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• 2019年, 40卷, 第2期
  刊出日期：2019-03-10

    

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  正丁醇预混合气对直喷柴油燃烧的影响

  田维, 楚云路, 吴学舜, 何文潇, 韩志强

  2019, 40(2): 125-131. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.02.001

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   在一台由轻型柴油机改装的正丁醇／柴油双燃料发动机上,研究了上止点附近喷射柴油条件下不同质量浓度的正丁醇预混合气对正丁醇／柴油复合燃烧及排放的影响规律.结果表明:缸内温度达到1 150～1 200 K时,正丁醇预混合气发生自燃,且自燃始点随着负荷和正丁醇喷射量的变化保持恒定;随着正丁醇喷射量的增加,燃烧持续期大幅度缩短，且放热率较高;在平均有效压力pB≤0.50 MPa时,NOx和soot排放均小幅度降低,HC和CO排放随正丁醇预混合气的质量浓度的增大呈线性增加;在pB>0.78 MPa时, HC,CO和NOx排放几乎维持在纯柴油燃烧模式排放的水平,但soot排放大幅度降低.
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  柴油机SCR系统尿素水溶液的喷雾特性

  王军, 董彦, 赵闯, 蔡忆昔, 赵琛

  2019, 40(2): 132-138. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.02.002

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   通过建立柴油机SCR后处理系统的UWS喷射雾化模型,综合考虑UWS液滴在排气管道中的湍流扰动、变形、破碎、碰撞聚合和碰壁反弹等一系列理化过程,研究UWS的喷雾雾化分解特性,分析了喷嘴喷射压力、喷孔喷射角度α、喷雾锥角β、喷嘴偏置角度θ和排气管径长比对UWS液滴分解的影响.结果表明:喷射压力过小时,UWS液滴将呈液柱或大液滴状,喷射雾化效果差,NH3平均体积分数随喷射压力的增大呈线性增大;α对UWS分解有显著影响,随着α的增加,NH3平均体积分数升高;β对NH3均匀性系数影响显著,随着β的增大,排气管内壁面附近NH3的分布更加均匀;随着θ的增大,NH3平均体积分数不断增大,但其均匀性系数急剧下降;NH3平均体积分数随排气管直径的增大而减小,后逐渐趋于平缓.
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  双侧驱动轴向柱塞马达负载启动特性分析

  邓海顺, 王海峰, 王庆春, 何士举, 王传礼

  2019, 40(2): 139-144. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.02.003

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  为研究双侧驱动轴向柱塞马达的启动特性,介绍了双侧驱动马达的工作原理,理论分析并推导了启动时驱动转矩和各种阻力矩的计算公式,建立了双侧驱动轴向柱塞马达的液压仿真模型,分析了空载、定负载、延迟启动等工况下的启动特性.结果表明:空载启动时,双侧驱动轴向柱塞马达比普通轴向柱塞马达启动转矩波动小,达到平稳运行的时间更短,启动平稳性更优;定负载启动时,负载值越大,转矩波动越大,平稳运行时转矩脉动越明显,双侧驱动轴向柱塞马达的启动转矩峰值远低于普通轴向柱塞马达,转矩脉动量更小;延迟启动时,双侧驱动轴向柱塞马达对于负载变化的响应速度更快,其转矩波动情况与定负载启动时基本一致.
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  泵口环圆柱面螺旋槽造型的流体动力特性

  陈汇龙, 吴远征, 孙冬冬, 陈妙妙, 张培林

  2019, 40(2): 145-151. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.02.003

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  泵叶轮口环动力特性的改善可通过环形密封面造型来实现.为了改善其刚度特性,提出一种新的口环圆柱面螺旋槽造型方法,采用基于空化的CFD方法对口环间隙流动进行模拟计算,通过动网格技术来确保小环形间隙下的偏心量,研究了螺旋槽对口环流动特性的影响,并与光滑口环流动特性进行对比分析.结果表明:螺旋槽会产生动压效应和泵送效应,在槽台侧和槽坝侧尖角处分别产生低压区和高压区;偏心时,螺旋槽能增大口环间隙主刚度和支反力,降低偏位角,从而提高转子的对中性能;同时使泄漏量大幅降低,而使摩擦转矩略有增大;螺旋槽造型有利于提高口环的流体动力特性和转子对中性能,并减小口环的摩擦和磨损.
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  交通拥堵情况下的多温共配车辆路径优化

  徐梅, 陈淮莉

  2019, 40(2): 152-158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.02.005

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   针对实际配送过程中,经常会出现由于交通事故、上下班高峰期以及交通限流等因素导致的交通拥堵情况,为保证多温共配路径优化结果能更符合实际情况,提出了一种基于交通拥堵的多温共配优化模型,相较于传统的多温共配的路径优化模型,该模型更符合实际的运输情况.由于路径优化问题属于NP难问题,故采用随机自适应遗传算法进行求解,求出在总成本最优的情况下使路径最短、总成本最少的最佳配送路径.通过对比遗传算法和用Cplex求解,发现两者结果接近，且算法更为快速,更加适合大规模求解.算例分析结果表明:考虑了拥堵情况的路径优化,相较于没有考虑拥堵情况的路径优化,运输成本下降了16.74％.
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  锤爪式捡拾粉碎装置的设计与试验

  孙永利, 周福君, 王琨博, 魏源

  2019, 40(2): 159-166. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.02.006

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  针对传统捡拾装置作业时漏拾率高、捆包含土量大、秸秆捆包里秸秆尺寸大等问题,设计了一种集捡拾、粉碎、滤土于一体的锤爪式捡拾粉碎装置.通过理论分析对装置的相关参数进行了设计,得到了影响其作业效果的主要因素及取值范围.通过AnsysWorkbench对装置进行了模态分析,确定了装置作业的稳定性.以捡拾辊转速、喂入口离地高度、作业速度为试验因素,以捡拾损失率、粉碎长度合格率为试验指标,进行正交试验L9(34),考察试验因素对捡拾粉碎装置工作性能的影响.以最优水平组合进行了验证试验.结果表明:各因素对指标影响的主次顺序为捡拾辊转速、离地高度、作业速度;最优水平组合为捡拾辊转速2 200 r·min-1、离地高度为175 mm、作业速度为4 km·h-1;捡拾损失率为0.34％,粉碎长度合格率为98.10％.
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  考虑弯曲位移影响的解析型压杆单元构造

  许晶, 汤丽锋, 王宏志, 曹琼琼, 蒋秀根

  2019, 40(2): 167-171. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.02.007

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  利用解析形函数构造了压杆单元,可用于求解压杆稳定问题.基于考虑二阶效应影响的压杆微分平衡方程,得到以节点位移表示的压杆位移形函数,利用能量法和解析形函数得到压杆单元势能泛函表达式.对压杆单元势能泛函变分,确定了考虑弯曲位移影响的压杆单元弹性刚度矩阵和几何刚度矩阵.为检验解析型压杆单元的精度,将提出的方法与插值形函数法和直接刚度法进行对比,结果表明:提出的解析型压杆单元具有较高的计算精度和效率.
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  移动式稻麦秸秆立式环模压块成型机试验

  陈树人, 汤明明, 丁锁年, 姚勇

  2019, 40(2): 172-178. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.02.008

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  针对国内秸秆压块机不能移至田间进行压块成型作业的现状,设计了利用75 kW轮式拖拉机进行牵引的移动式秸秆压块机.以水稻秸秆为原料,对移动式秸秆压块机进行生产试验研究,寻求作业参数对压块机压块成型影响规律和最优组合.采用3因素4 水平二次正交旋转组合试验方法,以喂入辊转速、叶轮转速、环模主轴转速为影响因子,秸秆压块密度及生产率为评价指标,利用DesignExpert 8.0.6软件,对试验结果进行方差分析及响应面分析,建立了3个因子对评价指标影响的数学模型.结果表明:对秸秆压块密度的影响因素大小顺序为环模主轴转速、叶轮转速、喂入辊转速;对秸秆压块生产率的影响因素大小顺序为喂入辊转速、环模主轴转速、叶轮转速;当喂入辊转速为125.84 r·min-1、叶轮转速为776.05 r·min-1、环模主轴转速为169.16 r·min-1时,秸秆压块密度与生产率分别为1.153 g·cm-3,1 135.87 kg·h-1,满足秸秆压块成型要求.
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  细颗粒物荷电凝并技术研究进展

  依成武, 崔苗, 秦谢勋, 李珏

  2019, 40(2): 179-183. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.02.009

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   我国很多城市存在颗粒粉尘浓度超标的现象,可吸入性粉尘无论对环境和人体都有较大的危害,治理烟尘污染刻不容缓,但粉尘粒径小而难以被除尘器直接捕集,而荷电凝并可通过电场的作用使粉尘粒子荷电而发生凝并,增大有效直径从而便于捕集.综述了国内外电凝并技术的研究进展,主要包括交变电场中同极性荷电颗粒凝并、直流电场中异极性荷电颗粒凝并、交变电场中异极性荷电颗粒凝并;介绍了几种荷电凝并方法,提出提高荷电凝并几率方法的主要发展趋势,为电凝并技术的实际应用和装备开发提供参考.
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  基于动量模型的食品安全事件发现方法

  蔡莹, 於跃成, 谷雨, 严长春

  2019, 40(2): 184-189. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.02.010

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  食品安全是广受民众关注的热点话题,而微博已经成为食品安全事件曝光的主要媒体平台.以微博语料作为数据源,同时使用微博内容和用户的社交网络行为特征,提出了基于动量模型的食品安全事件发现方法.该方法以事件发现作为描述食品安全事件的基本模型,以检测出微博信息流中与食品安全相关的候选特征词,然后采用动量模型实现候选特征词的动量建模和重复特征词的有效过滤.最后,通过Kmeans聚类将有效的特征词进行归类合并,以实现食品安全事件的发现.试验结果表明:该方法能够有效发现在微博中传播的食品安全事件,并能过滤掉微博中无关的话题.
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  基于深度学习的农作物病害检测

  魏超, 范自柱, 张泓, 王松

  2019, 40(2): 190-196. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.02.011

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  针对在大规模农业种植中传统人工农作物病虫害预防和治理上常存在的问题,应用深度学习算法来进行农作物病害的检测.对47 637张图片进行病害识别检测,数据包含10个物种(主要农作物有番茄、土豆、玉米等),27种病害,总共61个分类标签.采用目前流行的深度网络结构如Vgg16,ResNetV1101和InceptionV4等6种模型对图像进行特征抽取.采用交叉熵和正则化项组成损失函数进行反向传播调整,对数据集进行4种不同情况的划分;并且使用了初始化和迁移训练两种训练方式,分别对6种网络架构在不同学习率下进行试验比较.结果表明： 采用初始化训练对61类病害情况的最高识别准确率为84.6％;而在迁移训练中,使用合适的学习率训练,最高识别准确率达到86.1％;对3类疾病程度分类准确率为87.4％,对28种病害类型分类准确率为98.2％,对10类物种识别分类准确率为99.3％.
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  基于深度网络模型的牛脸检测算法比较

  姚礼垚, 熊浩, 钟依健, 刘财兴, 刘汉兴, 高月芳

  2019, 40(2): 197-202. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.02.012

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  针对传统检测方法在牛脸检测应用方面存在的检测设备易损、检测结果不理想等问题,根据大数据、多差异性原则,使用手机和相机在某奶牛养殖场采集奶牛数据,构建了一个超过10 000张不同条件下(如遮挡、模糊、光照变化等)的奶牛数据集.在此基础上使用目前有代表性的基于深度网络模型的目标检测方法(如SSD,Faster RCNN和RFCN等)对该数据集进行试验对比分析.结果表明： Faster RCNN模型综合检测精度最高,可达0.990,但其检测速度相对较慢,为11 F·s-1;SSD模型的检测速度最快,为47 F·s-1,但其检测精度与Faster RCNN相比略低,约为0.945.
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  基于深度学习的粮库虫害实时监测预警系统

  罗强, 黄睿岚, 朱轶

  2019, 40(2): 203-208. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.02.013

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  针对传统粮库监控效率不高、检测结果不准确的问题,提出了一种基于深度学习的粮库虫害实时监测预警系统(RMPS).该系统对粮库中常见几种害虫(米象、绣赤扁谷盗、赤拟谷盗)进行较大规模的样本采集,并使用卷积神经网络进行学习和训练,构建神经网络模型;通过新型采集器实时采集粮库内部图像信息,利用已训练的模型进行害虫种类和概率的检测;并将监测结果以web形式发布给手机客户端.在实验室条件下,搭建小型模拟粮仓,部署本系统进行试验.测试结果表明： RMPS从传统的定点定时监测转变成实时监测,并且将虫害检测准确率提升到90％;RMPS采用专门设计的采集器与移动客户端部署简单、方便,具有较高的实用性与扩展性.
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  基于混合群智能算法优化BP神经网络的粮食产量预测

  庄星, 韩飞

  2019, 40(2): 209-215. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.02.014

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   针对前馈神经网络预测粮食产量的方法易陷入局部最优的问题,提出一种基于粒子群算法和人工蜂群算法的改进BP神经网络模型.利用粒子群优化算法和人工蜂群算法在全局搜索能力上的不同优势,结合两者对BP神经网络的权值和阈值进一步优化,以提升粮食产量预测模型的准确性与鲁棒性.给出基于粒子群和人工蜂群混合的ABPSO算法的具体实现,并选择1979年至2012年我国粮食的产量及影响其产量的8项因素作为数据集进行试验.结果表明： 改进的BP神经网络能够较好地预测国内近几年的粮食产量变化趋势;相比未优化的BP模型,新算法预测误差平均值由847 780 t降低至240 320 t,误差范围由1 894 200 t降低至586 800 t.
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  邻甲氧基苯胺修饰超高交联吸附树脂的合成及其性能

  翁明强, 王敏玲, 刘敦舜, 龙雨欣, 吴继业, 袁新华

  2019, 40(2): 216-220. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.02.015

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  用甲氧基和氨基共同修饰制备了超高交联吸附树脂(HPAMMA),研究了其对水体系中苯胺和苯的静态吸附行为,考察了双官能团修饰对超高交联吸附树脂吸附能力的影响.结果表明:HPAMMA对苯胺的吸附量明显大于对苯的吸附量,树脂对苯胺的吸附是物理吸附和氢键吸附共同作用的,而对苯的吸附以物理吸附为主.在相同条件下,双官能团修饰的树脂氢键吸附辅助作用明显大于单官能团修饰的树脂.Langmuir方程能较好地描述苯胺的吸附过程,而苯和苯胺在HPAMMA上的吸附等温线均符合Freundlich方程.所有等温吸附方程的相关因子均大于0.98,拟合方程中的指数因子n>1,对苯和苯胺的吸附均属于优惠吸附.HPAMMA对苯胺的吸附选择性系数随吸附质初始质量浓度的增加呈先减小后趋于定值的趋势,而随温度增加呈逐渐减小的趋势.
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  固体酸催化菜籽油酯交换反应与微波耦合特性

  张玉, 金光远, 宋睿, 聂国宇

  2019, 40(2): 221-225. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.02.016

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  以甲醇和菜籽油为原料,在固体酸催化剂作用下催化制备生物柴油,考察了反应温度、醇油比、催化剂用量和微波频率对混合物料介电特性的影响,并分析了化学反应体系与微波的耦合能力.试验结果显示:单因素反应条件下,混合物料介电特性随反应时间呈下降趋势;反应温度升高和催化剂用量增大都会使混合物料的介电常数和损耗因素陡降至稳定值的时间点提前,而增加醇油摩尔比起到相反的作用;醇油摩尔比越大,混合物料的介电损耗角正切越大,反应体系与微波的耦合能力越强;微波频率为2 450 MHz时,物料与微波的耦合能力比915 MHz时强.
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  PES／MBMIF51复合材料的微观形貌与性能

  柴铭茁, 陈宇飞, 耿成宝, 郭红缘, 崔巍巍

  2019, 40(2): 226-230. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.02.017

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   以4,4′二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺(MBMI)和酚醛环氧树脂(F51)为基体,聚醚砜(PES)为增韧剂,采用原位聚合法制备了PES／MBMIF51复合材料,并研究复合材料的微观结构及其力学性能与耐热性能.红外光谱测试结果表明:MBMI中的碳碳双键和环氧基参与了体系的交联固化反应,不饱和双键和环氧基特征峰消失.SEM结果显示:未添加PES的树脂基体断面光滑,裂纹发展方向一致,呈脆性断裂;加入适量PES后,PES在基体中分散均匀,并形成稳定的两相结构,两相间界面模糊,相互渗透,断面粗糙,裂纹不规则发展,呈韧性断裂.力学性能测试结果显示:弯曲强度与冲击强度均呈现先升后降的趋势,当PES质量分数为4％时,达到最大值,分别为142.27 MPa和18.65 kJ·m-2,比MBMIF51基体分别提高了36.3％和63.2％.热失重测试表明:适量的PES可以使复合材料的分解温度略有提高.
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  废旧回收沥青路面材料的直剪蠕变试验

  殷杰, 涂刚, 王星光, 胡明明

  2019, 40(2): 231-236. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.02.018

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  通过对废旧回收的沥青路面(RAP)材料开展直剪蠕变试验,研究不同剪应力水平和竖向应力对其蠕变特性的影响规律.结果表明:RAP材料的临界剪应力水平约为0.73,试样高于临界值时发生直剪蠕变破坏,破坏开始的时间随剪应力水平增加而减小;反之,试样不发生蠕变破坏;剪应变率随时间在双对数坐标下为系列递减的平行线,采用土体的三参数蠕变模型可以有效地模拟此特性;竖向应力对蠕变参数的影响较小,对达到蠕变破坏的时间影响较大;相同剪应力水平下,剪应变随时间增加逐渐增大,竖向应力低的试样在低剪应变时先发生蠕变破坏,破坏时的剪应变随竖向应力的增加而增加,且剪应变率最先降到最小值,并发生蠕变破坏.
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  青藏高寒地区真实环境冻融作用的量化与统计

  司伟, 马骉, 仁乾龙珠, 格桑泽仁, 李宁

  2019, 40(2): 237-243. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.02.019

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  通过对青藏公路沿线6个典型区域近60 a气温与降水进行统计分析,提出通过划分4个温度区间来反映外界环境对路面性能的影响;基于温度对沥青路面结构深度方向的作用,同时考虑冻结温度与融化温度的冻融作用,提出了冻融强度划分准则,将其划分为弱冻融和强冻融;量化分析了6个典型区域真实环境的冻融作用次数,得到了青藏公路沿线真实环境冻融作用次数的统计特征,6个区域年均真实环境冻融作用次数基本达到150次以上.研究表明:青藏公路沿线各典型区域冻融作用变化差异较大,具有时间集中的特点,主要发生在快速降温、快速升温及持续低温阶段;冻融作用是青藏高寒地区影响公路工程质量的主要外界因素.
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  基于红外光谱图特征峰分析的沥青指标

  杨三强, 颜立景, 刘娜, 闰明涛

  2019, 40(2): 244-248. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.02.020

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  基于采用红外光谱图特征峰分析沥青指标是快速评价稠油沥青质量的研究热点,借助傅立叶红外光谱技术、分离分析等手段,对90＃A级沥青和SBS改性沥青进行红外光谱测试分析.结果表明:沥青的红外光谱分析技术与常规沥青检测方法的相关性为99.6％;90＃A级沥青在3 000～650 cm-1出现9处较明显的特征峰,SBS改性沥青在2 950～650 cm-1出现11处较明显的特征峰,每个特征峰均有对应的特征基团;同类沥青材料的特征基团一致,同类沥青材料的技术指标相同.通过对比分析沥青红外光谱图的特征峰,可以快速评判出沥青质量优劣,缩短了检测评价沥青材料指标的试验时间.