拉管未完全焊，应力峰值位置发生偏移的情况；焊接速度可作为主要的控制参数.基于分析结果，提出锚拉管断面纵向残余应力分布简化模型，以便给锚拉管焊接残余应力研究提供参考.

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