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

2018 Vol.19 No.11 P.811-888

<<< CONTENTS >>>

Review

Review: A review of key parameters for effective electrophoretic deposition in the fabrication of solid oxide fuel cells

Isyraf Aznam, Joelle Chia Wen Mah, Andanastuti Muchtar, Mahendra Rao Somalu, Mariyam Jameelah Ghazali

DOI: 10.1631/jzus.A1700604 Downloaded: 4167 Clicked: 4032 Cited: 0 Commented: 0(p.811-823) <Full Text> <PPT> 1941

Chinese summary <22> 電泳沉積固體(tǐ)氧化物(wù)燃料電池關鍵參數研究綜述

目的:電泳沉積是一(yī)種簡單且具有成本效益的塗層技術. 其出色的形态特征控制,适用于制造需要每個組件層都具有其獨特屬性的固體(tǐ)氧化物(wù)燃料電池. 本文旨在綜述電泳沉積的最新進展、制備穩定懸浮液所需的關鍵因素以及通過電泳沉積技術制造固體(tǐ)氧化物(wù)燃料電池所涉及的相關參數.
創新點:1. 分(fēn)析了維持懸浮液穩定性的關鍵參數,包括粒徑和固體(tǐ)載荷等膠體(tǐ)相關參數以及介電常數和電導率等懸浮介質相關參數. 2. 讨論了這些參數對粒子流動性、電動電位和電泳沉積技術于固體(tǐ)氧化物(wù)燃料電池應用的綜合效應.
方法:對以往的研究進行綜述,并總結電泳沉積技術制造固體(tǐ)氧化物(wù)燃料電池組件層的發展(表1),包括穩定懸浮液的制備以及電泳沉積工(gōng)藝關鍵參數的優化.
結論:鑒于每個固體(tǐ)氧化物(wù)燃料電池組件層都涉及不同類型的材料,且每種材料都需要特定的參數來實現有效沉積,因此,爲了獲得各組件層所需要的性能,制備懸浮液配方的正确性和電泳沉積工(gōng)藝的優化顯得至關重要.

關鍵詞組：固體(tǐ)氧化物(wù)燃料電池;電泳沉積;懸浮穩定性;電動電位;膠體(tǐ)

Articles

Simulation of the effects of non-Newtonian fluid on the behavior of a step hydraulic rod seal based on a power law fluid model

Bing-qing Wang, Xu-dong Peng, Xiang-kai Meng

DOI: 10.1631/jzus.A1800096 Downloaded: 2498 Clicked: 5050 Cited: 0 Commented: 0(p.824-842) <Full Text> <PPT> 1848

Chinese summary <32> 基于幂律流體(tǐ)模型的非牛頓流體(tǐ)對斯特封密封行爲影響的仿真研究

目的:研究潤滑油的非牛頓流體(tǐ)行爲對液壓往複活塞杆的斯特封密封性能的影響,爲密封設計提供理論參考.
創新點:1. 基于幂律流體(tǐ)模型和JFO空化理論,推導出同時考慮粗糙度、流體(tǐ)空化和非牛頓流體(tǐ)效應的修正雷諾方程; 2. 建立非牛頓流體(tǐ)的混合潤滑軟彈流模型,探究流體(tǐ)流變屬性對斯特封密封行爲及性能的影響.
方法:1. 通過理論推導,建立混合潤滑條件下(xià)非牛頓流體(tǐ)的軟彈流仿真模型; 2. 對比分(fēn)析不同工(gōng)況條件下(xià)假塑性(n<1)、膨脹型(n>1)兩種典型非牛頓流體(tǐ)和牛頓流體(tǐ)(n=1)對斯特封密封行爲影響的區别,揭示假塑性和膨脹型兩種非牛頓流體(tǐ)的密封機理.
結論:1. 非牛頓流體(tǐ)效應對液壓往複斯特封密封性能具有重要影響:幂律指數越大(dà),流體(tǐ)的動壓效應越強,密封性能越好. 2. 相比于牛頓流體(tǐ),膨脹型流體(tǐ)潤滑條件較好,密封具有低摩擦低洩漏的優點;假塑性流體(tǐ)潤滑條件較差,密封摩擦力較大(dà),不易實現零洩漏.

關鍵詞組：非牛頓流體(tǐ);幂律流體(tǐ);斯特封;軟彈流

A structural morphogenesis method based on a linkage mechanism system

Gui-gang Tu, Chang-yu Cui, Guang-chun Zhou

DOI: 10.1631/jzus.A1700545 Downloaded: 2228 Clicked: 5261 Cited: 0 Commented: 0(p.843-863) <Full Text> <PPT> 1396

Chinese summary <25> 基于聯動機構的結構形态創構方法

目的:尋找以軸力爲主要傳遞荷載方式的單層網殼結構的多種合理形态,改善結構的受力性能,爲建築設計提供多種合理的結構形狀方案.
創新點:1. 建立控制單元組長度的移形方程,并在移形方程的基礎上推導基于聯動機構勢能最小(xiǎo)化的結構形态創構方法. 2. 将分(fēn)組方式應用于網殼結構形态創構,并通過改變分(fēn)組形式獲得不同的合理結構形狀;臨時單元與臨時力的引入拓展了方法的适用範圍,也爲形态創構提供了新的途徑.
方法:1. 将機構的單元進行分(fēn)組,以單元組總長度不變作爲條件建立機構移形方程;根據機構勢能下(xià)降最快的方向調整機構形狀,使機構逐步達到勢能最低. 2. 在同一(yī)初始模型中(zhōng),通過改變臨時單元、臨時力以及單元組的設置來獲得多種合理結構形狀;通過多個數值算例說明該方法的特性. 3. 對該方法所生(shēng)成的結構進行受力性能分(fēn)析,驗證所提方法的可行性和有效性.
結論:提出了一(yī)種适用于網殼結構的形态創構方法.該方法簡單、靈活,可以通過調整臨時單元、臨時力以及單元組的設置,得出多種以軸力爲主要傳遞荷載方式的合理結構形狀. 可以爲設計者在建築方案設計階段提供多種結構形狀方案.

關鍵詞組：形态創構;單元分(fēn)組;聯動機構;長度約束;長度自調整

Modelling of flood risks to people and property in a flood diversion zone

Jun-qiang Xia, Peng Guo, Mei-rong Zhou, Roger A. Falconer, Zeng-hui Wang, Qian Chen

DOI: 10.1631/jzus.A1800124 Downloaded: 2305 Clicked: 3134 Cited: 0 Commented: 0(p.864-877) <Full Text> <PPT> 1553

Chinese summary <22> 分(fēn)洪區群衆生(shēng)命與财産的洪水風險模拟

目的:分(fēn)洪工(gōng)程的啓用具有非常重要的防洪效益,但同時也将嚴重威脅分(fēn)洪區群衆的生(shēng)命财産安全. 爲定量計算洪水中(zhōng)人體(tǐ)(成人與兒童)、車(chē)輛、房屋、農作物(wù)(水稻和棉花)的洪水風險與洪災損失,考慮受淹對象的失穩機理,提出分(fēn)洪區群衆生(shēng)命與财産的洪水風險模拟模型.
創新點:1. 基于力學過程中(zhōng)的洪水中(zhōng)人體(tǐ)與車(chē)輛失穩的計算公式,建立相應洪水風險等級評定的新方法,并提出4類受淹對象平均損失率的計算方法; 2. 結合二維水動力學模型的計算結果,分(fēn)析4類受淹對象洪水風險的時空變化情況,同時讨論根據不同下(xià)墊面類型取不同糙率值以模拟洪水演進過程的必要性,并比較文獻中(zhōng)提出的洪水中(zhōng)人體(tǐ)風險等級計算結果的差異.
方法:1. 分(fēn)析現有洪水中(zhōng)人體(tǐ)、車(chē)輛、房屋和農作物(wù)風險或損失的計算方法,提出相應洪水風險計算關系或計算曲線(公式(3)~(6),圖1和2); 2. 參考1954年荊江分(fēn)洪工(gōng)程北(běi)閘第一(yī)次的分(fēn)洪情況,通過計算分(fēn)洪區140 h的洪水演進過程和4類受淹對象洪水風險的時空分(fēn)布(圖8),同時得到4類受淹對象平均損失率随時間的變化情況(圖10); 3. 在荊江分(fēn)洪區洪水演進過程模拟中(zhōng),讨論根據不同下(xià)墊面類型确定相應糙率值的方法與計算區域糙率統一(yī)取值0.04、0.05或0.06的3種工(gōng)況下(xià)洪水要素變化的差異(圖11和12),并采用文獻中(zhōng)提出的洪水中(zhōng)人體(tǐ)風險等級計算方法,比較洪水中(zhōng)人體(tǐ)風險等級變化的異同(圖13).
結論:1. 一(yī)旦荊江分(fēn)洪工(gōng)程啓用,截止至北(běi)閘開(kāi)啓140 h時,洪水中(zhōng)人體(tǐ)、車(chē)輛、房屋、農作物(wù)的平均損失率達到75%以上,即分(fēn)洪工(gōng)程的啓用将造成重大(dà)的生(shēng)命财産損失; 2. 糙率取值方法的不同,導緻洪水演進過程不同,進而影響各類受淹對象的洪水風險評估,因此需要根據不同下(xià)墊面類型确定相應的糙率值; 3. 文獻中(zhōng)提出的洪水中(zhōng)人體(tǐ)風險等級計算方法考慮了人體(tǐ)失穩的力學過程,綜合考慮了水深和流速的影響,可以更安全可靠地應用于實際洪水中(zhōng)人體(tǐ)的風險等級評價.

關鍵詞組：人體(tǐ);财産;洪水風險評估;數學模型;荊江分(fēn)洪區

Thermal optimization of a totally enclosed forced ventilated permanent magnet traction motor using lumped parameter and partial computational fluid dynamics modeling

Wei Chen, Gui-chu Wu, You-tong Fang, Ji-en Ma

DOI: 10.1631/jzus.A1700649 Downloaded: 2339 Clicked: 3938 Cited: 0 Commented: 0(p.878-888) <Full Text> <PPT> 1918

Chinese summary <23> 基于全局熱網絡和局部流體(tǐ)動力學建模的全封閉永磁牽引電機熱性能優化

目的:提出一(yī)種适用于全封閉冷卻結構的電機熱性能優化模型,設計一(yī)台600 kW的高速列車(chē)用永磁牽引電機.
創新點:1. 通過耦合局部流體(tǐ)動力學模型的方法求解電機複雜(zá)冷卻風道内的對流傳熱系數,并在全局熱網絡模型的框架内得到快速、準确的電機溫升結果以用于結構優化; 2. 在冷卻風道中(zhōng)引入栅格結構,采用熱性能分(fēn)析模型優化冷卻結構,提升電機熱性能; 3. 通過三維流體(tǐ)動力學模型計算電機局部溫升最大(dà)值,并提出一(yī)種預測特定結構下(xià)電機鐵損工(gōng)作阈值的工(gōng)程方法.
方法:1. 采用熱網絡法建立全局熱網絡模型(圖3),并通過耦合局部流體(tǐ)動力學模型計算風道内的熱網絡參數(圖4和6); 2. 應用田口設計法對電機風道結構進行優化,并研制樣機進行驗證(計算與試驗結果見表5); 3. 假設鐵損的諧波附加值與磁密值成正比,通過三維流體(tǐ)動力學模型計算給出端部繞組、永磁體(tǐ)溫升值與鐵損的預測曲線,并用樣機試驗進行驗證.
結論:1. 采用全局熱網絡和局部流體(tǐ)動力學建模的方法可以快速、正确地計算複雜(zá)冷卻結構下(xià)的電機溫升分(fēn)布,且優化後的冷卻結構至少可以提升文中(zhōng)電機15%的熱性能; 2. 本文提出的優化模型适用于全封閉風冷或者水冷等冷卻結構相對獨立且尚無經驗公式可參考的電機熱性能優化設計; 3. 鐵損工(gōng)作阈值的預測方法可以爲電磁和控制系統設計提供參考.

關鍵詞組：熱網絡模型;流體(tǐ)動力學;永磁電機;全封閉強制風冷