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• 2019年, 40卷, 第5期
  刊出日期：2019-09-10

    

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  挤压研磨对喷油器流量及雾化性能的影响

  王忠, 王凯, 王鹏, 刘帅, 汤志明, 楼狄明

  2019, 40(5): 497-503. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.05.001

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  为了研究挤压研磨工艺对喷油器喷孔流量和雾化的影响,采用喷雾试验台、高速摄像机、喷油器性能试验台和EFS单次喷射测量仪,在不同挤压研磨加工时间和系统压力的工艺条件下,拍摄了喷油器的喷雾图片,测量了喷孔的流量.分析了喷油器喷孔喷雾的喷雾锥角、喷雾贯穿距、初次和二次破碎、喷雾差异度等的变化规律.结果表明:随着挤压研磨加工时间和系统压力的增加,喷孔的挤研增量逐渐增加;当挤研增量从5％增加到20％时,喷雾锥角从14.8°减小到12.6°,喷雾贯穿距从36.20 mm增加到44.20 mm,一次破碎区域的贯穿距由3.93 mm增大到22.20 mm,一次破碎的贯穿距在整个喷雾贯穿距中的占比增大;随着挤研增量的增大,喷雾差异度增大,不利于燃油在燃烧室的均匀分布.
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  基于阻尼状态切换的装载机座椅悬架控制

  陶伟, 刘志强

  2019, 40(5): 504-510. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.05.002

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   为提高装载机驾驶员作业舒适性,提出了一种基于阻尼多状态切换减振器的装载机半主动座椅悬架系统.分析了阻尼多状态切换减振器的设计原理及油液流动行为,建立了阻尼多状态切换减振器数学模型,通过仿真分析获取了减振器4种阻尼状态下的复原阻尼系数和压缩阻尼系数,在此基础上,进一步构建了装载机半主动座椅悬架系统混杂动力学模型,设计了用于座椅半主动悬架的权值系数模糊自适应调整混杂模型预测控制策略,并在随机路面激励输入下进行了控制策略性能仿真分析.仿真结果表明:所提出的装载机半主动座椅悬架及其控制策略能够有效降低座椅垂向振动加速度均方根值,降幅达35.71％,同时改善座椅悬架动行程达30.88％,驾驶员作业舒适性得到显著提升.
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  专用汽车罐体智能化设计平台的开发

  李涛, 陈光耀

  2019, 40(5): 511-517. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.05.003

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  针对外形尺寸上存在很大差异的功能不同的罐体,增加设计工作量和难度等问题,对CATIA进行深度开发,以专用汽车的罐体为模型实现对特征模型的智能化绘制,结合有限元分析软件将生成的模型进行优化改进,将智能化设计理念运用到系统设计过程中,将开发过程中的知识数据进行整合存储到设计的知识库中,利用现存的各种信息建立数据库,开发出具有良好交互界面的专用汽车罐体智能化设计平台,将专用车罐体的设计进行数据集成.结果表明:对常用的三维建模软件进行深度开发,实现目标模型的智能化绘制,使得设计人员的工作效率得到大大的提高,缩短了产品开发周期.
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  O₂／NO₂氛围下颗粒物的氧化催化特性试验

  方嘉, 蒋渊, 孟忠伟, 秦源, 李健

  2019, 40(5): 518-523. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.05.004

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  采用热重分析仪,在不同体积分数O2，NO2氛围下,研究了催化剂对碳黑颗粒的氧化特性的影响,并分别采用微分法中的ABSW法和阿仑尼乌斯法进行氧化动力学分析.结果表明:NO2和O2对颗粒的燃烧具有一定协同作用,氧化前期(45～350 ℃),颗粒的活化能随着NO2体积分数的升高逐渐从183 kJ·mol-1降低到111 kJ·mol-1,在催化条件下,活化能从162 kJ·mol-1降低到109 kJ·mol-1;氧化后期(350～800 ℃),颗粒的活化能随着NO2体积分数的升高逐渐降低,且在催化状态下降低最多,降幅约28～52 kJ·mol-1;氧化全过程(45～800 ℃)试验中,颗粒活化能随着NO2体积分数的升高呈现先下降后升高的趋势,催化剂作用下在NO2体积分数为1×10-3时,下降最明显,活化能降低约93 kJ·mol-1.
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  基于模糊控制的纯电动汽车距离控制

  张新锋, 王奥特, 陈建伟, 朱明

  2019, 40(5): 524-530. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.05.005

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  提出了一种电动机模型和动态安全距离模型,并在Carsim平台上搭建纯电动汽车整车动力学模型.设计了模糊距离控制器,并建立Simulink和Carsim联合仿真平台,在该平台上对纯电动车辆模糊距离控制器进行仿真分析.结果表明:同没有控制器的车辆相比,被控车辆能始终保证同前车车距在5 m以上的安全距离,同前车起始车距在50,80,100 m车距时均能将两车的最小距离控制在5 m以上,相邻车道切入工况下也能够有效防止追尾事故,避免碰撞,提高了车辆的主动安全性和道路的通过效率.
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  半开式切割泵固液两相流动与特性分析

  曹卫东, 姜昕, 张骞, 徐玉敏

  2019, 40(5): 531-537. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.05.006

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  为深入了解半开式切割泵内部固液两相流动状态,基于ANSYS CFX软件,采用标准kε湍流模型,在不同固相体积分数和不同流量工况下,研究了叶轮叶片不同位置处的固相体积分布及速度分布,以及切割泵旋转刀处的固相体积分布及速度分布,并对磨损情况进行相应预测.分析了固相和液相对于内流场的影响.结果表明:分布在叶片压力面的固相速度整体小于吸力面,而固相体积分数却大于吸力面;叶片尾部固相速度最大,叶片头部固相体积分数最大;对于旋转刀,位于工作面旋转刀出口处和背面靠近转轴处的固相速度较大,位于工作面靠近转轴处固相体积分数较大,因而磨损预计较为严重,而旋转刀背面整体体积分数较小;不同流量工况对于压力分布、速度分布、固相分布有较明显的影响.
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  多因素影响下高地隙喷雾机稳定性模型试验

  丁凯, 冯静安, 王卫兵, 喻俊志

  2019, 40(5): 538-546. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.05.007

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  针对高地隙喷雾机复杂的作业环境,基于3D打印技术和比例模型相似性准则原理,建立了喷雾机作业车轮地面载荷试验测试系统,以车轮离地为参考量,提出了针对喷雾机水平斜坡路面下的稳定性评价指标,采用田口试验设计方法,以全工况下E,F级随机路面为噪声因子,选择水箱放置位置、车速、轮距、充液比和坡度5个影响因素作为控制因子,设计了5因素混合水平的田口试验方案,针对不同的失稳特性,选择不同的信噪比计算方法,确定喷雾机在水平斜坡路面下的最大失稳试验条件.结果表明:利用田口方法预测到的斜坡路面下稳定性评价指标与实测值基本吻合,二者的线性回归决定系数大于0.91,NSE效率系数在0.85以上,预测值与实测值之间的平均相对误差在6.5％以内,进一步验证了所寻找的喷雾机失稳试验条件以及模型的正确性.
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  新型环保制冷剂系统性能研究

  彭孝天, 冯诗愚, 李超越, 王晨臣, 刘卫华

  2019, 40(5): 547-552. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.05.008

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  为得到制冷系统不同参数以及回热器对新型环保制冷剂R1234yf，R1234ze，R152a，R448A，R290，R600a系统性能的影响,基于VapCyc建立有／无回热器两套仿真模型,并且通过试验验证了模型的正确性.仿真得到了分别选用上述6种制冷剂时,系统制冷量及制冷系数COP随过热度、环境温度、压缩机转速、冷凝器侧风量、蒸发器侧风量的变化规律.结果表明:制冷量随过热度、外界环境温度的升高而减小,随压缩机转速、冷凝器侧风量、蒸发器侧风量的增大而变大;COP随过热度、外界环境温度、冷凝器侧风量的增大而降低;随压缩机转速、蒸发器侧风量的增大而升高;相同工况下,制冷量的大小顺序为R448A, R290, R152a,R1234yf, R1234ze,R600a, COP大小顺序为R600a,R1234ze, R152a,R1234yf,R290, R448A;对于上述6种制冷剂系统,增加回热器对系统性能均是有益的,且系统制冷量及COP平均提高了10％,6％左右,并且对R600a系统性能提高最为有利.
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  基于猪触电试验的人体触电规律研究

  李春兰, 叶豪, 王成斌, 王海杨

  2019, 40(5): 553-558. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.05.009

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  针对无法用人体进行触电试验的问题,提出基于动物猪触电试验数据研究人体触电规律的方法.首先将达尔基尔人体摆脱电流频率特性曲线的数据作为训练样本,利用BP神经网络建立成年人摆脱电流预测模型;然后以触电试验获得的不同体质量猪的触电试验数据为基础,利用回归分析建立了猪触电电流与体质量的关系模型;根据人与猪在生理、解剖学、电特性等方面高度相似性的特点,依据生物电磁学构建了触电通道,并利用柱体模型获得成年人与试验猪阻抗的映射关系,进而推得成年人在36 V,50 Hz时的触电电流与体质量的关系模型.研究结果表明:发生触电事故时,流过人体内的触电电流与人的体质量呈正相关;36 V,50 Hz条件下,50 kg成年人触电电流为17.02 mA,基于BP神经网络模型获得的50 kg成年人摆脱电流为16.22 mA,两者误差为0.8 mA.
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  基于多智能体系统的飞机滑行路径规划

  唐勇, 何东林, 朱新平

  2019, 40(5): 559-565. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.05.010

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  为解决先进场面活动引导与控制系统中的飞机滑行初始路径规划问题,提出一种基于多智能体系统(multiagent system, MAS)仿真的方法实现飞机在场面上任意起始点到目的地的最短路径规划.首先,针对传统的有向图模型对机场场面运行刻画不足的问题,提出滑行资源图模型对机场控制区进行建模,既能对机场控制区进行高效建模又使模型不过于复杂.其次,设计最短路径规划多智能体系统,通过飞机Agent在资源节点Agent的繁殖能力与对资源的独占属性限制,实现对资源节点遍历并同时又保证每个节点最多被访问一次;最后,利用Anylogic实现机场场面初始路径规划多智能体仿真系统开发.仿真结果表明,设计的多智能体系统不但能快速计算出最短路径,且路径规划过程直观可视,算法复杂度与Dijkstra算法相同,满足初始路径规划要求.
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  百乐克工艺污水处理厂CO₂排放特性

  解清杰, 陈诗龙, 厉青, 李红欣, 王拉

  2019, 40(5): 566-572. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.05.011

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  为了实现污水处理厂领域碳排放的精细化管控,以镇江市丹徒污水处理厂的CO2体积分数监测数据为基础,以CO2体积分数分布的时空特性分析为核心,绘制了研究区域的CO2体积分数分布图.对污水厂的CO2变化作了时间和空间上的纵向比较,并分析了气象因素、工艺条件、运行参数等对各研究区域内CO2体积分数的影响.结果表明:在空间分布上,各研究区域总体呈现出工艺单元测量点CO2体积分数高于厂内其他区域的趋势,且生化池的CO2体积分数一般要高于其他构筑物;在时间分布上,研究区域均呈现出不同程度的季节性;而且污水处理厂内局部CO2体积分数明显受到进水水质、气温、风速的影响.
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  基于卷积神经网络的乳腺病理图像识别算法

  凌语, 孙自强

  2019, 40(5): 573-578. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.05.012

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  为了协助病理医生诊断乳腺肿瘤,提出了一种计算机自动识别分析乳腺病理图像的方法.该方法采用乳腺病理图像数据集BreaKHis作为数据样本,在卷积神经网络模型VGG19的基础上,提出了一种VGG19A的改进网络模型.通过在卷积层中的激活函数前加入BN算法,在全连接层中加入dropconnect层,来优化网络模型的性能,提升网络模型的识别精度.此外,考虑到迁移学习方法能够让网络模型更加充分地学习图像特征,将其引入到VGG19A网络的训练中.将该网络应用到乳腺病理图像的识别过程中,同时采用PFTAS+QDA,PFTAS+SVM,PFTAS+RF,SingleTask CNN,AlexNet以及VGG19算法进行了对照试验.结果表明新算法在图像识别的准确性和泛化性能上相较现有方法都有了一定的提升,因而具有一定的临床应用价值.
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  基于狼群算法的轮毂电机故障诊断方法

  薛红涛, 周宇, 王满, 李仲兴

  2019, 40(5): 579-584. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.05.013

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  针对电动汽车复杂多变的行驶工况及轮毂电机特殊的运行环境极易影响车辆行驶安全的问题,研究一种有效的轮毂电机故障诊断方法非常重要.由于单一特征参数传递的信息往往具有局限性,提出了一种基于狼群算法的多特征参数融合诊断方法.基于常见的故障诊断用特征参数在轮毂电机不同运行状态下Weibull分布的重合程度,选取多个灵敏度高的特征参数,然后通过狼群算法对多个特征参数融合,最后根据多特征参数融合信息的Weibull分布诊断其是否有故障及故障程度.搭建了轮毂电机漏电故障试验系统,进行了漏电故障试验.结果表明,基于狼群算法的多特征参数融合诊断方法可以有效识别区分轮毂电机的电气故障.
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  苦参碱分子印迹氢键型超高交联吸附树脂的制备及吸附性能

  袁新华, 刘敦舜, 刘怡, 易敏, 唐坤, 陈燕秋

  2019, 40(5): 585-590. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.05.014

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  以苦参碱为模板分子,通过后交联反应,成功制备了分子印迹酚羟基修饰超高交联吸附树脂(MIP),同时制备了非分子印迹超高交联吸附树脂(NIP).测试了MIP树脂和NIP树脂的物理性能和形貌特征,研究了MIP在水溶液中对苦参碱和金雀花碱的静态平衡吸附行为和对苦参碱的吸附选择性,并与NIP对苦参碱和金雀花碱的吸附行为进行了对比.结果表明:相比NIP,MIP的比表面积有所下降,而孔径和孔容有所增大,且MIP树脂上的孔洞比NIP树脂更为规则;MIP在水溶液中对苦参碱的选择系数较高,最高可达到15.67,MIP对苦参碱具有较高的识别选择性;静态平衡吸附等温线均符合Langmuir方程和Freundlich方程,拟合结果表明MIP树脂比NIP树脂更有利于吸附苦参碱.
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  一种近红外H₂S荧光探针的研制

  韩志湘, 姜梦云, 刘佳敏, 顾宇形

  2019, 40(5): 591-595. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.05.015

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  研制了一种7硝基2,1,3苯并噁二唑4醚键联半花菁的近红外区荧光探针分子1,并将其应用于活细胞内内源性和外源性硫化氢的检测.探针分子1由于7硝基2,1,3苯并噁二唑的淬灭作用,自身无荧光;当加入H2S时,由于H2S对探针分子1中醚键的选择性硫解作用,醚键断裂,释放出半花菁荧光基团,波长725 nm处荧光强度显著增强;当加入10倍当量的硫氢化钠时,荧光强度增强了8.5倍.探针分子1对水溶液中H2S浓度的线性浓度响应范围是0.1～100.0 μmol·L-1 (R2=0.995 2),检测下限为 0.03 μmol·L-1.探针分子1的激发和发射波长均在近红外区,对H2S比较敏感,反应时间相对较短,且有较好的选择性.此外,探针分子1被成功用于活细胞内内源性和外源性H2S的检测.
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  浅埋大断面隧道下穿既有道路的施工工法

  邓祥辉, 杨俊, 王睿

  2019, 40(5): 596-602. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.05.016

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  针对浅埋大断面隧道下穿既有道路爆破掘进中,极易引起上部路面结构的损伤和破坏,危及道路和行车安全的问题,以宝汉高速新建关林子隧道下穿既有316国道为工程依托,提出“路面架桥,超前加固,分部开挖,监测反馈”的系统施工方法.同时,采用有限元法模拟了正常通行条件下有、无铺设钢架桥时路面沉降,结合现场爆破振动监测结果,对比分析了CRD法施工的安全性和可行性.研究结果表明:不铺设钢架桥时的地表沉降量远大于铺设钢架桥,且数值超过规范允许限值的2／3,模拟数值与实测值平均相对误差为95.7％;铺设钢架桥时,模拟的地表沉降量与实测值相对误差范围为2.7％～12.4％,平均相对误差仅为6.1％,远低于不铺设钢架桥,表明提出铺设钢架桥的施工方法是非常有效的.
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  CFRP筋粘结型锚具的疲劳损伤模型

  谢桂华, 冯倩红, 唐永生, 刘荣桂, 卞玉龙

  2019, 40(5): 603-607. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.05.017

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   通过两种碳纤维复合材料CFRP筋锚固系统在不同疲劳应力比加载条件下的恒幅疲劳试验,借助背面应变片技术,研究了不同疲劳应力比对CFRP筋粘结型锚具疲劳响应的影响;基于Goodman方程,建立了恒幅疲劳荷载下粘结型锚具的疲劳损伤预测模型;通过试验数据与数值模型相结合的分析手段,探究了疲劳应力比对粘结型锚固系统疲劳响应的影响.结果表明:该疲劳损伤模型预测的结果与试验观察数据吻合良好;粘结型锚固系统在疲劳过程中的背面应变变化状态能较好地反映锚固系统内部的疲劳损伤状况,证明背面应变片技术适用于该粘结型锚固系统,且采用基于背面应变的疲劳损伤模型能够很好地模拟应力比对粘结型锚具疲劳响应的影响.
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  基于标准粒子群算法的混凝土箱梁水化热过程热工参数反演

  孙维刚, 张光磊, 刘来君, 秦煜, 张筱雨

  2019, 40(5): 608-613. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.05.018

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  针对通过施工现场和实验室试验获取混凝土箱梁水化热仿真分析所需的热工参数缺乏一定的准确性和便捷性,以某混凝土箱梁水化热过程为试验背景,结合文献研究结果确定混凝土箱梁热工参数的取值范围,采用方差分析确定各参数对温度的敏感性,并通过排序筛选敏感性高的参数作为待反演参数,基于标准粒子群算法,对比遗传算法对敏感性高的5个参数进行反演.研究结果表明:混凝土箱梁浇筑过程中,水泥水化热对温度的影响最大,智能算法能有效反演混凝土箱梁热工参数;当迭代次数增大到一定的程度时,标准粒子群算法对应的目标函数小于遗传算法对应的目标函数,遗传算法收敛过程曲线比较平缓,而标准粒子群算法的早期有突变.
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  再生骨料级配对混凝土力学性能的影响及微观机理分析

  李琼, 冯琼, 曹辉

  2019, 40(5): 614-620. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2019.05.019

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  To investigate the influence of recycled coarse aggregates on the mechanical properties of concretes, various compressive strength tests of the cube at different ages were carried out using the concretes with a single gradation of 5.0 mm to 10.0 mm, 10.0 mm to 20.0 mm, 16.0 mm to 31.5 mm and continuous gradation from 5.0 mm to 31.5 mm and with the replacement rate of 30%，50% and 70%. The effects of aggregate on the mechanical properties of recycled concrete were revealed at microscopic level by scanning electron microscopy(SEM) and Xray diffraction(XRD). The results show that for low dosage, the strength at 112 d is almost the same as that of ordinary concrete when the size of aggregate content ranges from 5.0 mm to 10.0 mm. No matter how many dosages are selected, all the compressive strengthes of different age cubes are low when the aggregate content size ranges from 10.0 mm to 20.0 mm. When the aggregate content size ranged from 16.0 mm to 31.5 mm and 5.0 mm to 31.5 mm, the strength of recycled concrete is increased with an appropriate dosage.