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

2016 Vol.17 No.8 P.597-676

<<< CONTENTS >>>

Articles

Quasi 1D modeling of two-phase flow and deposit formation for urea-selective catalytic reduction systems

Xu-bo Gan, Dong-wei Yao, Feng Wu, Jia-wei Dai, Lai Wei, Xing-wen Li

DOI: 10.1631/jzus.A1500303 Downloaded: 2977 Clicked: 4693 Cited: 0 Commented: 0(p.597-613) <Full Text> <PPT> 2160

Chinese summary <28> 柴油機Urea-SCR系統兩相流及結晶的準一(yī)維數值模拟

目的：對柴油機Urea-SCR系統還原劑添加過程進行建模，探讨SCR系統中(zhōng)尿素結晶的主要影響因素，研究排氣溫度、流量和尿素水溶液噴射速率等對結晶成分(fēn)、位置和總結晶量的作用規律。
創新點：1. 考慮噴霧和壁膜内尿素熱解過程的差異，分(fēn)别采用尿素的直接分(fēn)解和化學反應動力學方法對噴霧和壁膜内的尿素熱解過程進行描述；2. 提出一(yī)維壁膜的概念，将尿素熱解的化學反應動力學模型嵌入一(yī)維壁膜中(zhōng)，實現對結晶成分(fēn)、位置和總結晶量的計算。
方法：1. 采用歐拉方法求解氣相流動以及拉格朗日方法跟蹤噴霧運動，通過附加源項方式實現氣液兩相之間的耦合；2. 對尿素水溶液噴霧的蒸發、熱解、碰壁和結晶等過程進行建模，并對仿真結果進行驗證；3. 對SCR系統中(zhōng)尿素結晶進行仿真分(fēn)析，對排氣溫度、流量和尿素水溶液噴射速率等影響因素進行變參數研究。
結論：1. 排氣溫度的降低可以減小(xiǎo)壁膜範圍以及結晶量；結晶成分(fēn)與溫度密切相關：當溫度較低時，結晶以尿素爲主，随着溫度升高，縮二脲和三聚氰酸開(kāi)始逐漸形成；2. 尿素水溶液噴射速率會影響壁膜範圍以及結晶量，但其對結晶成分(fēn)影響不大(dà)；3. 排氣流量的增大(dà)能夠促進排氣與液滴以及排氣管壁之間的傳熱，從而減小(xiǎo)壁膜範圍以及結晶量。

關鍵詞組：選擇性催化還原系統（SCR）；兩相流；壁膜；結晶成分(fēn)；一(yī)維模型

Dynamic characteristics analysis of a misaligned rotor–bearing system with squeeze film dampers

Liang Ma, Jun-hong Zhang, Jie-wei Lin, Jun Wang, Xin Lu

DOI: 10.1631/jzus.A1500111 Downloaded: 3729 Clicked: 5661 Cited: 3 Commented: 0(p.614-631) <Full Text> <PPT> 2070

Chinese summary <26> 不對中(zhōng)故障下(xià)帶擠壓油膜阻尼器的滾動軸承轉子系統的動力學分(fēn)析

目的：工(gōng)業的不斷發展對航空發動機、泵、燃氣輪機等旋轉機械的動力性能提出了更高的要求。轉子系統是旋轉機械的重要組成部分(fēn)。複雜(zá)的轉子系統在高速運轉時會産生(shēng)故障和非線性振動，從而影響系統的可靠性。因此，開(kāi)展轉子系統的非線性動力性研究，研究轉子系統在高速運轉時的非線性響應及其抑制作用對轉子系統的設計和故障診斷具有重要的意義。
創新點：1. 在建模的時候考慮轉子系統的實際結構，在不對中(zhōng)模型中(zhōng)引入齒式聯軸器齧合力，在滾動軸承模型中(zhōng)考慮彈流潤滑影響；2. 探究擠壓油膜阻尼器參數對轉子系統非線性特性抑制的影響，總結其變化規律。
方法：1. 基于Hertz接觸和彈流潤滑理論，建立滾動軸承動力學模型，同時考慮齒式聯軸器齒之間的齧合力，建立不對中(zhōng)故障下(xià)的齒式聯軸器齧合力模型，并在此基礎上，根據轉子系統的支撐形式，建立0-2-1支撐的轉子動力學模型；2. 開(kāi)展轉子動力學實驗，驗證模型的準确性并分(fēn)析不對中(zhōng)量對系統頻(pín)譜特性的影響；3. 在分(fēn)析不對中(zhōng)故障非線性特性的基礎上，研究擠壓油膜阻尼器參數對于非線性特性抑制的作用。
結論：1. 齒式聯軸器齧合作用和滾動軸承的彈流潤滑對不對中(zhōng)故障下(xià)轉子系統的失穩産生(shēng)一(yī)定的影響，潤滑會導緻系統發生(shēng)分(fēn)岔的窗口推遲；2. 對于轉子系統的彈性支撐，其一(yī)階臨界轉速和振幅随着剛度的增大(dà)而增大(dà)，選擇合适的剛度有利于轉子系統的穩定運行；3. 擠壓油膜阻尼器的參數對轉子系統故障引起的非線性具有較好的抑制作用，其作用的大(dà)小(xiǎo)取決于不對中(zhōng)量和擠壓油膜阻尼器的油膜間隙的耦合，合理地調節油膜間隙有助于增大(dà)系統的穩定區間範圍。

關鍵詞組：擠壓油膜阻尼器；齒式聯軸器；滾動軸承；彈流潤滑；非線性動力學；不對中(zhōng)故障

A study of airfoil parameterization, modeling, and optimization based on the computational fluid dynamics method

Tian-tian Zhang, Wei Huang, Zhen-guo Wang, Li Yan

DOI: 10.1631/jzus.A1500308 Downloaded: 3359 Clicked: 5555 Cited: 4 Commented: 0(p.632-645) <Full Text> <PPT> 2244

Chinese summary <30> 基于數值計算方法的翼型參數化、建模與優化研究

目的：1. 比較并改善翼型參數化方法，獲得設計變量少、拟合精度高的參數化方法；2. 在參數化的基礎上利用數值模拟的方法獲取翼型流場參數，優化并獲得特定條件下(xià)升阻比最大(dà)的翼型。
創新點：1. 通過與多項式拟合方法的對比證明了類别/形狀函數轉換（CST）法在翼型拟合方面的優越性，并通過調整控制點分(fēn)布，在不增加設計變量的基礎上改善了CST方法；2. 通過建立響應面模型，利用多島遺傳算法與非線性序列二次規劃法相結合的方式獲得了更好的翼型優化效果。
方法：1. 利用修飾後的CST法對翼型進行參數化拟合與設計，并通過與二項式拟合法比較來驗證其優越性；2. 通過數值方法對翼型周圍流場進行計算并與實驗結果對比，獲得精确計算氣動參數的仿真條件；3. 通過拉丁超立方采樣獲得設計變量，建立設計變量與翼型升阻比之間的響應面模型，通過多島遺傳算法與非線性序列二次規劃法的結合和優化，得到一(yī)定條件下(xià)升阻比最大(dà)的翼型。
結論：1. CST法是一(yī)種優秀的參數化方法，本文的優化改善了形狀函數控制點選取法則，使其對翼型頭部和尾部的描述更加精确；與多項式相比，CST法可以通過更少的設計變量得到更高的拟合精度。2. 基于多島遺傳算法的非線性序列二次規劃法在本文中(zhōng)用以優化翼型使其具有更高升阻比。優化前後翼型的比較顯示，兩種優化方法的結合可以得到比單獨使用各優化方法更好的結果。

關鍵詞組：類别/形狀函數轉換；參數化；數值仿真；響應面模型；優化；翼型設計

A study of 3D finite element modeling method for stagger spinning of thin-walled tube

Jin Wang, Ting Ge, Guo-dong Lu, Fei Li

DOI: 10.1631/jzus.A1500180 Downloaded: 3671 Clicked: 5002 Cited: 0 Commented: 0(p.646-666) <Full Text> <PPT> 1809

Chinese summary <25> 薄壁筒形件錯距旋壓有限元仿真模型構建方法研究

目的：探究錯距旋壓仿真模型關鍵特性參數影響，改進建模方法，克服現有模型方案的缺陷，構建更準确、可靠和穩定的錯距旋壓有限元仿真模型。
創新點：1. 提供包括全模型、六面體(tǐ)離(lí)散、速度邊界、全仿真、雙精度和無幹涉模型等在内的改進有限元模型構建方法；2. 基于所構建的改進模型，完善錯距值對成型過程影響的現有結論。
方法：1. 通過能量、網格獨立性和過程參數分(fēn)析，驗證改進有限元模型的可行性和可靠性； 2. 通過對比仿真和數據分(fēn)析，獲得邊界模式、精度模式、時間截斷和錯距幹涉對仿真結果的影響；3. 通過仿真模拟，完善現有受幹涉、單精度、時間截斷和位移邊界影響的錯距值研究成果。
結論：1. 速度邊界模式較之位移邊界模式具有更高的計算精度和效率；2. 時間截斷不能确保獲取穩态結果，不利于計算的準确性和穩定性；3. 截斷誤差對錯距旋壓成型結果影響顯著，計算過程中(zhōng)應采用雙精度模式；4. 錯距幹涉嚴重幹擾計算的正确性和可靠性，應在實驗設計階段予以排除；5. 針對現有錯距值研究受幹涉、單精度、時間截斷和位移邊界影響的現狀，基于改進模型，完善錯距影響結論（表11）。

關鍵詞組：錯距旋壓；有限元三維建模；錯距值；薄壁筒形件

One-dimensional coupled model for landfill gas and water transport in layered unsaturated soil cover systems

Chi Guan, Hai-jian Xie, Zhan-hong Qiu, Yun-min Chen, Pei-xiong Chen

DOI: 10.1631/jzus.A1500073 Downloaded: 2448 Clicked: 4705 Cited: 0 Commented: 0(p.667-676) <Full Text> <PPT> 1842

Chinese summary <24> 填埋場非飽和成層覆蓋層一(yī)維氣水耦合運移模型

目的：爲更好地評價填埋場覆蓋層系統的閉氣性能，建立水氣耦合條件下(xià)的覆蓋層中(zhōng)氣體(tǐ)運移模型。在此基礎上分(fēn)析大(dà)氣壓強波動、滲透系數變化和對流擴散等因素耦合作用下(xià)填埋氣在覆蓋層中(zhōng)的運移規律。
創新點： 建立水氣耦合條件下(xià)填埋氣在覆蓋層中(zhōng)的運移模型，分(fēn)析多種因素耦合作用下(xià)填埋氣的運移過程，并比較對流運移和擴散運移的相對重要性。
方法：1. 通過理論分(fēn)析，建立考慮壓強、對流、擴散和非飽和情況的填埋氣耦合運移模型；2. 通過試驗拟合，得到大(dà)氣壓強波動的拟合經驗公式（公式（22）），構建考慮壓強波動下(xià)填埋氣多場耦合運移模型；3. 通過仿真模拟，驗證所建模型的可行性和正确性（圖2），并分(fēn)析包含大(dà)氣壓強波動和滲透率等影響因素作用下(xià)填埋氣的運移規律（圖6~8）。
結論：1. 覆蓋層厚度從1米變化到2米，覆蓋層中(zhōng)填埋氣的濃度變化可達31%；2. 對于受大(dà)氣壓強波動影響較大(dà)的覆蓋層系統（如1×10³ Pa），不能忽略壓強波動對填埋氣運移的影響； 3. 氣體(tǐ)滲透系數在初期對氣體(tǐ)運移有較大(dà)影響，随運移時間增加直至氣體(tǐ)運移達到穩定狀态，滲透率的影響可以忽略（僅3%）。

關鍵詞組：填埋氣；覆蓋層系統；非飽和土；氣水運移；耦合模型