Journal of Zhejiang University SCIENCE A

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

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Transportation Engineering

Review: Comparison of the technologies of the Japanese Shinkansen and Chinese High-speed Railways

Satoru Sone

DOI: 10.1631/jzus.A1500220 Downloaded: 3224 Clicked: 17895 Cited: 2 Commented: 0(p.769-780) <Full Text>   <PPT>  1250

Chinese summary   <2779>  中国高铁与日本新干线技术比较

概要:本文主要从技术的角度对日本和中国的高速铁路技术进行比较。首先介绍日中两国高速铁路的发展简史,并用数字说明两国在高速铁路运营里程、旅客发送量和高速列车数量等方面的现状。其次,比较分析日中两国高速铁路在高速列车设计理念、自动过电分相、电磁兼容、再生制动列 车导入后的相平衡措施和列车轻量化等技术方面上的差异,并侧重阐述日本在轻量化和编组动拖比优化等方面取得的成功经验。其三,介绍英国、法国和德国的高速铁路技术,并以日本为比较对象,从受流、列车超速防护、列车长度、运行图、动力方式和转向架结构等方面说明法国高速铁路技术的特点。其四,分析中日两国高速列车采用相同的动力分散方式背后的不同原因以及中国引进日欧技术导致多种技术并存的优点和缺点。其五,提出中日两国今后应重点讨论的几个技术问题,如编组动拖比优化、制动系统设计、安全和可靠性设计以及车载列控系统设计等。最后,从日中两国中速铁路和市郊铁路存在明显差异的角度,分析日中两国铁路的特殊性,提出两国在高速铁路、中速铁路以及城市轨道交通领域相互取长补短的具体方法。
(感谢北京交通大学电气工程学院杨中平教授提供中文概要)

关键词组:高速铁路;中速铁路;城市轨道交通;动力分散;动力集中;编组动拖比;电流集中;电磁兼容性问题;安全性和可靠性;协调性

Civil Engineering

Design method of the pinned external integrated buckling-restrained braces with extended core. Part I: theoretical derivation

Zi-qin Jiang, Yan-lin Guo, Xiao-an Wang, Bin Huang

DOI: 10.1631/jzus.A1400325 Downloaded: 1098 Clicked: 1645 Cited: 4 Commented: 0(p.781-792) <Full Text>   <PPT>  342

Chinese summary   <13>  内核外伸铰接防屈曲支撑设计理论研究. 第一部分:理论推导

目的:研究内核外伸的铰接防屈曲支撑的受力状况。
方法:在假定内核对外围约束构件挤压力分布模式后,建立内核外伸加强段和约束加强段的平衡方程,并结合内核与外围约束构件之间的变形协调关系求解出内核外伸段上最不利弯矩、内核挤压力及外围约束构件上的弯矩分布。基于外围约束构件及内核外伸加强段的受力特点建立外围约束构件设计准则和内核加强段设计 准则。
结论:设计准则可以有效地预测支撑整体失稳破坏和内核外伸加强段折曲破坏。

关键词组:防屈曲支撑;内核单波整体变形;挤压力分布;内核构件加强段;设计准则

Design method of the pinned external integrated buckling-restrained braces with extended core. Part II: finite element numerical verification

Zi-qin Jiang, Yan-lin Guo, Jing-zhong Tong, Xing Yuan

DOI: 10.1631/jzus.A1400326 Downloaded: 1103 Clicked: 2090 Cited: 6 Commented: 0(p.793-804) <Full Text>   <PPT>  351

Chinese summary   <11>  内核外伸铰接防屈曲支撑设计理论研究. 第二部分:数值验证

目的:本文旨在对系列文章第一部分所得到的理论推导结果进行相应的有限元数值验证,同时对内核单波变形下的支撑构件进行参数分析。
方法:采用通用有限元软件ABAQUS建立六个防屈曲支撑模型对内核单波变形下理论推导公式进行校核;并对理论公式进行参数分析,考察外围构件抗弯刚度、间隙大小、内核构件厚度、内核构件宽厚比、铰接接头长度、外围约束构件初始缺陷、外围构件长度、内核约束加强段长度及内核加强段翼板高度等9个参数对内核挤压力及外围构件受力影响;最后通过对12个防屈曲支撑进行数值模拟,验证支撑设计理论的合理性。
结论:该理论设计公式能较好地预测支撑的破坏情况及内力发展情况,具有较强的安全性和较广的适用性,为铰接防屈曲支撑的使用推广奠定理论基础。

关键词组:防屈曲支撑;内核单波整体变形;挤压力分布;内核构件加强段;设计准则;精细有限元

Plane elasticity solutions for beams with fixed ends

Chun-xiao Zhan, Yi-hua Liu

DOI: 10.1631/jzus.A1500043 Downloaded: 1039 Clicked: 1227 Cited: 0 Commented: 0(p.805-819) <Full Text>   <PPT>  296

Chinese summary   <14>  含固支端梁的弹性力学解

目的:在用应力函数法求含固支端梁的应力和位移时,对固支端只能采用简化的固支边界条件。为此,拟提出一种更好的简化固支边界条件。
创新点:在已有固支边界条件的基础上,提出新的固支边界条件,由此得到的含固支端梁的弹性力学解的精度有很大提高。
方法:1. 综合Timoshenko和Goodier提出的两种固支边界条件,构造出一种新的固支边界条件,并应用Airy应力函数法推导出三种含固支端梁的解析解;2. 对由不同固支边界条件得到的解析解与有限元解进行比较。
结论:1. 与已有的固支边界条件相比,本文提出的固支边界条件更佳,尤其是对短梁;2. 理论与数值结果均表明,对超静定短梁,位移u不再保持线性分布,经典梁理论中的平截面假设不再适用。

关键词组:梁;固支端;边界条件;平面应力;弹性力学解

Energy Engineering

Effect of dilution of fuel in CO2 on the conversion of NH3 to NOx during oxy-fuel combustion

Kun-zan Qiu, Ye Yang, Zhuo You, Zhi-hua Wang, Zhi-jun Zhou, Jun-hu Zhou, Ke-fa Cen

DOI: 10.1631/jzus.A1300231 Downloaded: 637 Clicked: 1237 Cited: 0 Commented: 0(p.820-829) <Full Text>   <PPT>  282

Chinese summary   <13>  模拟富氧燃烧过程中燃料在CO2中稀释对NH3向NOx转化影响的研究

目的:探索燃料富氧燃烧过程中不同浓度CO2的稀释作用对NOx生成的影响,为探索NOx在O2/CO2气氛中生成机理研究提供理论基础。
创新点:提出一种无分支链式反应解释说明CO2在还原性粒子环境中对反应的影响。
方法:通过Chemkin Pro中塞流式反应器模块对混入NH3的CH4燃料在O2/CO2气氛中反应进行数值模拟,同时改变CO2的稀释程度来探索CO2浓度对NOx生成的影响,并比较不同反应机理下的模拟结果,探索此环境中NOx的生成机理(表1)。
结论:1. 无支链反应机理可用于解释CO2在还原性粒子环境中对NOx生成与还原的影响;2. 随着CO2浓度的升高,无支链反应和支链反应相互竞争H,进而抑制NO的生成;3. 在对NH3转化效率的影响方面,CO2浓度增加引发的无支链反应和支链反应对H的竞争,在富燃料条件下从促进转化变为抑制转化,在化学当量和贫燃料条件下从无影响变为抑制转化。

关键词组:CO2;富氧燃烧;NO;燃料稀释

Characterization of gasoline combustion with laser and spark ignition

Cang-su Xu, Dong-hua Fang, Qi-yuan Luo, Jian Ma, Yang Xie, Xu Zheng

DOI: 10.1631/jzus.A1500039 Downloaded: 616 Clicked: 1139 Cited: 0 Commented: 0(p.830-838) <Full Text>   <PPT>  298

Chinese summary   <13>  汽油激光诱导火花点火与电火花点火燃烧过程对比研究

目的:激光诱导火花点火(简称激光点火)是取代传统的靠近缸壁的单点电火花点火以实现稀薄燃烧、提高热效率和改善排放的新型点火方式之一。本文通过对比分析两种点火方式在定容弹中的点火及燃烧过程的压力上升率、最大爆发压力及放热率为激光点火技术在内燃机中的应用提供设计过程的参考依据。
创新点:1. 同时进行两种点火方式的试验,保证对比研究的准确性;2. 激光点火采用532 nm和1064 nm波长的两种激光进行对比;3. 直接采用汽油进行研究。
方法:通过记录不同当量比的汽油空气混合气在定容燃烧弹内激光点火(532 nm和1064 nm波长)及电火花点火的燃烧过程压力变化:1. 对比分析三种点火情况的压力上升率和最大爆发压力;2. 通过公式计算,对比分析三种点火情况的放热率。
结论:1. 532 nm与1064 nm波长激光点火的压力上升率和最大爆发压力都在当量比为1.8时出现最大值,其中532 nm波长激光为39.4 MPa/μs和0.68 MPa,1064 nm波长激光为38.8 MPa/μs和0.67 MPa;而电火花点火的压力上升率和最大爆发压力则在当量比为1.6时出现最大值,分别为38.1 MPa/μs和0.67 MPa;2. 激光点火的稀燃极限相对电火花点火对应的当量比更小;3. 三种点火类型的放热率规律与压力上升率变化规律一致。

关键词组:激光点火;电火花点火;压力上升率;最大爆发压力;放热率

Review: Soviet experience of underground coal gasification focusing on surface subsidence

Yury Derbin, James Walker, Dariusz Wanatowski, Alec Marshall

DOI: 10.1631/jzus.A1500013 Downloaded: 661 Clicked: 2041 Cited: 2 Commented: 0(p.839-850) <Full Text>   <PPT>  323

Chinese summary   <11>  综述前苏联关于地表沉陷的煤炭地下气化经验

概要:1. 相比于传统的煤矿开采方法,煤炭地下气化的适用范围更广,但同时也可能引起地下水污染和地表沉陷。2. 前苏联在煤炭地下气化方面拥有一段很长的研究和使用历史,由于当时的国际环境,前苏联的研究相对比较封闭,所以对其研究成果的综述目前仍然很有价值。3. 综述了不同煤层参数(如煤层深度、倾斜度、高度、宽度、含灰量和地质剖面等)和气化燃烧相关参数(如岩土材料导热性、热损耗、热冲击和体积变化等)与地表沉陷的相关性研究。

关键词组:煤炭地下气化;地表沉陷;岩土材料热性能;煤矿开采;苏联煤田

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