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

2020 Vol.21 No.5 P.331-406

Cover:

<699>

Contents:

<673>

<<< CONTENTS >>>

Review

Review: Energy-saving technologies for construction machinery: a review of electro-hydraulic pump-valve coordinated system

Zhe-ming Tong, Shuang-shuang Wu, Shui-guang Tong, Yu-qing Yue, Yuan-song Li, Zheng-yu Xu, Yu-wei Zhong

DOI: 10.1631/jzus.A2000094 Downloaded: 3651 Clicked: 4245 Cited: 0 Commented: 0(p.331-349) <Full Text> <PPT> 2078

Chinese summary <26> 基于泵閥協控電液系統的工(gōng)程機械節能技術綜述

概要:随着全球經濟的飛速發展和工(gōng)程機械全球保有量的持續上升,工(gōng)程機械的節能問題變得越來越突出. 液壓系統是工(gōng)程機械的關鍵子系統,因此提高其能源利用率是當前實現工(gōng)程機械節能的重要手段之一(yī). 而在傳統的閥控或泵控液壓系統中(zhōng),由于受閥件和液壓泵的固有特性制約,系統可控性和節能性通常無法得到兼顧. 泵閥協控系統将泵控系統的節能特性與閥控系統的高精度和高頻(pín)率響應相結合,使其成爲當前電液系統的一(yī)個研究熱點. 本文總結了泵閥協控電液系統節能技術的最新研究進展,并重點分(fēn)析了不同類型工(gōng)程機械的液壓系統結構、電動液壓系統的控制方法、新型液壓混合能量再生(shēng)系統以及關鍵部件. 同時,從負載口獨立控制技術、共壓導軌技術(CPR)和混合動力源系統三個方面探讨了泵閥協控系統的未來發展方向和面臨的挑戰.

關鍵詞組：工(gōng)程機械; 節能; 泵閥協控系統; 控制算法; 液壓系統

Articles

2D and 3D discrete numerical modelling of soil arching

Ning Bao, Jing Wei, Jian-feng Chen, Ping Wei

DOI: 10.1631/jzus.A1900672 Downloaded: 2305 Clicked: 3089 Cited: 0 Commented: 0(p.350-365) <Full Text> <PPT> 1780

Chinese summary <21> 樁承式路堤二維和三維土拱效應離(lí)散元分(fēn)析

目的:土拱效應是樁承式路堤的主要荷載傳遞機理. 本文旨在探讨随着樁土差異沉降量的增加,平面土拱和空間土拱演化過程中(zhōng)的相似點和差異性,以深化對樁承式路堤作用機制的理解.
創新點:1. 基于離(lí)散元法對比分(fēn)析平面土拱和空間土拱的作用發揮機制,包括細觀角度的強弱力鏈分(fēn)布特征和宏觀角度的沉降變形模式; 2. 探讨路堤設計參數和土體(tǐ)參數對二維和三維路堤荷載傳遞和沉降變形(路堤頂面和路堤内部)的影響.
方法:1. 基于活動門室内模型試驗建立樁承式路堤二維和三維離(lí)散元數值模型; 依據接觸力均值劃分(fēn)強弱力鏈,得到土拱結構的空間分(fēn)布特征; 采用顆粒位移分(fēn)組獲取土體(tǐ)變形模式. 2. 通過變化路堤高度、樁淨間距、填料内摩擦角以及孔隙率來分(fēn)析路堤荷載和變形響應.
結論:1. 平面土拱效應存在高估路堤荷載傳遞效率和低估路堤沉降變形的現象. 2. 當路堤高度高于等沉面,即土拱結構處于全拱狀态時,路堤土體(tǐ)的空間滑裂面表現爲穹頂狀,且等沉面位置高于二維模型. 3. 增大(dà)路堤高度和填料内摩擦角以及減小(xiǎo)樁淨間距和孔隙率都能夠提高平面土拱和空間土拱的荷載傳遞能力,進而減小(xiǎo)路堤沉降量; 其中(zhōng),孔隙率對沉降變形的影響最爲明顯. 4. 當路堤高度低于等沉面,即土拱結構處于非全拱狀态時,在三維模型中(zhōng)增加路堤高度主要減小(xiǎo)四樁間上部土體(tǐ)沉降,而對兩樁間上部土體(tǐ)沉降的影響較小(xiǎo).

關鍵詞組：樁承式路堤; 土拱效應; 離(lí)散元法; 荷載傳遞; 沉降變形

Numerical study on the flow field characteristics of the new high-speed maglev train in open air

Peng Zhou, Tian Li, Chun-fa Zhao, Ji-ye Zhang

DOI: 10.1631/jzus.A1900412 Downloaded: 2099 Clicked: 3574 Cited: 0 Commented: 0(p.366-381) <Full Text> <PPT> 1797

Chinese summary <22> 新型高速磁浮車(chē)繞流特性的數值模拟研究

目的:通過對新型高速磁浮車(chē)的繞流進行數值模拟,研究氣動荷載、渦流及滑流的分(fēn)布規律,爲常導高速磁浮車(chē)的研發和應用奠定一(yī)定的氣動基礎.
創新點:1. 将可壓縮流動理論及延時分(fēn)離(lí)渦(IDDES)方法應用于高速磁浮車(chē)氣動問題; 2. 通過數值模拟,首次揭示高速磁浮車(chē)誘發的渦流特性.
方法:1. 基于430 km/h的磁浮車(chē)氣動試驗數據,驗證本文數值方法的可靠性,并建立三編組新型高速磁浮車(chē)的計算模型; 2. 采用IDDES方法對關鍵問題即湍流求解進行建模,以捕捉較爲精細的流場結構; 3. 采用時均化和快速傅裏葉變換等方法對流場數據進行後處理,以研究流場的時均和頻(pín)率等特性.
結論:1. 新型高速磁浮車(chē)具有良好的氣動性能,比如較小(xiǎo)的阻力系數、合理的升力系數和分(fēn)散性較好的氣動力主頻(pín)分(fēn)布. 2. 在非流線型車(chē)身附近,兩對反向旋轉的大(dà)渦使得邊界層明顯增厚. 3. 高強度的渦流主要分(fēn)布在裙闆與軌道以及軌道與車(chē)底之間的狹小(xiǎo)空間; 在軌道與車(chē)底之間(除了靠近尾車(chē)鼻尖附近的區域),渦脫頻(pín)域幾乎不變,且渦強沿流向指數式增大(dà). 4. 伴随着渦流的分(fēn)裂及衍生(shēng),尾流具有複雜(zá)的、随機的頻(pín)域分(fēn)布特性. 5. 高速磁浮車(chē)産生(shēng)的時均滑流具有5個典型的變化過程.

關鍵詞組：磁浮車(chē); 高速; IDDES; 氣動荷載; 渦流; 時均滑流

Geometric state transfer method for construction control of a large-segment steel box girder with hoisting installation

Jin-feng Wang, Hua-wei Xiang, Jiang-tao Zhang, Tian-mei Wu, Rong-qiao Xu

DOI: 10.1631/jzus.A1900213 Downloaded: 2241 Clicked: 3074 Cited: 0 Commented: 0(p.382-391) <Full Text> <PPT> 1715

Chinese summary <22> 基于幾何狀态傳遞的大(dà)節段鋼箱梁吊裝施工(gōng)控制

目的:采用吊裝施工(gōng)的大(dà)節段鋼箱梁屬于整孔異位安裝,其幾何狀态從工(gōng)廠到橋址不斷轉換、幾何關系複雜(zá),且對成橋梁面标高、海上大(dà)節段環縫對接以及橋梁支座定位均有非常高的精度要求. 本文研究基于幾何狀态傳遞的大(dà)節段鋼箱梁吊裝施工(gōng)控制方法,以解決分(fēn)階段施工(gōng)橋梁在施工(gōng)過程中(zhōng)的幾何狀态控制難題.
創新點:1. 确定大(dà)節段鋼箱梁幾何狀态控制指标,即頂底闆下(xià)料參數、大(dà)節段環縫寬度和支座定位; 2. 提出以鋼箱梁控制點的裏程和高程作爲基本狀态變量,推導大(dà)節段鋼箱梁各狀态下(xià)的幾何狀态方程和狀态傳遞矩陣.
方法:1. 針對大(dà)節段鋼箱梁吊裝施工(gōng)特點,進行狀态分(fēn)析,提出其施工(gōng)過程的典型幾何狀态,即設計成橋狀态、無應力狀态、工(gōng)廠組拼狀态和安裝狀态; 2. 通過理論推導,構建各幾何狀态間的狀态傳遞方程,得出大(dà)節段鋼箱梁吊裝施工(gōng)時結構的幾何狀态變化關系; 3. 基于上述推導的方程,計算大(dà)節段鋼箱梁下(xià)料參數、大(dà)節段鋼箱梁環縫寬度和支座定位參數,以指導施工(gōng); 4. 在施工(gōng)過程中(zhōng)對橋梁結構實際響應數據進行測試,并将實測值與理論值進行分(fēn)析對比,以驗證本文方法的可行性和有效性.
結論:1. 采用本文方法實現了港珠澳大(dà)橋大(dà)節段鋼箱梁有應力狀态下(xià)頂底闆環縫寬度差值在2 mm以内、橋梁支座就位後的偏心距在20 mm以内以及成橋梁面高程誤差範圍爲−10 mm~+15 mm,滿足控制精度要求. 2. 以橋梁結構控制點的裏程和高程作爲基本狀态變量的幾何狀态控制方法可實現橋梁施工(gōng)過程中(zhōng)複雜(zá)幾何關系傳遞的控制. 3. 本文方法具有通用性,可進一(yī)步推廣應用于逐孔頂推、節段拼裝等異位安裝以及多狀态轉換的橋梁施工(gōng)過程的幾何狀态控制.

關鍵詞組：大(dà)節段鋼箱梁; 海上吊裝; 施工(gōng)控制; 幾何狀态; 傳遞矩陣

A high-capacity graphene/mesocarbon microbead composite anode for lithium-ion batteries

Inna Smolianova, Jin-long Hu, Xin-yue Zhao, Viacheslav Dementiev, Ling-zhi Zhang

DOI: 10.1631/jzus.A1900600 Downloaded: 2061 Clicked: 2631 Cited: 0 Commented: 0(p.392-400) <Full Text> <PPT> 1736

Chinese summary <22> 高容量石墨烯/中(zhōng)間相碳微球負極材料設計及性能研究

目的:電動汽車(chē)和大(dà)規模儲能的發展對锂離(lí)子電池的能量密度提出了更高的要求,但現有商(shāng)業石墨負極容量難以滿足要求. 本文結合石墨烯高電導和高容量的優點以及中(zhōng)間相碳微球材料循環穩定性優良的優勢,研究和報道一(yī)種容量高和循環性能好的石墨烯/中(zhōng)間相碳微球複合負極材料.
方法:1. 通過選擇高電導率石墨烯和中(zhōng)間相碳微球,制備石墨烯和中(zhōng)間相碳微球複合負極材料. 2. 選用商(shāng)業聚偏氟乙烯(PVDF)粘結劑,制備複合材料電極極片,測試和表征電極的形貌、電導以及半電池的充放(fàng)電等電化學性能,并優化複合材料質量比. 3. 選擇優化的複合負極材料(GMC (8:2)),研究其長循環性能.
結論:中(zhōng)間相碳微球的球形結構能有效防止石墨烯的折疊團聚,從而發揮石墨烯的高電導性能. 因此,石墨烯/中(zhōng)間相碳微球複合負極材料表現出了很好的倍率性能和循環性能,且其容量達到了 421 mA∙h/g以上,高于商(shāng)業石墨的理論容量,具有潛在的應用前景.

關鍵詞組：石墨烯; 中(zhōng)間相碳微球; 負極材料; 锂離(lí)子電池

Correspondence

Correspondence: A synchronous sampling-based direct current estimation method for self-sensing active magnetic bearings

Xiong-xin Hu, Fang Xu, Da-peng Tan

DOI: 10.1631/jzus.A2000067 Downloaded: 1884 Clicked: 3160 Cited: 0 Commented: 0(p.401-405) <Full Text> <PPT> 1575

Chinese summary <20> 基于同步離(lí)散電流估計的磁軸承自傳感方法

目的:磁軸承自傳感是一(yī)個關聯磁懸浮轉子動态特性的機電磁多物(wù)理場耦合問題. 研究自傳感磁軸承(AMBs)機電磁耦合機理與磁阻模型,對于其工(gōng)作性能提升具有重要意義. 當前基于脈寬調制(PWM)開(kāi)關功放(fàng)的磁軸承自傳感方法,可縮小(xiǎo)軸承幾何尺寸,提高電氣效率和轉子動态性能,但存在傳感精度不高、路徑過長、穩定性較低等問題. 針對上述問題,本文旨在提出一(yī)種基于PWM開(kāi)關頻(pín)率同步采樣的離(lí)散電流估計(SS-DCE)方法,以縮短自傳感路徑,改善傳感精度,以及提高磁軸承動态性能與工(gōng)作穩定性.
方法: 1. 通過分(fēn)析兩個相鄰離(lí)散電流的數學關系,建立轉子位移解析表達式; 2. 基于SS-DCE方法,結合位置式雙閉環控制技術,并借助物(wù)理傳感器實現對AMBs自傳感過程的關鍵參數測試和評估驗證.
結論:1. 磁軸承轉子位移是一(yī)個關于電壓/電流的非線性函數,而利用PWM開(kāi)關功放(fàng)紋波特性可使其線性化,進而縮短自傳感物(wù)理路徑,提高工(gōng)作穩定性; 2. 自傳感路徑的長度由濾波器數量和算法複雜(zá)度決定,與相位滞後緊密相關; 3. 與模拟/數字濾波幅度解調法相比,基于SS-DCE的自傳感方法的靜态精度更高,穩定裕度更大(dà),且具有較好的升速過程頻(pín)率特性.

關鍵詞組：自傳感磁軸承(AMBs); 回路磁阻; 同步采樣(SS); 離(lí)散電流估計(DCE); 雙閉環控制

Erratum: Erratum to: Development of natural gas liquefaction processes using mixed refrigerants: a review of featured process configurations and performance

Qi Song , Jing-Peng Zhang , Zhen Zhao , Jie-Lin Luo , Qin Wang , Guang-Ming Chen

DOI: 10.1631/jzus.A19e0143 Downloaded: 1857 Clicked: 3645 Cited: 0 Commented: 0(p.406-406) <Full Text>