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• 2017年, 38卷, 第2期
  刊出日期：2017-03-10

    

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  电动汽车气流能量回收装置的设计与性能分析

  江浩斌, 李傲雪, 马世典, 陈龙

  2017, 38(2): 125-132. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.02.001

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  为了探索电动汽车行驶气流能量回收技术以增加续航里程,借鉴小型风力发电机的研究方法,在电动汽车前舱内设计了一个由风道和升阻结合式垂直轴风力机组成的气流能量回收装置,并分析风道引起的汽车头部流场变化对整车风阻的影响.根据风能浓缩理论,考虑电动汽车前舱空间尺寸约束,设计了风道结构,通过CFX仿真验证了风道的增速作用.在CATIA中建立整车模型、带风道的整车模型、带风道和风力机的整车模型,将3个模型分别导入Ansys CFX中,研究风能回收装置对整车空气动力学性能的影响.基于相似性原理,采用放大比例的风道和风力机模型进行台架试验,得到了不同风况下的风道内流场.结果表明:风能浓缩后风速增加了约30％;采用风道和风力机的电动汽车风阻系数比原车降低8.84％;当风道与风力机处于最佳匹配位置时,风力机启动风速约为4.78 km·h-1,最高转速可达458 r·min-1.
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  不同放电倍率下锂电池发热分析与试验

  盘朝奉1,2, 张良1, 陈龙1,2, 江浩斌1,2, 丁亚强1

  2017, 38(2): 133-138. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.02.002

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  针对纯电动汽车在放电过程中发热严重的问题,对不同放电倍率下电池的发热情况进行探究.建立一个准确的电池发热模型.首先进行不同温度下的内阻试验,采用密集的温度区间进行试验,探究不同温度对电池内阻的影响,验证了电池内阻随温度变化的规律,然后通过CATIA建立单体电池3维模型,导入到ICEM中划分网格,在网格质量达到标准的前提下,最后通过FLUENT软件对锂电池进行热流场的分析,分别模拟不同放电倍率下电池发热情况,并进行试验验证.结果表明:放电倍率对电池的温升影响很大,大放电倍率下的电池温升更快,温度更高.
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  图像处理技术在轮胎接地几何特征测量中的应用

  王国林, 殷旻, 梁晨

  2017, 38(2): 139-143. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.02.003

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  由于轮胎接地印痕几何复杂,传统手工测量难以提取准确几何信息量.为此,将图像处理技术应用到轮胎接地印痕几何量提取领域,提出一种基于图像处理技术的轮胎接地几何特征提取方法,并开发了相应的软件系统,基于轮胎接地印痕的扫描图像,精确重构了轮胎接地印痕.通过图像处理技术对获取的接地印痕进行滤波及轮廓增强处理,减少内部孔洞及边缘毛刺导致的随机误差.提取包括投影面积、接触面积、印痕宽度、印痕长度、海陆比和花纹间隙宽度在内的几何信息,实现了印痕几何参数的快速测量,并通过试验验证了本系统的测量精度与通用性.结果表明:系统测量相对误差为1.00％左右,对不同型号轮胎及不同颜色墨水获取的接地印痕均有良好的适用性.
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  汽车空调外循环进水特性分析

  王东, 肖露, 黄晓, 陈飞

  2017, 38(2): 144-149. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.02.004

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  为了改善汽车空调外循环进气口在下雨天易进水的问题,采用CFD方法模拟了雨滴粒子随气流从空调外循环通风盖板进气格栅到空调外循环进气口的运动过程,研究了汽车空调外循环进水特性的机理.基于空调外循环盖板上进气格栅的位置、格栅开口面积以及格栅开口形状的不同分别建立仿真模型,在进气阻力大小允许范围内,通过优化空气气流的运动形态来减小空调外循环进水量.结果表明:空气气流的运动形态、雨滴粒子的大小和降雨强度是影响汽车空调外循环进水量的主要因素;增大进气格栅与进气口的距离、减小格栅的开口面积、改变进气格栅的开口形状,可以减小汽车空调外循环进气口的进水量.
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  微燃烧室内截面突变对氢氧预混燃烧的影响

  潘剑锋, 陈琳琳, 卢青波, 刘启胜, 查正乾

  2017, 38(2): 150-154. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.02.005

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  针对微燃烧室内部氢氧预混燃烧过程,建立耦合氢氧气相反应动力学机理的数值计算模型,利用CFD计算软件,在试验验证的基础上得到了带截面突变微燃烧室内的燃烧特性,并分析了截面突变尺寸和入口流速对于燃烧过程的影响.结果表明:采用截面突变的结构使得氢气和氧气混合更充分,燃烧更完全,并能提高微燃烧室内的流体温度;增加截面突变的尺寸,可以增加混合气在微燃烧室内的驻留时间,即使在较低入口流速下也能获得较高的燃烧室内部温度;在较低流速下,增加截面突变的尺寸,微燃烧室内的高温区域更宽;入口流速的增加导致氢气转化率降低,燃烧室内截面突变有利于缓解入口流速增加引起的氢气转化率下降的趋势.
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  条浒苔与稻壳混烧过程的TG-MS-FTIR分析

  刘馨琳, 曹斌, 王爽, 纪洪飞, 胡亚敏, 王谦

  2017, 38(2): 155-160. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.02.006

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  为了研究海藻类生物质和陆生生物质的混烧特性,分别选择海藻类和陆生生物质中具有代表性的条浒苔和稻壳2种物质进行混合燃烧试验(质量比为1 ∶1),并采用TG-MS-FTIR联用分析仪研究条浒苔、稻壳及其混合物的燃烧过程,采用质谱仪在线监测了H2O,NO,CO2,NO2,SO2等气体产物,通过MS-FTIR综合分析了燃烧过程中的气体产物.结果表明:燃烧过程大致可分为3 个阶段,即水分析出阶段、挥发分析出燃烧阶段、固定碳燃烧与燃尽阶段;混合燃烧可以较大程度地降低NO,NO2,SO2等有害气体的排放量;条浒苔完全燃烧的时间要滞后于稻壳,在稻壳燃烧过程中,加入条浒苔能使其提前着火燃烧.
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  带锥形空化器超空泡航行体的空泡与力学特性

  栗夫园, 党建军, 张宇文

  2017, 38(2): 161-167. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.02.007

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  为了研究带锥形空化器的超空泡航行体的空泡形态与流体动力之间的关系,以及锥形空化器与尾裙结构对航行体性能的影响,通过数值计算方式,对航行体模型在常用空泡流型下进行了仿真,研究了带锥形空化器航行体的空泡形态与攻角之间的关系以及相对应的流体动力的特性,论证了超空泡航行体空泡形态变化过程的普遍性,分析了大攻角时空化器的空泡与航行体空泡之间的差异,从流体动力方面对超空泡航行体的锥形空化器和尾裙之间的配合性进行了研究.结果表明,超空泡航行体流体动力与沾湿状态随攻角变化有特定的变化规律,锥形空化器与尾裙配合的结构在自导超空泡航行体上能够提高航行体的机动性能.
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  改进粒子群算法在三维水翼设计中的应用

  任万龙1,2, 郝宗睿1, 王越1, 徐娟1

  2017, 38(2): 168-172. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.02.008

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  对基本粒子群算法的权重进行改进,采用非线性权重,使得粒子在整个寻优过程中加速向最优解靠拢,从而快速收敛得到最优解.选取Rastrigin函数和Quadric函数为验证函数,对改进粒子群算法进行验证,改进粒子群算法具有更快更优的搜索性能.将其引入到三维水翼的优化设计中,分别以升阻比和压力分布为优化目标,以三维水翼的升力系数为限制条件,进行迭代优化.优化后三维水翼的升阻比及压力分布得到明显改善,验证了改进粒子群算法在三维水翼优化设计中应用的可行性及有效性.
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  生物触电信号高阶统计特征描述及分析方法

  祁广云1, 李磊1, 关海鸥1, 杜松怀2

  2017, 38(2): 173-178. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.02.009

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  针对剩余电流保护技术中生物触电支路的触电电流具有复杂性及多样性的问题,应用高阶统计量组合算法与快速傅里叶变换相结合的方法,分析了剩余电流及触电电流特征量的变化规律,明确了剩余电流与触电电流的原信号及其各成分分量的高阶统计量的特征量存在显著相关性,相关系数平均值最高可达0.976 5.仿真试验表明:提取的剩余电流和触电电流高阶统计特征量中,直流分量,2,3,4,6,8次谐波特征量呈现出显著相关,相关系数平均值达到0.85以上,完成了剩余电流特征量与触电电流变化特性的定量化表征.
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  巷道堆垛式立体车库车辆存取测控方法

  王丽杰1,2, 褚鸿锐1,2, 杨羽翼1,2, 孙晓明1,2

  2017, 38(2): 179-185. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.02.010

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  针对智能立体车库车辆存取时间长、系统运行故障率高等问题,研究了巷道堆垛式立体车库车辆传送策略及智能测控方法.基于进程互斥原理、采用基于邻域的有界深度优先搜索算法实现多存取进程并行优化控制,给出车库主体立式框架结构设计方案,研究多通道多层面条件下的车辆传送运送策略,运用混合可切换控制手段完成不同服务环境中高峰及其他时间段车库车辆的存取传送.采用工控计算机和单元车库控制器PLC作为网络节点,利用现场总线组建一主多从的二级监控车库控制管理网络,采用MCGS、VC++编制PLC组态控制软件及上位机管理软件.结果表明：多通道多层面巷道式车辆堆垛及其智能测控能够最大限度节约用地,仅双层设置就会使地面使用率提升约85％;且所提出测控方法能够解决车辆自动存取的优化控制问题,为进一步提高车库运行效率提供有效途径.
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  基于相对位置的2阶段低级动作分割方法

  杨洋, 詹永照, 王新宇

  2017, 38(2): 186-191. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.02.011

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  为了解决由于运动捕捉数据的高维性导致传统低级算法不能很好分割动作的问题,提出了一种基于相对位置的2阶段低级分割方法.该方法使用末端关节相对于根关节(臀)的三维位置信息作为特征,首先采用巴特沃斯滤波器对选取的特征进行降噪,之后结合过零点检测和阈值方法找出各维分割点,并将属于同一个末端关节的三维数据上的分割点进行综合,从而获取各个末端关节的分割点,最后从各个末端关节的分割点融合出全身分割点.从卡耐基梅隆大学运动捕捉数据库中选取不同种类动作共12 941帧用以评价所提出的方法.结果表明,该方法能够有效地对动作捕捉数据进行分割,同基于速率的2种方法相比,所提出方法可以获得更高的查全率与准确率.
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  基于C-WNNM的地震随机噪声压制方法

  王代香, 李娟, 孟可心

  2017, 38(2): 192-196. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.02.012

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  针对低信噪比情况下地震信号同相轴不易识别的问题,提出用C-WNNM方法来压制地震勘探资料中的随机噪声.给出了基于WNNM的低秩逼近理论,利用地震信号在时间和空间上具有一定的相似性这一特点来构建近似低秩矩阵,并且由CEEMD分解得到的IMF1分量来近似估计局部噪声方差,从而获得更加精确的权值.经过迭代逼近得到最终去噪后的信号.对由雷克子波生成的模拟地震勘探资料进行C-WNNM滤波处理.结果表明,在地震数据存在强噪声的情况下,该方法能够有效压制随机噪声并且能够更好地保留有效信号,信噪比相比于原始WNNM算法提高了3 dB左右.
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  面向绿色能源产品的太阳能光伏组件复杂工序CTQ识别模型与算法

  于影霞, 盛敬峰

  2017, 38(2): 197-203. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.02.013

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  为识别绿色能源产品太阳能光伏组件的复杂工序关键质量特性(critical quality characteristics, CTQ),提出基于状态空间算法(state space algorithm,SSA)构建质量关系模型.引入偏最小二乘算法(partial least-squares regression, PLSR),将其导入质量关系模型,进而建立复杂工序产品CTQ识别模型,最后应用变量投影重要性指标(variable importance in projection, VIP)验证提取的CTQ有效性和正确性.以太阳能光伏组件生产过程为例进行了实证分析.结果表明： 新方法在克服各工序质量特性多重相关的情况下,不仅能有效地识别出光伏组件复杂工序输出的质量特性对终端产品质量的影响,还能提取出光伏组件复杂工序中关键质量特性;该方法的可行性得到了验证.
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  乳化沥青冷再生混合料抗剪特性及其永久变形预估

  汪德才1，2, 张海伟1, 张华3

  2017, 38(2): 204-210. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.02.014

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  基于单轴贯入试验和无侧限抗压强度试验,得出了乳化沥青冷再生混合料在常温和高温条件下的抗剪强度、黏聚力与内摩擦角等抗剪特性参数,分析了水泥质量分数、乳化沥青类型及其质量分数、沥青旧料掺量对抗剪性能的影响规律,并进行了有限元计算和室内车辙试验研究.结果表明:随着水泥质量分数增加,乳化沥青冷再生混合料各抗剪指标均有增加,当水泥质量分数为0～1.5％时增幅明显;乳化沥青质量分数增加后,抗剪强度降低,相比于常温条件,高温条件下乳化沥青质量分数影响更显著;乳化沥青类型对抗剪参数影响不明显;沥青旧料掺量降低后,抗剪强度、黏聚力指标均明显提高,但内摩擦角基本不变;基于层变形叠加的永久变形通用模型应用于乳化沥青冷再生混合料变形预估时,需要进行修正,修正后具有较高的准确度.
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  钢管混凝土系杆拱桥拱脚一致多尺度建模及分析

  崔凤坤, 朱谊彪, 杜朋, 徐岳

  2017, 38(2): 211-217. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.02.015

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  针对传统精细化模型在分析钢管混凝土系杆拱桥拱脚时,存在局部边界模拟困难、分析精度难以保证等问题,基于结构一致多尺度建模理论,提出将全桥模型通过合理的连接方式统一到拱脚精细化模型上的思路,建立了适用于钢管混凝土系杆拱桥拱脚受力性能分析的一致多尺度建模方法,并对一座计算跨径96 m、矢跨比为1／5的下承式钢管混凝土系杆拱桥的拱脚受力性能和安全性进行了研究.研究结果表明:一致多尺度建模在极大地减小了计算量的同时,还可以准确模拟钢管混凝土系杆拱桥等复杂结构的局部边界条件,并预测拱脚构造的力学行为;钢管混凝土系杆拱桥拱脚结构总体受力合理,但在预应力钢筋锚固区及支座附近区域存在较为明显的应力集中现象.
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  基于改进AHP与熵权法的膨胀土胀缩等级云模型评价

  阮永芬1, 高春钦1, 李志伟2, 刘克文3

  2017, 38(2): 218-223. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.02.016

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  利用云模型、改进层次分析法与熵权法对膨胀土胀缩等级进行评价,主要采用了液限、胀缩总率、塑性指数、天然含水率和自由膨胀率等5个评价指标,并以15个膨胀土实测数据作为实例进行研究.首先根据胀缩性等级分类标准，生成每个评价标准的云数字特征,建立各评价因子的云模型;然后结合综合权重值，计算出综合确定度;最后综合确定度值最大的级别即为该膨胀土的胀缩等级.云模型的评价结果与未确知测度法、物元可拓模型和变权靶心贴近度法的评价结果有较好的一致性,且该方法具有较高的分类精度.
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  水性环氧树脂改性乳化沥青粘层抗剪性能的检验

  常艳婷1, 陈忠达1, 牛小虎2, 周子刚3

  2017, 38(2): 224-229. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.02.017

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  针对沥青路面因层间黏结性能不足而导致路面结构出现推移、拥包等病害现象,研究环氧乳化沥青粘层在不同环氧乳化沥青洒布量、不同试验温度和不同正应力条件下的抗剪强度,运用摩尔库伦原理得到黏结力和内摩阻角.借助Ansys有限元软件对5种代表性路面结构进行层间剪应力计算,根据计算所得层间最大剪应力和抗剪强度,对环氧乳化沥青粘层进行抗剪疲劳性能和抗剪极限性能检验.结果表明:抗剪强度随正应力的增大近似呈线性增大,且在60 ℃高温条件下,环氧乳化沥青粘层的最佳洒布量为0.8 kg·m-2;当洒布量和正应力相同时,由于黏结力的减小,抗剪强度随温度升高而逐渐减小;5种路面结构在100 kN和200 kN 荷载作用下,层间最大剪应力分别小于容许剪应力和抗剪强度,沥青面层不会产生剪切疲劳破坏及高温重载作用下的极限剪切破坏.
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  多孔路面材料与厚度对地表径流的净化效能

  蒋玮1, 袁东东1, 肖晶晶2, 王振军3

  2017, 38(2): 230-235. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.02.018

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  针对地表径流通过透水沥青路面渗透后水质会产生变化的问题,设计了透水路面材料渗透装置,选取了能够表征路面地表径流水质的16项代表性指标,试验分析了透水沥青混合料、级配碎石和天然砂等3种多孔路面材料和厚度对地表径流污水的净化效能与机理.试验结果表明:多孔路面材料和厚度对地表径流中污染物的去除效果影响显著;天然砂对地表径流中TP,COD,Zn,BOD,PP和Cr6+等污染物的去除效果良好,增加砂垫层厚度能够提升上述污染物的去除效率;级配碎石对地表径流中Pb,NH4-N,AVO,COD和BOD等污染物具有良好去除效果;多孔沥青混合料对地表径流中NH4-N,Pb和TP的过滤净化效果相对较好.
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  溶剂型冷补沥青液的路用性能

  张争奇1, 许铖1, 成高立2, 宋亮亮3

  2017, 38(2): 236-242. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.02.019

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  为深入研究溶剂型冷补沥青液的路用性能,弥补评价方法的不足,首先提出了溶剂型冷补沥青液的性能评价方法,然后采用正交试验设计方法,研制了一种新型溶剂型冷补沥青液,提出了其建议技术要求,最后通过对比试验进行性能验证.结果表明:稀释剂、增黏剂是影响溶剂型冷补沥青液性能的主要因素;组成新型溶剂型冷补沥青液的最佳质量比例为m(基质沥青) ∶m(稀释剂) ∶m(增黏剂) ∶m（表面活性剂） ∶m(抗剥落剂)=100 ∶25 ∶2 ∶0.5 ∶0.6;提出的溶剂型冷补沥青液性能评价方法和建议技术要求能较好地反映其路用性能;新型溶剂型冷补沥青液能拌制出性能优良的冷补沥青混合料.
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  PS微球负载纳米铁降解硝基苯

  李丽霞, 陆兵, 吕保和, 施陆凯, 杨毅

  2017, 38(2): 243-248. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.02.020

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  采用悬浮聚合法制备氯甲基化聚苯乙烯微球(PS—CH2—Cl),并以此为载体,采用液相还原法,用硼氢化钠还原氯化铁,制得负载型纳米铁材料(NZVI—PS);用SEM,EDS和BET对材料进行表征;将NZVI—PS用于高毒难降解物质硝基苯NB的处理,考察材料用量、溶液温度以及pH对其降解不同初始质量浓度硝基苯废水的影响;探讨了不同NB初始质量浓度时NZVI—PS吸附还原硝基苯的降解动力学机理以及NZVI—PS再生利用性能.研究结果表明:载体材料负载的纳米零价铁颗粒具有良好的分散性,测得其比表面积较大,团聚现象不明显,最佳条件时对硝基苯的去除能力可达99.8％;动力学研究表明此反应符合一级反应动力学模型;载体氯甲基PS微球重复再生使用4次后仍具有很高的再生重复使用价值.