Exploring the biomechanics of walking and crowd “flow”

Crowd movement simulation models are generally based on aggregated speed and flow data collected more than 50 years ago. There appears to be no validated modelling capability to include the impact of recent and future changes in population demographics, resulting from an ageing population and increasing obesity rates. New analytical approaches and data gathering are required to successfully model crowd movement and safety for current and future generations. This study carried out (a) a review of the primary components of crowd movement, demographics and analytical techniques, (b) prototype experiments to investigate age-related aspects of space and potential points of contact and (c) a new predictive model for crowd flow analysis based on pedestrian biomechanics and anthropometric data. The model uses the physical space taken up by the biomechanical walking process and the spatial buffer between points of potential contact with other pedestrians to predict the speed of movement at different levels of congestion. The new analytical model was used to predict single file speeds (for people with different demographics in congested space), which compared well with published experimental data. The next steps for model development for wider “flows” and additional experiments to provide data sets for wider demographics are also proposed.     

高压料床挤压对钢渣易磨性改善的应用研究

在分析了大量钢渣原料的化学成分、矿物组成和粉磨邦德功指数基础上，依据辊压机高压料床挤压粉碎原理，本文采用辊压机对钢渣进行预挤压试验，并参照相对易磨性试验方法，对比了挤压前后钢渣粉磨特性的变化，试验结果表明辊压机高压料床的挤压粉碎作用大大改善了钢渣的易磨性，有效的降低了钢渣的粉磨电耗。     

伞帽用高铬铸铁在热强碱腐蚀环境下的磨损分析

针对氧化铝行业中常用的Cr28和Cr20高铬铸铁伞帽在相同工况条件下的磨损机理进行分析,并对比研究了实际生产中两种失效材料的成分、组织及性能。结果表明,伞帽部件在高温强碱腐蚀条件下受到外界冲刷时,磨损量由微切削磨损与变形磨损这两种机制共同决定。含铬量较高的Cr28高铬铸铁,其冲刷和抗腐蚀磨损性能均优于Cr20高铬铸铁。伞帽服役寿命主要受浆料和表层的铸铁材料两大因素影响。两种试验材料经淬火+回火处理后,基体组织中主要为回火马氏体+M₇C₃型碳化物+少量残留奥氏体,其中含铬量较高的Cr28高铬铸铁中共晶碳化物含量更高,且分布更加弥散,其平均硬度值为64.0 HRC,高于Cr20高铬铸铁的60.2 HRC。最终确定Cr28高铬铸铁作为伞帽材质更能满足氧化铝生产及设备检修周期的需要。     

高温烟气中煤焦气化行为

针对高温烟气中煤焦的气化行为，本文采用FactSage 6.1计算了煤焦在高温烟气下的高温反应特性，并利用热重分析仪分析了煤焦气化行为。通过沉降炉实验进一步研究了不同温度、气体配比、粒径条件下气体产物的动态析出特性，同时计算了评价指标α、β、LHV值。结果表明：随着温度的升高，气体产物H₂和CO的含量增加，β、α、LHV值增大，CH₄和CO₂的含量下降。在温度为1200℃时，β、α值分别由CO₂/CO比为10∶70时的10.80%、5.21%增加到CO₂/CO比为50∶30时的24.71%、41.06%。同时，随着CO₂/CO比值的增大，高温烟气对煤焦气化反应抑制减弱。通过对比反应温度和粒径对煤焦气化反应的影响，得出反应温度远大于粒径对煤焦气化反应的影响。通过实验验证了向高温烟气中喷吹煤焦制备高品质可燃气体方法的可行性。     

一种大型复杂构件加工新模式及新装备探讨

大型复杂构件是航空航天、能源、船舶等领域装备的核心结构件，此类构件通常具有尺寸大、形状复杂、刚性弱等特点。传统“分体离线加工-在线检测”模式存在工艺不稳定、过程复杂、柔性差、周期长等问题，以龙门式多轴数控机床加工为代表的“包容式”加工模式，难以适应大型复杂构件的高效高质量加工制造需求。提出一种基于移动式和吸附式机器人的多机协同原位加工新模式，通过多机器人系统自主寻位、精确定位加工与加工质量原位检测，实现大型复杂构件多安装面并行铣削、制孔与打磨等作业。多机器人系统包括移动式混联机器人、吸附式并联机器人、移动式串联铣削机器人、移动式双臂加工机器人和移动式打磨机器人。构建多机协同原位加工模式，需要揭示多机器人协同原位加工行为与大型弱刚性结构件质量控制的交互机理，面临着本体、测量、工艺和集成四个方面的挑战，需要设计高灵活、高刚度的移动式和吸附式加工机器人，解决移动机器人自主准确寻位和超大结构件原位高精检测难题，攻克加工变形误差在线补偿和振动抑制技术，通过集成实现多机协同高效高精加工，为大型复杂构件的高效高质量制造提供创新技术及装备，并实现此类构件制造核心技术及装备自主可控。     

基于人工神经网络的柴油机失火故障诊断

车载诊断系统在诊断失火故障时,采用基于曲轴段角加速度和阈值规则相结合的方法,该方法在内燃机高速轻载运行时诊断单缸完全失火工况存在一定的局限性。通过对比分析失火和正常工况下曲轴瞬时转速的幅频和相频特征,提取不同谐次的幅值和相位信息,结合人工神经网络作为故障模式识别工具,得到了一种改善方法。通过台架实验,对此改善方法进行了单缸完全失火、两缸完全失火和单缸一定程度失火的故障诊断测试。结果表明,在实验条件下该方法可以有效识别不同的失火模式,并可在单缸失火模式下实现失火程度判别。同时,该方法通过少量工况数据训练神经网络,即可实现一定转速范围内的失火诊断,可行性强,可用于发动机失火故障在线诊断。     

枞树型核电轮槽精铣刀制造技术优化设计

以枞树型叶根精铣刀为例,阐述了可换硬质合金型线刀体和刀片精铣刀的优化设计、制造工艺、建模及优化设计,进行切削过程加工策略优化和加工过程模拟,设计制造了锥柄专用工装及检测环规、磨削刀片后角专用工装,采用NUMROTO软件编制刀片加工工步。该项目研制的可换刀片精铣刀型线精度完全能达到进口铣刀水平,能满足大部分轮槽与叶根加工对型线精度的要求,可以大幅度节约刀具费用。     

高粘度流体横掠麻面管的传热与流动特性研究

采用三维数值模拟方法,研究不同Re(381、572、763、954、1144)下凹坑直径d(1.8、2.0和2.2 mm)、深度h(0.9、1.0和1.1 mm)、轴向距离p(10、12和14 mm)、周向距离l(5.236、6.283和7.854 mm)与布置型式(叉排、顺排)对高粘度润滑油横掠麻面管流动与传热的影响。结果表明:外壁周期性凹坑的存在使得麻面管油侧换热增强,同时减阻效果明显;相比于光管,当Re=381～1 144时,麻面管油侧Nu增加了28.6%～55.4%,阻力系数f减小了0.59%～26.9%,综合换热性能指标η为1.05～1.59。     

A comparative thermodynamic analysis of Kalina and organic Rankine cycles for hot dry rock: a prospect study in the Gonghe Basin

Hot dry rock is a new type of geothermal resource which has a promising application prospect in China. This paper conducted a comparative research on performance evaluation of two eligible bottoming cycles for a hot dry rock power plant in the Gonghe Basin. Based on the given heat production conditions, a Kalina cycle and three organic Rankine cycles were tested respectively with different ammonia-water mixtures of seven ammonia mass fractions and nine eco-friendly working fluids. The results show that the optimal ammonia mass fraction is 82% for the proposed bottoming Kalina cycle in view of maximum net power output. Thermodynamic analysis suggests that wet fluids should be supercritical while dry fluids should be saturated at the inlet of turbine, respectively. The maximum net power output of the organic Rankine cycle with dry fluids expanding from saturated state is higher than that of the other organic Rankine cycle combinations, and is far higher than the maximum net power output in all tested Kalina cycle cases. Under the given heat production conditions of hot dry rock resource in the Gonghe Basin, the saturated organic Rankine cycle with the dry fluid butane as working fluid generates the largest amount of net power.     

低比转速压气机轮毂轮缘型线多目标优化设计

对电动增压器用低比转速离心压气机轮毂轮缘进行优化设计。采用NUMECA/FINE Design 3D对压气机进行几何参数化,生成数据库样本,利用人工神经网络和遗传算法对轮毂轮缘型线进行优化,并进行流场分析。仿真结果表明,在设计转速为40000 r/min时,优化后设计点压比和效率分别提高6.59%和3.73%。