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

2019 Vol.20 No.3 P.163-232

<<< 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: 6573 Clicked: 4589 Cited: 0 Commented: 0(p.163-183) <Full Text> <PPT> 2077

Chinese summary <30> 火(huǒ)箭基組合循環發動機總體(tǐ)布局研究進展

概要:本綜述從總體(tǐ)布局層面綜述火(huǒ)箭基組合循環(RBCC)發動機在各個國家的發展現狀,旨在展現該型發動機在單級入軌任務中(zhōng)的發展前景,爲設計組合循環發動機以及進行空天往返任務規劃提供參考. 本文将RBCC按照構型特點進行歸類并舉例介紹,概述了發動機-機身一(yī)體(tǐ)化設計情況,并簡要介紹了RBCC動力飛行器的任務規劃和多目标優化方法. 當前,盡管RBCC的研究面臨着很多艱難的挑戰,但是RBCC具有單級入軌的潛力,能夠降低空天往返的成本. 對RBCC發動機系統中(zhōng)各個子系統的研究也有利于促進其他相關學科的發展.

關鍵詞組：火(huǒ)箭基組合循環發動機; 單級入軌; 空天往返; 發動機-機身一(yī)體(tǐ)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: 2714 Clicked: 6431 Cited: 0 Commented: 0(p.184-200) <Full Text> <PPT> 1840

Chinese summary <28> 基于兩級模糊控制器的獨立負載液壓系統的壓力流量複合控制特性研究

目的:常規負載口獨立控制研究多采用商(shāng)業閥進行,因其閥芯位移控制器爲封閉式結構,所以閥芯位移的動态特性難以調整,進而影響了系統的壓力和流量控制性能. 本文旨在探讨負載口獨立控制系統中(zhōng)閥芯位移特性對系統壓力和流量控制的影響,并研究提高系統壓力和流量控制性能的方法.
創新點:1. 設計基于兩級模糊比例積分(fēn)微分(fēn)(PID)的壓力和流量控制器; 2. 設計基于閥芯位移反饋的流量控制器; 3. 建立試驗模型,成功實現液壓系統高動态壓力流量複合控制.
方法:1. 通過理論分(fēn)析得到影響系統壓力和流量的關鍵因素(公式(9)和(13)); 2. 提出位移控制爲内環、壓力和流量控制爲外(wài)環的兩級模糊PID控制算法,并開(kāi)發相應的控制系統(圖2~4); 3. 通過仿真和實驗分(fēn)析,驗證本文提出的控制器所具有的閥芯位移、系統壓力和流量的控制效果(圖13~18).
結論:1. 兩級模糊PID控制器具有較好的系統壓力和流量控制效果; 2. 基于閥芯位移反饋的流量控制器具有較高的流量控制精度; 3. 運用本文設計的可編程控制系統進行液壓系統的壓力流量複合控制,穩定時間小(xiǎo)于200 ms,使系統動态特性得到提高.

關鍵詞組：獨立負載系統; 壓力流量複合控制; 計算流量反饋; 模糊PID; 兩級閉環控制

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: 2577 Clicked: 5269 Cited: 0 Commented: 0(p.201-217) <Full Text> <PPT> 1860

Chinese summary <22> 二維活塞泵用滾子-凸輪軌道機構的建模和驗證

目的:由于液壓行業對高速重載的要求越來越高,傳統軸向柱塞泵中(zhōng)存在的潤滑與洩漏的矛盾也越發明顯. 針對傳統軸向柱塞泵中(zhōng)因結構産生(shēng)的傾斜力、低功率密度、惡劣的摩擦副工(gōng)況、較大(dà)的流量脈動等限制,本文旨在提出一(yī)種具有内力平衡、功率密度高、無純粹的滑動摩擦副且工(gōng)況優秀、能消除結構性流量脈動等優點的二維活塞泵,并通過對其工(gōng)作原理的詳細分(fēn)析,探讨其具有上述優點的理論依據.
創新點:1. 提出二維活塞泵; 該泵利用二維運動轉換機構中(zhōng)活塞部件的二維運動,同時實現了吸排油功能和配流功能,提高了集成化; 通過其活塞旋轉1周可以使泵吸排油4次的結構設計,提高了功率密度; 軸向與軸向對稱的獨特結構布局,實現了内力平衡,消除了傳統軸向柱塞泵中(zhōng)無法消除的傾覆力偶; 相對于傳統軸向柱塞泵,吸排油與配流功能的集成減少了摩擦副的數量,且消除了純粹的滑動摩擦副,打破了PV值的限制,意味着二維活塞泵有着實現更大(dà)流量壓力分(fēn)布的潛力. 2. 提出二維活塞泵運動轉換機構中(zhōng)的錐滾子-凸輪接觸結構,優化二維活塞泵運動轉換機構的受力條件; 3. 建立二維活塞泵運動轉換機構中(zhōng)錐滾子-凸輪接觸副的通用型數學模型,通過運動學分(fēn)析建立精确的凸輪表面模型(即二維活塞泵的運動學模型),爲二維錐滾輪活塞泵的結構設計和進一(yī)步的靜、動力學的研究提供理論基礎. 4. 消除結構性流量脈動.
方法:1. 通過對二維活塞泵結構與工(gōng)作原理的理論分(fēn)析,讨論其相對于傳統軸向柱塞泵所具有的優點. 2. 通過跑合實驗,驗證錐滾子-凸輪接觸結構具有的受力條件. 3. 通過運動學分(fēn)析與空間幾何關系變換推導,得到運動轉換機構中(zhōng)具有普遍指導意義的接觸副的通用數學模型. 4. 通過實驗曲線與理論曲線的對比,驗證接觸副數學模型的正确性與二維活塞泵所具有的消除結構流量脈動的潛力. 5. 通過濾波處理與模拟仿真,驗證二維活塞泵能否消除結構性流量脈動.
結論:1. 二維活塞泵具有功能集成化高、内力平衡、功率密度高、無純粹的滑動摩擦副且能消除流量脈動的優點. 2. 運動轉換機構中(zhōng)錐滾子-凸輪接觸結構具有更好的受力條件. 3. 建立的接觸副數學模型可以指導二維活塞泵中(zhōng)運動轉換機構的加工(gōng),且對二維活塞泵進一(yī)步的運動學與動力學的研究具有指導意義. 4. 二維活塞泵能消除結構性流量脈動.

關鍵詞組：二維活塞泵; 功能集成化; 滾子-凸輪機構; 數學模型; 無結構性流量脈動.

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: 2098 Clicked: 4663 Cited: 0 Commented: 0(p.218-228) <Full Text> <PPT> 1787

Chinese summary <24> 砂-凹凸棒土豎向隔離(lí)牆材料的壓縮及滲透特性試驗研究

目的:壓縮性和滲透性是垃圾填埋場豎向隔離(lí)牆材料的2個重要指标. 本文旨在探讨不同凹凸棒土添加量對砂-凹凸棒土隔離(lí)牆材料壓縮性和滲透性的影響,并在Kozeny-Carman方程的框架下(xià)建立經驗公式來預測砂-凹凸棒土隔離(lí)牆材料的滲透系數.
創新點:1. 系統全面地研究了不同凹凸棒土添加量對砂-凹凸棒土隔離(lí)牆材料壓縮性和滲透性的影響; 2. 建立經驗公式,預測砂-凹凸棒土隔離(lí)牆材料的滲透系數.
方法:1. 通過固結試驗和剛性壁滲透試驗,得出不同凹凸棒土添加量對砂-凹凸棒土隔離(lí)牆材料壓縮性和滲透性的影響(圖3和4,表1); 2. 通過公式推導,建立經驗公式來預測砂-凹凸棒土隔離(lí)牆材料的滲透系數(公式(3)和(4)).
結論:1. 壓縮指數(C_c)和回彈指數(C_s)均随回填料中(zhōng)凹凸棒土含量(A_p)的增加而增大(dà),且C_c和C_s與A_p均有很好的線性關系:C_c=0.0062A_p+ 0.0161 (r²=0.9914), C_s=0.0009A_p−0.0058 (r²= 0.9888). 2. 用Casagrande和Taylor方法計算的固結系數(C_v)值均随回填料中(zhōng)凹凸棒土含量的增加而降低. 3. 利用太沙基固結理論計算的回填料滲透系數(k_theory)随回填料中(zhōng)凹凸棒土含量的增加而降低; 在有效固結壓力σ′<100 kPa的情況下(xià),隻有凹凸棒土含量A_p≥30%,k_theory才會低于10⁻⁹ m/s; 用剛性壁滲透試驗測得的滲透系數k_f與k_theory有相同的變化特征. 4. 基于試驗數據提出了2種預測砂-凹凸棒土回填料滲透系數的方法,其中(zhōng)方法2更好; 由于這些方法都是經驗公式,所以它們能否應用于原位場地或其它類型回填料仍需進一(yī)步的研究.

關鍵詞組：凹凸棒土; 砂-凹凸棒土回填料; 隔離(lí)牆; 壓縮性; 滲透性

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: 2183 Clicked: 4831 Cited: 0 Commented: 0(p.229-232) <Full Text>

Chinese summary <22> 浙江大(dà)學特種控制閥研究室

目的:目前大(dà)中(zhōng)型控制閥大(dà)多存在結構複雜(zá)、驅動能耗大(dà)、反應時間慢(màn)、振動噪聲大(dà)、穩定性差和使用壽命短等缺點. 基于此,浙江大(dà)學相關研究人員(yuán)組建了特種控制閥研究室,緻力于提升控制閥的整體(tǐ)性能和設計水平.
研究點:本研究室的主要方向爲:1. 控制閥内部流動特性分(fēn)析和新結構設計開(kāi)發; 2. 流體(tǐ)目标流量、溫度、壓力和振動噪聲等的智能控制研究; 3. 适應納米流體(tǐ)、壓縮氫氣和高溫高壓過熱蒸汽等新流體(tǐ)介質的智慧控制閥研究.
展望:特種控制閥作爲超超臨界火(huǒ)電機組、核電、石化高壓反應和百萬噸級乙烯工(gōng)程等國家重大(dà)重點工(gōng)程的關鍵零部件之一(yī),将會在内流動機理、新結構開(kāi)發、新流體(tǐ)介質和智能控制等研究領域得到廣泛關注和長足發展.

關鍵詞組：控制閥; 智能控制; 流動控制; 流動特性