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• 2009年, 30卷, 第1期
  刊出日期：2009-01-10

    

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  低频超声雾化喷头优化设计及试验

  高建民, 任宁 , 顾峰 , 黄卫星

  2009, 30(1): 1-4. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.01.001

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  为克服雾化栽培中高频超声雾化器的缺点，提出了一种新型低频超声雾化器结构．通过理论分析及计算确定了该低频超声雾化器的主要结构尺寸；建立了喷头三维参数化模型及有限单元模型，进行了模态分析，确定了其工作模态和频率，模态分析试验验证了理论计算和模态分析的正确性；应用相位多普勒测量（PDPA／PDA）技术对低频超声雾化器雾化效果进行了测量；通过对测量结果的统计分析发现，体积中径小于5μm的超细雾滴占22．3％，说明其可以产生超细雾滴，基本满足雾化栽培的需要；雾化试验结果还表明该型雾化器具有雾化量大、可靠性高、以及连续工作时间长等特点，是一种在雾化栽培中极具应用前景的新型雾化器
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  一种3自由度仿人型假手的肌电控制

  杨大鹏, 赵京东, 姜力, 刘宏

  2009, 30(1): 5-9. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.01.002

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  采用支持向量机作为分类器，通过在健康受试者前臂处安放8个表面肌肤干电极提取肌电信号，使用信号均值作为特征，以较高成功率实现人手10种姿态的分类．分类结果加窗后输出至3自由度假手控制器，实现“姿态跟随”以及“位置／力矩迭加”两种控制方法．试验结果表明，手部姿态的多模式识别使得多自由度肌电假手的控制更加柔顺，体现了较高的灵巧性与功能性．
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  激光冲击TC4残余应力场的试验及有限元分析

  张永康, 周立春, 任旭东, 李杨, 鲁金忠

  2009, 30(1): 10-13. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.01.003

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  为提高钛合金的疲劳强度，采用Nd：Glass强脉冲激光对TC4钛合金表面进行冲击强化处理，采用X射线应力仪对冲击区的残余应力场进行测试，并采用ABAQUS有限元仿真软件对其残余应力场进行分析计算．结果表明，激光冲击使材料表面残留较大幅度的残余压应力，当激光功率密度为3GW·cm^-2时，表面残余压应力值高达400MPa，残余压应力层的深度约为0．6mm．有限元分析结果与试验测试值有较好的一致性．不同激光功率密度下残余应力场的有限元分析结果表明，激光功率密度大于1．6GW·cm^-2，冲击区将产生残余压应力，随着功率密度的增加，残余压应力增加并趋于饱和，分析结果可为激光冲击工艺参数的优化提供理论依据．
   
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  β-环糊精对茶汤动力学性质的影响

  戴前颖, 夏涛, 高俊, 朱博

  2009, 30(1): 14-18. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.01.004

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  通过对茶汤体系的粘度、质点半径分布、扩散速度、临界聚沉离子浓度以及重力场下质点沉降速度等物理量进行跟踪检测与推导，考查了添加β-环糊精前后茶汤体系的动力学稳定性的改变．结果表明，β-环糊精的加入改变了茶汤的粘度和质点半径，降低了重力场下质点的沉降速度，提高了临界聚沉离子浓度，改变了茶汤粒子的相互作用力，从胶体化学和溶液动力学稳定性角度阐述了β-环糊精稳定茶汤品质的作用机理．
   
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  基于响应表面法的汽车侧面安全气囊仿真优化

  张维刚, 王祥, 刘晖

  2009, 30(1): 19-22. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.01.005

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  为加强汽车安全气囊对侧面碰撞中的人体保护，对其进行优化匹配设计．针对传统的安全气囊设计方法存在的不足，引入PSM子结构方法和响应表面优化方法．首先利用PSM子结构方法建立了侧面碰撞安全气囊的优化模型，然后通过一阶响应面筛选设计变量，最后利用二阶响应表面模型对安全气囊的设计参数进行了优化研究．优化结果表明，新的参数组合能够有效提高侧面安全气囊的保护效果，降低人体的损伤风险．
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  半主动悬架模糊动态建模与神经网络控制

  汪若尘, 陈龙, 江浩斌, 张孝良

  2009, 30(1): 23-26. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.01.006

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  进行可调减振器外特性试验，拟合其阻尼系数与步进电动机转角之间的非线性关系，基于模糊动态模型理论，建立车辆半主动悬架模糊动态模型．设计半主动悬架模糊神经网络控制策略，研制半主动悬架模糊神经网络控制器．在仿真的基础上，进行实车道路试验．结果表明，模糊动态半主动悬架模糊神经网络控制有效地衰减车身垂直振动，改善车辆行驶姿态，提高乘坐舒适性及行驶安全性，协调整车综合性能
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  液力缓速器变叶片数的三维数值模拟

  严军, 何仁, 鲁明

  2009, 30(1): 27-31. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.01.007

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  将液力缓速器动静结合面定义为内部边界，解决了流体出入口在同一平面内的问题．利用Fluent软件对不同叶片数的液力缓速器的内流场进行数值模拟，计算采用雷诺时均方程和k—ε湍流模型，计算结果显示了液力缓速器不同叶片数下的速度分布、压力分布规律，并对流场内部流动进行了分析和研究．结果表明，随着叶片数的增加，进出口面速度的大小有先增大后减小趋势．轴面流道涡旋范围先增加后逐渐减小；而叶片吸力面的低压区逐渐扩大；叶片数为36时压力面的静压分布最均匀．
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  镍基耐蚀合金扩散均匀化处理及组织性能演变

  杨瑞成, 牛绍蕊, 王凯旋

  2009, 30(1): 32-35. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.01.008

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  基于三维扩散理论，对所研制的Ni—Cr—Mo—Cu铸态合金的均匀化、固溶处理工艺的有效性，以及对其显微组织、力学性能和耐蚀性能的演变进行了试验研究．研究结果表明：手工电弧炉熔炼、真空感应炉熔炼和真空自耗电极炉熔炼得到比较粗大的铸态组织（分别为约20μm的胞状结构、间距80～100μm的粗大树枝晶和60～80μm的方向性树枝晶），经1140～1170℃，2．5h的处理后，其胞状或枝晶组织消失、偏析组织达到均匀化．与铸态舍金相比，固溶状态合金在4种典型介质中的耐蚀性都获得提高（15％～25％以上），硬度、强度提高近30％；在盐酸、混合酸和FeCl，溶液中Ni—Cr—Mo—Cu合金的耐蚀性比1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢提高1～3个数量级．通过扩散方程傅里叶级数解的分析，导得适合该耐蚀合金固溶处理时间的半经验公式．
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  尖晶石型MeFe2O4纤维的制备与表征

  向军, 沈湘黔, 朱永伟, 孟献丰

  2009, 30(1): 36-39. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.01.009

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  以柠檬酸和金属盐为原料，采用有机凝胶-热分解法成功制备出了纳米晶MeFe2O4（Me=Co，Ni，Zn）铁氧体纤维．使用红外光谱（FTIR）、差示扫描量热（DSC）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和振动样品磁强计（VSM）对凝胶前驱体和目标纤维进行了表征．结果表明，在凝胶形成过程中金属离子单齿配位于柠檬酸根阴离子，形成线型分子结构，使凝胶有较好的可纺性；所制得的纤维表面光滑、致密，纤维直径最小可达1μm以下，长径比可达10^6；这些铁氧体纤维在室温下都具有良好的磁性能，饱和磁化强度按Co，Ni，Zn的顺序递减，纤维所具有的形状各向异性对磁性能有一定影响．
   
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  盐析两相流场中PDPA测量方法

  杨敏官, 高波, 顾海飞, 李辉

  2009, 30(1): 40-43. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.01.010

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  研究了在盐析液固两相流动中，盐析晶体颗粒流体动力学特性及其与流体非平衡性试验．在分析盐析两相流特点，总结两相流场测试方法的基础上，认为相位多普勒粒子分析仪（PDPA）是最合适、有效的盐析两相流测量仪器．结合管流及叶轮机械中的应用实例探索PDPA在盐析两相流测量中的方法，提出测量中需解决的关键问题：非球形颗粒测量、液固两相运动区分、测量窗口、旋转叶轮测量的周向定位、两相三维速度测量等，并给出了解决措施．给出部分测量结果，并进行了测量误差分析．为盐析流动机理的研究提供了一种有效、准确的试验手段．
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  平板式MTPV系统中燃烧若干影响因素的试验

  薛宏, 段炼, 潘剑锋, 唐爱坤, 李德桃, 杨文明

  2009, 30(1): 44-48. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.01.011

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  平板式微热光电（MTPV）能源系统采取全新的亚毫米平板式燃烧室取代以往的圆柱式，对应的面容比的增加将提高燃烧室壁面的能量输出，从而提高系统的能量密度．针对石英玻璃材质的平板式燃烧室，改变氢气流量、氢氧混合比以及平行板间夹缝距离等，进行燃烧试验，测试了外壁面和出口的温度，进而分析几种因素的影响规律．结果表明，在一定条件下，亚毫米平板式微燃烧室能克服壁面能量损失激增而带来的着火困难和火焰淬熄等问题，能够实现稳定燃烧．合理选择工况参数，可以提高燃烧室温度和优化温度分布，提升系统工作性能．
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  蓄冷冰球中相变传热过程的数值分析

  张奕, 胡洪, 翁雯, 刘佳, 祝用华

  2009, 30(1): 49-52. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.01.012

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  对蓄冷冰球中的相变传热进行分析，建立传热的数值方程．试验测量冰球中心的温度曲线，该曲线计算和试验结果的对比表明，文中的数值方法可以对冰球中的相变传热过程进行准确计算．计算结果亦反映出，直径100mm冰球完全相变所需时间约为50mm冰球的2．4倍．球壳和传热流体的对流传热系数较小时，增加对流传热系数对提高相变速率有显著影响．冰球相变所需时间和相变材料的初温呈线性关系，传热流体温度接近相变温度时，传热流体温度变化对相变时间有显著影响．计算结果可用于指导蓄冷冰球的传热参数设计．
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  基于电感矩阵的无轴承电机径向悬浮力模型

  朱熀秋, 王成波, 张伟霞

  2009, 30(1): 53-57. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.01.013

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  介绍了无轴承电机工作原理，以附加二极悬浮力绕组的四极无轴承电机为研究对象，建立适用于圆柱型和凸极型转子的无轴承电机的通用电感矩阵模型，进而推导出径向悬浮力通用数学模型．基于该数学模型，以无轴承同步磁阻电机和无轴承永磁同步电机为例，得出径向悬浮力公式和径向悬浮力计算值，并分别与用ANSYS有限元分析软件计算的径向悬浮力数值进行对比．模型计算结果与ANSYS分析结果基本吻合，该径向悬浮力数学模型的正确性得到验证．
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  虚似人群行为的建模和实现方法

  秦文虎, 查骏元, 李晓娜, 赵正旭

  2009, 30(1): 58-61. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.01.014

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  分析人群在正常和紧急状态下的行为特点，建立虚拟人群仿真的7种典型行为模型．依据人的行为判断过程，设计虚拟人行为控制的多层次结构．采用虚拟视觉和速度密度模型，建立虚拟人的动态避碰模型；采用九宫避碰策略，研究虚拟人对静态和动态障碍物的路径规划．针对虚拟人群的行为驱动方法，通过设计虚拟人群行为属性来描述虚拟人群将采取的行为状态；通过产生式规则实现虚拟人群行为仿真的事件／响应模式．最后把虚拟人群行为的建模和实现方法应用在人群紧急逃生三维模拟中，取得了较好的效果．
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  Matlab与InTouch间直接通讯的实现

  肖民, 惠磊

  2009, 30(1): 62-65. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.01.015

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  为解决以往Matlab与InTouch间数据通讯必须利用第3方软件进行接口编程的难题，在对Matlab和InTouch软件所提供的DDE接口研究的基础上，以Matlab为客户端、InTouch做服务器，在Matlab环境下，基于DDE技术分别用M文件和S函数两种不同的方法，首次实现了Matlab和InTouch之间的直接通讯．文中给出了用于实现Matlab和InTouch之间直接通讯的M文件和S函数的实例．实例证明，两种方法实现方便，并能支持多输入多输出模型的数据交换．
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  基于Type-2模糊系统的青霉素发酵过程控制

  李莉, 孙玉坤

  2009, 30(1): 66-69. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.01.016

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  利用Type-2模糊集合的“宽带”特性结合青霉素发酵过程中积累的专家经验，以及这些专家经验可以很方便进行模糊表示的特点，建立Type-2模糊系统模型．在此基础上，根据pH值的变化控制喂养率的大小，得出被控对象的模糊系统控制规则曲面、喂养率变化的控制曲线图以及输出数据的误差情况，将这些结果与Type-1模糊系统进行比较．仿真结果表明在被控系统信息较少时，Type2模糊系统较Type-1模糊系统更有优势．
   
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  网格环境下基于QoS的工作流协商模型设计

  王立, 袁亚兴, 龙浩, 王勇

  2009, 30(1): 70-74. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.01.017

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  在网格环境中引入服务技术的典型应用工作流技术，为解决虚拟组织之间的协同工作提供一种全新的框架．如何在网格环境下满足工作流应用对服务质量支持的需要是网格技术与服务技术的关键问题．文中基于现有的工作流框架，按照WSDL标准定义消息类型并建立状态转换图机制，提出在网格环境下基于服务质量建立一个工作流协商模型，并设计该模型的体系结构及4个典型模块．在此模型基础上，实现对用户要求进行评估、并把评估结果返回给用户，从而使得工作流的执行可以紧密围绕用户的要求进行，提高服务选择的准确率，有效的避免服务失效的现象．
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  六氯苯污染水体的零价铁修复

  解清杰, 何佳, 黄卫红

  2009, 30(1): 75-79. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.01.018

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  为有效控制六氯苯污染水体对生态环境的影响，分析零价铁修复HCB污染水体的可行性．探讨各影响因素的作用机制．研究结果表明：随着反应时间延长，HCB去除率增加；反应体系的最佳初始pH值范围为3～6，最佳点在4．5左右；增加零价铁的投加量有利于HCB去除率的提高，但是当投加量大于35mg后，HCB去除率增势不十分显著；反应体系的温度在20～30℃之间时对HCB去除效果影响不大．反应动力学研究表明，HCB去除速率对于HCB的物质的量浓度为一级反应，其反应速率常数K为-0．0135min^-1．该方法设备简单，易于下一步实现工业放大，是一种有较好开发前景的污染水体修复工艺
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  太湖波浪过程的数值模拟

  刘兴平

  2009, 30(1): 80-85. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.01.019

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  基于动谱平衡方程的SWAN波浪模型和湖流三维模型，分别对太湖波浪和湖流的生消过程进行动态模拟，并研究太湖湖流对波浪的影响．结果表明，湖流模型和SWAN波浪模型可以较好地模拟风作用下太湖湖流和波浪的生成和传播过程；太湖流场对波浪场具有一定影响；风速越大，影响越显著，同时也受风向影响；沿岸区波浪受湖流影响更加显著；湖流对波浪的影响基本上呈现湖流波浪同向时，有效波高增大，波速增大，波长增长；反向时有效波高减小，波速减小，波长缩短的特征
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  预应力混凝土结构的氯离子二维扩散理论

  刘荣桂, 陈妤, 曹大富

  2009, 30(1): 86-89. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.01.020

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  针对无限大的扩散介质，以综合考虑氯离子结合能力、氯离子扩散系数的时间依赖性和环境温湿度影响的实际预应力混凝土氯离子方程为基础，分别在常数和幂函数边界条件下，推导出二维氯离子扩散理论的齐次模型．同时根据常数边界条件，模拟氯离子在二维的扩散行为，满足实际的边界条件，模拟值与试验值吻合良好．通过试验发现氯离子扩散在相邻两个表面非稳步同时进行的特点，并且分别探讨了水胶比与应力水平对预应力混凝土结构氯离子扩散的影响．
   
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  蝶式部分系杆拱步行桥的结构分析

  吴捷, 舒赣平

  2009, 30(1): 90-94. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.01.021

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  针对一种新型而特殊的蝶式部分系杆拱步行桥，基于有限元数值分析比较抛物线形拱轴线和圆弧形拱轴线对整个结构受力、变形、周期和振型的影响，揭示选用纵向滑动支座与纵向不动铰支座时给结构性能带来的不同结果，对结构拉索张拉力的控制给出建议．结果表明，影响蝶式部分系杆拱人行桥结构的主要因素包括拱轴线的形式，桥面支座的形式，拱与水平面的夹角，索张拉力的大小等．在蝶式部分系杆拱步行桥中，主梁和拱圈充分发挥共同承重作用，达到力与关的平衡．
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  粉煤灰性能与其最优掺量的灰色关联分析

  王雪芳 , 郑建岚

  2009, 30(1): 95-99. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.01.022

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  为研究粉煤灰品质对混凝土开裂性能的影响，利用改进的平板法分析粉煤灰的品质和掺量对混凝土的开裂性能的影响．同时，采用灰色关联分析方法研究粉煤灰粒径分布与化学成分对其最优掺量的影响．研究结果表明：粒径小于20．4μm的粉煤灰颗粒与其最优掺量是正关联；适当提高粉煤灰中MgO，K2O，CaO与SO3的质量分数和降低烧失量可以提高其最优掺量．
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  一个广告脉冲模型的稳定性分析

  姚洪兴, 李霞

  2009, 30(1): 100-103. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.01.023

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  在离散时刻引入广告控制，给出使得广告策略的不稳定平衡点达到稳定的充分条件，得到了脉冲控制系统稳定的一个定理．通过改进的充分条件，达到脉冲间隔的一个上界，从而使得该脉冲控制的实现更为容易；并且得到了全局指数稳定和全局渐进稳定的结论．最后用Matlab软件对该模型进行数值仿真，验证了广告脉冲控制的有效性．
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  一类产出系统的延迟反馈控制

  丁娟, 杨卫国, 姚洪兴

  2009, 30(1): 104-108. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.01.024

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  将两种延迟反馈控制方法应用到具有不同预期决策规则的双寡头垄断生产模型，一种形式的延迟反馈控制法是对系统变量进行延迟控制；另一种是对系统参数进行延迟控制．其控制目标都是通过对系统变量和参数的延迟使系统稳定到不稳定不动点或均衡点．理论推导和数值模拟证明了此方法的有效性，并解析地给出了收敛条件和控制增益所在的范围．实施控制后的生产模型能快速地达到Nash均衡点，这为现实中的企业提供了理论参考及生产依据．