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                         >>>

Articles

Interaction between patch loading, bending moment, and shear stress in steel girders

Emanuele Maiorana, Cyrille Denis Tetougueni, Paolo Zampieri, Carlo Pellegrino

DOI: 10.1631/jzus.A1900024 Downloaded: 450 Clicked: 1918 Cited: 0 Commented: 0(p.389-410) <Full Text>   <PPT>  152

Chinese summary   <7>  钢结构梁中节点荷载、弯矩与剪应力的相互作用

目的:通过深入的数值分析研究面内综合加载条件下钢板的临界屈曲荷载变化规律.
创新点:1. 提出一个确定钢梁在平面荷载作用下的临界屈曲系数的新公式; 2. 通过与有限元分析结果对比以修正参数并获得解析公式的高精度.
方法:1. 采用有限元分析软件Strand 7研究矩形钢板在节点荷载、弯矩和剪应力综合作用下的弹性稳定性; 2. 针对节点荷载长度、载荷大小、板长宽比和长径比等参数分析对综合加载条件下的钢板稳定性的影响; 3. 借助一个实际的例子验证解析公式的有效性.
结论:1. 通过与有限元结果的比较,解析公式均表现出较高的精度,误差均在有限范围内且不受板几何形状的影响; 2. 节点荷载、弯矩和剪应力的综合作用通过减小板临界抗屈曲性导致钢板的屈曲失效; 3. 综合加载会导致临界抗屈曲性减小一半.

关键词组:弹性稳定性; 节点荷载; 有限元分析; 钢桥架设

Sensitivity analysis and optimization design of hypoid gears’ contact pattern to misalignments

Xiao-le Wang, Jian-wei Lu, Shi-qin Yang

DOI: 10.1631/jzus.A1900021 Downloaded: 327 Clicked: 1865 Cited: 0 Commented: 0(p.411-430) <Full Text>   <PPT>  136

Chinese summary   <6>  准双曲面齿轮接触印痕对安装误差的敏感性分析与优化设计

目的:准双曲面齿轮副在实际装配过程中不可避免地存在安装误差. 本文旨在建立考虑多种安装误差的准双曲面齿轮啮合模型,对齿轮副啮合印痕特征(齿面分布位置、大小和方向)进行参数化建模,精确评价印痕对安装误差的敏感性,以及研究降低接触性能对安装误差的敏感度的方法,为准双曲面齿轮副的加工和安装提供理论依据.
创新点:1. 对准双曲面齿轮齿面接触印痕进行精确的参数化建模; 2. 建立考虑轴交角误差、偏置距误差以及大小轮轴向误差的齿轮副啮合分析模型; 3. 建立准双曲面齿轮副安装误差敏感度综合评价模型; 4. 通过优化齿轮加工参数,在齿轮副设计环节实现齿轮副安装误差敏感度的降低.
方法:1. 对准双曲面齿轮副安装误差和齿面接触印痕进行参数化建模,推导出表示接触印痕大小、方向和齿面分布位置的解析表达式(公式(1)~(3)); 2. 建立考虑4种安装误差的准双曲面齿轮副啮合分析模型(公式(4)~(11)),得到不同安装误差对啮合印痕的影响(图5~7); 3. 建立准双曲面齿轮副安装误差综合敏感度优化模型(公式(15)),并基于改进的多种群遗传算法(图14)实现齿轮副安装误差敏感性的降低(图8).
结论:1. 四种安装误差对准双曲面齿轮啮合质量的影响程度不同; 其中轴交角误差的影响最大,其次是偏置距误差,而大小轮的轴向安装误差的影响最小,因此安装齿轮副必须注重轴交角及偏置距的安装精度. 2. 通过降低齿轮副安装误差综合敏感度,可在一定程度上降低系统对装配误差的敏感性; 在齿轮副设计环节加入安装误差敏感度分析,优化机床加工参数,对装配后的啮合质量控制具有积极意义. 3. 考虑安装误差的轮齿接触分析模型能够得到不同安装误差对啮合印痕及传动误差的影响规律,是一种对失配状态下的准双曲面齿轮副进行无载啮合分析的有效工具.

关键词组:准双曲面齿轮; 失配; 轮齿接触分析; 敏感性分析; 多种群遗传算法; 多目标优化

Radiative energy flux characteristics and model analysis for one-dimensional fixed-bed oxy-coal combustion

Shi-quan Shan, Zhi-jun Zhou, Zhi-hua Wang, Ke-fa Cen

DOI: 10.1631/jzus.A1800648 Downloaded: 217 Clicked: 1616 Cited: 0 Commented: 0(p.431-446) <Full Text>   <PPT>  141

Chinese summary   <8>  一维固定床煤粉富氧燃烧的辐射能流特性与模型分析

目的:1. 从辐射能利用角度出发,探究一维固定床煤粉富氧燃烧的辐射能流特性,为固体燃料燃烧能量分质分级转化应用提供参考; 2. 对比研究半经验模型与人工神经网络模型这两种建模方法,为人工神经网络模型在后续研究中的应用提供参考.
创新点:1. 提出燃烧光热能量分级转化的概念,为燃烧光热能量分质分级转化系统提供研究基础; 2. 从辐射能量利用的角度研究煤粉燃烧的辐射能流特性; 3. 不局限于实验报告,基于实验数据探究2种建模方法,揭示神经网络模型的优势.
方法:1. 在一维管式炉反应器上进行实验,探究不同燃烧条件下煤粉富氧燃烧的辐射能流特征; 2. 基于辐射传热理论,通过半经验模型描述煤粉在固定床中燃烧的辐射能流; 3. 训练神经网络模型来描述实验结果,通过对比2种方法来揭示神经网络模型在预测结果方面的优势.
结论:1. 固定床煤燃烧过程中的挥发分及煤烟会降低辐射能; 可利用低挥发分燃料以及增大氧浓度来提高火焰辐射能比例. 2. 较高的燃烧温度是提升燃烧辐射能比例最重要的因素; 实践中可以通过采用高热值燃料以及烟气回热等方法来提高燃烧温度. 3. 多联产半焦燃烧辐射能比例高于原煤; 可通过煤热解多联产技术与半焦燃烧光热能量分级利用相结合的方式构成新的煤炭高效清洁利用系统. 4. 人工神经网络不但可以对实验结果进行建模,还能够很好地预测未知工况结果,因此值得在更多的后续研究中使用.

关键词组:辐射能流; 固定床; 富氧燃烧; 人工神经网络; 能量分质分级转化

Simulation analysis of fracture process of slag deposits surrounding wall tubes during steam sootblowing

Lin-tao Shao, Jian-ping Kuang, Wei-juan Yang, Yu Zhang, Zhi-jun Zhou, Zhi-wen Xia, Zhi-hua Wang

DOI: 10.1631/jzus.A1900030 Downloaded: 475 Clicked: 1702 Cited: 0 Commented: 0(p.447-457) <Full Text>   <PPT>  132

Chinese summary   <8>  蒸汽吹灰过程中水冷壁渣层破坏过程的模拟分析

目的:蒸汽吹灰是锅炉运行中常见的破坏水冷壁渣层的方法. 本文通过建立三维吹灰模型,模拟不同压力下吹灰过程中蒸汽射流和渣层破坏的动态变化过程,研究在渣层破坏过程中应力波的传播变化,得出条件合适的吹灰参数.
创新点:1. 通过内聚力单元法和耦合欧拉-拉格朗日法建立吹灰流程的三维数值模型,详细揭示渣层破坏的动力学过程,并对蒸汽射流的扩散和应力波在渣层中的传播进行全过程分析; 2. 通过建立三维数值模拟,研究吹灰蒸汽压力对渣层破坏、管壁应力和蒸汽消耗的影响,并通过模拟结果探讨合适的吹灰参数.
方法:1. 对渣层模型采用内聚力单元法进行建模; 2. 对蒸汽射流和渣层的流固耦合现象采用ABAQUS中的耦合欧拉-拉格朗日法进行分析.
结论:1. 越高的吹灰压力会导致渣层被破坏得越快并最终完全脱离水冷壁; 综合考虑渣层破坏效率、水冷壁管应力和蒸汽消耗的影响,1.2 MPa是最合适和经济的吹灰压力参数. 2. 蒸汽射流带来的切向应力是引起渣层破坏的主要因素,射流对渣层的直接冲击是切向应力的来源,并且是渣层破坏的次要因素.

关键词组:吹灰; 锅炉; 数值模型; 内聚力单元法; 渣层破坏

Calculation and experimental verification of radiation characteristics of spontaneous chaff clouds in high-speed flows

Biao Wang, He-song Huang, Yong-jian Yang

DOI: 10.1631/jzus.A1900020 Downloaded: 308 Clicked: 1424 Cited: 0 Commented: 0(p.458-474) <Full Text>   <PPT>  137

Chinese summary   <5>  高速气流作用下自燃箔片云团的辐射特性计算与实验研究

目的:当自燃箔片云团在空气中扩散时,自燃箔片云团之间存在大量的对辐射的遮挡、吸收和反射作用,并且箔片与空气之间也会发生相互作用,这使得辐射传输计算变得更加复杂. 本文旨在计算自燃箔片云团的辐射特性并生成辐射图像.
创新点:建立自燃箔片云团的辐射计算模型和燃烧模型,并得到辐射图像和光谱特性曲线.
方法:1. 针对辐射的传输特点,建立一种基于反向路径采样的辐射计算模型; 该模型假设探测器按照辐射的反向均匀向外发射光线,采样统计各光线的路径后,正向计算探测器接收到的光线数量与强度. 2. 考虑箔片表面的多孔结构对活性金属燃烧反应速率的影响并建立箔片的自燃模型; 将计算结果与实验数据进行对比,验证该模型的准确性. 3. 计算得到箔片云团的光谱分布并生成辐射图像.
结论:1. 箔片燃烧后温度迅速攀升,并在1.3 s左右达到最大值; 随后,温度缓慢下降,并在6 s左右下降到接近环境温度. 2. 箔条云扩散后呈椭圆形,扩散区随着时间的推移逐渐扩大,且亮度中心向后移动. 3. 箔条云的光谱辐射强度极大点位于波长1.4、1.9、3.1、4.3和8.0 μm处,并且在3.1 μm时达到最大值.

关键词组:箔片云团; 辐射计算; 光谱辐射特性; 活性金属; 自燃

Journal of Zhejiang University-SCIENCE, 38 Zheda Road, Hangzhou 310027, China
Tel: +86-571-87952783; E-mail: cjzhang@zju.edu.cn
Copyright © 2000 - Journal of Zhejiang University-SCIENCE