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.6 P.389-474

<<< 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: 2214 Clicked: 4425 Cited: 0 Commented: 0(p.389-410) <Full Text> <PPT> 1590

Chinese summary <23> 鋼結構梁中(zhōng)節點荷載、彎矩與剪應力的相互作用

目的:通過深入的數值分(fēn)析研究面内綜合加載條件下(xià)鋼闆的臨界屈曲荷載變化規律.
創新點:1. 提出一(yī)個确定鋼梁在平面荷載作用下(xià)的臨界屈曲系數的新公式; 2. 通過與有限元分(fēn)析結果對比以修正參數并獲得解析公式的高精度.
方法:1. 采用有限元分(fēn)析軟件Strand 7研究矩形鋼闆在節點荷載、彎矩和剪應力綜合作用下(xià)的彈性穩定性; 2. 針對節點荷載長度、載荷大(dà)小(xiǎo)、闆長寬比和長徑比等參數分(fēn)析對綜合加載條件下(xià)的鋼闆穩定性的影響; 3. 借助一(yī)個實際的例子驗證解析公式的有效性.
結論:1. 通過與有限元結果的比較,解析公式均表現出較高的精度,誤差均在有限範圍内且不受闆幾何形狀的影響; 2. 節點荷載、彎矩和剪應力的綜合作用通過減小(xiǎo)闆臨界抗屈曲性導緻鋼闆的屈曲失效; 3. 綜合加載會導緻臨界抗屈曲性減小(xiǎo)一(yī)半.

關鍵詞組：彈性穩定性; 節點荷載; 有限元分(fēn)析; 鋼橋架設

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: 2532 Clicked: 4989 Cited: 0 Commented: 0(p.411-430) <Full Text> <PPT> 1852

Chinese summary <22> 準雙曲面齒輪接觸印痕對安裝誤差的敏感性分(fēn)析與優化設計

目的:準雙曲面齒輪副在實際裝配過程中(zhōng)不可避免地存在安裝誤差. 本文旨在建立考慮多種安裝誤差的準雙曲面齒輪齧合模型,對齒輪副齧合印痕特征(齒面分(fēn)布位置、大(dà)小(xiǎo)和方向)進行參數化建模,精确評價印痕對安裝誤差的敏感性,以及研究降低接觸性能對安裝誤差的敏感度的方法,爲準雙曲面齒輪副的加工(gōng)和安裝提供理論依據.
創新點:1. 對準雙曲面齒輪齒面接觸印痕進行精确的參數化建模; 2. 建立考慮軸交角誤差、偏置距誤差以及大(dà)小(xiǎo)輪軸向誤差的齒輪副齧合分(fēn)析模型; 3. 建立準雙曲面齒輪副安裝誤差敏感度綜合評價模型; 4. 通過優化齒輪加工(gōng)參數,在齒輪副設計環節實現齒輪副安裝誤差敏感度的降低.
方法:1. 對準雙曲面齒輪副安裝誤差和齒面接觸印痕進行參數化建模,推導出表示接觸印痕大(dà)小(xiǎo)、方向和齒面分(fēn)布位置的解析表達式(公式(1)~(3)); 2. 建立考慮4種安裝誤差的準雙曲面齒輪副齧合分(fēn)析模型(公式(4)~(11)),得到不同安裝誤差對齧合印痕的影響(圖5~7); 3. 建立準雙曲面齒輪副安裝誤差綜合敏感度優化模型(公式(15)),并基于改進的多種群遺傳算法(圖14)實現齒輪副安裝誤差敏感性的降低(圖8).
結論:1. 四種安裝誤差對準雙曲面齒輪齧合質量的影響程度不同; 其中(zhōng)軸交角誤差的影響最大(dà),其次是偏置距誤差,而大(dà)小(xiǎo)輪的軸向安裝誤差的影響最小(xiǎo),因此安裝齒輪副必須注重軸交角及偏置距的安裝精度. 2. 通過降低齒輪副安裝誤差綜合敏感度,可在一(yī)定程度上降低系統對裝配誤差的敏感性; 在齒輪副設計環節加入安裝誤差敏感度分(fēn)析,優化機床加工(gōng)參數,對裝配後的齧合質量控制具有積極意義. 3. 考慮安裝誤差的輪齒接觸分(fēn)析模型能夠得到不同安裝誤差對齧合印痕及傳動誤差的影響規律,是一(yī)種對失配狀态下(xià)的準雙曲面齒輪副進行無載齧合分(fēn)析的有效工(gōng)具.

關鍵詞組：準雙曲面齒輪; 失配; 輪齒接觸分(fēn)析; 敏感性分(fēn)析; 多種群遺傳算法; 多目标優化

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: 2062 Clicked: 4199 Cited: 0 Commented: 0(p.431-446) <Full Text> <PPT> 1757

Chinese summary <25> 一(yī)維固定床煤粉富氧燃燒的輻射能流特性與模型分(fēn)析

目的:1. 從輻射能利用角度出發,探究一(yī)維固定床煤粉富氧燃燒的輻射能流特性,爲固體(tǐ)燃料燃燒能量分(fēn)質分(fēn)級轉化應用提供參考; 2. 對比研究半經驗模型與人工(gōng)神經網絡模型這兩種建模方法,爲人工(gōng)神經網絡模型在後續研究中(zhōng)的應用提供參考.
創新點:1. 提出燃燒光熱能量分(fēn)級轉化的概念,爲燃燒光熱能量分(fēn)質分(fēn)級轉化系統提供研究基礎; 2. 從輻射能量利用的角度研究煤粉燃燒的輻射能流特性; 3. 不局限于實驗報告,基于實驗數據探究2種建模方法,揭示神經網絡模型的優勢.
方法:1. 在一(yī)維管式爐反應器上進行實驗,探究不同燃燒條件下(xià)煤粉富氧燃燒的輻射能流特征; 2. 基于輻射傳熱理論,通過半經驗模型描述煤粉在固定床中(zhōng)燃燒的輻射能流; 3. 訓練神經網絡模型來描述實驗結果,通過對比2種方法來揭示神經網絡模型在預測結果方面的優勢.
結論:1. 固定床煤燃燒過程中(zhōng)的揮發分(fēn)及煤煙會降低輻射能; 可利用低揮發分(fēn)燃料以及增大(dà)氧濃度來提高火(huǒ)焰輻射能比例. 2. 較高的燃燒溫度是提升燃燒輻射能比例最重要的因素; 實踐中(zhōng)可以通過采用高熱值燃料以及煙氣回熱等方法來提高燃燒溫度. 3. 多聯産半焦燃燒輻射能比例高于原煤; 可通過煤熱解多聯産技術與半焦燃燒光熱能量分(fēn)級利用相結合的方式構成新的煤炭高效清潔利用系統. 4. 人工(gōng)神經網絡不但可以對實驗結果進行建模,還能夠很好地預測未知(zhī)工(gōng)況結果,因此值得在更多的後續研究中(zhōng)使用.

關鍵詞組：輻射能流; 固定床; 富氧燃燒; 人工(gōng)神經網絡; 能量分(fēn)質分(fēn)級轉化

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: 2451 Clicked: 4433 Cited: 0 Commented: 0(p.447-457) <Full Text> <PPT> 1698

Chinese summary <24> 蒸汽吹灰過程中(zhōng)水冷壁渣層破壞過程的模拟分(fēn)析

目的:蒸汽吹灰是鍋爐運行中(zhōng)常見的破壞水冷壁渣層的方法. 本文通過建立三維吹灰模型,模拟不同壓力下(xià)吹灰過程中(zhōng)蒸汽射流和渣層破壞的動态變化過程,研究在渣層破壞過程中(zhōng)應力波的傳播變化,得出條件合适的吹灰參數.
創新點:1. 通過内聚力單元法和耦合歐拉-拉格朗日法建立吹灰流程的三維數值模型,詳細揭示渣層破壞的動力學過程,并對蒸汽射流的擴散和應力波在渣層中(zhōng)的傳播進行全過程分(fēn)析; 2. 通過建立三維數值模拟,研究吹灰蒸汽壓力對渣層破壞、管壁應力和蒸汽消耗的影響,并通過模拟結果探讨合适的吹灰參數.
方法:1. 對渣層模型采用内聚力單元法進行建模; 2. 對蒸汽射流和渣層的流固耦合現象采用ABAQUS中(zhōng)的耦合歐拉-拉格朗日法進行分(fēn)析.
結論:1. 越高的吹灰壓力會導緻渣層被破壞得越快并最終完全脫離(lí)水冷壁; 綜合考慮渣層破壞效率、水冷壁管應力和蒸汽消耗的影響,1.2 MPa是最合适和經濟的吹灰壓力參數. 2. 蒸汽射流帶來的切向應力是引起渣層破壞的主要因素,射流對渣層的直接沖擊是切向應力的來源,并且是渣層破壞的次要因素.

關鍵詞組：吹灰; 鍋爐; 數值模型; 内聚力單元法; 渣層破壞

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: 2157 Clicked: 3580 Cited: 0 Commented: 0(p.458-474) <Full Text> <PPT> 1451

Chinese summary <21> 高速氣流作用下(xià)自燃箔片雲團的輻射特性計算與實驗研究

目的:當自燃箔片雲團在空氣中(zhōng)擴散時,自燃箔片雲團之間存在大(dà)量的對輻射的遮擋、吸收和反射作用,并且箔片與空氣之間也會發生(shēng)相互作用,這使得輻射傳輸計算變得更加複雜(zá). 本文旨在計算自燃箔片雲團的輻射特性并生(shēng)成輻射圖像.
創新點:建立自燃箔片雲團的輻射計算模型和燃燒模型,并得到輻射圖像和光譜特性曲線.
方法:1. 針對輻射的傳輸特點,建立一(yī)種基于反向路徑采樣的輻射計算模型; 該模型假設探測器按照輻射的反向均勻向外(wài)發射光線,采樣統計各光線的路徑後,正向計算探測器接收到的光線數量與強度. 2. 考慮箔片表面的多孔結構對活性金屬燃燒反應速率的影響并建立箔片的自燃模型; 将計算結果與實驗數據進行對比,驗證該模型的準确性. 3. 計算得到箔片雲團的光譜分(fēn)布并生(shēng)成輻射圖像.
結論:1. 箔片燃燒後溫度迅速攀升,并在1.3 s左右達到最大(dà)值; 随後,溫度緩慢(màn)下(xià)降,并在6 s左右下(xià)降到接近環境溫度. 2. 箔條雲擴散後呈橢圓形,擴散區随着時間的推移逐漸擴大(dà),且亮度中(zhōng)心向後移動. 3. 箔條雲的光譜輻射強度極大(dà)點位于波長1.4、1.9、3.1、4.3和8.0 μm處,并且在3.1 μm時達到最大(dà)值.

關鍵詞組：箔片雲團; 輻射計算; 光譜輻射特性; 活性金屬; 自燃