内含实体对H型垂直轴风力机气动性能的影响

以H型垂直轴风力机及其内含圆柱形实体为研究对象,对NACA0018翼型的五叶片H型垂直轴风力机的气动性能进行数值模拟和实验验证。分析8种不同直径的内含圆柱体,在内含实体截面积占风轮迎风面积之比分别为21.2%、50.0%和76.9%时,风力机风能利用率的峰值分别下降8.04%、20.7%及74.3%。结果表明：随着内含实体直径的增大,风能利用率的峰值逐渐减小,开始较为缓慢,达到一定值时快速下降。小直径内含实体主要影响叶片在下风区的转矩,对风能利用率的影响较小,而大直径内含实体还会影响叶片在上风区的转矩,其风能利用率迅速减小。对于内含固定直径的实体,比如在现有建筑物外侧安装风力机时,其风轮半径的选择需综合考虑风能利用率和风力机的建造成本两方面的因素。研究结果可为建筑物与垂直轴风力机进行有效结合以提高风能的利用提供参考。     

带有方形肋及双倾斜肋片的细通道内流动、传热和熵产分析

为了探究带有方形肋及双倾斜肋片细通道的流动换热及熵产特性，设计了2种带有方形肋及双倾斜肋片的组合细通道(MCDS-L, MCDS-R)，然后采用数值模拟的方法分析其流动特性、传热特性和熵产特性，并将其分析结果同2种方形肋细通道(MCS-L, MCS-R)和一种双倾斜肋片细通道(MCD)进行对比。结果表明，在所研究的雷诺数范围内，组合通道的摩擦阻力系数基本一致且均高于其他3组通道(MCS-L, MCS-R, MCD) 。此外，组合通道的努塞尔数均高于其他3组通道，而熵产增大数均低于其他3组通道。其中，MCDS-L通道的努塞尔数最大，熵产增大数最低。表明MCDS-L通道的换热效果最佳，能量的综合利用程度最高。研究成果为微细通道热沉的设计提供参考。     

工程洗轮机的结构改进与优化

针对CTC-1型工程洗轮机初期产品设计粗糙的问题,为使设计更加合理,采用结构有限元法分析方法,对构建的洗车平台模型进行有限元仿真计算。仿真结果显示,原工程洗轮机部分结构设计不合理和洗车平台尺寸设计过于保守,有较大的改进和优化空间。通过改变支撑的位置、形状、数量,改善了洗车平台的应力集中和使得支撑设置更趋合理;针对洗车平台尺寸设计过于保守的问题,提出了基于响应曲面法轻量化设计,在满足整体强度要求的情况下,洗车平台达到了轻量化的目标。     

滚动活塞压缩机径向间隙泄漏特性试验研究

利用自主设计的径向间隙等效装置模拟滚动活塞压缩机的径向泄漏通道,在此基础上研究了压缩机主轴转速、活塞径向间隙值、润滑油黏度、径向间隙油膜密封长度等因素对径向间隙工质泄漏特性的影响。利用气体收集装置对等效装置径向间隙泄漏的气体进行收集,同时用高速摄影记录下收集装置里气泡的动态变化过程,并通过图像处理技术获取气泡的面积,进而转换得到气体的泄漏量。试验表明:径向间隙处的气体泄漏量与转速、油膜密封角、润滑油黏度等因素存在着负相关的变化规律,其中气体泄漏量对转速和油膜密封角的变化表现较为敏感,而对润滑油黏度的变化则反应最小;另外,气体泄漏量与径向间隙值呈现明显正相关的关系。     

仿生人工股骨头部3D打印研究

医学数字化是当前医学发展的趋势,其中数字骨科学的出现为骨科手术的术前规划、导航模版的制作等提供了新的思路,有利于建立手术更完善的预案。在骨科手术中,利用三维建模技术能够重现患者的患处骨骼,以此打印复杂骨折处的骨骼,在术前进行模拟复位,确定合适的固定方式,同时通过三维模型制作个性化导航模板,指导手术地进行。     

基于Matlab的制芯机器人夹持器稳定性研究与分析

由于铸造厂制芯机器人的工作环境恶劣,机器人抓取砂芯的稳定性较差,时常出现掉砂芯、夹伤砂芯的问题。针对上述问题建立以夹持器、气压、机械振动的系统数学模型,采用高阶系统极点在[s]平面的分布法来判定该系统的稳定性。在确保高阶系统极点值不变的情况下,通过改变系统的零点值来观察零点值对系统稳定性、振荡衰减时间的影响。用Matlab的pzmap和impulse函数分别对系统的零点、极点分布和零点值的不同对系统响应进行仿真,运用仿真结果与现场试验进行优化参数,结果表明采用一种刚度与柔度各为1/2的夹持器对制芯机器人的稳定性具有较好优化效果。     

基于参数解耦陷波滤波器的工业机器人末端振动抑制

六自由度工业机器人关节因传动装置刚度不足而引发末端振动,通常采用传统陷波滤波器解决该问题;但滤波器参数之间存在耦合,导致滤波器参数难以快速整定。为此,基于所建立的工业机器人双惯量负载模型设计出具有参数解耦的陷波滤波器。分析传统陷波滤波器传递函数,采用极点零点抵消法对陷波器参数进行解耦设计;将陷波器中心频率、宽度以及深度作为陷波滤波器的参数;最后,利用傅里叶变换和对数衰减法快速整定改进后的陷波器参数,以此来抑制工业机器人末端振动。搭建六自由度工业机器人实验平台进行实验。结果表明:参数解耦陷波滤波器不存在参数耦合,参数整定方便;使用参数解耦滤波器比未使用滤波器相比可降低78.5%的工业机器人定位振动,证明改进的参数解耦陷波滤波器对定位振动抑制的可行性与有效性。     

镍含量对钼铬铜合金铸铁组织及耐磨性能的影响

采用金相显微镜、洛氏硬度计、扫描电镜等方法,研究镍含量对钼铬铜合金铸铁微观组织及硬度的影响,并研究其二体磨损性能。结果表明:向钼铬铜合金铸铁添加一定的镍可提高合金的淬透性,增加基体中马氏体和贝氏体的含量,提高合金硬度,并细化石墨,同时提高合金的耐磨损性。当镍含量过高时,合金基体中残余奥氏体含量增加,石墨变细,裂纹增多,合金硬度和耐磨性降低。添加Ni含量为1.81%时,钼铬铜合金铸铁的耐磨性能较优。     

岩体爆破效应预测的一种新方法

高斯过程是一种最近发展起来新的机器学习技术,对处理非线性复杂问题具有很好的适应性。岩体爆破效应与其影响因素之间是复杂的非线性关系,针对传统方法的局限性,提出一种基于高斯过程的岩体爆破效应预测的新方法,建立相应的岩体爆破效应预测模型,并应用于三峡工程坝区岩体爆破振动速度、爆破损伤深度与损伤半径的预测。通过三峡现场爆破试验数据,建立训练数据集和测试数据集,采用高斯过程方法建立爆破效应与影响因素之间的各影响因素之间的非线性映射关系。研究结果表明,岩体爆破振动速度、爆破损伤深度与损伤半径的预测结果与现场试验结果比较吻合,用高斯过程方法预测岩体爆破效应是科学可行的。与神经网络方法相比,高斯过程方法具有算法参数自适应化的特点,且适用于小样本问题,预测精度高,并易于实现,具有良好的工程应用前景。