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圆管瞬态换热的附加热容处理方法及热容影响分析

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工程热物理学报 2024年第1期45卷 246-254页

作者：林远方杨世宇徐向华梁新刚清华大学航天航空学院热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

管道的附加部件导致难以使用一维模型准确描述管内流体的瞬态流动换热,本文提出将其等效为温度不同于管道的部件,按照集总参数法处理附加部件与管道的换热。本文进行温度阶跃和余弦变化工况下圆管的瞬态换热特性实验研究,并采用附加热... 详细信息

管道的附加部件导致难以使用一维模型准确描述管内流体的瞬态流动换热,本文提出将其等效为温度不同于管道的部件,按照集总参数法处理附加部件与管道的换热。本文进行温度阶跃和余弦变化工况下圆管的瞬态换热特性实验研究,并采用附加热容法仿真计算出口温度响应,结果表明:附加热容法能够显著提升计算精度,各工况下仿真结果与实验数据的平均相对误差均不超过2%。同时,本文定义平均迟滞时间量化固体热容对流体温度变化的影响。

关键词：阶跃响应余弦响应附加热容法平均迟滞时间非线性拟合

特种车体关键部件焊接变形预测研究与工艺优化

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特种车体关键部件焊接变形预测研究与工艺优化

作者：郝远辉天津职业技术师范大学

学位级别：硕士

特种车体负重轮法兰盘是连接负重轮和车身的主要零部件之一,能够减少地面不平或高速行驶时产生的冲击,从而保护负重轮、轮轴和车身系统。焊接技术广泛应用于特种车辆、航空航天等领域,尤其是涉及车身、行驶部件、负重轮法兰盘、悬挂系... 详细信息

特种车体负重轮法兰盘是连接负重轮和车身的主要零部件之一,能够减少地面不平或高速行驶时产生的冲击,从而保护负重轮、轮轴和车身系统。焊接技术广泛应用于特种车辆、航空航天等领域,尤其是涉及车身、行驶部件、负重轮法兰盘、悬挂系统和卡板连接等部位时更为重要。在焊接过程中,被焊金属由于能量的输入和传递而经历加热、熔化等过程,在高温高压的影响下不可避免地会产生变形。负重轮法兰盘的焊接变形会使其产生偏转和扭曲,导致轮毂、轮胎无法与其他零部件正确对位或配合,影响整个车辆性能,甚至降低车辆使用寿命。由于焊接变形是非线性的,当前的技术手段难以实现焊接变形准确预测与控制。本文结合有限元理论和人工智能算法,提出了焊接变形预测和工艺参数优化方法。主要的研究内容如下:（1）研究了角型接头坡口形式对车体焊接变形的影响;在得到最佳角型接头模型后,对本文的研究对象—负重轮法兰盘进行三维建模、有限元仿真环境的设置后,对研究对象的焊接多物理量进行仿真分析,以得到温度场、应力场、变形场上的变化规律,为后续章节焊接变形分析提供理论参考依据。（2）为验证有限元仿真准确性,借助合作单位的实验设备,搭建焊接实验平台,在与有限元仿真相同的焊接条件下使用焊接机器人对负重轮法兰盘进行焊接,采用三维激光扫描仪进行多点测量、多次实验,以证明本文有限元仿真方法能反应实际焊接变形情况。（3）为提高焊接变形预测效率及精度,提出了一种基于改进遗传算法优化BP神经网络（改进GA-BP）的变形量预测模型,以平均绝对误差MAE和决定系数R作为检验参数来评价所建立模型的准确性;最后利用改进GA-BP算法模型对焊接实验所得到的负重轮法兰盘进行了工程验证,验证了改进后的GA-BP神经网络在工程上的应用价值。（4）为减少焊接变形、提高焊接质量、增强车体性能,提出了单因素法和基于多目标粒子群优化算法的焊接工艺参数优化方法。通过单因素法,得到了焊接电压、焊接电流、焊接速度与焊接变形量的关系,并获得了最佳的焊接顺序;通过多目标粒子群算法,以焊接变形和残余应力为优化目标,获得了最优的焊接工艺参数组合,并随机选取优化后最优参数域中的6组数据用于实验验证,结果表明优化后的参数组合使焊接变形和残余应力数值均得到了减少,从而验证了工艺优化的有效性。（5）为整理所有仿真和实验数据、提升焊接效率,开发了焊接变形预测及工艺优化数据库系统,实现了关键部件焊接变形在线预测和工艺参数优化,为后续焊接工作提供了指导。

关键词：焊接变形有限元仿真遗传算法工艺参数优化

基于综合熵权-信噪比的球轴承外圈沟道ELID磨削加工参数优化

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轴承 2024年第4期 48-54页

作者：张远辉泸州职业技术学院智能制造与汽车工程学院四川泸州646000

为提高球轴承外圈沟道表面的加工质量,实现对电解在线砂轮修整ELID磨削加工试验中摆动参数、磨削参数的精确控制,设计正交试验并基于试验数据建立表面质量与加工参数之间的二阶响应模型和指数回归模型;通过熵权理论确定表面粗糙度与轮... 详细信息

为提高球轴承外圈沟道表面的加工质量,实现对电解在线砂轮修整ELID磨削加工试验中摆动参数、磨削参数的精确控制,设计正交试验并基于试验数据建立表面质量与加工参数之间的二阶响应模型和指数回归模型;通过熵权理论确定表面粗糙度与轮廓度的综合权重,最终获得最优加工参数,并结合信噪比的基本特性分析加工参数对表面质量的影响程度。结果表明:指数回归模型对表面粗糙度预测较为精确,二阶响应模型对轮廓度预测较为精确,误差均在5%以下;表面粗糙度、轮廓度综合权重分别为0.4568,0.5432,最优加工参数为摆动幅度11°、摆动速度6°/s、砂轮转速19500 r/min、工件转速50 r/min;加工参数的影响程度由大到小依次为摆动幅度、摆动速度、工件转速、砂轮转速。

关键词：滚动轴承深沟球轴承磨削表面粗糙度表面轮廓度信噪比

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基于FMCW雷达的多目标生命体征信号检测

计量学报 2024年第1期45卷 112-120页

作者：潘良刘康张远辉中国计量大学机电工程学院浙江杭州310018

应用雷达在复杂场景下检测生命体征时,为了解决现有的多人体目标检测和干扰滤除以及心跳信号干扰滤除的问题,提出了一种应用调频连续波(FMCW)雷达检测多目标生命体征信号的方法。首先,介绍了雷达检测原理与信号模型,阐述了整个雷达信号... 详细信息

应用雷达在复杂场景下检测生命体征时,为了解决现有的多人体目标检测和干扰滤除以及心跳信号干扰滤除的问题,提出了一种应用调频连续波(FMCW)雷达检测多目标生命体征信号的方法。首先,介绍了雷达检测原理与信号模型,阐述了整个雷达信号的处理流程,即多目标距离单元检测、相位提取、生命体征信号提取。其中在多目标距离检测过程中,提出1种改进的单元平均恒虚警率(CA-CFAR)算法,该方法具有自适应检测门限特点的同时,解决了传统CA-CFAR算法目标附近距离门重复检测的问题,实现多目标检测;在生命体征信号提取过程中,运用自动多尺度峰值检测(AMPD)算法估计呼吸率与心率,过滤无效的波峰干扰,提高对心跳检测的鲁棒性。最后,通过多组测试,相较于常用的频谱分析估算方法,呼吸速率和心率检测的平均误差率分别降低了3.67%和3.31%,验证了所提方法的可行性和准确性。

关键词：生命体征检测非接触测量调频连续波雷达自动多尺度峰值检测心率呼吸速率

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基于多尺度特征的多模态激光雷达增强方法

激光与光电子学进展 2024年

作者：罗一凯何林远马时平空军工程大学航空工程学院

激光雷达（LiDAR）通过扫描周围环境，获取测量数据构建三维点云来实现环境感知的功能，广泛应用于车辆环境感知任务。然而激光雷达无法感知环境中的语义信息，这在一定程度上限制了其在3D目标检测中的效果。为增强激光雷达在复杂环境下... 详细信息

激光雷达（LiDAR）通过扫描周围环境，获取测量数据构建三维点云来实现环境感知的功能，广泛应用于车辆环境感知任务。然而激光雷达无法感知环境中的语义信息，这在一定程度上限制了其在3D目标检测中的效果。为增强激光雷达在复杂环境下的3D目标检测效果，本文设计了一种基于多尺度特征的多模态融合激光雷达增强方法，并在Transformer框架下进行了一定的创新。在编码器中，语义感知聚合模块提取的多尺度语义特征将用于跨模态特征融合，而解码器中的尺度自注意力与提案引导初始化使得预测过程更加高效。本文还设计了一种用于辅助预测框位置回归的三角损失函数，将预测框的回归位置利用三角几何约束限制在2D标签与3D标签之间，以得到更好的预测效果。本文所提出的模型在nuScenes数据集上进行的实验证明了该模型有效性与鲁棒性。

关键词：激光雷达多模态融合 Transformer 三维目标检测鸟瞰图

基于改进 HybridNets的多任务驾驶感知方法

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激光杂志 2024年

作者：武鹏宇张远辉刘康中国计量大学

针对计算资源有限的自动驾驶系统和多任务驾驶感知算法精度低问题，提出了一种改进的HybridNets多任务驾驶感知算法。选择EfficientNetV2-S做为该算法的主干网络，降低参数数量，提高训练速度和识别准确率；结合深度可分离卷积并采用shu... 详细信息

针对计算资源有限的自动驾驶系统和多任务驾驶感知算法精度低问题，提出了一种改进的HybridNets多任务驾驶感知算法。选择EfficientNetV2-S做为该算法的主干网络，降低参数数量，提高训练速度和识别准确率；结合深度可分离卷积并采用shuffle-channel方式卷积降低模型计算量；使用三个独立的解码器来解决不同难度的问题，并在主干网络与Neck端之间加入A2-Nets双重注意力机块，充分提取全局特征。与基础网络HybridNets相比，该模型在车辆检测任务中mAP50可达79.8%，提高了2.6%；可行驶区域分割任务中mIoU可达91.8%，提高了1.2%；车道线检测任务中IoU可达32.55%，提高了0.93%。运行速度达到38FPS。实验结果表明，与现有方法相比，所提方法的准确率有较大提高。

关键词： EfficientNetV2-S A2-Nets 目标检测驾驶区域分割车道线检测

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中低速磁浮最小曲线半径及缓和曲线长度研究

振动与冲击 2024年第6期43卷 301-310页

作者：林远扬李苗马卫华王波张敏左飞飞西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室成都610031

为研究中低速磁浮最小曲线半径及缓和曲线长度,该文基于磁浮交通线路参数的计算方法、相关要素,以及线路自身的特点,推导出适用于中低速磁浮的曲线半径、缓和曲线长度计算公式,在参考相关标准的基础上,对中低速磁浮列车以20~160 km/h速... 详细信息

为研究中低速磁浮最小曲线半径及缓和曲线长度,该文基于磁浮交通线路参数的计算方法、相关要素,以及线路自身的特点,推导出适用于中低速磁浮的曲线半径、缓和曲线长度计算公式,在参考相关标准的基础上,对中低速磁浮列车以20~160 km/h速度运行时的最小平、竖曲线半径及缓和曲线长度进行了理论分析,进一步给出其建议值,并建立了考虑主动反馈控制特性的车辆模型,通过动力学仿真对取值的可靠性进行了验证。研究结果表明:最小平曲线半径取值受指向外侧的最大侧向加速度控制,最小竖曲线半径取值受凹曲线上最大法向加速度控制,当列车运行速度一定时,横坡角越大,最小平曲线半径取值越小,而纵坡对最小竖曲线半径取值几乎无影响;当横坡角为2°,列车在正常条件下运行时,最小缓和曲线长度主要受最大侧向冲击控制,在困难条件下运行时,最小缓和曲线长度主要受最大法向冲击控制,当横坡角为4°、6°,列车在正常/困难条件下运行时,最小缓和曲线长度主要受最大法向冲击控制;按横坡角最大值6°考虑,列车以160 km/h在正常条件下运行时,建议最小平曲线半径及缓和曲线长度分别取970 m、120 m。该文研究成果可为中低速磁浮交通的选线设计提供理论依据和数据参考。

关键词：中低速磁浮曲线半径缓和曲线加速度冲击