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当期目录

    2019年, 第53卷, 第2期 刊出日期:2019-02-28 上一期    下一期
    学报(中文)
    主蒸汽温度和压力波动对汽轮机转子蠕变疲劳损伤的影响
    赵乃龙,王炜哲,刘应征
    2019,53 (2):  127-133.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.02.001
    摘要 ( 889 )   PDF(1793KB) ( 273 )  
    采用Abaqus有限元软件建立了某GW(百万千瓦)级超超临界汽轮机高压转子的轴对称有限元模型,加载基于电厂实际运行的主蒸汽温度和压力的边界条件,以分析转子在稳态运行过程中的力学行为;采用Lemaitre连续损伤力学模型分析高压转子在实际运行过程中的蠕变疲劳损伤,并与不考虑主蒸汽温度和压力波动条件下的计算结果进行对比.结果表明:主蒸汽温度和压力的波动对转子的热力状态产生影响;转子的温度和应力随着主蒸汽温度和压力的波动而变化;在转子进汽口位置(A点),主蒸汽温度和压力波动下的蠕变疲劳损伤值超过主蒸汽温度和压力恒定条件下的2倍.
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    在磁场作用下Fe3O4/Water纳米流体湍流对流换热实验研究
    沙丽丽,巨永林,张华
    2019,53 (2):  134-139.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.02.002
    摘要 ( 631 )   PDF(1748KB) ( 207 )  
    实验研究了不同体积分数Fe3O4/Water纳米流体在磁场作用下的水平小圆管内的湍流流动对流换热特性,测量了体积分数为3%的Fe3O4/Water纳米流体的沿程压力降并计算了其能量比率,探讨了在磁场作用下纳米流体强化对流换热的机制.实验结果表明:Fe3O4/Water纳米流体的对流换热系数随着体积分数的增加而升高,其平均值最大提高了4.3%;在与流动方向垂直的匀强磁场作用下,当磁场强度为 23.809和 39.682kA/m时,纳米流体的换热系数几乎没有提高,当磁场强度为 63.492A/m时,换热系数有所提高,其平均值最大提高了3%;Fe3O4/Water纳米流体的沿程压力降相对于基液去离子水增加了50%,外加磁场使其进一步增大,并随着磁场强度的增加而增大,当磁场强度为 63.492A/m时增加了 11.3%;Fe3O4/Water纳米流体相对于基液去离子水的能量比率计算值小于1,说明添加Fe3O4纳米粒子没有达到节能的效果.
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    平行流蒸发器客车空调及其分液方式
    俞登佳,陈江平
    2019,53 (2):  140-145.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.02.003
    摘要 ( 887 )   PDF(3113KB) ( 184 )  
    为提高客车空调系统的运行效率,设计了平行流蒸发器.针对平行流蒸发器客车空调系统中的分液问题,在阀后采用分液器分液方式的基础上,提出了阀前分液并且通过4个热力膨胀阀单独控制各蒸发器过热度的改进分液方式.通过实验验证了平行流蒸发器在客车空调上应用的可行性及优势;阀后采用分液器分液方式下各蒸发器的出口温度分别为 7.9,23.3,13.3 和 15.3℃,而改进分液方式下各蒸发器的出口温度分别为 11.5,12.6,14.2 和 11.0℃,改进后各蒸发器出口温度的均匀性有较大提高,从而有效改善了多流路蒸发器的分配不均现象.
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    评价公交行程时间可靠性价值的Mixed Logit模型
    倪安宁1,刘晏尘1,崔毓伟1,卢军莉2
    2019,53 (2):  146-152.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.02.004
    摘要 ( 846 )   PDF(1222KB) ( 150 )  
    合理评价出行者行程时间可靠性价值有助于深入理解道路交通系统可靠性对出行决策的影响.以天津市区早高峰时段出行活动为背景,采用2种可靠性评价指标,设计包含不同情景的SP(Stated Preference)问卷调查程序.通过调查对象在问卷程序生成的与其日常出行活动类似的决策情景中做出的选择决策,研究以公交方式出行时出行者行程时间可靠性价值的评价特征,采用Mixed Logit模型标定参数.研究结果给出了早高峰时段出行者行程时间可靠性支付意愿的分布情况以及不同社会经济属性的出行者行程时间可靠性偏好特征,可为估算交通建设项目中行程时间可靠性改善给出行者带来的效益和制定交通需求管理政策提供参考.
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    基于谱分析和裂纹扩展方法的舱口角隅疲劳寿命预报方法
    余宏淦,黄小平,张永矿
    2019,53 (2):  153-160.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.02.005
    摘要 ( 800 )   PDF(3659KB) ( 233 )  
    以某超大型集装箱船驾驶室前椭圆形角隅为例,采用谱分析结合裂纹扩展方法预报角隅疲劳寿命.首先通过水动力和结构响应分析得到全船响应,获得角隅在不同工况下的应力分布,并依此选定可能的起裂位置.然后将全船分析结果作为ANSYS中建立的带裂纹角隅模型二次分析的边界条件,求解应力强度因子并采用最大周向应力准则(MCSC)得到角隅在不同工况下的裂纹扩展路径,在大量计算的基础上回归出相应的角隅裂纹应力强度因子经验公式.最后依据ABS船级社推荐的谱分析法构建疲劳载荷谱,采用单一曲线模型和所获得角隅裂纹应力强度因子经验公式预报角隅疲劳寿命,为角隅疲劳寿命的校核提供参考.
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    多类振动噪声源下舰船水下噪声的耦合声场计算方法
    李清,于汉,杨德庆
    2019,53 (2):  161-169.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.02.006
    摘要 ( 957 )   PDF(4028KB) ( 366 )  
    针对具有DTMB 5415船型的某护卫舰,提出水动力、机械和螺旋桨等3类典型振动噪声源共同作用下舰船低中频水下噪声的耦合声场计算方法.基于URANS方法采用SST k-ω湍流模型,数值模拟了该舰在某航速下的非定常流场,并将其作为该舰的水动力噪声源;以某型螺旋桨的脉动压力与实测噪声数据作为机械振动源和螺旋桨噪声源.建立了该舰结构有限元-流体声学间接边界元(FEM-IBEM)声振耦合计算模型,以船体结构前 40000 阶干模态作为声振耦合求解声学响应的模态基,计算了该舰在上述3类噪声源共同作用下0~500Hz水下辐射声功率级,分析了各类噪声源辐射噪声的指向特性和频谱特性.比较了工程中常用的各噪声源辐射声级直接线性叠加方法与耦合声场计算方法的差异.研究表明,耦合声场计算方法的计算效率和精度更高,是多类振动噪声源激励下舰船低中频水下辐射噪声预报的优选数值计算方法.
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    短波中标称伴流场特性分析
    郭春雨1,刘恬1,赵庆新1,郝浩浩2
    2019,53 (2):  170-178.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.02.007
    摘要 ( 732 )   PDF(5488KB) ( 209 )  
    以KCS标准船型为研究对象,采用RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes)方法对KCS约束模型在规则短波航行下标称伴流场进行了数值计算,并针对标称伴流场在短波中时历周期性变化的规律和特性进行了分析.计算结果表明:短波顶浪下的轴向标称伴流分数满足与入射波相似的周期性变化规律,单个波浪遭遇周期下的波浪伴流分数变化占比相对较小,但影响不可忽略;波浪伴流分数为负值时其主要原因为流体质点发生沿波浪传递方向的波漂移,其值近似为总平均流量;当波峰波谷位于螺旋桨盘面处时,轴向标称伴流场变化最为明显,且变化程度受波陡影响最大,而波长的减小对桨盘面下方区域的影响更为明显.
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    基于半解析砰击模型的弹性楔形体入水冲击分析
    于鹏垚,赵勇,王天霖,甄春博,苏绍娟
    2019,53 (2):  179-187.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.02.008
    摘要 ( 875 )   PDF(1220KB) ( 174 )  
    基于半解析砰击模型,建立了弹性楔形体入水冲击响应的流固耦合分析方法.通过对比不同网格密度、时间步长和模态数目下的计算结果,表明该方法具有较好的收敛性.通过与商业软件和文献结果对比,验证了该方法的正确性.与基于Wagner模型的水弹性分析方法相比,该方法合理地实现了流动分离前后楔形体结构响应的预报.利用该方法对比分析不同冲击速度下耦合响应和解耦响应,进一步揭示了流固耦合作用的重要性.
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    基于同贝同步装卸的岸桥与集卡联合调度优化模型
    张笑菊1,2,曾庆成2,陈子根2,李桃迎2
    2019,53 (2):  188-196.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.02.009
    摘要 ( 891 )   PDF(931KB) ( 229 )  
    为解决岸桥同贝同步装卸时多环节作业协调问题,加速集装箱在码头内部的周转,研究基于岸桥同贝同步装卸作业的岸桥与集卡联合调度问题.以船舶装卸完工时间最短为目标,建立岸桥与集卡联合调度优化模型,优化岸桥与集卡的任务分配及作业序列.岸桥同贝同步装卸增加了集卡作业环节,不同于传统作业时多阶段混合流水车间问题,其模型更加复杂,求解更加困难.针对大规模问题,设计了启发式算法进行求解,并将求解结果与下界值进行对比分析.结果表明,该启发式算法能有效提高岸桥与集卡联合调度模型的求解速度,有助于提高岸桥同贝同步装卸作业效率,为码头实际作业提供依据.
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    一种基于轮廓匹配的仓储机器人托盘检测方法
    武文汉a,b,杨明a,b,王冰a,b,王春香c
    2019,53 (2):  197-202.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.02.010
    摘要 ( 1147 )   PDF(3924KB) ( 357 )  
    对托盘的检测是仓储机器人进行货物搬运的关键步骤.针对当前检测方法光照鲁棒性不强、受托盘与传感器之间相对位姿的约束等问题,提出一种基于点云平面轮廓匹配的检测方法.该方法使用ToF(Time-of-Flight)相机采集点云;点云经预处理后,使用以法线为约束的区域生长算法进行平面分割,并沿其主法线方向投影生成栅格图,解决受相对位姿约束的问题;最后在对栅格图进行轮廓提取后,利用融合Hu不变矩和尺度比例特征的轮廓特征进行目标与模板的匹配,实现对托盘的检测.实验结果表明,该方法在光照不同、托盘位姿不定等场景下均具有高识别率和强鲁棒性.
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于地面快速鲁棒特征的智能车全局定位方法
    胡兵,杨明,郭林栋,王春香,王冰
    2019,53 (2):  203-208.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.02.011
    摘要 ( 851 )   PDF(2367KB) ( 207 )  
    针对目前视觉定位方法大多基于地面语义特征(如车道线、停车线等)容易受到其他地面语义特征(如箭头、斑马线等)的影响,提出了一种基于地面快速鲁棒特征(SURF)点的全局定位方法.该方法首先在鸟瞰图中检测SURF点,结合高精度GPS构建地面SURF地图.然后在此基础上,使用迭代最近点算法,将在线检测结果与地图匹配获得车辆全局定位,并通过扩展卡尔曼滤波将定位结果与惯导和里程计数据进行融合,提高全局定位精度.实验结果表明,所提出的方法可获得分米级定位结果,能满足智能车的定位需求.
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    阀控非对称液压缸位置控制系统自适应鲁棒控制策略
    何常玉,施光林,郭秦阳,王冬梅
    2019,53 (2):  209-216.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.02.012
    摘要 ( 818 )   PDF(1224KB) ( 202 )  
    针对一类模型中存在未知非线性函数以及未知参数的阀控非对称液压缸电液位置系统,设计了一种自适应鲁棒控制策略以提高系统的跟踪精度和鲁棒性能.通过引入动态面技术,液压系统的非线性控制器设计过程可以被极大地简化,同时,传统的反步法所固有的复杂爆炸问题可以被有效地避免.通过设计基于不连续投影方法的自适应律,系统中的未知参数可以被有效地估计并补偿到控制器中.利用Lyapunov稳定性理论对闭环系统的稳定性进行了分析,Simulink的仿真结果表明所提出的算法能够有效地提高系统的跟踪性能.
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    基于增量稀疏核极限学习机的柴油机故障在线诊断
    刘敏,张英堂,李志宁,范红波
    2019,53 (2):  217-224.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.02.013
    摘要 ( 725 )   PDF(3695KB) ( 162 )  
    为实现柴油机故障在线诊断,提出了基于增量稀疏核极限学习机(ISKELM)的快速在线诊断方法.针对核在线学习中的样本稀疏化与模型膨胀问题,提出了基于瞬时信息测量的稀疏核函数字典构造策略,根据最小化字典冗余和最大化字典元素自信息量的原则实现样本前向稀疏与后向删减,在最佳阶数内对字典进行在线扩充与修剪,从而建立阶数有限且结构稀疏的诊断模型.针对模型核权重矩阵更新问题,提出了增样学习与改进减样学习算法对核权重矩阵进行在线递推求解,降低了计算复杂度,提高了模型在线更新速度.UCI标准数据与柴油机故障数据分类实验结果表明,与几类现有在线诊断算法相比,ISKELM在保证较高分类精度的同时,极大地提高了在线建模速度,更加快速准确地实现了柴油机故障在线诊断.
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    欠约束多机协调吊运系统动力学工作空间分析
    苏程,叶佳楠,李巍,丁旺才,赵志刚
    2019,53 (2):  225-231.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.02.014
    摘要 ( 651 )   PDF(819KB) ( 182 )  
    针对多台吊机通过绳索协调吊运同一被吊运物形成的欠约束系统不满足力封闭条件而无法用矢量封闭原理求出其动力学工作空间的问题,利用牛顿-欧拉方程建立了系统的动力学数学模型,并利用Farkas和Stiemke引理将动力学工作空间的求解转换成是否存在超平面的问题.对该类欠约束系统动力学方程进行拆分,得到了动力学工作空间的求解方法.最后利用蒙特·卡罗方法进行了数值仿真,得到该类系统的动力学工作空间.仿真结果表明,被吊运物的加速度对动力学工作空间的影响不大.
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于混合引导策略的高精度萤火虫优化粒子滤波算法
    毕晓君,胡菘益
    2019,53 (2):  232-238.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.02.015
    摘要 ( 828 )   PDF(973KB) ( 208 )  
    针对现有群智能优化粒子滤波算法精度较低和收敛速度较慢的问题,提出了一种基于混合引导策略的萤火虫优化粒子滤波算法(MSFA-PF).通过在萤火虫寻优过程中加入混沌扰动搜索策略,以权衡粒子的寻优能力与开发能力;提出一种动态视觉搜索策略,以提高粒子向高似然区域移动的寻优利用率;根据粒子滤波机制设计了新的荧光亮度计算公式,以扩展观测信息,从而提高了粒子质量.仿真结果表明,所提出的MSFA-PF算法能够有效提高智能优化粒子滤波对非线性系统状态估计的精度和速度.
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于稻穗几何形态模式识别的在穗籽粒数估测
    马志宏,贡亮,林可,毛雨晗,吴伟,刘成良
    2019,53 (2):  239-246.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.02.016
    摘要 ( 759 )   PDF(5806KB) ( 197 )  
    基于稻穗几何形态特征和在穗籽粒数二者之间的映射关系,提出基于稻穗图像形态学特征机器学习的在穗籽粒测量新方法.首先,利用图像处理方法提取一次枝梗的面积、骨架长度、周长、骨架距离均值等形态特征.其次,针对一次枝梗识别,提出基于局部距离方差的提取方法,获取一次枝梗骨架.最后,使用改进的支持向量机构建稻穗几何形态特征和在穗籽粒数两者之间的映射关系.实验结果表明,用以上特征训练的分类器,预测稻穗籽粒数的相对误差平均值为6.72%,可以有效解决测量在穗籽粒数时遇到的遮挡和粘连问题.研究结果表明,稻穗形态学特征与在穗籽粒数存在确定性内蕴映射关系,该映射能够被多分类集成支持向量机训练策略描述,且识别精度高于现有回归方法.
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    奥氏体不锈钢双极板的低温超饱和气体渗碳表面改性
    姜勇,李洋,周阳,巩建鸣
    2019,53 (2):  247-252.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.02.017
    摘要 ( 775 )   PDF(1442KB) ( 160 )  
    通过低温超饱和气体渗碳(LTCSGC)处理,在316L不锈钢双极板表面形成了一层厚度约30 μm的渗碳层,研究了从基体沿渗碳层深度方向的碳的质量分数、残余应力、硬度分布和相结构,测量了渗碳后316L不锈钢双极板的接触电阻,分析了渗碳后316L不锈钢双极板在模拟质子交换膜燃料电池(PEMFC)环境中的耐腐蚀性能.结果表明:渗碳层是由膨胀奥氏体相组成的梯度材料,从渗碳层表面到基体的碳的质量分数、残余应力和硬度逐渐降低;经过LTCSGC处理后,316L不锈钢双极板的接触电阻降低了34%;在模拟PEMFC的阳极环境中,其自腐蚀电位升到 -79mV,高于工作电位 -0.1V,获得了阴极保护;在模拟PEMFC的阴极环境中,其自腐蚀电位提高了260mV,抗腐蚀性能显著提高,恒电位极化腐蚀电流密度降低了75%.
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