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.7 P.513-596

<<< CONTENTS >>>

Civil and Mechanical Engineering

A realistic resistance deterioration model for time-dependent reliability analysis of aging bridges

Cao Wang, Quan-wang Li, A-ming Zou, Long Zhang

DOI: 10.1631/jzus.A1500018 Downloaded: 4441 Clicked: 6094 Cited: 6 Commented: 0(p.513-524) <Full Text> <PPT> 1687

Chinese summary <39> 用于桥梁时变可靠度分析的承载力衰减新模型

目的：提出能够反映劣化桥梁承载力的非增特性以及自相关性的承载力衰减新模型，并利用该模型进行结构可靠度分析。
创新点：提出描述劣化桥梁承载力衰减的新的随机过程模型，给出利用实测数据进行模型参数拟合的方法，并利用提出的衰减模型对劣化桥梁进行时变可靠度分析。
方法：采用Gamma过程描述承载力衰减的随机过程（公式7），并基于Monte Carlo模拟的方法研究承载力衰减过程的自相关性对可靠度结果的影响。如果将承载力衰减过程假定为完全相关的过程，则会低估结构的失效概率。

关键词组：时变可靠度；劣化桥梁；衰减模型；自相关性

A semi-analytical state-space approach for 3D transient analysis of functionally graded material cylindrical shells

Xu Liang, Hai-lei Kou, Guo-hua Liu, Li-zhong Wang, Zhen-yu Wang, Zhi-jun Wu

DOI: 10.1631/jzus.A1500016 Downloaded: 2797 Clicked: 4934 Cited: 2 Commented: 0(p.525-540) <Full Text> <PPT> 1949

Chinese summary <29> 功能梯度圆柱壳瞬态动力响应的三维半解析状态空间求解方法

目的：研究任意边界条件下功能梯度圆柱壳瞬态动力响应的解析求解方法，并研究荷载、几何以及材料参数对结构瞬态动力响应的影响。
创新点：提出一种功能梯度圆柱壳的瞬态动力响应半解析求解方法，并可以考虑任意边界条件。本文考虑四种边界条件：固支-固支、固支-简支、固支-自由和简支-简支。
方法：1.提出任意边界条件下功能梯度圆柱壳的瞬态动力响应半解析求解方法；2.采用有限元方法计算成果，验证本方法的正确性；3.将本方法与其他理论方法计算得到的结构固有频率以及文献中试验得到的结构固有频率进行比较；4.研究荷载频率、长径比、内外径比以及功能梯度参数对于结构瞬态动力响应的影响。
结论：1.提出一种功能梯度圆柱壳的瞬态动力响应半解析求解方法；2.与其他方法计算成果对比，验证了本方法的正确性；3.收敛性分析表明，随着长度方向采样点数和径向分层数的增加，计算结果迅速收敛。

关键词组：状态空间法；数值Laplace逆变换方法；微分求积法；功能梯度材料；圆柱壳

Research on residual bending capacities of used wood members based on the correlation between non-destructive testing results and the mechanical properties of wood

Jin Zhang, Qing-feng Xu, Yi-xiang Xu, Ming Zhang

DOI: 10.1631/jzus.A1400276 Downloaded: 2527 Clicked: 4373 Cited: 3 Commented: 0(p.541-550) <Full Text> <PPT> 1912

Chinese summary <27> 基于无损检测与木材力学性能相关性的既有木构件剩余抗弯承载力研究

目的：利用无损检测的方法，定量评估经腐朽和虫蛀后的既有木构件的剩余抗弯承载力。
方法：1.通过对木材小试件进行阻抗仪检测试验和材性试验，建立木材阻力值与抗压/抗拉强度之间的线性回归方程；2.对大段木梁试件进行阻抗仪检测试验，基于木材阻力值与抗压/抗拉强度之间的关系，计算得到大段木梁各部分的强度值；3.在Abaqus中对既有木梁的初始缺陷进行模拟并将木梁的计算强度值赋予木梁的各个部分，综合分析木梁的剩余抗弯承载力。
结论：1.木材小试件的阻力值与抗压/抗拉强度值之间呈现出显著的相关性，各测点处的木材强度值可通过阻力值计算得到；2.虫蛀、木节和裂缝等初始缺陷对试件的破坏形式和极限荷载影响显著；3.非线性仿真分析所得的结果与试验结果基本吻合。

关键词组：既有木构件；无损检测；力学试验；剩余抗弯承载力

Review: A survey of drag and heat reduction in supersonic flows by a counterflowing jet and its combinations

Wei Huang

DOI: 10.1631/jzus.A1500021 Downloaded: 5405 Clicked: 5810 Cited: 19 Commented: 0(p.551-561) <Full Text> <PPT> 2074

Chinese summary <28> 逆向喷流及其组合体在超声速气流中减阻防热功效研究进展

概要：总结归纳国内外逆向喷流及其组合体在超声速气流中减阻防热功效的研究进展，并给出逆向喷流在某些应用领域的建议，特别是喷流的不稳定性保护、减阻与热防护之间的权衡以及流动模态转换的工作参数和结构参数临界点选取等。

关键词组：高超声速飞行器；减阻；热防护；逆向喷流；前向凹腔；能量沉积

A hybrid AR-EMD-SVR model for the short-term prediction of nonlinear and non-stationary ship motion

Wen-yang Duan, Li-min Huang, Yang Han, Ya-hui Zhang, Shuo Huang

DOI: 10.1631/jzus.A1500040 Downloaded: 5201 Clicked: 6596 Cited: 6 Commented: 0(p.562-576) <Full Text> <PPT> 2041

Chinese summary <28> 用于非线性非平稳船舶运动极短期预报的一种复合自回归经验模态分解支持向量机回归模型

目的：基于支持向量机回归（SVR）模型在非线时间序列的预测能力及经验模态分解（EMD）方法在处理非线性非平稳性的优势，提出一种复合自回归经验模态分解支持向量机回归（AR-EMD-SVR）模型，提高非线性非平稳船舶运动极短期预报精度。
创新点：1.研究非线性非平稳船舶运动的极短期预报问题，提出一种复合的预报方法；2.基于不同层次的预报模型和模型试验数据，分析非线性非平稳性对极短期预报精度的影响。
方法：1.在SVR模型中引入基于自回归（AR）预报端点延拓的EMD方法，形成复合的AR-EMD-SVR预报模型；2.基于集装箱船模水池试验运动数据将AR-EMD-SVR模型与AR、SVR和EMD-AR三种模型进行比较，分析非线性非平稳性对极短期预报的影响以及不同模型的预报性能。
结论：1.AR-EMD方法能够有效的克服非平稳对极短期预报模型（AR和SVR）在精度上所带来的不良影响；2.基于船模试验数据的预报结果表明：相较于AR、SVR和EMD-AR三种预报模型，基于AR-EMD-SVR模型的非线性非平稳船舶运动极短期预报结果具有更高的精度。

关键词组：非线性非平稳船舶运动；极短期预报；经验模态分解；支持向量机回归模型；自回归模型

Energy Engineering

Operating characteristics of a single-stage Stirling-type pulse tube cryocooler with high cooling power at liquid nitrogen temperatures

Jiu-ce Sun, Marc Dietrich, Li-min Qiu, Guenter Thummes

DOI: 10.1631/jzus.A1500057 Downloaded: 2812 Clicked: 4943 Cited: 0 Commented: 0(p.577-585) <Full Text> <PPT> 1868

Chinese summary <26> 液氮温区单级大功率斯特林型脉管制冷机工作特性研究

目的：探索充气压和运行频率等工作特性对大功率脉管制冷机最低制冷温度、制冷量以及回热器温度不均匀性的影响，期望进一步提升制冷机工作性能。
方法：1.通过理论计算模拟工作频率在40-70Hz，充气压力在1.5-2.5 MPa下工作特性对制冷机性能的影响；2.实验研究充气压力为1.7-2.4 MPa，并在谐振频率附近工作时制冷机性能以及回热器温度不均匀性随充气压力、运行频率以及输入功率的变化。
结论：1.制冷机运行在1.9-2.1 MPa充气压力下，因平衡了制冷温度和焓流损失，故能取得优异性能，且每一个充气压力对应一个最优的工作频率；2.通过优化充气压力和工作频率，脉管制冷机能够达到46.9 K的最低制冷温度，此时工作频率为56.5 Hz，充气压力为2.0 MPa。在8.9 kW输入功率下制冷机能够在72 K时提供304 W制冷量。

关键词组：斯特林型脉管制冷机；大功率；工作特性；温度不均匀性

Time resolved particle image velocimetry experimental study of the near wake characteristics of a horizontal axis wind turbine

Jian-wen Wang, Ren-yu Yuan, Xue-qing Dong, San-xia Zhang, Yang Song, Zhi-ying Gao, Kun Luo, Kun-zan Qiu, Ming-jiang Ni, Ke-fa Cen

DOI: 10.1631/jzus.A1400332 Downloaded: 2751 Clicked: 4977 Cited: 2 Commented: 0(p.586-595) <Full Text> <PPT> 2031

Chinese summary <29> 基于时间分辨粒子图像测速技术的水平轴风力机近尾迹特性的实验研究

目的：探索风力机运行在不同尖速比下近尾迹流场的瞬态和时均特性，揭示风力机近尾迹场的涡量、流速、湍流和雷诺应力演化规律，为相关的数值模拟提供实验对比数据支撑。
创新点：将时间分辨粒子图像测速技术应用于风力机近尾迹测量可以捕捉到较高时间分辨率和高精度的流动信息，进而揭示风力机近尾迹详细的流动机理。
方法：实验在风洞里面进行，利用时间分辨粒子图像测速技术获得风力机瞬时流场（图1~3），通过调节风力机配套电机的负荷输出可以得到不同的运行尖速比。对测量得到的瞬时速度的后处理可以得到瞬时涡量以及湍动能和雷诺应力的时均值。
结论：1.风力机近尾迹区域沿径向可分为速度增益区、速度保持区和速度亏损区，不同尖速比下速度恢复到主流速度的径向位置基本相同；2.在后半个半径长度区域内，径向平均速度沿径向方向有增加的趋势，而在叶尖以上，径向平均速度沿径向减小；3.近尾迹湍动能在径向方向上0.3倍和0.9倍半径高度处会出现峰值，而在0.6倍半径附近位置会出现湍动能最低值；4.在风力机近尾迹，雷诺剪切应力小于雷诺正应力，在叶根附近，轴向雷诺正应力大于径向雷诺正应力以及雷诺剪切应力，而在叶尖处，径向雷诺正应力大于轴向雷诺正应力以及雷诺剪切应力。

关键词组：时间分辨粒子图像测速；风力机；尖速比；近尾迹；流动特性

Erratum to: Emission characteristics of hazardous components in municipal solid waste incinerator residual ash

Xiao-dong Li, Yong Ren, Sha-sha Ji, Xia-li Hou, Tong Chen, Sheng-yong Lu, Jian-hua Yan

DOI: 10.1631/jzus.A14e0142 Downloaded: 1889 Clicked: 3189 Cited: 0 Commented: 0(p.596-596) <Full Text>