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

2021 Vol.22 No.4 P.245-330

Cover:

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Contents:

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<<< CONTENTS >>>

Review

Review: Development of electric construction machinery in China: a review of key technologies and future directions

Zhe-ming Tong, Jia-zhi Miao, Yuan-song Li, Shui-guang Tong, Qian Zhang, Gui-rong Tan

DOI: 10.1631/jzus.A2100006 Downloaded: 10288 Clicked: 15951 Cited: 0 Commented: 2486(p.245-264) <Full Text> <PPT> 5160

Chinese summary <2612> 中(zhōng)國工(gōng)程機械電氣化發展的關鍵技術綜述

概要:能源短缺和環境污染問題加速了全球工(gōng)程機械行業的電氣化進程.在中(zhōng)國,整個行業内的電動工(gōng)程機械數量一(yī)直在快速增長.在未來5年内,電動工(gōng)程機械的銷量預計達到六十萬輛,對電池的整體(tǐ)需求将達到60 GWh.然而,工(gōng)程機械電氣化發展仍然面臨着嚴峻挑戰,其中(zhōng)包括可靠的電力供應和組件間能源分(fēn)配問題.本文主要讨論了中(zhōng)國工(gōng)程機械産業中(zhōng)的重大(dà)技術突破和面臨的挑戰.首先概述了電動工(gōng)程機械的分(fēn)類及其特點.其次,讨論了純電驅動系統中(zhōng)電動機、儲能單元等關鍵部件的選型及控制策略.詳細分(fēn)析了混合動力驅動系統的結構設計和動力匹配等技術特性.電池管理系統(BMS)對于确保電池處于适當的健康狀态并提供穩定的能源具有十分(fēn)重要的意義.在這裏,我(wǒ)們廣泛地總結了電池管理系統的發展進程.此外(wài),我(wǒ)們大(dà)緻估算了中(zhōng)國工(gōng)程機械的總排放(fàng)量以及采用電動工(gōng)程機械所帶來的潛在的環境效益.最後,闡述了電動工(gōng)程機械的未來研究方向和産業化發展前景.

關鍵詞組：工(gōng)程機械;電力驅動系統;電池管理系統;能量回收;電氣化

Articles

A parametric study on unbalanced moment of piston type valve core

Jin-yuan Qian, Juan Mu, Cong-wei Hou, Zhi-jiang Jin

DOI: 10.1631/jzus.A2000582 Downloaded: 2198 Clicked: 4129 Cited: 0 Commented: 0(p.265-276) <Full Text> <PPT> 1861

Chinese summary <122> 活塞式閥芯不平衡力矩的參數化分(fēn)析

目的:活塞式閥芯底面受到的不平衡力矩,不僅會讓閥芯有傾覆的趨勢,甚至會造成閥杆和閥芯變形卡滞,最終導緻閥門内漏.本文提出了活塞式截止閥的簡化模型,基于計算流體(tǐ)力學方法,探究了入口流道彎曲半徑、異形管直徑和閥芯高度等特征結構參數對閥芯底面不平衡力矩的影響機制,爲活塞式閥門結構的進一(yī)步優化提供了依據.
創新點:1. 建立了活塞式截止閥的簡化模型,研究簡化模型特征結構參數對活塞式閥芯底面不平衡力矩的影響;2. 對簡化活塞式截止閥在不同入口流道彎曲半徑、異形管直徑和閥芯高度下(xià)進行流動及閥芯受力分(fēn)析.
方法:1. 建立具有不同入口流道彎曲半徑的簡化活塞式截止閥的數值計算模型,并比較分(fēn)析入口流道彎曲半徑對閥内速度以及閥芯受力情況的影響(圖7~9);2. 建立具有不同異形管直徑的簡化活塞式截止閥的數值計算模型,并比較分(fēn)析異形管直徑對閥内壓力以及閥芯受力情況的影響(圖10~12);3. 建立具有不同閥芯高度的簡化活塞式截止閥的數值計算模型,并比較分(fēn)析閥芯高度對閥芯受力情況的影響(圖13),總結得出閥芯受到的合力矩與閥門流量之間的關系(圖14).
結論:1. 随着入口流道彎曲半徑的增大(dà),閥芯底面受到的不平衡力矩逐漸減小(xiǎo);在實際應用中(zhōng),可以通過适當增大(dà)閥門入口流道彎曲半徑來減小(xiǎo)不平衡力矩.2. 随着異形管直徑的增大(dà),閥芯底部的不平衡力矩略有增大(dà);在閥門的設計中(zhōng),可以忽略異型管直徑對不平衡力矩的影響.3. 閥芯高度增大(dà),出口流量随之增大(dà),加劇了閥芯底面力矩分(fēn)布不平衡的現象.

關鍵詞組：活塞式閥芯;不平衡力矩;結構參數;計算流體(tǐ)力學

Pile foundation of high-speed railway undergoing repeated groundwater reductions

Xue-cheng Bian, Lei Fu, Chuang Zhao, Yun-min Chen

DOI: 10.1631/jzus.A2000235 Downloaded: 2316 Clicked: 3489 Cited: 0 Commented: 0(p.277-295) <Full Text> <PPT> 1862

Chinese summary <117> 通過離(lí)心模型試驗和數值模拟研究地下(xià)水位降低對高鐵樁基礎的影響

目的:地下(xià)水位下(xià)降會增大(dà)土體(tǐ)的有效應力,使其發生(shēng)固結沉降,樁基礎受到的負摩阻力也随之增加,進而引發樁基顯著附加沉降,嚴重時可能超過高速鐵路墩台基礎工(gōng)後沉降控制要求.目前,相關研究多集中(zhōng)于短樁且主要以數值模拟爲主,試驗研究較少,對長樁的研究更不充分(fēn).本文旨在通過聯合離(lí)心模型試驗和數值模拟開(kāi)展深入分(fēn)析,揭示地下(xià)水位下(xià)降對長樁基礎的影響.
創新點:1. 通過離(lí)心模型試驗和數值模拟,重現地下(xià)水位下(xià)降過程中(zhōng)不同長度樁基的力學響應;2. 獲得了樁-土相互作用及樁軸力計算參數β随水位下(xià)降的發展規律;3. 通過實際工(gōng)程案例分(fēn)析,提出了考慮地下(xià)水位下(xià)降的樁基設計方法.
方法:1. 通過離(lí)心模型試驗和自主研發的水位控制系統研究地下(xià)水位下(xià)降對不同長度樁基的影響;2. 結合數值模拟,分(fēn)析樁基沉降、軸力、摩阻力、群樁效應、參數β等随水位下(xià)降的發展規律;3. 通過實際工(gōng)程案例,分(fēn)析地下(xià)水位下(xià)降對高速鐵路樁基沉降發展的影響,并提出考慮地下(xià)水位下(xià)降的樁基設計方法.
結論:1. 地下(xià)水位下(xià)降會增大(dà)樁-土差異沉降,引起摩阻力增長,從而造成樁基下(xià)沉.2. 樁中(zhōng)性點位置對水位下(xià)降不敏感;當水位下(xià)降幅值相同時,樁長越長,樁身軸力越大(dà),但軸力增長比呈下(xià)降趨勢.3. 在列車(chē)荷載下(xià)水位下(xià)降不僅會因固結效應增加樁基沉降,還通過增加樁摩阻力改變樁基沉降發展模式.4. 在列車(chē)循環荷載下(xià),爲使樁基沉降發展收斂,樁基承載力須增大(dà)60.9%以抵抗地下(xià)水位下(xià)降2 m的影響.

關鍵詞組：高速鐵路;樁基;地下(xià)水位下(xià)降;試驗與模拟

Analytical solutions to ground settlement induced by ground loss and construction loadings during curved shield tunneling

Shao-hua Li, Ming-ju Zhang, Peng-fei Li

DOI: 10.1631/jzus.A2000120 Downloaded: 2261 Clicked: 3243 Cited: 0 Commented: 0(p.296-313) <Full Text> <PPT> 1838

Chinese summary <118> 曲線盾構隧道施工(gōng)中(zhōng)土體(tǐ)損失和施工(gōng)荷載引起地層沉降的理論解析

目的:盾構掘進引起施工(gōng)期土體(tǐ)變形的關鍵影響因素是施工(gōng)荷載和土體(tǐ)損失.結合曲線盾構隧道施工(gōng)特點,本文旨在推導由土體(tǐ)損失及施工(gōng)荷載(開(kāi)挖面附加推力、盾殼與土體(tǐ)間摩擦力和盾尾注漿壓力等)引起的地層豎向變形的計算公式,并研究隧道曲率半徑對地層沉降的影響.
創新點:1. 通過建立曲線盾構隧道掘進模型,推導出三維土體(tǐ)損失引起土體(tǐ)變形的理論公式;2. 通過改寫Mindlin解,提出作用在空間曲面上的面分(fēn)布力引起土體(tǐ)變形的理論公式.
方法:1. 基于半無限體(tǐ)中(zhōng)任意單位空隙變形引起土體(tǐ)變形的鏡像法原理,并根據實際三維空間域的積分(fēn)思想,分(fēn)别對盾尾處及開(kāi)挖面處土體(tǐ)損失引起的土體(tǐ)豎向變形進行推導計算;2. 基于改寫的Mindlin解,推導并計算曲線盾構隧道施工(gōng)時各施工(gōng)荷載引起的土體(tǐ)豎向變形;3. 與現場監測、數值模拟及已有文獻的結果進行對比,驗證所提方法的可靠性.
結論:1. 盾尾整合間隙、摩擦力、注漿壓力和開(kāi)挖面附加推力引起的曲線隧道軸線上方土體(tǐ)的豎向變形曲線不再像直線隧道一(yī)樣關于隧道軸線對稱.2. 由于曲線盾構隧道掘進時超挖的需要,各影響因素下(xià)總的地表沉降值及橫向沉降槽範圍都比直線隧道大(dà).3. 随着土體(tǐ)深度的增大(dà),各影響因素引起的土體(tǐ)豎向變形的峰值有所增大(dà);總的沉降峰值和偏移量均随隧道曲率半徑的減小(xiǎo)而增大(dà).

關鍵詞組：曲線隧道;鏡像法;Mindlin解;土體(tǐ)損失;地層沉降

Stabilization mechanisms of lifted flames in a supersonic stepped-wall jet combustor

Jin-cheng Zhang, Ming-bo Sun, Zhen-guo Wang, Hong-bo Wang, Chao-yang Liu

DOI: 10.1631/jzus.A2000087 Downloaded: 2240 Clicked: 3807 Cited: 0 Commented: 0(p.314-330) <Full Text> <PPT> 1915

Chinese summary <122> 超聲速台階壁面燃燒室中(zhōng)射流擡舉火(huǒ)焰的穩定機制

目的:深入理解超聲速條件下(xià)火(huǒ)焰穩定機制,爲超燃沖壓發動機燃燒室的優化提供理論基礎.
創新點:1. 通過大(dà)渦模拟準确地再現Burrows-Kurkov實驗中(zhōng)台階壁面射流燃燒室的反應流場;2. 揭示射流火(huǒ)焰穩定擡舉的機制;3. 總結射流總溫對火(huǒ)焰擡舉特性的影響.
方法:1. 采用大(dà)渦模拟,獲得了瞬時和時均的反應流場參數;2. 通過計算燃燒學的數據分(fēn)析,提取湍流火(huǒ)焰特性.
結論:1. 自點火(huǒ)過程維持了混合層中(zhōng)擡舉火(huǒ)焰的穩定,并進一(yī)步在下(xià)遊形成充分(fēn)發展的湍流擴散火(huǒ)焰;2. 升高射流總溫會使火(huǒ)焰擡舉高度降低,而過高的射流總溫會抑制火(huǒ)焰溫度的升高.

關鍵詞組：大(dà)渦模拟;自點火(huǒ);擡舉火(huǒ)焰;火(huǒ)焰穩定;設定型概率密度函數