江苏大学学报（自然科学版）

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论文

刘兆祥, 刘刚, 乔军

2010, 31(4): 373-377. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2010.04.001

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为获得苹果的深度信息,实现苹果采摘机器人对苹果的三维定位,研制了一种基于主动三角测量原理的激光距离传感器.该传感器在信号接收单元增加了窄带通干涉滤光片,削弱了太阳光的影响;系统采用同步检波的信号采集方法有效地抑制了外界干扰,实现了距离的精确测量.试验结果表明,这种传感器可以在近距离范围获得苹果的深度信息,而且不受环境影响,在150~800 mm距离范围内,最大距离偏差不超过13 mm.

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风筛式清选装置气流场的数值模拟与分析

李洪昌, 李耀明, 徐立章, 赵湛, 唐忠

2010, 31(4): 378-382. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2010.04.001

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为了研究风筛式清选室内气流场的分布情况,基于Reynolds时均化的连续方程、Navier-Stokes方程和标准的k-ε湍流模型构成封闭方程组,运用CFD软件Fluent,对不同的风机出风口角度、风机出风口风速和筛面中部与顶部距离3个参数进行了气流场数值模拟,分析了这3个参数对清选室气流场的影响,并进行试验验证.结果表明：风机出风口角度和筛面中部与顶部距离对清选室气流场的影响较大,风机出风口风速只影响到流速而对流场的分布规律影响不大,模拟结果与试验测量结果总体趋势基本吻合,这表明了利用Fluent进行数值模拟的正确性.

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蓖麻蒴果力学特性的有限元分析

曹玉华, 李长友, 卿艳梅, 孔德兵

2010, 31(4): 383-387. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2010.04.003

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以淄蓖麻五号为研究对象,对蓖麻蒴果断面形状及结构特点加以描述和测量,并应用有限元分析方法对蓖麻蒴果在压载作用下顶部和中部的应力分布进行分析,建立了蓖麻蒴果几何模型和有限元模型.研究结果表明：蓖麻蒴果果壳破裂的主要原因是由最大拉应力引起果壳破裂.顶部压载荷作用时,最大拉应力的位置在蒴果果柄顶部中缝处,拉应力引起中果皮内面产生裂纹;而中部压载荷作用时,最大拉应力的位置出现在蒴果中果皮中缝的两端,拉应力也引起中果皮四周角靠近直线处的内面产生裂纹.

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钳夹式棉种精量穴播器清种过程研究

马蓉, 王顺利, 曹卫彬, 李树峰, 胡斌

2010, 31(4): 388-392. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2010.04.004

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以钳夹式棉种精量穴播器为研究对象,建立了基于高速摄像技术的排种性能检测系统.在理论分析和试验研究的基础上,通过提取清种过程动态图像中运动种子的下落姿态和轨迹,探明了清种过程种子的运动规律及其影响因素.试验结果表明影响穴播器清种性能的关键因素依次为穴播轮前进速度、清种板尺寸及形状.当行走速度为3.0 km/h,清种板长度为245 mm,形状为Ⅱ时,穴播器的排种性能最好,速度超过4 km/h时,合格率明显下降.

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发动机壳体辐射噪声预测

杨诚, 周科, 陈旭

2010, 31(4): 393-396. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2010.04.005

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采用虚拟预测方法研究某发动机壳体的振动特性及噪声辐射特性.采用有限元法分析发动机壳体在振动加速度激励下的动态响应,得到壳体表面的振动速度频谱图,并与试验所得壳体上典型点的振动速度频谱图进行对比,仿真结果与试验结果吻合较好.将计算得到的壳体所有外表面节点的振动速度作为边界元模型的输入载荷,导入到声学仿真分析软件中,计算由壳体表面振动而辐射出的噪声,并用声强试验进行验证,对比了理论计算数据与试验数据,两者的噪声分布云图及噪声源中心点处的声强频谱图,并分析了误差产生的原因,结果表明,采用有限元法与边界元法联合求解的方法能够有效地预测出壳体辐射噪声. .

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CAN时滞对汽车ABS模糊控制的影响

孙宁, 陈南, 张丙军, 皮大伟, 钟国华

2010, 31(4): 397-402. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2010.04.006

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基于有限状态机（FSM）理论,在MATLAB/Simulink/Stateflow仿真环境下,建立了适合车辆底盘集成控制系统的CAN网络通信模型,分析了网络信息帧在最坏情况时的最大时滞。将该模型应用于7自由度车辆ABS控制模型,对比研究了控制器在3种典型单一路面和对接路面情况下,采用CAN网络通信时,信息的通信时滞及丢帧对ABS控制器控制车轮滑移率性能的影响,并记录了所有信息帧的通信时滞时间.仿真结果表明,在低附着系数路面上,通信时滞效应会加剧车轮滑移率控制的不稳定性,虽然存在丢帧现象,但控制器仍能够保证车辆制动的有效性.

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基于全浮式ISG电机的混合动力轿车启动过程

陈汉玉, 袁银南, 张彤, 于海生

2010, 31(4): 403-407. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2010.04.007

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开发了基于全浮式ISG电机的单轴并联式混合动力轿车,分析了整车系统结构和发动机启动控制策略.为了验证所开发的混合动力车相对传统车的优点,在电机试验台架上对ISG电机进行了速度特性和效率特性试验,在混合动力试验台架上进行了混合动力车和传统车的启动喷油脉宽以及HC排放对比试验.试验结果表明：ISG电机在发电和电动模式下,均有较高的输出转矩及效率,和传统车相比,混合动力车启动时间短,没有启动过浓喷油现象,HC排放量约降低21%.

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带附加气室空气弹簧力学特性参数试验

王家胜, 朱思洪

2010, 31(4): 408-411. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2010.04.008

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为了揭示带附加气室空气弹簧动力学特性,基于1T15M-2膜式空气弹簧建立了带附加气室空气弹簧力学特性试验测试系统,利用自由衰减振动的方法研究了簧上质量、节流孔直径、附加气室容积等因素对系统等效刚度、等效阻尼及固有频率等力学特性参数的影响.试验结果表明：在保持弹簧工作高度不变的前提下,增加簧上质量会增大弹簧等效刚度,但簧上质量的变化对弹簧的等效阻尼比和固有频率影响不大;随节流孔直径的增大,等效阻尼先增大后减小;在节流孔直径4~7 mm范围内,等效刚度和固有频率均由最大值迅速降到最小值;在附加气室容积小于主气室容积2~3倍范围内,增大附加气室容积有利于降低空气弹簧的等效刚度和固有频率;在节流孔有效作用下,再增大附加气室容积会明显增大空气弹簧等效阻尼比.

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纳米ZnO/SBS改性沥青储存稳定性及其机理分析

康爱红, 肖鹏, 周鑫

2010, 31(4): 412-416. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2010.04.009

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为了改善纳米氧化锌/苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物（ZnO/SBS）改性沥青的热储存稳定性,选用两种基质沥青、两种SBS的纳米ZnO/SBS改性沥青,通过离析试验,研究分析了纳米ZnO/SBS改性沥青的制备工艺、基质沥青种类、SBS类型及掺量、纳米ZnO掺量等因素对纳米ZnO/SBS改性沥青稳定性的影响.采用表面稳定剂改善纳米ZnO/SBS改性沥青的热储存稳定性,利用荧光显微图像分析了纳米ZnO/SBS改性沥青的稳定机理.结果表明,纳米ZnO/SBS改性沥青离析主要是由于SBS的离析所引起,纳米ZnO的加入在一定程度上改善了SBS改性沥青热储存稳定性,但是效果甚微;添加稳定剂可以制得热储存稳定性良好的纳米ZnO/SBS改性沥青.

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松针状憎水性纳米金的微波辐射合成与表征

沈明, 姚玉峰, 张金贵

2010, 31(4): 422-426. https://doi.org/|10.3969/j.issn.1671-7775.2010.04.011

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利用十八胺（C18NH2）/正丁醇/正庚烷/甲酸/HAuC l4.4H2O W/O型微乳液体系,在微波辐射条件下,由甲酸还原氯金酸,合成了具有球形和松针状等形貌的憎水性金纳米粒子.由C18NH2稳定的金纳米颗粒运用紫外可见光谱、透射电镜、X射线衍射和接触角等手段分别进行了表征和分析,探讨了微乳液体系中C18NH2与氯金酸摩尔比、甲酸用量等对形成的金纳米粒子形貌、尺寸的影响.结果显示,随着胺与金摩尔比的减小,形成的金纳米粒子尺寸逐渐增大,粒子的形貌从球形逐渐向松针状转变;胺与金的摩尔比不变时,增加甲酸用量也能成功实现金纳米粒子从球形向松针状的转变.

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液态泡沫铝合金泡孔长大与析液过程的数值模拟

解茂昭, 李科

2010, 31(4): 427-431. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2010.054.012

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建立了一个描述液态泡沫铝合金中气泡分布随时间变化的数学模型,其中同时考虑了气泡间气体扩散和析液过程的影响,即耦合求解泡沫尺寸分布方程和一维析液方程,从而得出泡沫中气泡孔径分布随时间的变化规律.通过与液态铝泡沫试验结果的对比验证了该模型的正确性.计算结果表明泡径随时间以指数规律增长,这与MacPherson等人新近的理论结果相符合.研究了初始液体体积分数、表面张力、亨利常数、扩散率等因素对泡沫尺寸分布演化的影响.结果表明：表面张力越大、亨利常数越大,泡沫尺寸演化过程越剧烈.

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高压共轨系统高压泵试验台轨压控制方法

尤丽华, 安伟, 李鸿怀, 寇伟, 王亚伟

2010, 31(4): 432-436. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2010.04.013

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针对高压泵性能检测系统对轨压控制精度要求比实际车用系统高得多的情况,分析了共轨高压泵性能检测的要求,采用压力控制阀代替喷油器,避免了喷油器喷油产生的轨压波动和流量脉动对测试精度的影响.建立了试验台轨压控制模型,研究了轨压控制策略,以可驱动压力控制阀的试验控制器代替电控单元（ECU）.根据系统的特点设计了以TMS320LF2407数字信号处理器（DSP）为核心,采用模糊自整定PID控制算法的数字控制器.经试验验证,流量控制阀的电流控制误差小于0.2%,试验台轨压控制误差小于0.4%,满足了高压泵性能检测的要求.

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鼠笼转子异步磁力联轴器磁场的有限元瞬态分析

杨超君, 李直腾, 郑武

2010, 31(4): 437-441. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2010.04.014

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为了获得鼠笼转子异步磁力联轴器负载运行时的状态,运用Ansoft公司开发的Maxwell 2D软件对其进行有限元瞬态分析,得到磁力联轴器瞬态磁力线、涡流密度分布以及扭矩.分析表明磁力联轴器内外转子的转速差改变了磁场分布,且使得内转子导条上产生较大的涡流,同时能够平稳地输出扭矩.对分析结论进行了试验验证,得出用Maxwell 2D进行瞬态分析获得的扭矩值精确度为70%~85%,且可以利用端部系数和摩擦系数进行修正.结果表明,运用Maxwell 2D对磁力联轴器进行瞬态分析具有可行性和实用性.

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一种改进的硅太阳能电池非线性工程数学模型

廖志凌, 刘国海, 梅从立

2010, 31(4): 442-446. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2010.04.015

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针对现有硅太阳能电池工程数学模型精度不高的缺点,基于硅太阳能电池的理论数学模型,提出一种改进的硅太阳能电池非线性工程简化数学模型.忽略一些次要因素的影响,仅仅利用硅太阳能电池生产厂商提供的、标准测试条件下的4个电气参数,即短路电流Isc-ref、开路电压Uoc-ref、最大功率点电流Im-ref和最大功率点电压Um-ref.更重要的是,该模型首次考虑在任意光强和温度下的串联电阻参数的影响,以提高精度.进行了太阳能电池输出电气特性试验,并与基于简化模型的仿真对比.结果表明,该模型的误差一般都在6%以内,满足工程应用的精度要求.

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基于虚拟仪器的薄膜电阻率测量系统设计

潘海彬, 丁建宁, 李伯全, 罗开玉, 王小飞

2010, 31(4): 447-451. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2010.04.016

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基于虚拟仪器技术及Rymaszewski四探针双电测组合法设计了薄膜电阻率自动化测量系统.在虚拟仪器软件LabVIEW和数字量输出模块NI 9401的控制下,利用基于CD4052芯片的接口电路实现电流探针、电压探针的自动切换,并通过LabVIEW程序控制Keithley 2400数字源表实现两次电压测量;同时根据两次电压测量结果由LabVIEW程序完成范德堡修正因子和方块电阻的计算;最终实现薄膜电阻率自动测量、记录和显示.试验结果表明,所设计的自动测量系统不仅可以满足多种薄膜电阻率测量要求,而且提高了测量精度和自动化程度,同时精简了薄膜电阻率测量过程

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基于Petri网的构件组装模型

杨鹤标, 乔亦民

2010, 31(4): 452-457. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2010.04.017

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针对形式化语义对构件组装和演化描述能力不足的问题,提出了基于Petri网的构件组装模型.以Petri网系统表示构件的静态组装结构,用网中标识在库所中的流动来模拟构件的动态运行过程;构造了6种具有普遍适应性的构件组装运算,给出了构件Petri网的动态运行规则,并通过案例演示了构件Petri网的演化和组装运算过程.为了支持对构件演化过程中波及效应的量化分析,从可达标识图中抽象出构件影响因子用来描述相关构件耦合度的大小,并用以度量构件系统演化时的影响度.该模型可应用于基于构件的软件系统的体系结构描述及构造过程的演化分析.

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一种WLAN Mesh网络快速切换认证方法

彭清泉, 裴庆祺, 庞辽军, 马建峰

2010, 31(4): 458-463. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2010.04.018

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针对WLAN Mesh网络中Mesh接入点（MAP）移动时快速切换认证过程中存在的安全问题,采用基于邻居图的快速切换方法和基于矩阵的密钥预分配方法,提出一种快速切换认证方案,该方案能够适应具有移动MAP的WLAN Mesh网络场景.利用Canetti-Krawczyk模型对提出的认证方案进行安全性分析,并对方案中所需的计算和存储代价进行估计.结果表明,在伪随机函数和消息认证码函数是安全的前提下,方案中的认证协议在UM中是SK-安全的,且该方案具有较小的计算和存储代价

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基于R^＊-tree的散乱点云截面数据获取算法

孙殿柱, 范志先, 朱昌志, 田中朝

2010, 31(4): 464-468. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2010.04.019

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为快速准确地获取散乱点云的截面数据,以较少数据准确表达模型信息,提出一种截面数据获取算法.采用R＊-tree建立点云的动态空间索引结构,基于该结构快速准确获取截面邻域数据,依据该数据与截平面的位置关系将邻域数据分为正负两个邻域,通过对两邻域数据点配对连线与截平面求交获取截面数据,并采用最小生成树算法对其排序,最终得到有序的截面数据.结果表明,该算法数据适应性强,截面数据获取精度高,运行速度快,且能够以较少数据准确表达模型型面特征.

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自由基降解甲基橙溶液试验

储金宇, 樊迪

2010, 31(4): 469-472. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2010.04.020

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针对含有偶氮类难降解有机物的染料废水具有色度大,生物可降解性低,难于处理等特点,模拟了有典型偶氮结构的甲基橙染料废水,对强电离放电产生的自由基溶液降解甲基橙进行了研究,讨论了pH值、甲基橙溶液初始质量浓度、自由基溶液质量浓度、温度以及反应时间等因素对甲基橙溶液降解性能的影响.结果表明,酸性条件有利于甲基橙溶液的降解,pH=1.5时,自由基氧化降解200 mg/L的甲基橙溶液3 min后,其COD的去除率和脱色率最大值分别达到86.87%和88.53%.对比甲基橙溶液处理前后紫外可见光谱图的变化,发现经自由基降解后,偶氮键及苯环都受到破坏,大部分甲基橙分子已经氧化分解.

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磁絮凝反应器设计及流态模拟

解清杰, 刘兴, 吴春笃, 王延民, 朱国锋

2010, 31(4): 473-477. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2010.04.021

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基于磁场效应能够改善絮凝剂性质,提高絮凝效果,设计了一种磁絮凝反应器.以亥姆霍兹线圈为思路提出了5对圆形线圈组构的技术方案,实现由1 nT到100 mT磁感应强度的连续可调,同时利用MATLAB模拟了亥姆霍斯线圈内部的磁场分布,采用改进的k-ε双方程模型对反应器内流场进行了数值模拟.结果表明,亥姆霍斯线圈内部磁场可近似看作匀强磁场;在反应器反应区存在涡流,从而有利于矾花的形成;在磁场作用下,能改变固体颗粒的运动,增加固体颗粒间碰撞几率,进而提高反应器絮凝效果.最后进行了反应器效果验证,在20 m in内对污水中SS、CODCr和TP去除率分别达96.7%,45.3%和96.0%,比一般絮凝工艺具有明显优势.

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叠合板式剪力墙的耗能分析

蒋庆, 叶献国, 连星, 常磊, 王德才

2010, 31(4): 483-487. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2010.04.023

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为系统研究叠合板式混凝土剪力墙,并为制定地方行业标准提供可靠的科学依据,设计了两种不同边缘约束措施的叠合板式剪力墙模型4个和普通剪力墙模型2个进行试验研究,在恒定的竖向荷载下,进行了施加水平低周反复荷载的叠合板式剪力墙和普通墙体抗震受力性能对比试验,分析了结构的滞回特性和耗能能力,并基于能量原理,对地震总输入能中的阻尼耗能进行了分析,计算出试件的粘滞阻尼系数.试验结果表明,两种不同边缘约束措施的叠合板式剪力墙的耗能无明显差异,叠合板式剪力墙试件与普通剪力墙试件的耗能能力和粘滞阻尼系数也无显著差异,在进行动力分析计算时,叠合板式剪力墙粘滞阻尼系数可与普通剪力墙取值相同.

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带负顾客的Geom/Geom/1型多重工作休假排队

朱翼隽, 宋娜, 周宗好

2010, 31(4): 488-491. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2010.04.024

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针对空竭服务多重工作休假中服务台在假期以较低的速率服务顾客,而非完全停止工作,其中负顾客只起一对一的抵消队尾正顾客作用,并不多做停留的情况,通过将负顾客和工作休假引入到离散时间排队模型中,运用嵌入马氏链方法,给出了四对角线结构的转移概率矩阵,并利用一元三次方程求根方法得出率阵R的解析表达式,接着运用矩阵几何解法得到了系统平衡条件和分布,进而求出系统队长稳态分布的随机分解,进一步拓展了多重工作休假离散时间的排队模型.

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论文

多状态退化系统最优故障维修策略

姜国, 胡飞, 覃刚

2010, 31(4): 492-496. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2010.04.025

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针对多状态半马尔可夫退化系统,研究了系统发生故障后的维修模型.在系统的退化过程中,有多个不可逆的工作状态和故障状态.系统的所有故障均能修复且可忽略故障修复时间,修复后系统回到正常的工作状态.当系统发生故障时,系统的故障检测设备首先确定出当前所处的故障状态,然后采取相应的维修措施.基于系统长期平均成本率最低的决策准则,运用半马尔可夫决策过程的策略迭代算法给出了系统处于不同故障状态下的最优维修策略.以实例说明了求解最优故障维修策略的迭代过程.

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