上海交通大学学报

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司国锦，夏唐斌，宋亚，奚立峰

2019,53 (4): 387-395.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.04.001

摘要 ( 1074 )

PDF(2420KB) ( 414 )

针对当前设备供应商提供全球维护服务中存在的租赁服务网络的广域运维问题，提出设备层、系统层、网络层动态交互的3层机会维护调度策略.根据各台设备的独立健康演化趋势，实时地规划设备层的预知维护时间间隔；基于贯序的设备层输出，在系统层进行优化调度并输出成组维护方案；基于各租赁产线的维护需求，在网络层解决租赁服务需求和维护资源约束之间的供需矛盾问题.根据调度特点建立数学优化模型，动态地更新决策向量和状态向量，并由此提出3层机会维护调度策略，得出层次递进的交互求解算法.通过算例分析，验证所提出的调度策略在广域运维领域的可行性和有效性.

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基于动-静叶片相位调制的冷却风扇离散噪声控制

彭志刚，欧阳华，吴亚东，田杰

2019,53 (4): 396-404.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.04.002

摘要 ( 1024 )

PDF(1673KB) ( 443 )

随着汽车工业的发展和人们对驾驶舒适性要求的不断提高，汽车冷却风扇组件(CFM)离散噪声水平的控制与改善日趋重要.在CFM设计的早期，寻找一种能够快速预测离散噪声的方法有助于设计师缩短设计周期，提高工作效率.为此，提出一种动-静叶片相位调制的组合方法来控制CFM的谐波噪声，即通过控制CFM叶片的角度分布参数来降低CFM噪声频谱中的二次谐波以及三次谐波成分；基于静叶(定子叶片或者支撑筋)阵列的声学百叶窗效应，设计静叶角度分布参数，使CFM噪声频谱中的一次谐波成分进一步降低,从整体上改善CFM的离散噪声水平.通过7叶片风扇分别与6静叶和8静叶的组合对所提出的方法进行实验验证，结果表明其与理论预测结果较为吻合.

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定位方案三维稳健性分析及一般解推导

林嘉,杨夫勇,郑丞,金隼

2019,53 (4): 405-412.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.04.003

摘要 ( 1171 )

PDF(1280KB) ( 362 )

空间三维定位涉及参数众多, 定位误差分析模型形式复杂, 现有研究多通过数值方法求解稳健方案, 只能得到特殊解而无法获得一般解, 难以揭示共性规律. 为此, 结合常用的工程条件和习惯引入2个附加假设, 在对三维确定性定位误差分析模型进行简化的基础上, 对定位方案的稳健性进行解析分析, 并给出最稳健方案的一般解. 以采用经典一面 (3定位块) 两销定位方式的某平板工件为例, 将该一般解与商用三维偏差分析软件VisVSA的分析结果进行了对比验证, 进而应用该一般解对某飞机后机身冲压排气管的安装定位方案进行了优化.

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宽体客机反推格栅气动性能实验与数值模拟研究

王鹏，崔玉超，陈迎春，张晓东，邓志，卢少鹏，滕金芳

2019,53 (4): 413-422.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.04.004

摘要 ( 1092 )

PDF(12328KB) ( 641 )

针对自主设计的宽体客机大涵道比涡扇发动机反推格栅，在栅前马赫数Main分别为 0.18、0.30 和 0.35 这3种典型工况下进行了实验与数值模拟研究，获得了反推格栅的气动性能和流场特性，并验证校准了反推格栅的数值模拟方法.数值模拟与实验测量的对比结果表明：数值模拟可以较准确地预测反推格栅的性能；反推格栅的出口总压恢复系数及出口落后角分布均与实验值较为吻合.

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基于两种螺旋桨建模方法的全附体船模斜拖试验数值模拟

刘义,邹早建,郭海鹏

2019,53 (4): 423-430.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.04.005

摘要 ( 1255 )

PDF(8684KB) ( 452 )

应用计算流体动力学(CFD)方法数值模拟约束模试验以获取船舶操纵水动力导数，是建立船舶操纵运动数学模型的有效方法.在数值模拟全附体约束模试验中，选定合适的螺旋桨建模方法，是既快速又准确地计算船体水动力的关键.应用CFD方法求解雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程，分别采用体积力法和基于实桨的滑移网格法对螺旋桨进行处理，数值模拟了全附体KCS船模的斜拖试验；通过水动力数值计算结果与基准试验数据的比较，验证了所采用的数值方法的可靠性.对两种螺旋桨建模方法的结果进行比较可以发现，综合考虑计算成本和计算精度，体积力法可以代替实桨方法进行全附体约束模斜拖试验数值模拟.

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薄壁球面构件普旋法兰起皱预测方法评价

杜陈阳，孔庆帅，赵亦希，于忠奇

2019,53 (4): 431-437.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.04.006

摘要 ( 901 )

PDF(5820KB) ( 390 )

为了探究现有的起皱评价方法对薄壁球面构件普旋法兰起皱发生时刻预测的精确性，以 2024-O 铝合金球面薄壁构件第一道次普旋为研究对象，通过试验方法确定了2024-O铝合金旋压法兰起皱发生时刻，同时结合数值仿真手段，基于现有的起皱评价方法分别得出了2024-O铝合金旋压法兰起皱发生时刻的结果.研究结果表明：法兰几何波动法和基于塑性失稳的理论模型可以正确地预测法兰起皱发生时刻，前者预测误差达到125%，后者误差为77%；旋压力法可以预测法兰严重起皱时刻，但无法定量预测起皱发生时刻；弹性应变能振荡法对上述两种起皱问题均无法预测.

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基于稳定性分析的电控离合器任务调度周期设计

程小宣,陈俐

2019,53 (4): 438-446.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.04.007

摘要 ( 725 )

PDF(2297KB) ( 343 )

离合器接合过程在短时间内经过空行程、滑摩和锁止3个阶段，需要合理设计其电子控制器的实时任务调度周期，以避免离散化导致系统失稳，降低接合品质.基于实时调度与控制性能协同设计的思路，建立离合传动系统动力学模型及其闭环控制模型，采用z变换进行离散化，根据离散系统稳定性得到控制任务的临界调度周期，然后模拟计算不同任务调度周期对离合器接合过程冲击度、滑摩功的影响，并在传动台架上进行试验验证.结果表明，任务调度周期小于临界值时，离合器接合品质未见显著改变；但任务调度周期一旦超过临界值，接合品质急剧恶化.

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组合式假人建模在两轮电动车交通事故模拟中的应用

秦闯，傅双枝，金先龙，侯心一，邱忠

2019,53 (4): 447-453.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.04.008

摘要 ( 1113 )

PDF(9042KB) ( 400 )

通过对标准多刚体假人和有限元人体模型进行拆分、组合、缩放，建立基于受害人真实体型特征参数的多刚体-有限元组合式假人模型，应用于一起真实两轮电动车交通事故的模拟.采用摄影测量法计算车辆碰撞速度，对事故发生时刻的现场进行三维重构，分析了碰撞后人和车的动力学响应以及电动车骑车人的损伤情况.碰撞后人和车的运动形态与真实情况基本吻合，通过模拟计算得到假人头部损伤准则(HIC)值、小腿最大弯矩和颅骨von Mises应力云图，人体损伤判定和法医鉴定结果一致，有效验证了组合式假人模型用于交通事故模拟的正确性和准确性.

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汽车空调系统制冷剂流动噪声研究及性能优化

张振宇，王理楠，陈江平

2019,53 (4): 454-460.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.04.009

摘要 ( 1181 )

PDF(15528KB) ( 370 )

汽车制冷系统运行初始阶段，从冷凝器到膨胀阀之间的管路存在气液两相流动，由此会产生气泡群且伴随着高频异响.从减少气液两相流动及消耗声能2个角度设计并验证了3种不同的消声方案，即加装小孔消音器，阀球与阀体接触处开孔以增加阀的动作值和加装扩张式消音器.通过焓差实验台将室外/内侧温度分别控制在35/27℃.通过瀑布图和主观感受对实验进行评价，实验结果表明，小孔消音器消除了9kHz以上的高频异响；阀球与阀体接触处开孔效果最优，8kHz以上基本消除，6~8kHz前半段消除，后半段噪声值降低，在人体可接受范围内；采用扩张式消音器可以消除掉高频异响，主观感受优于原状态.

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基于数值模拟的芯片冷却散热器结构优化

李健，陆繁莉，董威，蔡一凡，许梦玫

2019,53 (4): 461-467.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.04.010

摘要 ( 1463 )

PDF(13706KB) ( 533 )

针对计算机芯片冷却的典型散热器进行了三维数值模拟，对比分析了4类散热器的芯片冷却性能及翅片厚度的影响，得到了性能较佳的散热器模型和翅片厚度值.结果表明：散热器对称中心区域换热效果较差，两侧区域换热效果较好，结构设计时可重点考虑对称中心区域的强化传热.相对于A型和B型散热器，采用C型和D型散热器时，对流换热系数有显著提高，C型散热器的基板加热面温度明显降低，芯片冷却效果较佳.翅片厚度为2mm时，A型、B型和C型散热器冷却效果较佳，D型散热器翅片厚度最佳值为 2.5mm.该研究对20种不同结构尺寸的散热器进行定量对比分析，阐述了流动传热特性，为芯片冷却散热器的结构优化设计提供了理论依据和工程指导.

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废热回收型纯电动汽车热泵系统试验研究

李萍，谷波，缪梦华

2019,53 (4): 468-472.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.04.011

摘要 ( 1240 )

PDF(2054KB) ( 394 )

针对纯电动汽车设计了一套带有废热回收的热泵空调系统，采用2个分回路吸收电池和电机产生的废热，分析了电池和电机废热量产生规律以及对废热回收系统进行了整车试验.结果表明：纯电动汽车在车速变化时，电池散热量迅速增加，即废热增加；当废热回收热泵系统在2℃的工况下运行时，换热量最大可增加至 3797W，能效比范围为 1.82～2.43，增加的废热能满足制热要求；当温度降到 -7℃时，换热量最大可增至 2407W，能效比范围为 1.56～2.63，回风温度可达 13.2℃，但仍需提供额外热源才能满足制热要求.

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层结环境中浮力羽流的质量输移过程

赵亮，张巍，贺治国，谈利明，蒋后硕

2019,53 (4): 473-479.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.04.012

摘要 ( 1187 )

PDF(1884KB) ( 405 )

在线性层结盐水中进行18组浮力羽流实验，采用粒子图像测速(PIV)技术获取羽流的时空高分辨率流场，提出浮力羽流最大输移质量计算公式，并定量分析羽流卷吸及质量输移过程.实验结果表明：卷吸系数从喷口处开始沿着射流方向逐渐增加，并在最大穿透距离 0.3～0.5 倍时，于数值 0.11 左右波动，之后逐渐减小为负值.浮力羽流在羽干处卷吸入周围环境流体后，沿射流方向被输移到最大穿透距离处，并在其约 0.65 倍处垂向质量通量达到最大值；混合后的羽流最终在中性浮力层向四周扩散；最大输移质量由浮力通量、浮力频率和与喷口处于相同高度的周围环境密度共同决定.层结环境折射率变化引起的伪湍动进而导致最大输移质量计算误差约为3%，因此折射率变化的影响可以忽略.

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计及平台垂荡的立管涡激振动模拟与试验验证

袁昱超，薛鸿祥，唐文勇

2019,53 (4): 480-487.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.04.013

摘要 ( 1268 )

PDF(3019KB) ( 321 )

针对顶端平台垂荡运动与涡激振动联合作用下顶张式立管动力响应预报问题，提出了一套可供选择的时域数值模拟方法.涡激振动模拟基于流体力分解模型，流体力系数库来源于受迫振荡试验数据.采用时变轴向张力等效立管顶端平台垂荡运动对结构动力响应的影响效应，在每一分析步内根据实时轴向张力更新结构刚度矩阵.最新公布的某2.552m立管模型试验结果用于验证推荐数值方法在顶张力恒定及时变条件下的有效性，预报结果与试验观测吻合度较高.针对数值模拟与模型试验对比研究中发现的亚谐振响应、非对称振型及Mathieu型共振等现象，进行了深入研究并给出相应解释.

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铝合金车身窗框亮条翻边圆角不均匀缺陷解决方案

詹杨，赵亦希，朱宝行

2019,53 (4): 488-496.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.04.014

摘要 ( 1377 )

PDF(11202KB) ( 354 )

铝合金车身窗框亮条端头形状复杂，外形尺寸约为1000mm×30mm，厚度约1mm，沿宽度方向截面较窄，为复杂的变曲率凸截面，翻边后易出现圆角不均匀缺陷，影响表面质量.通过模拟和试验研究发现，随着凹模圆角半径的减小，亮条产品圆角不均匀缺陷得到一定程度的改善，但尚未达到理想指标.基于这一结论，提出了变圆角半径凹模解决方案及对应的凹模设计流程.模拟和试验研究表明：按照设计流程合理规划凹模圆角半径，采用凹模脊部圆角半径较小，向两侧逐渐增大的方式，减小了翻边后亮条产品不同截面圆角半径的极差值和方差值，达到了产品理想指标.

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基于晶格化的动力学Monte Carlo方法研究钛酞菁配合物氧化还原反应催化能力

周苏,胡哲,高扬,姜缜

2019,53 (4): 497-503.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.04.015

摘要 ( 933 )

PDF(3897KB) ( 423 )

应用晶格化的动力学Monte Carlo方法，研究了钛酞菁配合物(TiPc)在不同反应温度和氢氧气体分压比下的催化活性，并与铂(Pt)催化剂进行了比较.一方面，得到了如下预测结果：在470～570K温度区间内TiPc催化剂活性随温度呈非线性关系增加；TiPc催化剂的活性区域在氢氧分压比值 0.2 至2之间；在相同条件下TiPc催化剂活性高于普通Pt催化剂.另一方面，从计算化学工具的角度，验证了动力学Monte Carlo方法用于研究未知催化剂催化活性的可行性.

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磁流变缓冲器在火炮后坐中的热流耦合场分析

张广，汪辉兴，欧阳青，王炅

2019,53 (4): 504-512.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.04.016

摘要 ( 996 )

PDF(2479KB) ( 449 )

为探究磁流变缓冲器后坐过程中热-流耦合特性，设计双出杆三级独立式磁流变缓冲器，并自行研制硅树脂基磁流变胶(MRG)，对其进行稳态剪切测试，得到Herschel-Bulkley模型中稠度系数和非牛顿指数随磁感应强度变化规律；将MRG-70运用到缓冲器中，结合某型号固定式火炮炮膛合力变化规律对后坐部分进行运动分析，对缓冲器展开热-流耦合场理论分析和数值计算.结果表明：缓冲器内部能量耗散中的Poiseuille压力流损耗和Couette黏性流损耗为主要可控的部分，缓冲器中每个磁极对应位置的温度出现峰值，且不同时刻峰值不同，温度分布具有明显的非线性和时变性；阻尼通道中轴面压力分布及压力降具有非线性和时变性，缓冲器有效阻尼通道中轴面动力黏度具有明显的非线性和时变性，且在每个磁极处变化剧烈，峰值随位置而变化.

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