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

2017 Vol.18 No.4 P.245-328

<<< CONTENTS >>>

New technology

From noise to information: a new technology of olefin polymerization fluidized bed reactor based on acoustic emission

Hao-tong Wang, Zheng-liang Huang, Zu-wei Liao, Bin-bo Jiang, Jing-dai Wang, Yong-rong Yang, Guo-dong Han, Bao-zhu Yang

DOI: 10.1631/jzus.A1700082 Downloaded: 2450 Clicked: 3919 Cited: 0 Commented: 0(p.245-255) <Full Text> <PPT> 2023

Chinese summary <30> 從噪聲到信息：基于聲發射監控的聚烯烴流化床反應器新技術

目的：在全球所有的合成樹(shù)脂中(zhōng)，聚烯烴的産能位居榜首，在國民經濟建設和社會發展中(zhōng)發揮着重要作用。但流化床聚合反應器内的高靜電會引起顆粒團聚，一(yī)旦傳熱受阻，顆粒極易熔融結塊，甚至導緻裝置爆聚停車(chē)。本研究旨在針對流化床聚合反應過程具有強放(fàng)熱、高靜電、變粒徑的特點，提出基于聲發射技術的多種檢測手段和信息提取方法。
創新點：針對聚合過程的爆聚結塊問題，本研究主要解決了以下(xià)難題：（1）流化床内顆粒和結塊的原位表征技術缺失，難以檢測；（2）顆粒熔融結塊過程的在線幹預機制不清楚，難以調控；（3）流動傳熱過程強耦合，反應器放(fàng)大(dà)規律不明，導緻反應器難放(fàng)大(dà)等問題。
方法：創立聲發射信号的多尺度解析方法，通過小(xiǎo)波分(fēn)解和重标極差分(fēn)析法分(fēn)類重構将聲發射信号分(fēn)解爲微尺度、介尺度和宏尺度信号；提出基于聲發射檢測的反應器操作優化技術，并通過建模确立流化床聚合反應器的時空産率數學模型。
成果：新技術成功應用于"十一(yī)五"國家重點建設項目--天津百萬噸乙烯工(gōng)程相配套的年産30萬噸氣相法聚乙烯流化床反應器的設計建設。并且，新技術已成功應用于14套大(dà)型聚烯烴裝置的設計或改造，所涉及的聚乙烯産能達263萬噸。作者所在團隊也因該技術發明獲得了2016年度國家技術發明獎二等獎。

關鍵詞組：流化床；聲發射；聚團；介尺度；放(fàng)大(dà)

Articles

Lithium-ion battery state-of-charge estimation based on deconstructed equivalent circuit at different open-circuit voltage relaxation times

Xi-ming Cheng, Li-guang Yao, Michael Pecht

DOI: 10.1631/jzus.A1600251 Downloaded: 2919 Clicked: 5030 Cited: 0 Commented: 0(p.256-267) <Full Text> <PPT> 2668

Chinese summary <21> 不同開(kāi)路電壓松弛時間下(xià)基于等效電路解構的锂離(lí)子電池荷電狀态估計

目的：開(kāi)路電壓是基于模型的電池荷電狀态估計的必要參數，其測試耗時大(dà)、效率低。本文旨在測試各種電壓松弛時間的荷電狀态-開(kāi)路電壓關系，研究其對開(kāi)路電壓法和等效電路模型的荷電狀态估計準确度的影響，提高開(kāi)路電壓測試效率。
創新點：1. 通過電路解構方法，将二階阻容電路分(fēn)解爲簡單路，運用二階段遞推最小(xiǎo)二乘法辨識電路模型的參數；2. 基于遞推最小(xiǎo)二乘法和卡爾曼濾波算法，建立電路參數辨識和荷電狀态估計的的聯合自适應算法，研究電池電壓松弛時間對基于等效電路模型的荷電狀态估計的影響。
方法：1. 通過電路解構技術和理論推導，構建辨識二階阻容等效電路參數的二階段遞推最小(xiǎo)二乘法辨識方法（圖2和公式（4）~（9））；2. 将二階段遞推最小(xiǎo)二乘法和擴展卡爾曼濾波器集成，建立适應工(gōng)況變化的電池模型參數辨識和狀态估計的聯合算法（圖3）；3. 通過電池測試，建立多溫度和多電壓松弛時間的荷電狀态與開(kāi)路電壓的關系，驅動自适應聯合算法，獲得既保證荷電狀态估計準确度，又(yòu)縮短開(kāi)路電壓測試時間的電壓松弛時間。
結論：1. 二階段遞推最小(xiǎo)二乘法既能簡化矩陣計算，又(yòu)能夠保證電路參數的辨識非負性；2. 聯合自适應算法能夠适應工(gōng)況變化辨識模型參數和估計荷電狀态；3. 聯合自适應算法的結果表明， 5 min的電壓松弛時間既能保證荷電狀态估計性能，又(yòu)能極大(dà)地提高開(kāi)路電壓測試效率。

關鍵詞組：锂離(lí)子電池；開(kāi)路電壓；荷電狀态；遞推最小(xiǎo)二乘法；擴展卡爾曼濾波器

Dynamic behavior of a hydraulic crane operating a freely suspended payload

Bozhidar Grigorov, Rosen Mitrev

DOI: 10.1631/jzus.A1600292 Downloaded: 2912 Clicked: 4824 Cited: 2 Commented: 0(p.268-281) <Full Text> <PPT> 2876

Chinese summary <22> 液壓起重機操作自由懸浮載荷的動态特性

目的：對載有自由懸浮載荷的液壓驅動起重機的動态特性分(fēn)别在升降運動和回轉運動兩種工(gōng)況下(xià)進行研究，建立動力學模型并驗證其正确性。
創新點：1. 爲了簡化任務，将兩種運動分(fēn)開(kāi)讨論。一(yī)次隻考慮一(yī)種運動，把起重機看作具有三個轉動關節連接的運動鏈；2. 爲起重臂的運動問題構造微分(fēn)方程，使用了通用的牛頓-歐拉算法；3. 對運動和動力模型進行仿真，得到擺動角度、液壓壓強和連接作用力随時間的變化曲線，并通過實驗進行了驗證。
方法：1. 建立系統的運動和動力模型，分(fēn)别對回轉運動和升降運動兩種工(gōng)況下(xià)的液壓缸壓強進行推導；2. 在兩種工(gōng)況下(xià)，對起重臂轉角、液壓缸壓力和最大(dà)行程前臂液壓缸反作用力進行仿真計算；3. 将實驗獲得的有關參數的曲線與仿真得到的曲線進行對比，驗證模型的正确性。
結論：1. 在液壓起重機運動期間懸浮載荷的擺動對起重機的機械系統和液壓驅動系統本身具有強烈的影響，所以在系統設計中(zhōng)不能忽視；2. 系統性能提升的主要方向是安裝控制系統以減小(xiǎo)載荷擺動（特别是在起重機回轉運動時）；3. 本文建立的考慮了負載的大(dà)角度擺動和液壓驅動系統的動力學模型得到了驗證，表明其對起重機運動仿真的适用性。盡管分(fēn)開(kāi)考慮了兩種典型運動，但所用的建模方法還是适合對起重機一(yī)般運動的研究。

關鍵詞組：液壓起重機；載荷擺動；牛頓歐拉方法；液壓驅動

Buckling design of large steel silos with various slendernesses

Qing-shuai Cao, Yang Zhao

DOI: 10.1631/jzus.A1600369 Downloaded: 4120 Clicked: 4386 Cited: 0 Commented: 0(p.282-305) <Full Text> <PPT> 1848

Chinese summary <23> 多種長細比的大(dà)型鋼筒倉結構的屈曲設計

目的：大(dà)型鋼筒倉結構在正常裝卸料過程中(zhōng)極易發生(shēng)各種失穩破壞。本文旨在分(fēn)析多種長細比的大(dà)型鋼筒倉結構在散料荷載作用下(xià)的屈曲性能，爲結構的穩定設計提供理論依據及技術支持。
創新點：1. 提出散料荷載作用下(xià)大(dà)型鋼筒倉結構屈曲分(fēn)析的4種典型工(gōng)況：軸對稱卸料荷載工(gōng)況、小(xiǎo)偏心卸料荷載工(gōng)況、大(dà)偏心卸料荷載工(gōng)況和大(dà)偏心裝料荷載工(gōng)況；2. 建立了适用于不同屈曲分(fēn)析類型的多種數值模型，研究了結構的穩定性能，并分(fēn)析了各種非線性、初始幾何缺陷、倉壁厚度的分(fēn)布和基底嵌固剛度等對結構穩定性能的影響。
方法：1. 根據不同工(gōng)況下(xià)散料荷載分(fēn)布的特點和屈曲分(fēn)析類型的差異，通過非線性有限元方法，研究結構在四種散料荷載工(gōng)況下(xià)的穩定性能；2. 通過研究結構在各種非線性屈曲分(fēn)析下(xià)的荷載-位移全過程響應，确定結構的屈曲臨界荷載和結構的穩定承載力；3. 比較各種荷載工(gōng)況下(xià)結構的屈曲臨界荷載、屈曲模态及倉壁厚度分(fēn)布特點，分(fēn)析結構用鋼量指标的變化。
結論：1. 非線性屈曲分(fēn)析的荷載-位移曲線是高度非線性的，不同長細比鋼筒倉的屈曲平衡路徑之間有較大(dà)差異。2. 鋼筒倉結構的屈曲延性随長細比的減小(xiǎo)而顯著增大(dà)。3. 材料非線性對結構的穩定性極爲不利；幾何非線性和初始幾何缺陷對結構穩定性能的影響與結構的長細比密切相關。4. 壁厚的分(fēn)布對鋼筒倉的穩定承載力和屈曲模态影響很大(dà)；設計時應考慮倉壁壁厚的不同組合形式，并确定使結構取得最大(dà)穩定承載力的倉壁最優分(fēn)布形式。5. 裝料或卸料過程中(zhōng)的偏心使結構的儲存效率（容耗比指标）顯著降低。

關鍵詞組：鋼筒倉；殼體(tǐ)；偏心卸料；屈曲穩定；非線性

Syntheses and characterizations of alloyed Co_xNi₁₋_xO nanocrystals

Xin Wang, Zhi-zhen Ye, Yi-zheng Jin

DOI: 10.1631/jzus.A1600399 Downloaded: 2294 Clicked: 3773 Cited: 0 Commented: 0(p.306-312) <Full Text> <PPT> 1660

Chinese summary <24> Co_xNi_1-_xO合金納米晶的合成與表征

目的:合成成分(fēn)連續可調的Co_xNi_1-_xO合金納米晶,揭示Co_xNi_1-_xO合金納米晶的形貌和晶體(tǐ)結構随納米晶中(zhōng)钴離(lí)子含量的變化規律以及考察金屬離(lí)子在合金納米晶的分(fēn)布情況.
創新點:1. 利用金屬羧酸鹽在有機體(tǐ)系中(zhōng)的醇解反應制備Co_xNi_1-_xO合金納米晶,其反應溫度僅爲270 °C,顯著低于文獻報道中(zhōng)所使用的溫度;2. 成功實現Co_xNi_1-_xO納米晶成分(fēn)的調節,發現納米晶形貌随成分(fēn)的變化規律;3. 揭示了金屬離(lí)子在合金納米晶中(zhōng)的均勻分(fēn)布.
方法:1. 在硬脂酸锂的"配體(tǐ)保護"作用下(xià),利用金屬羧酸鹽的醇解反應制備Co_xNi_1-_xO合金納米晶;2. 利用透射電子顯微鏡、X射線衍射、原子發射光譜和X射線光電子等手段研究Co_xNi_1-_xO合金納米晶的形貌、晶體(tǐ)結構、成分(fēn)和金屬離(lí)子價态等信息.
結論:1. 成功地制備出高質量的Co_xNi_1-_xO (x∈[0, 1])合金納米晶;2. 發現Co_xNi_1-_xO合金納米晶的形貌和晶體(tǐ)結構随納米晶中(zhōng)钴離(lí)子濃度的提高呈現出由NiO特征過渡到CoO特征的趨勢;3. 對單顆Co_xNi_1-_xO合金納米晶的元素掃描揭示了金屬離(lí)子在納米晶中(zhōng)的均勻分(fēn)布.

關鍵詞組：合金化;氧化鎳;氧化钴;膠體(tǐ)納米晶

Effect of flushing on the detachment of biofilms attached to the walls of metal pipes in water distribution systems

Jing-qing Liu, Zhi-feng Luo, Ke Liu, Yi-fu Zhang, Hong-xi Peng, Bao-lan Hu, Hong-xing Ren, Xiao-yan Zhou, Shang-de Qiu, Xiao-fang He, Ping Ye, Hamid Bastani, Li-ping Lou

DOI: 10.1631/jzus.A1600316 Downloaded: 2945 Clicked: 4163 Cited: 0 Commented: 0(p.313-328) <Full Text> <PPT> 1909

Chinese summary <26> 供水系統中(zhōng)沖刷對金屬管道内壁生(shēng)物(wù)膜脫落的影響作用

目的：在市政供水管網系統中(zhōng)，由沖刷引起的管道内壁生(shēng)物(wù)膜脫落可能造成飲用水二次污染。本文旨在通過研究沖刷前後生(shēng)物(wù)膜理化特性和微生(shēng)物(wù)種群結構的變化，探讨不同金屬管材管道和不同沖刷流速對生(shēng)物(wù)膜脫落的影響，從而爲管道生(shēng)物(wù)安全的風險評估提供科學依據。
創新點：不同菌屬的細菌對水力沖刷的敏感程度不同；各菌屬對水力變化的敏感程度既與菌屬本身的性質有關，也與其附着生(shēng)長的管材有關。
方法：1. 采用R2A培養基平闆計數、16S rDNA檢測、熒光定量聚合酶鏈式反應及454焦磷酸測序技術。2. 通過理化指标檢測與測序相結合的方式進行分(fēn)析，并以豐度圖和熱度圖的形式呈現結果。
結論：1. 球墨鑄鐵管内壁生(shēng)物(wù)膜的抗水力剪切能力較強，能夠抵抗低剪切沖刷，在高剪切力沖刷後才會明顯脫落，而灰口鑄鐵管和不鏽鋼複合管内壁生(shēng)物(wù)膜的抗水力剪切能力較弱，低剪切力沖刷工(gōng)況便會導緻生(shēng)物(wù)膜的明顯脫落。2. 生(shēng)物(wù)膜對沖刷的抵抗作用在其群落的屬水平和綱水平上有顯著變化，這與群落本身和管材特性均有關聯。