Journal of Zhejiang University

Current Issue: <JZUS-A>

Journal of Zhejiang University-SCIENCE A (Applied Physics & Engineering)

ISSNs 1673-565X (Print); 1862-1775 (Online); CN 33-1236/O4; started in 2000,Monthly.

JZUS-A is a peer-reviewed physical and engineering journal, indexed by SCI-E, Ei Compendex, INSPEC, CA, SA, JST, AJ, ZM, CABI, ZR, CSA, etc. It mainly covers research in Applied Physics, Mechanical and Civil Engineering, Environmental Science and Energy, Materials Science and Chemical Engineering, etc.

Impact factor: 0.408 (2011), 0.527 (2012), 0.608 (2013), 0.882 (2014), 0.941 (2015), 1.214 (2016), 1.215 (2017), 1.369 (2018).

Journal of Zhejiang University SCIENCE A

ISSN 1673-565X(Print), 1862-1775(Online), Monthly

2015 Vol.16 No.3 P.171-250

<<< CONTENTS >>>

Civil Engineering

Stress-dependent undrained shear behavior of remolded deep clay in East China

Xiang-yu Shang, Guo-qing Zhou, Yong Lu

DOI: 10.1631/jzus.A1400255 Downloaded: 2558 Clicked: 4842 Cited: 1 Commented: 0(p.171-181) <Full Text> <PPT> 1951

Chinese summary <37> 华东深部重塑粘土不排水剪切行为的压力相关性

目的：研究固结应力水平对深部重塑粘土不排水剪切行为的影响，着重分析高、低固结压力作用下黏土力学响应的差异，并揭示这种影响和差异的内在机理。
创新点：1. 揭示重塑黏土的固结不排水剪切应力应变行为显著依赖固结应力水平的特点；2. 发现上述与应力水平相关的应力应变响应与黏土微观结构等密切相关。
方法：1. 开展重塑深部黏土不同压力水平下（表2）的三轴等向固结不排水剪切试验；2. 利用环境扫描电镜获得的颗粒结构特征，从微观结构角度揭示与压力相关的应力-应变、强度与孔隙水压响应的内在机理；3. 在临界土力学框架内讨论高压下重塑深部黏土的临界状态特征（图13和14）。
结论：1. 固结压力水平对重塑黏土的应力-应变-强度特性有显著影响；2. 随着固结压力的增加，软化现象和局部剪切带逐渐明显（图2和5），峰值应力以及相应轴向应变则不断减小（图8和9）；3. 在大于2 MPa的高压固结不排水试验中，其孔隙水压/轴向应变曲线明显不同于常压（图3）；4. 上述与压力相关的力学性质均与黏土微观结构相关（图6和12）；5. 高压下黏土难以达到所谓的临界状态。

关键词组：深部粘土；高压；不排水三轴压缩剪切；压力相关性

Effects of submerged sheet pile vanes on mobile river beds

Maria Antonietta Boniforti, Roberto Guercio, Roberto Magini

DOI: 10.1631/jzus.A1400336 Downloaded: 2606 Clicked: 4402 Cited: 1 Commented: 0(p.182-193) <Full Text> <PPT> 1931

Chinese summary <29> 水下板桩叶片对移动河床的影响研究

目的：比较板桩叶片和简单的平板叶片在控制河床沉积物再分配时的效率。
方法：1. 在不受当地侵蚀现象影响的接近障碍物和下游区域的直线水道中研究河床的形态；2. 使用不同的实验装置测试简单几何形状的平板叶片和复杂形状的603 K叶片的性能；3. 在不同的叶片迎角和浸没参数下，测试与其面积接近的结构和在远场中的河床形态。
结论：1. 叶片的形状和迎角影响其对河床形态所产生的作用，尤其是对于较大的淹没参数而言；2. 平板叶片和板桩叶片对下游河床的重塑作用相似；3. 随着迎角的增加，平板叶片将造成更深的冲刷孔。这可能归因于与平板叶片相关的马蹄形涡流增加的侵蚀能力，而板桩叶片的不均匀表面可减轻该涡旋的侵蚀强度。

关键词组：叶片；沉积物；冲刷；河流水力学；实验水力学

Qualitative and quantitative uncertainties in regional rainfall frequency analysis

Qian Zhu, Xiao Xu, Chao Gao, Qi-hua Ran, Yue-ping Xu

DOI: 10.1631/jzus.A1400123 Downloaded: 2646 Clicked: 4629 Cited: 2 Commented: 0(p.194-203) <Full Text> <PPT> 1837

Chinese summary <28> 区域降雨频率分析中的质量和数量不确定性分析

目的：通过引进NUSAP方法量化区域降雨频率分析不确定性来源中质量方面的不确定性，并结合数量方面的不确定性，分析这些不确定性对降雨频率分析的影响，为水资源风险决策和水利工程设计等提供更好的指导。
创新点：总结区域降雨频率分析中的不确定性来源，并在区域频率分析中引进NUSAP方法用以量化其质量不确定性，针对区域频率分析提出Pedigree矩阵。
方法：1. 选取区域频率分析中三个主要不确定性来源，即降雨测量不确定性、水文分区不确定性和分布线型的不确定性；2. 提出针对区域频率分析的评价依据Pedigree矩阵，量化区域频率分析中的质量不确定性；3. 将质量和数量两类不确定性结合在不确定性诊断图中，综合评估区域频率分析中的质量不确定和数量不确定性。
结论：NUSAP方法可以有效地量化区域降雨频率分析中的质量不确定性，并通过不确定性诊断图将质量不确定和数量不确定性很好地结合起来，为水资源风险决策和水利工程设计等提供了直观的方案。

关键词组：质量不确定性；不确定性分析；NUSAP方法；区域频率分析；Pedigree矩阵；不确定性诊断图

Energy Engineering

Research on the slagging characteristics of blended coals in a pilot-scale furnace

Hao Zhou, Le-tian Li, Hai-long Zhang, Bin Zhou

DOI: 10.1631/jzus.A1400172 Downloaded: 2944 Clicked: 5103 Cited: 3 Commented: 0(p.204-216) <Full Text> <PPT> 2090

Chinese summary <27> 中试台架上混煤结渣特性实验研究

目的：混煤掺烧方式广泛应用于电站的实际生产中，但实际生产中出现了比源煤更为严重的结渣情况。为了研究混煤结渣特性，本文在中试台架上进行混煤结渣实验。
创新点：在实验过程中采用CCD相机全程监控灰渣生长情况，通过对图片进行图像处理，可以获取灰渣的动态生长情况，更为详细地了解结渣特性。
方法：1. 在中试台架上燃烧不同比例配制的大同煤和陕煤的混煤，插入结渣探针和CCD探针进行结渣实验；2. 对煤灰进行X射线荧光（XRF）分析获取氧化物含量；3. 对灰渣横截面进行扫描电子显微术-能量色散X射线分析（SEM-EDX），取不同层的粉末进行X射线衍射（XRD）分析。
结论：1. 混煤结渣厚度随着陕煤比例的增加而增加；2. 各工况下结渣达到稳态所需时间随着陕煤比例增加而增加；3. 灰渣截面都出现了明显的分层情况，主要元素在飞灰和灰渣之间有明显的选择性沉积。

关键词组：混煤；灰沉积；结渣；CCD相机；矿物学

Mechanical Engineering

Experimental study on the through-thickness properties of structural steel thick plate and its heat-affected zone at low temperatures

Yuan-qing Wang, Xiao-wei Liao, Yuan-yuan Zhang, Yong-jiu Shi

DOI: 10.1631/jzus.A1400273 Downloaded: 3879 Clicked: 5017 Cited: 2 Commented: 0(p.217-228) <Full Text> <PPT> 2105

Chinese summary <35> 低温条件下钢结构厚板及其热影响区的Z向性能试验研究

目的：系统研究钢结构厚板在常温和低温条件下的Z向性能，并为其工程应用和评价指标的制定提供基础数据。
方法：在常温和低温条件下，分别通过单轴静力拉伸试验、夏比V型缺口冲击韧性试验和三点弯曲试验，研究钢结构厚板钢材及其热影响区的Z向和沿钢板轧制方向的力学性能指标、冲击韧性和断裂韧性随温度和钢板厚度变化的规律；并通过扫描电镜微观图像分析冲击试验和断裂试验的断口随温度和钢板厚度的变化。
结论：1. 钢结构厚板的Z向性能要低于沿钢板轧制方向的性能，包括屈服强度、抗拉强度、延性指标、冲击韧性和断裂韧性；2. 焊接热输入会降低钢结构厚板热影响区母材Z向的力学和韧性指标；3. 相比沿轧制方向的性能，钢结构厚板的Z向性能对温度和厚度的变化更敏感。

关键词组：钢结构厚板；Z向性能；力学性能；冲击韧性；断裂韧性；低温环境

A new design method for the transition region of the valve plate for an axial piston pump

Bing Xu, Ying-hui Sun, Jun-hui Zhang, Tong Sun, Ze-bing Mao

DOI: 10.1631/jzus.A1400266 Downloaded: 5619 Clicked: 6342 Cited: 6 Commented: 0(p.229-240) <Full Text> <PPT> 2111

Chinese summary <29> 一种新的轴向柱塞泵配流盘过渡区设计方法

目的：轴向柱塞泵配流盘的过渡区是影响轴向柱塞泵噪声的重要因素之一。本文提出一种新的过渡区设计方法，旨在降低轴向柱塞泵的噪声。
创新点：1. 该方法设计的过渡区结构，使得柱塞腔与配流盘腰形槽之间的通流面积完全匹配柱塞腔预升压与预降压所需求的面积；2. 优化倒灌流量在倒灌区间内的分配。
方法：1. 计算柱塞腔预升压与预降压所需求的柱塞腔与配流盘腰形槽之间的通流面积；2. 将柱塞腔倒灌流量平均分配到倒灌区间内，从而降低倒灌流量的峰值。
结论：1. 该设计显著地降低了柱塞腔压力的正超调量和负超调量；2. 减小了轴向柱塞泵出口流量脉动的幅值。

关键词组：轴向柱塞泵；配流盘；流量脉动；压力超调

Experimental validation of an integrated optimization design of a radial turbine for micro gas turbines

Lei Fu, Zhen-ping Feng, Guo-jun Li, Qing-hua Deng, Yan Shi, Tie-yu Gao

DOI: 10.1631/jzus.A1400073 Downloaded: 3929 Clicked: 4795 Cited: 4 Commented: 0(p.241-249) <Full Text> <PPT> 1907

Chinese summary <25> 微型燃气轮机向心涡轮一体化寻优设计方法的试验验证

目的：根据微型燃气轮机的特点及其应用领域，针对其核心部件向心涡轮的设计，提出一体化寻优设计方法，并搭建向心涡轮性能试验台进行试验验证，以期检验一体化设计方法的可靠性，获得微型向心涡轮高转速性能试验方法并解决性能试验中出现的实际问题。
创新点：1. 一体化设计方法是以向心涡轮气动性能、叶轮材料强度和叶轮整体重量为优化目标的全新寻优设计方法；2. 针对悬臂式高速小型轴系解决微型向心涡轮高速试验轴承轴系设计问题。
方法：1. 搭建和完善包含多个子系统的试验台，并给出轴承设计的结果；2. 根据相似理论和微型向心涡轮一体化寻优设计结果，对原型进行模化及涡轮试验件的加工；3. 开展微型向心涡轮高速性能试验，针对向心涡轮的通流特性和效率特性进行试验数据采集和结果分析，并评估和验证微型向心涡轮一体化寻优设计方法的可靠性和应用性。
结论：1. 在满足材料强度和整体重量要求的前提下，叶轮气动性能仍具有较高的水平，可应用于100 kW级微型燃气轮机。2. 试验工作验证了本文提出的向心涡轮一体化寻优设计方法的可靠性，发展了微型向心涡轮的综合设计方法，以期在工程领域得到进一步的应用。

关键词组：微型燃气轮机；向心涡轮；一体化设计方法；性能试验

Erratum to: Multi-principle preventive maintenance: a design-oriented scheduling study for mechanical systems

Yi-cong Gao, Yi-xiong Feng, Jian-rong Tan

DOI: 10.1631/jzus.A14e0102 Downloaded: 1991 Clicked: 3850 Cited: 0 Commented: 0(p.250-250) <Full Text>