- 姬成;黄兆骞;席光;
为了研究非轴对称轮盘面对高压比离心叶轮的效率、压比、堵塞流量及工况范围的影响规律，采用基于人工神经网络的非轴对称轮盘面全工况预测模型，用于预测30个形状控制参数下轮盘面对气动性能的影响。同时，结合Sobol敏感性分析方法，提取对各性能指标影响显著的敏感参数，研究了敏感参数对于叶轮性能的影响规律。结果表明：轮盘面对效率、压比及堵塞流量的控制主要取决于各个参数独立影响的线性叠加，进口附近轮盘面的凹陷有利于提升最高效率并增大堵塞流量；叶轮出口压力侧分流流道附近的凸起有利于最高效率的提升，但会降低叶轮的压比。不同的是，轮盘面对叶轮工况范围的影响主要源于3个及以上参数的高阶交互作用。利用敏感性分析结果，从经验上人为给定控制参数的取值，实现了离心叶轮非轴对称轮盘面快速优化，在设计点压比不变的情况下，使绝热效率提升了0.9%,工况范围提升了2%,说明敏感性分析可以有效缩短优化周期，从而降低优化成本。该研究结果可为今后的离心叶轮气动设计及优化提供方向性指导。
2023年02期 v.57 57-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 2248K] [下载次数：291 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 洪琳;李冬辉;高龙;赵墨刊;
为了提高冷水机组传感器的故障诊断性能，提出了一种基于软阈值时序卷积网络的编码-解码器重构模型(ST-TCN),并建立基于该模型的传感器故障诊断方法。采用时序卷积网络(TCN)充分挖掘冷水机组传感器的时间相关性、热力学物理量间的数据相关性以及动态响应差异性特征。在TCN的残差块中引入软阈值自适应模块剔除冗余信息，降低噪声干扰。依托ST-TCN模型“端到端”的网络结构优势，将绝对重构残差向量与故障阈值向量进行比较，直接定位故障传感器。在实际压缩式冷水机组平台上采集传感器数据进行实验，结果表明，软阈值自适应模块能有效地增强网络模型的重构能力，从而提高故障传感器的诊断性能。以压缩机吸气温度传感器T1为例，ST-TCN的平均偏差故障识别率比改进前提升了45.9%;与其他故障诊断方法相比，所提的最新框架获得了较高的偏差故障识别率。
2023年02期 v.57 67-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 2227K] [下载次数：508 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：19 ] |[阅读次数：0 ] - 耿琪;王学德;杨正浩;杜洋;何光宇;
为了进一步提升新型动力装置X型转子发动机的性能，采用掺氢燃烧的方式改善发动机的燃烧过程。利用数值仿真建立并验证了XMv3型转子机的掺氢CFD模型，选择了进气道掺氢和燃烧室直喷掺氢两种供氢方式进行对比，探究了掺氢对缸内流动、燃烧和排放过程的影响，揭示了掺氢比例以及不同供氢方式对缸内湍动能和涡度、自由基团、缸温和缸压以及CO和NO_x排放的影响规律。结果表明：在进气过程中，缸内形成了伴随着两个涡团的主流场，将气体带向燃烧室的两侧，充分混合空气与燃料，有利于燃烧过程；掺氢后，燃烧区域向燃烧室两侧狭缝扩展，改善了燃烧性能，且直喷掺氢的效果要明显优于气道掺氢的；同时，由于采取高当量比的燃烧策略和掺氢提高了缸内温度，分别使得CO和NO_x的排放量明显增加；相比未掺氢的情况，掺氢能量分数为5%时，气道掺氢和直喷掺氢的缸压峰值分别提高了16.71%和43.15%。本研究可为X型转子发动机供氢方式的设计提供参考依据。
2023年02期 v.57 78-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 2792K] [下载次数：420 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：0 ] - 王琪;苗琳;陈良;董振;张煜;
为解决大功率雷达等设备中存在的局部高热流密度热管理难题，进行了大幅面、非均匀高热流密度散热技术研究，提出了一种可同时对上下两侧发热面进行冷却的嵌入式射流冲击冷板，开展了受限空间射流冲击冷却过程流动换热特性数值模拟，获得了嵌入式射流冲击冷板内部的流动换热特性，并对射流冲击距离、射流孔直径、冷板体积流量等参数对流动换热性能的影响规律进行了分析。结果表明，对尺寸为50 mm×72 mm、背景热流密度为1.2 W/cm~2、布置有8个3 mm×3.5 mm、125 W/cm~2高热流密度芯片的发热面，嵌入式射流冲击冷板的换热系数分布特点可满足局部高热流密度散热需求，且在射流冲击距离为3 mm、射流孔直径为2 mm时，综合考虑换热性能与压降后的冷板性能最佳，在冷板体积流量为5.5 L/min时，芯片最大温升为15.6℃,压降为3.917 kPa。所提嵌入式射流冲击冷板及研究结果可用于局部高热流密度器件热管理。
2023年02期 v.57 90-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1768K] [下载次数：654 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：0 ] - 张宝权;王树众;刘璐;刘慧;杨健乔;
针对目前超临界溶剂热合成纳米磷酸铁锂(LiFePO_4)的晶体生长机制及反应参数影响规律尚不明确的问题，采用超临界溶剂热合成方法在340～400℃反应温度下制备了平均粒径为68～85 nm的LiFePO_4粉体，表征并分析了产物的晶体结构及粒径等性能，评估了超临界乙醇中纳米LiFePO_4晶体生长过程表观活化能及生长机制，并建立了纳米LiFePO_4晶体生长动力学。结果表明，纳米LiFePO_4在超临界溶剂中的生长过程对其最终尺寸起主导作用，且生长过程受表面反应控制，符合多核控制的二阶生长动力学。纳米LiFePO_4产物的电化学性能测试表明，在400℃下获得的样品在0.1C(C为电池充放电倍率)倍率下的初始放电比容量达到153.5 mA·h/g,放电倍率提高至5C时容量保持率为68.3%。在340℃反应温度下：所得产物中的杂质(Li_3Fe_2(PO_4)_3和Fe_3(PO_4)_2)导致电池出现了严重的极化效应；在高速充放电下，容量严重衰减，5C倍率容量保持率仅为46.9%。本研究揭示了超临界溶剂热合成纳米LiFePO_4晶体的生长机制，可为后续工艺参数优化及工业化应用提供理论支撑。
2023年02期 v.57 100-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 1873K] [下载次数：604 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：0 ] - 张龙;胡燕青;赵丽娟;张号;王晓博;文培田;
针对传统故障诊断方法未充分挖掘故障信号的时间序列间关联性特征的问题，将递归图编码技术引入故障诊断领域，提出了递归图编码技术与残差网络的滚动轴承故障诊断模型。采用递归图编码方式将振动信号转换为增强信号特征的二维纹理图像；将这些特征图像输入残差网络中，结合残差网络对二维图像数据优秀的自适应特征提取能力，对滚动轴承进行故障诊断。使用凯斯西储大学轴承数据集和某局机务段采集的真实机车轴承数据进行试验验证，结果表明：所提模型对轴承故障诊断的识别准确率为99.99%和99.83%;在输入不同的数据长度和变工况的试验中，所提模型均保持了良好的故障诊断效果；对比其他常见的故障诊断方法，所提模型拥有更好的泛化性能和识别准确率。
2023年02期 v.57 110-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 2422K] [下载次数：1591 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：58 ] |[阅读次数：0 ] - 刘光远;曹晶仪;庞紫园;黄书翠;
针对传统虚拟网络功能映射及调度服务时间长、不稳定的问题，提出了一种新的虚拟网络功能映射及调度优化算法。以虚拟网络功能链路传输时延与实例化时延整体最小化为目标，建立虚拟网络功能映射及调度模型，通过设计一种低时延映射及调度算法(GABL),根据虚拟网络功能与虚拟机之间的映射集合，优化虚拟网络功能映射节点的选择问题及调度顺序问题，求解出最短时间的网络功能虚拟化映射及调度方案。GABL算法采用两段式初始化技术，将虚拟网络功能和虚拟机分别进行初始化，提高初始解的质量；利用具有锦标赛策略的人工蜂群算法对问题进行求解，保留优秀基因与种群多样性，避免陷入局部最优；采用局部搜索算法在可行解附近进行寻优，加快求最优解的速度。仿真实验结果表明：GABL算法具有稳定性强、收敛性快等特点，能够有效降低虚拟网络功能映射及调度服务时间；与GATS算法相比，GABL算法的服务完成时间减少了15%。
2023年02期 v.57 121-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1905K] [下载次数：198 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：9 ] |[阅读次数：0 ] - 袁洋;张丹;贾金睿;郑巨淦;王一笑;
为了提高热辐射对液滴群的加热效率，针对单个液滴接收平行热辐射后的反射、吸收、透射等能量传递过程开展研究，采用区域法建立了能量传递过程的计算模型，在液滴吸收系数为1～1 000 m~(-1)、液滴粒径为0.1～10 mm、液滴折射率为1.1～2.0范围内，计算分析了液滴温度场的演化与液滴吸收率、液滴反射辐射、透射辐射的数量和空间分布。结果指出：在反射环节，液滴的反射率仅取决于液滴的折射率；随着折射率的增大，液滴反射率增大，反射辐射的空间分布也由顺投射方向占优逐渐转变为逆投射方向占优，现有研究范围内反射率不超过14%;在吸收环节，提高液滴吸收系数、折射率的同时减小液滴粒径是使液滴获得快速、均匀温升的有效途径；粒径的减小会导致液滴吸收率降低，使大量热辐射以透射的形式离开液滴；这部分透射辐射与反射辐射可被再次利用，统称为二次辐射；在透射环节，透射辐射总量随吸收系数、折射率或液滴粒径的减小均会增大；透射辐射的分布以顺投射方向占优。根据上述结果，给出了液滴吸收率、透射辐射定向辐射强度的经验关联式，该经验式与定义式计算结果主体偏差分别小于10%和15%;据此绘制了二次辐射数量与构成的分布图，显示随着液滴吸收系数、粒径或折射率的减小，二次辐射逐渐由反射占优变为透射占优。研究结果可为热辐射加热液滴群的应用中热辐射波段的选择和液滴群的布局等问题提供参考。
2023年02期 v.57 131-140页 [查看摘要][在线阅读][下载 2074K] [下载次数：455 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 赵伟;丁耀东;谭有为;李平;
为改善水力机械的空化现象，基于流动控制结构布置原则和波茨坦水池测试(PPTC)螺旋桨空化流场特性，在保障整体性能的前提下，分别在叶尖与叶根位置设计控制结构进行局部调控。对比分析4种改进螺旋桨与原始螺旋桨的空化流场特性，研究控制结构对螺旋桨空化流场调控的作用机理。结果表明：添加控制结构牺牲了较小的效率，显著减小了空泡区域体积，改善了螺旋桨综合性能；重载工况下，PPTC-t2螺旋桨的综合性能最好，效率损失了0.134%,空泡区域体积减小了24.6%;设计工况下，PPTC-t1螺旋桨的综合性能最好，效率损失了0.284%,空泡区域体积减小了19.5%;控制结构附近流速降低，诱发了局部高压，延缓了空化发生，实现了空化流场的局部调控。研究为改善水力机械的空化问题提供了有效途径。
2023年02期 v.57 141-150页 [查看摘要][在线阅读][下载 2512K] [下载次数：326 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 张世醒;韩德强;范晓婧;
针对原始多分类支持向量数据描述(SVDD)算法及其拓展算法忽略超球体之间的差异，且未能充分利用超球体的输出信息等问题，提出一种利用证据理论的多分类支持向量数据描述(证据SVDD多分类)算法。首先，为每一类样本训练一个超球体，并计算每个超球体的正确率与紧密程度；接着使用上一步得到的正确率与紧密程度计算每个超球体的可靠程度；然后，根据超球体的输出信息与可靠程度计算样本的信度函数，信度函数的生成方式采用三焦元法和基于评价矩阵的方法；最后，根据Dempster组合规则融合上一步得到的信度函数，使用Pignistic法将融合后的信度函数转换为概率做出最终的判决。在两个人工数据集和多个UCI数据集上进行实验，结果表明，证据SVDD多分类算法相较传统算法可以获得更好的分类性能；在多个数据集上的仿真结果表明，证据SVDD多分类算法比传统的SVDD多分类算法有3%的精度提升。
2023年02期 v.57 151-160页 [查看摘要][在线阅读][下载 1450K] [下载次数：406 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：0 ] - 魏征;周建星;崔权维;贾吉帅;张荣华;刘国春;
针对摆线轮、针轮、曲柄轴等关键承载部件的装配误差、制造误差，以及各级齿轮接触弹性变形和支承弹性变形对RV减速器传动精度的影响，提出了基于Newmark-β法考虑加工和装配误差以及柔性因素的RV减速器动态传动误差分析方法。首先，对原始系统动力学模型的动态响应进行时频联合域分析，找出减速器各级振动信号成因，为后续引入装配及制造误差的横向分析提供基础；其次，结合光弹实验，采用有限差分法分析比较了减速器传动误差对各处装配及制造误差的影响灵敏度；然后，量化分析变载、变速和误差条件下各级传动接触及支承弹性变形对动态传动误差的贡献率；最后，结合灵敏度和误差贡献率进行横向比较，确定影响传动精度的主要因素。仿真结果表明：针齿半径误差对传动精度影响最大，其次是曲柄轴凸轮偏心误差，再次是摆线轮的曲柄轴孔偏心误差，最后是针齿壳中心圆半径误差；在变工况传动精度分析中，动态传动误差随负载的增加而增加，输出转速平稳性随负载和转速增加而降低；在柔性变形误差贡献率分析中，低速级齿轮的接触变形贡献率最大，为51%以上，支承变形贡献率次之，介于15%～30%之间。该研究结果可为RV减速器传动误差优化提供一定的参考。
2023年02期 v.57 161-172页 [查看摘要][在线阅读][下载 3670K] [下载次数：681 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：26 ] |[阅读次数：0 ] - 郑巨淦;张丹;袁洋;王一笑;杨庆忠;
为实现高浓度含盐废水的高效脱盐，开展了对有限通道内NaCl水溶液在喷射闪蒸和顺流掺混热空气共同作用下的蒸发性能研究。在实验研究的基础上，从该过程中过热度控制的非平衡蒸发到对流控制的平衡蒸发建立了贯通的数学物理模型，计算结果与实验结果的主体偏差小于5%。使用该模型在液滴群初始粒径为30～110μm、初始温度为120℃、初始盐质量分数为0～0.1、初始速度为20 m/s、掺混热空气速度为5～15 m/s、温度为100～200℃的范围内开展了数值模拟。结果表明：液滴群的温度、速度、粒径以及盐质量分数的分布均呈现雾羽边缘变化快、喷射轴线处变化慢的特点；随着喷射距离的增大，液滴群粒径、速度、温度的截面平均值均降低，而平均盐质量分数升高；液滴初始盐质量分数的增大对上述参数的沿程变化无明显影响。定义蒸发效率为给定喷射距离内液滴群总蒸发质量与初始质量之比，减小液滴初始粒径、提高掺混热空气温度的同时降低热空气流速是提高蒸发效率、强化液滴浓缩的有效途径。蒸发效率的半经验计算数值与模拟值主体误差小于±15%。该研究结果可为工业脱盐装置的设计和运行提供一定的参考。
2023年02期 v.57 173-183页 [查看摘要][在线阅读][下载 2689K] [下载次数：265 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：0 ] - 何佳霖;马登龙;覃荣卓;张广森;解云川;高建民;张早校;
针对传统固体压电陶瓷式压电探头安装结构复杂、响应频率范围窄、对于复杂曲面不适应等缺点导致的在管道泄漏检测中灵敏度不高、检测范围较近等问题，提出一种采用新型柔性压电薄膜作为声发射传感器的管道泄漏检测方法。首先，将偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物P(VDF-TrFE)高分子柔性压电薄膜与传统压电陶瓷式、空气耦合式3种传感器布置于管道表面；然后，采用软硬件结合的方式采集不同状态下的管道壁面信号；最后，通过FFT等时频域信号处理算法对采集信号进行分析处理，通过时域和频域波形特征判断管道泄漏状态。实验结果表明：在泄漏信号响应方面，新型P(VDF-TrFE)柔性压电薄膜相比传统压电陶瓷式传感器表现出了更高的灵敏度和更大的响应值，能够检测出更小的泄漏，且该类型传感器受安装以及位置角度的限制较小；随着泄漏源距离的增加，P(VDF-TrFE)柔性压电传感器的衰减程度较压电陶瓷和空气耦合式传感器低，能够检测出更远距离的泄漏；P(VDF-TrFE)柔性压电传感器能够作为一种新型的声发射传感器应用于地埋管道泄漏等复杂结构损伤失效检测中，具有重要的研究意义和应用价值。
2023年02期 v.57 184-191页 [查看摘要][在线阅读][下载 1122K] [下载次数：592 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 李逸飞;王书亭;熊体凡;谢远龙;李虎;
针对传统移动机器人路径规划算法在考虑启动、制动以及转向姿态调整等实际约束的情况下，规划结果存在机器人运行时间长、任务执行效率低且在大场景下易陷入局部拥堵甚至导致运行瘫痪等问题，提出一种兼顾启停特性和转角时耗的移动机器人路径规划算法。对移动机器人启动、制动及运行过程进行数学建模，分类构建栅格化A~*算法运动代价函数；针对移动机器人姿态调整导致任务耗时长的问题，结合地图二维向量坐标下方位角与位置向量分布关系，设计转角时耗代价函数；提出考虑信息素轨迹跟踪与启发项比例均值化的动态启发函数，对规则路网下潜在的局部拥堵问题进行处理。仿真与实验结果表明：所提改进A~*算法相较传统A~*算法，机器人平均运行时间减少了11.4%,有效缩短了移动机器人任务运行时间；所提算法经过启发项比例均值化调整，在仅微量增加机器人运行时间的情况下，使信息素矩阵标准差降低了96.9%,有效预防了移动机器人局部拥堵情况的发生。
2023年02期 v.57 192-202页 [查看摘要][在线阅读][下载 2221K] [下载次数：464 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：15 ] |[阅读次数：0 ] 下载本期数据