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.5 P.331-406

Cover:

<771>

Contents:

<746>

<<< CONTENTS >>>

Articles

Tunable patterning of microscale particles using a surface acoustic wave device with slanted-finger interdigital transducers

Yan-cheng Wang, Cheng-yao Xu, De-qing Mei, Jia-wei Liu

DOI: 10.1631/jzus.A2000501 Downloaded: 2255 Clicked: 2850 Cited: 0 Commented: 0(p.331-343) <Full Text> <PPT> 1562

Chinese summary <31> 基于斜指換能器聲表面波器件的微顆粒可調排布研究

目的:可調粒子排布是含規則排布功能介質的聚合物(wù)材料制造中(zhōng)的一(yī)大(dà)難題.本文旨在設計一(yī)種帶斜指換能器的聲表面波器件,并開(kāi)展微顆粒可調排布的仿真及實驗研究.
創新點:1. 提出了一(yī)種新的微顆粒排布方法,通過所設計的帶斜指換能器的聲表面波器件,在聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)中(zhōng)實現對微顆粒的可調排布.2. 建立了微顆粒排布過程的有限元仿真模型,研究了聲表面波的産生(shēng)、傳遞和PEGDA中(zhōng)聲壓場的分(fēn)布,以及分(fēn)析了微顆粒的可調排布原理.3. 通過施加不同頻(pín)率的激勵信号,可實現同一(yī)液層中(zhōng)不同位置、不同間隙規律的粒子排布.
方法:1. 爲了在PEGDA中(zhōng)實現對微粒子的可調排布,設計一(yī)種帶斜指換能器的聲表面波器件,并采用該裝置實現不同周期、寬度、位置的微顆粒排布;2. 建立聲-結構耦合的時域仿真模型對斜指換能器的聲表面波器件中(zhōng)聲表面波的産生(shēng)、傳遞及PEGDA中(zhōng)聲壓場的分(fēn)布進行研究;3. 通過實驗研究,驗證不同頻(pín)率激勵信号對粒子排布周期、寬度和位置的影響,證明該方法的有效性和靈活性.
結論:1. 所提出的基于帶斜指換能器聲表面波器件的微顆粒排布方法,實現了PEGDA中(zhōng)排布周期從83.9 μm到116.4 μm變化、寬度從710 μm到1145 μm變化的可調粒子排布;2. 微顆粒排布周期和寬度随所施加激勵信号頻(pín)率的增加而減小(xiǎo),且排布周期約等于該頻(pín)率激勵信号所激發聲表面波波長的一(yī)半;3. 通過相繼施加不同頻(pín)率的激勵信号,可以在液層不同區域形成不同的粒子排布并同時保留,互不幹擾.

關鍵詞組：可調排布;聲表面波;聲壓場;聚合物(wù)基複合材料;斜指換能器

Influences of fiber length and water film thickness on fresh properties of basalt fiber-reinforced mortar

Leo Gu Li, Yi Ouyang, Pui-Lam Ng, Kai-long Zeng, Albert Kwok Hung Kwan

DOI: 10.1631/jzus.A2000401 Downloaded: 2262 Clicked: 3205 Cited: 0 Commented: 0(p.344-356) <Full Text> <PPT> 1555

Chinese summary <30> 纖維長度與水膜厚度對玄武岩纖維增強砂漿新拌性能的影響研究

目的:纖維增強水泥基材料新拌性能的關鍵影響因素仍有待探明.本文以玄武岩纖維增強砂漿爲研究對象,旨在研究纖維長度與水膜厚度對砂漿新拌性能的綜合影響,進而推動水泥基材料流變學"膜厚度與纖維因子理論"的發展.
創新點:1. 通過試驗分(fēn)析,發現水膜厚度與纖維長度是砂漿新拌性能的重要影響因素;2. 通過回歸分(fēn)析,建立玄武岩纖維增強砂漿新拌性能的預測模型.
方法:1. 通過調整纖維長度和水灰比,制備20組試驗砂漿,并對其進行各項新拌性能試驗(表4);2. 采用堆積密實度濕測法,對砂漿固體(tǐ)組分(fēn)的堆積密實度進行測定(圖3),并計算水膜厚度(圖4);3. 通過回歸分(fēn)析方法,系統分(fēn)析水膜厚度和纖維長度對砂漿各項新拌性能的綜合影響,并建立玄武岩纖維增強砂漿新拌性能的預測模型(圖5~9).
結論:1. 水膜厚度是影響玄武岩纖維增強砂漿新拌性能的主要因素;2. 纖維長度也對各項新拌性能有重要影響:纖維長度的增加,會降低砂漿的堆積密實度與水膜厚度,降低流動性和粘附性,但會提升粘聚性;3. 通過回歸分(fēn)析,建立了基于纖維長度和水膜厚度的玄武岩纖維增強砂漿新拌性能預測模型.

關鍵詞組：玄武岩纖維;纖維增強砂漿;新拌性能;水膜厚度

Multi-geomagnetic-component assisted localization algorithm for hypersonic vehicles

Kai Chen, Wen-chao Liang, Cheng-zhi Zeng, Rui Guan

DOI: 10.1631/jzus.A2000524 Downloaded: 1763 Clicked: 2845 Cited: 0 Commented: 0(p.357-368) <Full Text> <PPT> 1492

Chinese summary <25> 高超聲速飛行器多地磁分(fēn)量輔助定位算法

目的:改善高超聲速飛行器由于地磁異常信息缺失導緻的地磁匹配算法發散或失配等問題.
創新點:提出一(yī)種多地磁分(fēn)量輔助定位(MCAL)算法,并在助推-滑翔高超聲速飛行器彈道上進行仿真驗證.
方法:1. 給出地磁主磁場模型的數學表達,分(fēn)析地磁匹配系統的誤差來源.2. 從理想情況出發,提出一(yī)種MCAL算法,并通過2~3條地磁分(fēn)量的等值線對飛行器位置進行估計.3. 在助推-滑翔高超聲速飛行器彈道上進行數字仿真試驗,并與其他幾種傳統算法進行分(fēn)析比較.
結論:該方法相較于傳統算法具有更高的定位精度.當随機誤差範圍爲±30 nT(每軸)時,MCAL算法的平均絕對緯度誤差比SIMAN算法低151 m,經度誤差比SIMAN算法低511 m.

關鍵詞組：地磁導航;等值線;地磁分(fēn)量;組合導航;卡爾曼濾波

Analytical solution for upheaval buckling of shallow buried pipelines in inclined cohesionless soil

Bo Huang, Jing-wen Liu, Ji-ying Fan, Dao-sheng Ling

DOI: 10.1631/jzus.A2000275 Downloaded: 2026 Clicked: 2798 Cited: 0 Commented: 0(p.369-381) <Full Text> <PPT> 1749

Chinese summary <26> 傾斜無粘性土場地淺埋管道豎向隆起破壞研究

目的:研究斜坡内淺埋管道隆起破壞時滑裂面與場地傾角的關系以及傾斜場地土體(tǐ)隆起抗力的變化規律.
創新點:推導出無粘性土場地中(zhōng)管道隆起破壞滑裂面傾角解析計算式.
方法:利用莫爾圓極點法分(fēn)析傾斜場地土體(tǐ)的應力狀态,基于Rankine土壓力理論、摩爾庫倫強度準則和極限平衡條件,解析求解傾斜場地管道隆起時兩側的滑裂角,并推導相應的土體(tǐ)隆起抗力峰值計算式.
結論:1. 傾斜場地管道兩邊的滑裂面呈非對稱破壞模式,滑裂面整體(tǐ)向坡腳方向偏轉,且地表變形影響範圍大(dà)于水平條件.2. 管道埋深比(H/D)一(yī)定時,滑裂面偏轉程度随場地傾斜程度的增大(dà)而增大(dà);場地傾角一(yī)定時,滑裂角偏轉程度随H/D的增大(dà)而減小(xiǎo);當H/D>4時,可以忽略場地傾角的影響.3. 當H/D<1時,隆起抗力峰值随場地傾斜程度的增大(dà)而減小(xiǎo).4. 現有的油氣輸運管道設計規範中(zhōng),均未考慮場地傾斜的影響,且管線最小(xiǎo)埋設深度僅0.5 m,存在安全隐患.

關鍵詞組：淺埋管道;豎向屈曲;傾斜場地;解析解;破裂模式

Framework of automated value stream mapping for lean production under the Industry 4.0 paradigm

Hao-nan Wang, Qi-qi He, Zheng Zhang, Tao Peng, Ren-zhong Tang

DOI: 10.1631/jzus.A2000480 Downloaded: 2015 Clicked: 2913 Cited: 0 Commented: 0(p.382-395) <Full Text> <PPT> 1472

Chinese summary <32> 工(gōng)業4.0時代精益生(shēng)産的自動化價值流分(fēn)析框架

目的:在工(gōng)業4.0技術支持的數據豐富的環境下(xià),有效地利用價值流圖(VSM)實現多品種、小(xiǎo)批量生(shēng)産.
創新點:1. 提出了一(yī)個利用VSM來激發傳統精益工(gōng)具活力的系統框架.它解決了傳統VSM在動态複雜(zá)環境下(xià)需要持續的現場調查和基于經驗的響應,從而影響決策效率的問題.2. 提出了一(yī)個随着零部件加工(gōng)逐步生(shēng)成的能夠反映動态生(shēng)産現場的VSM.3. 使用決策樹(shù)算法來進行根本原因的自動化分(fēn)析,提高了生(shēng)産現場的決策效率.
方法:1. 讨論VSM在自動化根本原因分(fēn)析中(zhōng)的必要性和局限性,并對精益生(shēng)産工(gōng)具進行文獻綜述,特别是在工(gōng)業4.0中(zhōng)基于VSM和VSM的決策.2. 提出系統性框架(該框架遵循數據-信息-知(zhī)識層次模型),演示如何在生(shēng)産車(chē)間中(zhōng)收集數據,并将其處理爲信息,然後解釋爲知(zhī)識.3. 以中(zhōng)國某家具制造企業爲例,介紹框架的執行過程并采用決策樹(shù)算法對根本原因進行自動分(fēn)析.
結論:1. 自動化VSM可以很好地利用生(shēng)産數據,滿足多品種、小(xiǎo)批量生(shēng)産的要求,并能及時識别和分(fēn)析現場的浪費(fèi).2. 框架可以作爲一(yī)個指導方針,激發其他精益工(gōng)具在工(gōng)業4.0環境下(xià)的活力,以便進行可靠和有效的決策.

關鍵詞組：價值流圖(VSM);根本原因分(fēn)析;自動化決策;精益工(gōng)具;工(gōng)業4.0

Optimization of smoke exhaust efficiency under a lateral central exhaust ventilation mode in an extra-wide immersed tunnel

Song-lin Liu, Liang Wang, Ming-gao Yu, Yong-dong Jiang

DOI: 10.1631/jzus.A2000336 Downloaded: 1825 Clicked: 2674 Cited: 0 Commented: 0(p.396-406) <Full Text> <PPT> 1524

Chinese summary <24> 超寬斷面沉管隧道側壁集中(zhōng)排煙模式效率優化

目的:優化超寬斷面沉管隧道側壁集中(zhōng)排煙模式的排煙效率.
創新點:驗證了輔助排煙管道的必要性,并對比了兩種不同開(kāi)口的排煙管道的效率.
方法:1. 選取深圳-中(zhōng)山沉管隧道爲應用實例,對其進行基于火(huǒ)災動力學模拟器(FDS)的數值模拟;2. 在模型中(zhōng),在不改變沉管主體(tǐ)的混凝土結構以及無縱向風的條件下(xià),采用輔助排煙管道,研究其排煙效率;3. 對比兩種不同開(kāi)口的排煙管道的排煙效率.
結論:1. 在無縱向風的情況下(xià),采用輔助排煙管道可使排煙效率從73%提高到98%;2. 當相鄰的兩個輔助排煙管道之間發生(shēng)50 MW火(huǒ)災且縱向風速爲2 m/s時,打開(kāi)兩個輔助排煙管道可使排煙效率達88%以上,保證了安全的疏散通道;3. 在超寬的沉管隧道中(zhōng),增加輔助排煙管道并結合合理的縱向風速是必要的.

關鍵詞組：隧道火(huǒ)災;側壁集中(zhōng)排煙;輔助排煙管道;大(dà)渦模拟