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

<<<                         CONTENTS                         >>>

Review

Review: The overall layout of rocket-based combined-cycle engines: a review

Tian-tian Zhang, Zhen-guo Wang, Wei Huang, Jian Chen, Ming-bo Sun

DOI: 10.1631/jzus.A1800684 Downloaded: 2900 Clicked: 3084 Cited: 0 Commented: 0(p.163-183) <Full Text>   <PPT>  1112

Chinese summary   <12>  火箭基组合循环发动机总体布局研究进展

概要:本综述从总体布局层面综述火箭基组合循环(RBCC)发动机在各个国家的发展现状,旨在展现该型发动机在单级入轨任务中的发展前景,为设计组合循环发动机以及进行空天往返任务规划提供参考. 本文将RBCC按照构型特点进行归类并举例介绍,概述了发动机-机身一体化设计情况,并简要介绍了RBCC动力飞行器的任务规划和多目标优化方法. 当前,尽管RBCC的研究面临着很多艰难的挑战,但是RBCC具有单级入轨的潜力,能够降低空天往返的成本. 对RBCC发动机系统中各个子系统的研究也有利于促进其他相关学科的发展.

关键词组:火箭基组合循环发动机; 单级入轨; 空天往返; 发动机-机身一体化

Articles

Analysis of pressure and flow compound control characteristics of an independent metering hydraulic system based on a two-level fuzzy controller

Qi Zhong, Bin Zhang, Hui-ming Bao, Hao-cen Hong, Ji-en Ma, Yan Ren, Hua-yong Yang, Rong-fong Fung

DOI: 10.1631/jzus.A1800504 Downloaded: 1325 Clicked: 4391 Cited: 0 Commented: 0(p.184-200) <Full Text>   <PPT>  969

Chinese summary   <8>  基于两级模糊控制器的独立负载液压系统的压力流量复合控制特性研究

目的:常规负载口独立控制研究多采用商业阀进行,因其阀芯位移控制器为封闭式结构,所以阀芯位移的动态特性难以调整,进而影响了系统的压力和流量控制性能. 本文旨在探讨负载口独立控制系统中阀芯位移特性对系统压力和流量控制的影响,并研究提高系统压力和流量控制性能的方法.
创新点:1. 设计基于两级模糊比例积分微分(PID)的压力和流量控制器; 2. 设计基于阀芯位移反馈的流量控制器; 3. 建立试验模型,成功实现液压系统高动态压力流量复合控制.
方法:1. 通过理论分析得到影响系统压力和流量的关键因素(公式(9)和(13)); 2. 提出位移控制为内环、压力和流量控制为外环的两级模糊PID控制算法,并开发相应的控制系统(图2~4); 3. 通过仿真和实验分析,验证本文提出的控制器所具有的阀芯位移、系统压力和流量的控制效果(图13~18).
结论:1. 两级模糊PID控制器具有较好的系统压力和流量控制效果; 2. 基于阀芯位移反馈的流量控制器具有较高的流量控制精度; 3. 运用本文设计的可编程控制系统进行液压系统的压力流量复合控制,稳定时间小于200 ms,使系统动态特性得到提高.

关键词组:独立负载系统; 压力流量复合控制; 计算流量反馈; 模糊PID; 两级闭环控制

Modelling and validation of a roller-cam rail mechanism used in a 2D piston pump

Ding-can Jin, Jian Ruan, Sheng Li, Bin Meng, Ling-feng Wang

DOI: 10.1631/jzus.A1800085 Downloaded: 1081 Clicked: 3360 Cited: 0 Commented: 0(p.201-217) <Full Text>   <PPT>  938

Chinese summary   <6>  二维活塞泵用滚子-凸轮轨道机构的建模和验证

目的:由于液压行业对高速重载的要求越来越高,传统轴向柱塞泵中存在的润滑与泄漏的矛盾也越发明显. 针对传统轴向柱塞泵中因结构产生的倾斜力、低功率密度、恶劣的摩擦副工况、较大的流量脉动等限制,本文旨在提出一种具有内力平衡、功率密度高、无纯粹的滑动摩擦副且工况优秀、能消除结构性流量脉动等优点的二维活塞泵,并通过对其工作原理的详细分析,探讨其具有上述优点的理论依据.
创新点:1. 提出二维活塞泵; 该泵利用二维运动转换机构中活塞部件的二维运动,同时实现了吸排油功能和配流功能,提高了集成化; 通过其活塞旋转1周可以使泵吸排油4次的结构设计,提高了功率密度; 轴向与轴向对称的独特结构布局,实现了内力平衡,消除了传统轴向柱塞泵中无法消除的倾覆力偶; 相对于传统轴向柱塞泵,吸排油与配流功能的集成减少了摩擦副的数量,且消除了纯粹的滑动摩擦副,打破了PV值的限制,意味着二维活塞泵有着实现更大流量压力分布的潜力. 2. 提出二维活塞泵运动转换机构中的锥滚子-凸轮接触结构,优化二维活塞泵运动转换机构的受力条件; 3. 建立二维活塞泵运动转换机构中锥滚子-凸轮接触副的通用型数学模型,通过运动学分析建立精确的凸轮表面模型(即二维活塞泵的运动学模型),为二维锥滚轮活塞泵的结构设计和进一步的静、动力学的研究提供理论基础. 4. 消除结构性流量脉动.
方法:1. 通过对二维活塞泵结构与工作原理的理论分析,讨论其相对于传统轴向柱塞泵所具有的优点. 2. 通过跑合实验,验证锥滚子-凸轮接触结构具有的受力条件. 3. 通过运动学分析与空间几何关系变换推导,得到运动转换机构中具有普遍指导意义的接触副的通用数学模型. 4. 通过实验曲线与理论曲线的对比,验证接触副数学模型的正确性与二维活塞泵所具有的消除结构流量脉动的潜力. 5. 通过滤波处理与模拟仿真,验证二维活塞泵能否消除结构性流量脉动.
结论:1. 二维活塞泵具有功能集成化高、内力平衡、功率密度高、无纯粹的滑动摩擦副且能消除流量脉动的优点. 2. 运动转换机构中锥滚子-凸轮接触结构具有更好的受力条件. 3. 建立的接触副数学模型可以指导二维活塞泵中运动转换机构的加工,且对二维活塞泵进一步的运动学与动力学的研究具有指导意义. 4. 二维活塞泵能消除结构性流量脉动.

关键词组:二维活塞泵; 功能集成化; 滚子-凸轮机构; 数学模型; 无结构性流量脉动.

Compressibility and hydraulic conductivity of sand-attapulgite cut-off wall backfills

Wen-bing Zhang, Wen-bo Rao, Lei Li, Ye Liu, Shuai Wang, Ke Jin, Fang-wen Zheng

DOI: 10.1631/jzus.A1800548 Downloaded: 963 Clicked: 2538 Cited: 0 Commented: 0(p.218-228) <Full Text>   <PPT>  902

Chinese summary   <7>  砂-凹凸棒土竖向隔离墙材料的压缩及渗透特性试验研究

目的:压缩性和渗透性是垃圾填埋场竖向隔离墙材料的2个重要指标. 本文旨在探讨不同凹凸棒土添加量对砂-凹凸棒土隔离墙材料压缩性和渗透性的影响,并在Kozeny-Carman方程的框架下建立经验公式来预测砂-凹凸棒土隔离墙材料的渗透系数.
创新点:1. 系统全面地研究了不同凹凸棒土添加量对砂-凹凸棒土隔离墙材料压缩性和渗透性的影响; 2. 建立经验公式,预测砂-凹凸棒土隔离墙材料的渗透系数.
方法:1. 通过固结试验和刚性壁渗透试验,得出不同凹凸棒土添加量对砂-凹凸棒土隔离墙材料压缩性和渗透性的影响(图3和4,表1); 2. 通过公式推导,建立经验公式来预测砂-凹凸棒土隔离墙材料的渗透系数(公式(3)和(4)).
结论:1. 压缩指数(Cc)和回弹指数(Cs)均随回填料中凹凸棒土含量(Ap)的增加而增大,且CcCsAp均有很好的线性关系:Cc=0.0062Ap+ 0.0161 (r2=0.9914), Cs=0.0009Ap−0.0058 (r2= 0.9888). 2. 用Casagrande和Taylor方法计算的固结系数(Cv)值均随回填料中凹凸棒土含量的增加而降低. 3. 利用太沙基固结理论计算的回填料渗透系数(ktheory)随回填料中凹凸棒土含量的增加而降低; 在有效固结压力σ′<100 kPa的情况下,只有凹凸棒土含量Ap≥30%,ktheory才会低于10−9 m/s; 用刚性壁渗透试验测得的渗透系数kfktheory有相同的变化特征. 4. 基于试验数据提出了2种预测砂-凹凸棒土回填料渗透系数的方法,其中方法2更好; 由于这些方法都是经验公式,所以它们能否应用于原位场地或其它类型回填料仍需进一步的研究.

关键词组:凹凸棒土; 砂-凹凸棒土回填料; 隔离墙; 压缩性; 渗透性

Laboratory report

Laboratory report: Research laboratory for Smart Control Valves at Zhejiang University

Jin-yuan Qian, Bao-qing Liu, Zhi-xin Zhang, Sun-ting Yan, Li-long Chen, Zhi-jiang Jin

DOI: 10.1631/jzus.A19LR001 Downloaded: 968 Clicked: 3286 Cited: 0 Commented: 0(p.229-232) <Full Text>

Chinese summary   <6>  浙江大学特种控制阀研究室

目的:目前大中型控制阀大多存在结构复杂、驱动能耗大、反应时间慢、振动噪声大、稳定性差和使用寿命短等缺点. 基于此,浙江大学相关研究人员组建了特种控制阀研究室,致力于提升控制阀的整体性能和设计水平.
研究点:本研究室的主要方向为:1. 控制阀内部流动特性分析和新结构设计开发; 2. 流体目标流量、温度、压力和振动噪声等的智能控制研究; 3. 适应纳米流体、压缩氢气和高温高压过热蒸汽等新流体介质的智慧控制阀研究.
展望:特种控制阀作为超超临界火电机组、核电、石化高压反应和百万吨级乙烯工程等国家重大重点工程的关键零部件之一,将会在内流动机理、新结构开发、新流体介质和智能控制等研究领域得到广泛关注和长足发展.

关键词组:控制阀; 智能控制; 流动控制; 流动特性

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