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.10 P.783-858

Cover:

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Contents:

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<<< CONTENTS >>>

Articles

Quantification of the influence of rolling stock failures on track deterioration

Yun-guang Ye, Da-chuan Shi, Sara Poveda-Reyes, Markus Hecht

DOI: 10.1631/jzus.A2000033 Downloaded: 2010 Clicked: 2251 Cited: 0 Commented: 0(p.783-798) <Full Text> <PPT> 1489

Chinese summary <24> 量化鐵路車(chē)輛機械故障對軌道退化的影響

目的:了解和量化鐵路車(chē)輛機械故障對鐵路基礎設施退化的影響有利于提高列車(chē)安全性,合理制定維護策略,以及優化軌道收費(fèi)模型.本研究爲歐洲Shift2Rail-Assets4rail項目的一(yī)部分(fēn)(報告以非公開(kāi)的形式被遞交),旨在量化鐵路車(chē)輛機械故障對軌道退化的影響,爲調整現有的軌道收費(fèi)模型提供合理的建議.
創新點:1. 分(fēn)析一(yī)個常見的鐵路車(chē)輛機械故障(擦傷)對四個用于軌道收費(fèi)模型的量化指标的影響; 2. 引入金代理模型方法以減少仿真次數.
方法:1. 建立一(yī)個帶有擦傷的機車(chē)多體(tǐ)動力學模型,并考慮車(chē)輪和軌道的柔性; 2. 引入金代理模型以量化車(chē)輛速度和擦傷尺寸對四種損壞機制(軌道沉降、軌道構件疲勞、鋼軌磨耗和鋼軌滾動接觸疲勞)的影響.
結論:1. 軌道沉降、軌道構件疲勞和鋼軌磨耗随着擦傷尺寸和車(chē)速的增加而急劇增加,并且這種增加趨勢随着擦傷尺寸和車(chē)速的增加而變得更加尖銳. 2. 在低速時,滾動接觸疲勞随着擦傷尺寸的增加而逐漸增加;在高速時,它首先急劇增加,然後逐漸減小(xiǎo). 3. 擦傷對軌道構件疲勞和鋼軌磨耗的影響最爲顯著,其次是軌道沉降和滾動接觸疲勞.

關鍵詞組：鐵路車(chē)輛故障;軌道退化;量化;軌道收費(fèi);擦傷

Methodology for expressing the flow coefficients of coupled throttling grooves in a proportional–directional valve

Xiao-lu Zhang, An-lin Wang, Wei Chen, Long Kuang, Tao Jiang

DOI: 10.1631/jzus.A1900656 Downloaded: 2091 Clicked: 2684 Cited: 0 Commented: 0(p.799-816) <Full Text> <PPT> 1422

Chinese summary <23> 比例換向閥耦合節流槽的流量系數表達方法

目的:比例換向閥閥口節流槽的耦合節流效應使其腔内流場的流量系數存在複雜(zá)性與動态性特征.本文旨在研究比例換向閥腔内流量系數的近似表達方法,以指導其設計.
創新點:1. 在三維流場解析與台架實驗結果基本一(yī)緻的基礎上,推導出了比例換向閥流量系數的極限飽和度模型; 2. 結合正交試驗方法,構建并标定了比例換向閥有限變量空間的流量系數近似模型.
方法:1. 通過台架試驗,驗證比例換向閥三維計算流體(tǐ)動力學(CFD)仿真的有效性(圖9和10); 2. 在台架試驗與仿真解析結果基本一(yī)緻的前提下(xià),引入極限飽和度概念,推導出流量系數的極限飽和度表達(公式(9)和(10)); 3. 結合現有滑閥節流槽結構形态,構建基于三種典型節流槽結構(O型、U型和C型)的設計變量空間(圖13); 4. 結合試驗設計方法,構建并标定有限變量空間的流量系數近似模型(圖19).
結論:1. 在台架試驗與仿真解析結果基本一(yī)緻的基礎上,推導出了比例換向閥流量系數的極限飽和度模型; 2. 通過試驗設計方法,得到了比例換向閥開(kāi)啓過程的流量系數變化趨勢,即先增後減; 3. 推導和标定了比例換向閥有限變量空間的流量系數近似模型,可有效實現近似模型化表達.

關鍵詞組：流量系數;比例換向閥;耦合節流槽;飽和流量

Scale-resolving simulations and investigations of the flow in a hydraulic retarder considering cavitation

Xue-song Li, Qing-tao Wu, Li-ying Miao, Yu-ying Yan, Chun-bao Liu

DOI: 10.1631/jzus.A1900466 Downloaded: 2187 Clicked: 3270 Cited: 0 Commented: 0(p.817-833) <Full Text> <PPT> 1818

Chinese summary <19> 考慮氣蝕的液力緩速器湍流流動尺度解析模拟

目的:液力緩速器高速運行時會産生(shēng)氣蝕侵蝕現象,進而對緩速器的緩速制動及平穩運行産生(shēng)不利影響. 本文旨在對液力緩速器的氣蝕湍流場進行分(fēn)析,探究氣蝕侵蝕發生(shēng)的原因,爲進一(yī)步探究減輕氣蝕侵蝕的措施提供理論基礎.
創新點:1. 引入目前先進的尺度解析模拟方法來模拟湍流場,使湍流場數值計算結果更加真實; 2. 采用氣液兩相流模型和氣蝕模型相結合的方法模拟氣蝕現象,并通過流場中(zhōng)的氣泡體(tǐ)積來衡量氣蝕侵蝕程度.
方法:1. 采用不同的湍流模型解析液力緩速器四種轉速下(xià)的湍流場,并通過比較流場結果得出不同湍流模型模拟流場的區别(圖3~5和7); 2. 采用應力混合渦(SBES)模型模拟高轉速下(xià)的氣蝕流場,并提取流場處理結果來分(fēn)析緩速器内部氣泡體(tǐ)積的瞬态演變規律(圖8和9); 3. 提取不同時刻的葉片溫度來分(fēn)析氣蝕引起的能量變化(圖12和13).
結論:1. 在四大(dà)湍流模型中(zhōng),SBES模型模拟湍流場渦旋的能力最強且提取出的制動轉矩結果與實驗值最接近; 2. 高轉速下(xià)的氣蝕侵蝕情況嚴重,流場中(zhōng)出現的氣泡體(tǐ)積較大(dà),并且,随着時間推移氣泡體(tǐ)積累積對緩速器運行将産生(shēng)不利影響. 3. 氣蝕流場中(zhōng)出現的氣泡會影響緩速器湍流場中(zhōng)的渦旋,并且影響緩速器的葉片溫度變化.

關鍵詞組：尺度解析模拟;液力緩速器;氣蝕;非穩态流場

Combustion of nitrate ester plasticized polyether propellants

Xiao-ting Yan, Zhi-xun Xia, Li-ya Huang, Xu-dong Na

DOI: 10.1631/jzus.A1900668 Downloaded: 2243 Clicked: 2783 Cited: 0 Commented: 0(p.834-847) <Full Text> <PPT> 1522

Chinese summary <19> 硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推進劑燃燒的數值與試驗研究

目的:因NEPE推進劑具有獨特的燃燒性能和燃燒機理,現有模型無法直接用于其燃燒相關研究.本文希望對現有模型進行改進,并基于自由基裂解模型建立一(yī)個計算NEPE推進劑燃速的模型,然後對NEPE推進劑燃燒進行觀察和測量,研究其燃燒特性,以期爲所建模型提供數據支持.
創新點:1. 基于自由基裂解模型,計算每種成分(fēn)同時存在多種粒徑分(fēn)布的NEPE推進劑的燃速; 2. 建立試驗系統,觀察NEPE推進劑燃燒火(huǒ)焰形态.
方法:1. 通過理論推導,構建燃速與推進劑成分(fēn)的粒徑和含量以及燃燒室壓強之間的關系,得到燃速計算公式(公式(1)-(10)); 2. 利用建立的模型,計算四種不同粒徑分(fēn)布的NEPE推進劑在不同壓強下(xià)的燃速,并與試驗結果進行比較,驗證模型的可行性(圖7); 3. 建立試驗系統,測量NEPE推進劑的燃速和燃面溫度,并觀察其燃燒火(huǒ)焰(圖5和6),分(fēn)析不同成分(fēn)對燃燒的影響.
結論:1. 基于自由基裂解模型建立的燃燒模型可用于預測NEPE推進劑的燃速; 2. 鋁顆粒的添加對NEPE推進劑的燃燒火(huǒ)焰形态和氣相反應都有較大(dà)影響; 3. 氧化劑(高氯酸铵和奧克托今)顆粒的粒徑對燃速的影響比鋁顆粒的粒徑對燃速的影響大(dà),但對燃速壓強指數的影響相對較小(xiǎo).

關鍵詞組：NEPE推進劑;燃燒;自由基裂解模型;試驗研究

Numerical study on cavity ignition process in a supersonic combustor

Yong-chao Sun, Zun Cai, Tai-yu Wang, Ming-bo Sun, Cheng Gong, Yu-hui Huang

DOI: 10.1631/jzus.A1900419 Downloaded: 1947 Clicked: 3514 Cited: 0 Commented: 0(p.848-858) <Full Text> <PPT> 1629

Chinese summary <22> 超聲速燃燒室内凹腔點火(huǒ)過程的數值研究

目的:超燃沖壓發動機的點火(huǒ)過程是超聲速燃燒領域的重要課題之一(yī).目前,針對超燃沖壓發動機燃燒室點火(huǒ)過程的研究以實驗研究爲主,數值研究則相對較少.本文旨在基于大(dà)渦模拟研究點火(huǒ)位置對點火(huǒ)過程的影響,并在此基礎上分(fēn)析導緻點火(huǒ)失敗的原因.
創新點:1. 基于大(dà)渦模拟,研究點火(huǒ)位置對點火(huǒ)過程建立的影響; 2. 發現了流動耗散和直接吹熄兩種熄火(huǒ)模式.
方法:1. 基于CHEMKIN,選擇合适的化學反應機理; 2. 在簡化化學反應機理的基礎上,利用大(dà)渦模拟研究不同點火(huǒ)位置對點火(huǒ)過程的影響; 3. 分(fēn)析數值仿真數據,尋找能成功實現點火(huǒ)的點火(huǒ)位置,并探讨導緻點火(huǒ)失敗的因素.
結論:1. 在凹腔後緣處點火(huǒ)可以成功實現發動機點火(huǒ); 2. 發現了兩種點火(huǒ)失敗的模式,即流動耗散模式和直接吹熄模式; 3. 流動耗散模式主要發生(shēng)在凹腔前緣和凹腔中(zhōng)部,而直接吹熄模式主要發生(shēng)在剪切層中(zhōng).

關鍵詞組：點火(huǒ)過程;凹腔;超聲速燃燒室;數值模拟