阻流条件下双声道超声流量计测量性能实验研究

在水流量标准装置上,换能器采用"V"法夹装方式,针对换能器安装角度、单弯头,下游蝶阀,渐扩管等阻流影响条件下,对双声道超声流量计的误差变化规律进行试验,实验结果表明,换能器安装角度在30°～60°范围的超声流量计的流量误差和重复性优于其它安装角度范围;在没有其它阻流件影响的前提下,安装位置距离上游渐扩段6D以上、单弯头和下游蝶阀等阻流件8D以上的距离,双声道超声流量计的误差在1%以内。     

采煤机液压调姿牵引机构的力学特性与设计

为改善采煤机整机受力状态、优化导向滑靴导向支撑方式、降低牵引机构故障率、增强采煤机工作的安全性和可靠性,针对传统采煤机牵引机构特点,提出一种采煤机液压调姿牵引机构.给出了主要结构参数的设计计算方法,建立了液压调姿牵引机构的力学模型,确定了牵引机构传动箱壳体摆角范围为0~10°和实现机身调姿范围为0~30mm,并分析了牵引负载变化对液压调姿牵引机构主要设计参数的影响.结果表明:当支撑点分别处于最高(θ=0°)和最低位置(θ=10°)时,牵引负载和油液可压缩性引起的相应牵引传动箱壳体摆动角度最大变化量分别为0.178°和0.0754°,支撑点高度最大变化量分别为0.009 5mm和0.447mm.研究表明,机身姿态受牵引负载变化和油液可压缩性共同作用的影响较小,液压调姿牵引机构可以满足对外负载变化的刚性需求.研究结果为采煤机液压调姿牵引机构的工程应用设计提供理论基础.     

基于延迟均衡的CO_2两相引射器模型研究

引射器对跨临界CO_2引射制冷系统性能有极大的影响。本文考虑CO_2两相引射器中存在的非平衡相变、超音速和壅塞等复杂流动现象,构建了CO_2两相引射器的1D分布模型,并采用延迟均衡理论分析喷嘴中的非平衡相变过程。与实验结果比较显示,所建立的延迟均衡模型能够很好的预测引射器的性能。此外,通过与均衡模型的相比显示,在本文所选工况下,延迟均衡模型计算所得的主动流流量比均衡模型预测值低12.39%~25.30%,同时非平衡现象将延缓喷嘴中的膨胀过程,使得喷嘴出口压力比均衡模型预测值高。本文采用所建模型进一步分析了引射器的结构对性能的影响,结果显示在一定的工况下存在最优的混合室直径使得引射系数和升压比都较高;而当混合室直径一定时,较长的混合室有利于提高引射器的升压比。     

风道结构对自提冷冻冷藏柜空气流场和温度场的影响

风道结构的改变可有效改善自提冷冻柜内部气流组织和优化热环境性能。本文在自提冷冻冷藏柜有负载状态下,针对上送上回的送回风方式,改变风道结构,即轴流挡板角度(30°、45°、60°、90°)、背部送风孔板开孔方式(上疏下密的非均匀式开孔、下部集中式开孔、等间距式开孔)以及送风板开孔率(6%、8%、10%),建立10种模型并对比分析,选取最优结构模型。并将原始结构(挡板角度45°、集中开孔方式、开孔率6%)模拟与实测结果进行对比,验证了模型的正确性。数值模拟和实验验证结果显示,回风板角度60°时相比于原对照组45°的均匀性提高了23. 0%,非均匀开孔方式相比于集中式开孔速度均匀性提高了4. 8%,且开孔率为8%时比原6%的整体均匀性提高了5. 1%,因此在回风板角度α=60°,送风板非均匀式开孔、开孔率φ=8%时冷冻柜气流组织合理,热环境性能较为理想。     

古筝弦-码结构的三维动力学分析与试验验证EI北大核心CSCD

弦-码结构是古筝发声系统的重要组成部分,也是古筝发声机理研究的首要问题。将古筝琴码考虑为刚性双码脚,弦振动考虑为有界弦振动,建立了弦-码结构的三维动力学简化模型,给出了其对应各码脚法向作用力的解析表达式,通过该解析公式利用MATLAB软件数值计算分析了不同拨弦角度(γ=0°,γ=45°,γ=90°,γ=135°)时各码脚法向作用力的变化规律,并进行试验测量验证。结果表明:弦-码结构的三维动力学模型有效、可靠;水平拨弦(γ=0°)时,左码脚动态力的最小值接近于0,说明该码脚几乎脱离琴体表面,可见水平拨弦易造成跳码,与实际古筝演奏情况符合;竖直拨弦(γ=90°)时,左右码脚的作用力同相位,且合力最大;45°角拨弦(γ=45°)与135°角拨弦(γ=135°)琴码两码脚作用力反对称,且两种拨弦方式左右码脚的作用力相位均相反;研究结果优化了古筝弦-码结构的动力学模型,总结了不同拨弦方式下码脚作用力的变化规律,为古筝的进一步研究提供参考。     

2mm喉径喷嘴入口段对其流出系数的影响

喷嘴形状是实现并保持通过其流量稳定的关键,通过对设计入口半径为喉部2倍,扩散角为2.5°、4.0°、6.0°,名义喉径为2mm的3个喷嘴的流出系数测量发现:不同扩散角喷嘴的流出系数存在差异,最大差异达1.72%.对扩散角为2.5°喷嘴抛切测量后发现:入口半径略超过了国际标准的规定,且圆度较大.对具有不同入口半径、扩散角,喉径为2mm喷嘴的数值模拟发现:对于具有相同入口半径、不同扩散角的喷嘴,流出系数几乎完全一样;入口半径为喉径2倍时,流出系数最大;对于略超过国际标准规定的R=(1.5～2.5)d范围内喷嘴的模拟计算表明,流出系数间的最大差异仅为0.33%.因此,推断实际喷嘴入口段圆度较大,即入口轮廓与理想轮廓的较大差异,是造成不同喷嘴流出系数间差异的主要原因.     

人字脊蛇形通道微混合器性能的研究北大核心CSCD

微混合器是微芯片集成系统中重要的组成部分,广泛应用于生物分析,化学合成等领域。为了提高被动式微混合器在低雷诺数层流条件下的混合效率,本文设计了一种人字脊蛇形通道微混合器并对其混合结构和流体参数展开分析研究。在人字脊高度和角度对流体混合作用研究的基础上,取人字脊角度θ=45°,d/H为1/2时,分析流量大小对混合效果的影响。同时,选用PBS溶液和台盼蓝染色液进行实验测试,综合评估微混合器混合性能。结果表明:在一定结构参数取值范围内,人字脊高度与通道高度之比越大,流体混合越充分,最佳人字脊角度在40°~50°之间;流体流动速度越小,混合质量越高。模拟和实验平均误差不超过10%,具有良好的一致性。本研究为被动式微混合器混合效率的提升提供参考。     

含预裂缝复合材料缠绕圆柱壳轴压承载特性分析

为探究穿透裂缝对复合材料缠绕圆柱壳承载能力及失效模式的影响,首先开展不同壁厚含预裂缝复合材料缠绕圆柱壳轴向压缩试验。对于A系列厚壁圆柱壳,裂缝导致承载能力下降53.96%,失效模式由局部屈曲转化为裂缝扩展、脆性断裂;而B系列薄壁圆柱壳均发生局部屈曲,裂缝使承载能力下降12.59%。其次,采用有限元软件ABAQUS 6.14,基于非线性RIKS算法,建立轴压作用下含预裂缝复合材料圆柱壳极限承载能力计算模型,通过引入Hashin失效准则及损伤演化判据,预测结构渐进破坏模式及极限荷载。数值结果与试验数据吻合良好,最大误差为7.01%,验证了数值算法的可靠性。在此基础上,探讨裂缝方向、缠绕角度对含预裂缝复合材料圆柱壳极限承载的影响,可知:对于±55°螺旋铺层复合材料圆柱壳,随裂缝角度α增加,极限承载能力先升高再降低,当α=45°时,具备最大承载能力;对于含开缝角α=15°、45°、55°缠绕圆柱壳,随缠绕角θ增加,其承载能力呈先上升后下降趋势。且开缝角越小,缠绕角度对极限荷载的影响越大,当缠绕角θ=30°时,达到最大承载能力。     

用BP神经网络模型预测Ni-TiN镀层的耐腐蚀性能

采用脉冲电沉积方法,在45钢表面制备NiTiN镀层。采用X射线衍射仪和扫描电镜对Ni-TiN镀层进行组织结构和表面形貌分析,利用BP神经网络模型对Ni-TiN镀层的耐腐蚀性能进行预测。结果表明,在Ni-TiN镀层中存在Ni和TiN相。衍射角2θ=44.80,52.23和76.75°分别对应于镍晶面的(111)、(200)和(220);而衍射角2θ=36.63,42.62和61.79°则分别对应于TiN晶面的(111)、(200)和(220)。在TiN粒子浓度一定时,大电流密度和小占空比脉冲电沉积可获得表面致密、光滑,腐蚀坑较小的镀层。3×8×1型神经网络模型的预测结果与实测结果相差不大,最大误差为4.1%。     

抢渡长江的数学模型

选手在"抢渡长江"比赛中如何以最短的时间顺利到达终点建立了一个通用的约束性最优解模型.考虑一般的情况,即游泳者的速度U、游泳角度θ、水流速度V的变化规律都未知.用y表示游泳者离岸边的垂直距离,把U、θ均看作关于y的函数,分别记作U(y)、θ(y).本文所给出的约束性最优化模型如下:({minT=∫1160 0 dy/Usinθ s.t.∫1160 0 V(y)+Ucosθ/Usinθdy=1000)在模型的求解中,为了问题的简化,假设U一定,即游泳者始终保持游泳的速度恒定.将江面的宽度作细分,记每点为y1,y2,…,yn.设在任意的一段[yi,yi+1)中,游泳者的角度为θi(i=1,2,…,n-1),水流速度为沿离岸边距离的线性连续函数:Vi(y)=piy+qi(i=1,2,…,n-1,y∈[yi,yi+1),其中,pi=V(yi+1)-V(yi)/yi+1-yi,qi=V(yi)-yiV(yi+1)-V(yi)/yi+1-yi.模型的求解方法可以采用拉格朗日条件极值的求解方法和二分法来求解.本文中我们利用VC++编程实现.而且,对江面宽度所作的细分y1,y2,…,yn将大大影响到模型的最优解.当n取值越大时,即剖分越细时,模型得到的结果越优.对于问题4中描述的水流速度连续变化的条件下,我们得到具体的结果如下对江面划段数n 最短时间T(sec) 对江面划分的段数n 最短时间T(sec) 对江面划分的段数n 最短时间的T(sec) 3 891.4781 9 883.2587 1160 881.6862     

Two-fluid model of refrigerant two-phase flow through short tube orifice

Pronounced hydrodynamic and thermodynamic non-equilibrium exist in the flow of refrigerant through a short tube orifice under typical operating conditions. A non-equilibrium two-fluid model (TFM) for refrigerant two-phase critical flow inside the short tube orifice is developed. Both inter-phase velocity slip and inter-phase temperature difference are taken into account in the model. The mass flow rate, the two-phase velocity and temperature distributions in a short tube orifice are simulated. Comparisons among the experimental data of refrigerants R134a, R12, R22, R410A and R407C flowing through short tubes, the predictions by the TFM and by the homogeneous equilibrium model (HEM) show that the TFM gives acceptable predictions with the deviations of ±20%, while the HEM underestimates the flow rate by 20% or so.     

Retroreflecting ellipsometer for measuring the birefringence of optical disk substrates

A retroreflecting ellipsometer has been constructed for measuring the birefringence of optical disk substrates. In contrast to conventional ellipsometers with two mechanical arms, this system has only one arm along which both the incident and reflected beams travel. This construction eliminates the mechanical limitations of conventional ellipsometers, thereby permitting normal incidence on the sample. In addition, the single arm is adjustable in two dimensions, with the polar incident angle, θ(inc), varying from 0° to 70°, and the azimuthal incident angle, Φ(inc), varying from 0° to 360°. The condition of normal incidence permits accurate measurement of in-plane birefringence. The adjustability of both θ(inc) and Φ(inc) is necessary for the measurement of possible tilts of the index ellipsoid, and also for the variation of birefringence through the substrate thickness. Measurement results showing the useful features of the equipment are presented. The optics of the hemispherical assembly used for retroreflection as well as for the elimination of undesirable refractions are also studied by use of the ZEMAX lens design program.     

复杂面内应力状态下平面编织高铝纤维增强氧化铝基复合材料强度及疲劳寿命预测方法

针对平面编织氧化铝基复合材料提出了一种复杂面内应力状态下的强度准则和疲劳寿命预测方法。通过拉伸、压缩及纯剪切试验,分别获得了材料的静强度指标。考虑材料拉、压性能的差异和面内拉-剪联合作用对材料强度的影响机制,提出了修正的Hoffman强度理论。采用该强度理论预测得到的偏轴拉伸强度与试验结果基本一致,偏差不超过10%。开展了偏轴角θ=0°、15°、30°、45°,应力比R=0.1,频率f=10 Hz的拉伸疲劳试验,试验结果表明随着偏轴角的增加,相同轴向拉伸载荷下的疲劳寿命逐渐降低。由于面内剪切应力分量的作用,疲劳失效由纤维主导逐渐过渡到纤维和基体共同主导的模式。基于单轴疲劳寿命曲线,采用Broutman-Sahu剩余强度模型表征剩余强度随疲劳循环次数的变化规律,结合剩余强度演化模型和修正的Hoffman强度理论,提出了一种面内复杂载荷条件下的疲劳寿命预测模型,并引入疲劳剪切损伤影响因子表征拉-剪应力联合作用对材料疲劳行为的影响。采用本文提出的疲劳寿命预测模型,预测不同偏轴角拉伸疲劳寿命,预测结果与试验结果基本一致,偏差在1倍寿命范围内。比较结果表明在给定应力比、温度和疲劳载荷频率条件下,该疲劳寿命预测模型可以用来预测平面编织氧化铝基复合材料拉-剪复杂面内载荷条件下疲劳寿命。      

基于非定常气动力降阶的AGARD445.6硬机翼不同迎角颤振研究

以AGARD445.6硬机翼为研究对象,发展了基于计算流体力学与模态叠加的并行流固耦合方法,计算该机翼在不同初始迎角、不同来流速度的气动弹性时域响应,结果表明:初始迎角小于7°时,该机翼颤振速度随着初始迎角增加而降低;初始迎角7°~10°,颤振速度随着迎角增大而增加。在10°迎角条件建立了基于径向基神经网络的非定常气动降阶模型,准确预测不同速度、减缩频率的非定常气动力,并使用时域龙格库塔法和频域VG法预测10°迎角的颤振特性;建立考虑初始迎角输入的非定常气动降阶模型,预测机翼不同初始迎角的颤振特性。基于降阶模型的初始迎角对颤振边界影响的机理分析表明:小迎角时,随着迎角的增加广义力系数幅值比增加,导致颤振速度的下降;迎角大于7°后展向涡改变了机翼表面压强分布,导致一扭广义力系数幅值比降低,从而增加该机翼颤振速度。     

Discrete element modelling of grain flow in a planar silo: influence of simulation parameters

There is extensive engineering literature concerning the prediction of pressure and flow in a silo. The great majority of them are based on continuum theories. The friction between the stored material and the silo wall as well as the inclination of the hopper at its base are considered to be the most influential parameters for the flow pattern within the silo. In this paper, the filling and discharge of a planar silo with a hopper at its base has been modelled using DEM. The aim is to investigate the influence of DEM model parameters on the predicted flow pattern in the silo. The parametric investigation particularly focused on the hopper angle of inclination and the contact friction between particles and walls. The shape of the particles was also considered by comparing spherical and non-spherical particles, thus providing an insight into how particle interlocking might influence solids flow behaviour in silos. The DEM computations were analysed to evaluate the velocity profiles at different levels as well as the wall pressure distribution at different stages during filling and discharge. A detailed comparison reveals several key observations including the importance of particle interlocking to predict a flow pattern that is similar to the ones observed in real silos.     

Numerical study on the spontaneous condensation flow in an air cryogenic turbo-expander using equilibrium and non-equilibrium models

The difficulty of data measurement in cryogenic environments and the complicated mechanism of nucleation process have restricted the design of wet type turbo-expander for cryogenic liquid plants. In this paper, equilibrium and non-equilibrium models are used to model the spontaneous condensation flow in a cryogenic turbo-expander along the main stream passage including nozzle, impeller and diffuser. The comparison shows a distinct difference of the predicted wetness fraction distribution along the streamline between the equilibrium model and the non-equilibrium model. In non-equilibrium model, the distributions of supercooling and nucleation rate along the length of turbo-expander are given for the analysis of flow characteristics. The comparison of outlet wetness fraction with the experimental data is also provided for verification and discussion. Both the effects of the rotation on nucleation and the effects of the nucleation on flow along suction side of the impeller are investigated.     

晶粒位向对AZ31挤压板材Hall-Petch关系的影响

本文研究了AZ31镁合金挤压板材热处理后不同晶粒尺寸下各角度的拉伸性能与变形行为,通过分析拉伸曲线和变形后的位错类型来确定不同角度下的拉伸变形机制。结果发现:沿板材法向0°,22.5°,45°,67.5°,90°拉伸后的屈服强度与晶粒尺寸符合Hall-Petch(H-P)关系,但H-P参数值各不相同,0°具有最高的σ_0和最低的K_y,其变形机制由拉伸孪晶为主导与棱柱面a滑移共同作用;45°拉伸时具有最低的σ_0和最高的K_y,变形机制为基面a滑移主导;90°下的H-P参数值与0°相接近,c位错及a+c位错开始出现,棱柱面滑移与拉伸孪晶共同主导变形机制,孪晶可以协调变形改变晶粒取向和促进非基面滑移的产生。     

碳纤维复合材料传动轴承扭性能优化设计

利用数值模拟分析的方法研究了铺层角度、厚度、顺序以及对称性对碳纤维复合材料传动轴抗扭性能的影响规律。研究发现结构抗扭截面系数在单向铺层方向为接近0°、45°及接近90°时较高,且随着铺层厚度增加而增大;扭转刚度则在40°～70°较好。在接近0°和接近90°铺层间铺设45°铺层能提高零件抗扭性能;与反对称铺层方案相比对称铺层方案更有利于零件承受扭矩。将优化铺层方案应用在某型号风机传动轴的设计中,试验证明能够满足使用要求并达到节约原材料的目的。     

超疏水高疏油铝滤网的制备及其耐腐蚀性能

目前针对抽油烟机铝滤网的黏附油烟及腐蚀性问题等研究较少。利用Fe Cl3溶液刻蚀并沸水处理铝滤网,并采用十七氟癸基三甲氧基硅烷对其表面进行改性,制备出具有超疏水高疏油表面的铝滤网。利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪对滤网的表面形貌和成分进行了分析,用接触角测量仪对试样的润湿性能进行了测量,用电化学工作站对试样的耐腐蚀性能进行了研究。结果表明,在铝滤网表面制备出了微纳米复合结构,对去离子水、丙三醇、二甘醇、大豆油的接触角分别达151. 00°、148. 00°、143. 00°、140.75°,对去离子水、丙三醇、大豆油的滚动角分别为1°、5°、15°,处理后的铝滤网在自然环境和高温环境中具有优异的稳定性,电化学测试表明其具有更好的耐腐蚀性能,在3.5%Na Cl溶液中的缓蚀率达85.8%。