二硫化钼的粒径对聚氨酯复合材料摩擦学性能的影响

目的 研究二硫化钼(MoS2)颗粒粒径对热塑性聚氨酯(TPU)高分子材料的自润滑性能和耐磨性能的影响规律,提升TPU的摩擦学性能。方法 选用4种不同粒径(50、500 nm和5、50 μm)的MoS2颗粒,通过物理共混的方式制备新型MoS2/TPU复合材料,基于RTEC多功能摩擦磨损实验机,开展水润滑条件下的摩擦磨损试验。通过分析比较改性TPU的力学性能、摩擦系数、磨痕轮廓、表面形貌及其摩擦副接触面的元素组成与分布情况,揭示MoS2不同粒径尺寸对TPU的摩擦磨损机理的影响机制。结果 MoS2虽然削弱了TPU的部分力学性能,但摩擦过程中形成的MoS2润滑膜有效降低了TPU的摩擦系数和磨损程度。改性TPU的拉伸强度和断裂伸长率随着MoS2粒径减小呈现先增高、后降低的趋势。500 nm MoS2改性的TPU拉伸强度和断裂伸长率最大,分别为33.80 MPa和334.55%。改性TPU的平均摩擦系数和体积行程磨损率均随着MoS2粒径的减小呈现先降低、后增高的趋势,500 nm MoS2改性TPU的平均摩擦系数和体积行程磨损率最小,当载荷为40 N时分别降低了58.1%和97.8%。长时的摩擦磨损试验表明,Al2O3陶瓷球与500 nm MoS2改性的TPU磨损之后的表面S、Mo元素质量分数之和最高,为34.95%,说明小粒径MoS2更加有利于持续转移并稳定吸附在磨损表面。结论 适当粒径MoS2有利于磨损界面MoS2润滑膜的形成和抑制TPU力学性能的削弱,降低改性TPU摩擦系数和磨损量。该研究可为设计具有优异低摩擦、耐磨损性能的新型水润滑轴承复合材料提供参考。     

船舶可倾瓦推力轴承工况参数对润滑特性的影响

为研究船舶工况参数对可倾瓦推力轴承稳态和瞬态润滑特性的影响,利用Matlab建立船舶可倾瓦推力轴承热弹流体动压润滑计算模型,考虑轴瓦的热弹性变形,联立黏温方程、能量方程、油膜刚度和阻尼系数方程求解模型,研究热弹性变形以及不同载荷和转速情况下船舶可倾瓦推力轴承的润滑特性。结果表明：考虑热弹性变形时,最小油膜厚度增大,最大油膜压力和最高油膜温度降低;在正常运行工况条件下,轴瓦的热弹性变形有利于改善推力轴承的润滑性能,轴承设计时应考虑材料的抗压性和耐热性;在转速不变时随着载荷的增大,最小油膜厚度降低,最大油膜压力、温度、油膜刚度和阻尼均增加,需要特别注意重载工况下轴承的动压润滑状况;在载荷相同的情况下,随着转速的提高,油膜厚度和油膜温度增大,油膜压力变化不明显,油膜刚度和阻尼随转速增大而降低,在转速较低时下降较为明显。研究结果为优化轴承设计、提高轴承运行的可靠性和稳定性提供参考。     

多孔射流式通风的流场特性分析

为了分析多孔射流风机作用下风场的流场特性,文中采用CFD方法,对多孔射流式风场模型内部流场进行了数值模拟,对比分析了不同喷嘴数量及排布方式对流场性能的影响,并引入涡动力学理论,分析了流场内涡结构的分布发展规律及其对流体掺混的影响。结果表明：喷嘴的数量及排布方式对流场性能有显著影响,外围喷嘴会对中心喷嘴的流动起到限制作用;流向涡对流体掺混效果的作用比展向涡大,在涡量一定的情况下,流向涡尺度越大、衰减越快,流体间的混合效果越好,流场稳定性越高。流场内速度及涡动力学分布表明,流场稳定性随着喷嘴数量的增加而显著提高,因此在保证经济性的前提下应尽量采用数量多的喷嘴排布方式。     

风冰联合作用下大型单桩海上风电机组动力特性

考虑风荷载与冰荷载联合作用对大型单桩海上风电机组的影响,基于IEA 15 MW超大型单桩海上风电机组,采用一体化分析软件Openfast建立风冰联合作用下大型单桩耦合数值模型,开展超大型单桩海上风电机组在风冰联合作用下的动力响应分析。探究不同加载时长、冰激振动模型以及疲劳损伤组合方法对大型单桩海上风电机组的动力响应规律。计算结果显示：不同冰载数值计算模型塔基与泥面线载荷的计算结果差别较大,泥面线受冰荷载影响较大,同时泥面线位置较塔基位置承受更大的疲劳损伤,应重点关注。采用不同的荷载组合方向进行泥面线与塔基位置的疲劳损伤估计时,计算结果较风冰联合作用下疲劳损伤相对误差较大。因此,宜采用风冰联合加载的方法进行大型单桩海上风电机组的动力响应模拟,进而开展超大型单桩海上风电机组的疲劳损伤估计。     

新型环形多极柱电磁阀衔铁的结构优化

针对环形多极柱高速电磁阀衔铁设计需要兼顾磁路磁阻、衔铁质量及衔铁运动的阻尼问题,提出了环形极柱电磁阀衔铁不同区域对电磁力贡献大小不同的设想,通过仿真计算结果证实了设想的正确性,并得到了电磁力在衔铁上的分布规律。据此,提出了两种在衔铁上开槽的结构设计。通过对比分析得出,扇形槽方案比梯形槽方案好。然后以电磁阀开启响应时间和关闭响应时间为目标,对扇形槽几何参数和衔铁厚度开展多目标优化。结果表明：优化后,运动件减重21.6%,电磁阀开启响应时间减少11.1%,关闭响应时间减少30.0%,减小衔铁运动油膜阻尼的同时提升了电磁阀整体的动态响应特性。     

堰塞坝背水面坡度对溃决过程影响机理大尺度试验

堰塞坝溃决物理概化试验是当前研究堰塞坝溃决机理较为可行的方法,但在现有堰塞坝溃决试验中,由于试验坝体尺寸较小、试验上游库容不足,导致试验的溃决过程与实际堰塞坝溃决存在较大差异。为尽量克服库容的不足所带来的影响,本文采用了最大库容达380m3的大尺度堰塞坝溃决试验系统。本文以无粘性、宽级配砂砾料堰塞坝为对象开展了多组室内大尺度溃决试验来揭示堰塞坝溃决机理,并通过设置不同背水面坝坡来研究其对溃决过程的影响。通过试验发现堰塞坝溃决过程可以分为沿程冲刷、溯源冲刷、快速发展和溃口稳定四个阶段。在溃决过程中发现陡坎侵蚀和溃口两侧土体失稳坍塌是溃口快速发展的主要机理。不同背水面坡度下的沿程冲刷阶段冲蚀特征基本相似,而溯源冲刷阶段及快速发展阶段溃决过程差异显著,较大的背水面坡度使溯源冲刷阶段跌坎水流更容易得到发展,进而影响溃口处的垂向冲深及侧向发展,导致快速发展阶段更易形成垂向落差较大的陡坎洪水冲蚀。从溃决历时来看,坡度的增加使溃口发展更快、峰值流量出现时间更早,进而导致溃决历时缩短。坝顶溃口宽度及峰值流量也会随着坡度的增加而增加。在本试验还较好地重现了天然堰塞坝下游河道两岸的淤积现象,并根据堰塞坝溃决过程中的水流特点、泥沙运动及溃决完成后下游河道的地貌,初步分析了淤积区的形成机理。     

二甲醚湍流射流推举火焰的燃烧机理研究

对长、宽、高为650 mm×400 mm×12 mm的半闭口狭窄矩形通道（海伦-肖装置）内的甲烷/空气层流预混火焰传播过程进行了实验研究,探究当量比φ在0.6~1.2范围内、火焰传播角度ω在垂直向下-90°至垂直向上90°区间对火焰前锋轮廓发展及非标准层流火焰速度的影响。结果表明：火焰在通道内的传播分为热膨胀、准稳态传播和端壁效应3个阶段,每个阶段具有各自不同的前锋轮廓特征。由于瑞利-泰勒不稳定性机制的作用,所有当量比工况下向上传播的火焰均在准稳态传播阶段中呈现出明显的锋面褶皱与胞状结构;对向下传播的火焰而言,其在贫燃工况（φ为0.6,0.8）下的胞状不稳定性得到了有效抑制,而在当量比φ=1.0及富燃工况（φ=1.2）下,该稳定性效应并不显著。火焰瞬时速度与标准层流速度的比值Ui/UL,在φ=0.6的极贫燃工况与其他当量比工况下展现出明显不同的发展特性,极贫燃工况火焰向上传播时（ω=90°）,Ui/UL随着传播过程的进行一直增大,直到火焰触碰壁面末端熄灭,整个过程Ui/UL与火焰传播方向呈正相关关系;而对于其他当量比工况,Ui/UL在传播过程中均先升高后下降,火焰触碰壁面末端熄灭前其值趋于稳定,其平均速度与标准层流速度的比值Ua/UL在水平传播（ω=0°）时达到最大值。     

三峡升船机成组船舶进厢水动力性能研究

以全平衡垂直升降为核心的三峡升船机,是目前世界上规模最大、运行条件最复杂、技术难度最高的升船机。在三峡升船机复杂的外部通航环境无法改变的情况下,轨道牵引系统无法安装布置。为提升三峡升船机的通过效率,提出采用推轮顶推的方式实现船舶进出船厢,但必须要面对成组船舶在上下闸首狭窄航道中的低速航行问题。文章主要围绕成组船舶进出船厢时在狭窄水道中低速航行的典型工况,考虑浅水效应、岸壁效应以及船-船间干扰等因素的影响,分析两船的水动力特性和船间干扰力情况,为后续升船机效率提升提供理论依据。     

基于修正GTN模型的高压水泵主轴断裂失效检测

主轴断裂失效会导致高压水泵内部高压水喷出,可能引起事故,严重者甚至影响人身安全。高压水泵主轴处于水泵的内部,检测参数的选择和测量存在很大的不确定性,且最为判断特征的轴体振动信号中,强噪声会干扰阈值信号的判断,影响失效检测结果的准确性。提出一种基于修正GTN模型的高压水泵主轴断裂失效检测方法。利用速度传感器测定高压水泵主轴的振动信号,通过小波包分析对振动信号去噪处理,结合修正GTN模型,搭建基于故障树的高压水泵主轴断裂失效检测模型,对高压水泵的主轴断裂失效情况检测。实验测试结果表明：所提方法具有较低的误检率以及较高的查全率,能够有效提升检测效率。     

柴油/天然气船用双燃料低速机甲烷逃逸浓度软测量

为消除甲烷逃逸浓度软测量过程中测试参数之间延迟对软测量实时性和精度的影响,提出一种基于长短时记忆（long short-term memory, LSTM）神经网络和互信息（mutual information, MI）的船用双燃料低速机甲烷逃逸浓度软测量方法。首先,利用互信息进行辅助变量筛选和变量时间延迟的计算;将预处理后的数据导入LSTM模型来预测甲烷逃逸浓度;最后使用某低速双燃料机甲烷逃逸治理系统的历史数据进行模型性能的验证。结果表明：基于LSTM和互信息的软测量模型具有较好的预测能力,为船舶双燃料低速机甲烷逃逸浓度的监测提供了一种有效参考方法。