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基于CPTu孔压测试数据的原位固结系数PINNs反演方法

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岩土力学 2024年

作者：李林左林龙胡涛涛宋博恺长安大学公路学院长安大学西安市绿色智慧交通岩土工程重点实验室

固结系数是软基沉降计算和稳定性分析的关键参数，现有固结系数原位测试方法存在耗时长且精度低的缺点。根据孔压静力触探试验（CPTu）贯入机制与锥肩超孔隙水压力消散模式，采用圆孔扩张理论和轴对称固结方程描述CPTu锥肩超孔隙水压力... 详细信息

固结系数是软基沉降计算和稳定性分析的关键参数，现有固结系数原位测试方法存在耗时长且精度低的缺点。根据孔压静力触探试验（CPTu）贯入机制与锥肩超孔隙水压力消散模式，采用圆孔扩张理论和轴对称固结方程描述CPTu锥肩超孔隙水压力的形成、发展和消散过程，利用神经网络自动微分功能将轴对称固结方程嵌入深度神经网络，通过物理方程损失函数、边界条件损失函数和初始条件损失函数形成神经网络的物理信息约束，进而将CPTu孔压测试数据作为数据驱动项，以最小化超孔隙水压力损失函数为优化目标，建立了CPTu孔压测试数据反演场地原位固结系数的物理神经网络模型（PINNs）。通过已有离心模型试验数据反演验证了PINNs模型反演场地原位固结系数的有效性，并利用CPTu孔压测试数据分析了PINNs模型反演原位固结系数的鲁棒性。结果表明，提出的PINNs模型能够有效利用CPTu孔压测试数据快速准确反演场地原位固结系数；模型由于融入了物理机制约束，所需训练数据量少，且对有噪声的孔压测试数据具有较强的鲁棒性和泛化性能，为准确、快速可靠测试场地原位固结系数提供了有效途径。

关键词：原位固结系数静力触探孔压测试数据固结方程物理神经网络参数反演

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小型堆核主泵内部流动特性数值计算

排灌机械工程学报 2024年第5期42卷 433-439,455页

作者：李天斌郭喜安龙云上海电气凯士比核电泵阀有限公司上海201306 江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心江苏镇江212013

为研究不同工况下小型堆核主泵内部流动情况,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟与试验相结合的方法,选取4种工况(0.6 Q d,0.8 Q d,1.0 Q d与1.2 Q d)进行内部流动特性分析,并选取具有典型意义的出口中心截面,以三维速度流线、速度分布云... 详细信息

为研究不同工况下小型堆核主泵内部流动情况,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟与试验相结合的方法,选取4种工况(0.6 Q d,0.8 Q d,1.0 Q d与1.2 Q d)进行内部流动特性分析,并选取具有典型意义的出口中心截面,以三维速度流线、速度分布云图、涡量分布云图等形式,对比考察了不同流量工况条件下泵内部流动规律及其变化趋势.通过分析叶轮与导叶之间的通道回转面压力、速度分布云图以及叶轮叶片与导叶叶片的叶片压力载荷曲线,解析了叶轮和导叶内部的流动分布和能量转换机制,从而为小型堆核主泵的水力优化设计提供直观认识.研究结果表明:在设计流量工况1.0 Q d下,小型堆核主泵内部流线平顺稳定,叶片工作面与背面压力载荷较稳定;在小流量工况0.6 Q d和0.8 Q d下,叶轮叶片上高压区增大;在大流量工况1.2 Q d运行时,泵内压力分布变化较大;试验结果与数值计算结果的一致性进一步验证了计算模型的准确性.研究结果不仅阐释了小型堆核主泵内部的流动特性,而且为小型堆核主泵的设计提供了一定的理论依据和应用指导.

关键词：小型堆核主泵水动力特性内部流动数值计算试验

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入口来流对离心泵内部流动的影响

排灌机械工程学报 2024年第9期42卷 881-887页

作者：张洪涛田晨彪龙云国家电力投资集团发展部北京100010 江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心江苏镇江212013

为研究入口来流对离心泵内部流动的影响,选取某型号离心泵作为研究对象,通过在泵入口布置直管和4种不同入流方向(0°,90°,180°,270°)的三通管,设计了5种离心泵的入口来流方案.采用SST k-ω湍流模型,通过数值计算方法对离心泵内部流... 详细信息

为研究入口来流对离心泵内部流动的影响,选取某型号离心泵作为研究对象,通过在泵入口布置直管和4种不同入流方向(0°,90°,180°,270°)的三通管,设计了5种离心泵的入口来流方案.采用SST k-ω湍流模型,通过数值计算方法对离心泵内部流动进行模拟和分析,研究不同入流管道对泵内部流动的影响.结果表明:不同入口来流角度对离心泵内部流动特性具有显著影响,入口来流的扰动导致叶轮内的分离涡分布沿三通管转动方向发生变化,同时,叶轮所承受的径向力大小和方向也发生变化;不同进口管道类型对泵的性能和效率有一定影响,在90°三通管工况下,对平衡叶轮径向力最有利.研究结果对理解不同入口来流对离心泵内部流动不稳定性的影响机制具有重要意义,有助于解决因入流不均匀引起的流动振动问题,并进一步为流动控制策略和设计优化方法提供参考.

关键词：离心泵非均匀来流入口管道布置流动特性数值计算

基于连续损伤力学的楔横轧芯部损伤建模及预测

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中国机械工程 2024年第4期35卷 711-720,751页

作者：彭文飞张成林龙飞黄明辉余丰宁波大学机械工程与力学学院宁波315211 宁波大学浙江省零件轧制成形技术研究重点试验室宁波315211 宁波工程学院杭州湾汽车学院宁波315211

楔横轧因存在芯部损伤累积行为而容易形成芯部疏松缺陷,准确预测芯部损伤形成条件对楔横轧轴类件高性能制造具有重要意义。开展了不同条件下的热拉伸试验,得到了影响材料损伤的主要因素;基于连续损伤力学,提出了耦合温度、应变速率和应... 详细信息

楔横轧因存在芯部损伤累积行为而容易形成芯部疏松缺陷,准确预测芯部损伤形成条件对楔横轧轴类件高性能制造具有重要意义。开展了不同条件下的热拉伸试验,得到了影响材料损伤的主要因素;基于连续损伤力学,提出了耦合温度、应变速率和应力三轴度的损伤本构模型;开展了不同断面收缩率的楔横轧试验,标定了损伤本构模型的材料断裂阈值,并验证了损伤模型的预测精度;利用该模型预测了断面收缩率、展宽角、成形角对芯部损伤的影响规律,为参数选择提供参考。研究结果表明:温度、应变速率及应力三轴度都显著影响材料损伤行为,所建立的耦合损伤本构模型能较好地预测楔横轧芯部的损伤演化过程;楔横轧芯部损伤与成形角成反比,与展宽角和断面收缩率成正比,各参数影响程度由小到大依次为断面收缩率、展宽角、成形角。

关键词：楔横轧耦合损伤模型芯部损伤数值模拟

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CO_(2)吸收过程中气相分压对Rayleigh对流传质特性的影响

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化工进展 2024年第2期43卷 913-924页

作者：张瑞凯张会书郑龙云曾爱武天津大学化工学院化学工程联合国家重点实验室天津300350

界面浓度梯度导致的Rayleigh对流现象能够显著提高CO_(2)吸收过程的传质速率,然而目前该过程的传质强化机制尚未清晰。为探究Rayleigh对流传质过程的强化机制,本文以水吸收CO_(2)过程为研究对象,基于粒子图像测速技术(PIV)和激光诱导荧... 详细信息

界面浓度梯度导致的Rayleigh对流现象能够显著提高CO_(2)吸收过程的传质速率,然而目前该过程的传质强化机制尚未清晰。为探究Rayleigh对流传质过程的强化机制,本文以水吸收CO_(2)过程为研究对象,基于粒子图像测速技术(PIV)和激光诱导荧光技术(LIF)实现了不同气相CO_(2)分压条件下界面对流的可视化与定量测量。实验发现,界面平均浓度在对流发生的临界时刻会瞬间下降并在有序的自组织结构形成后上升,最终的界面平均浓度会随着气相CO_(2)分压减小而减小;对流发生后,系统传质能力的提高分为两个阶段,涡量场在有序的自组织结构形成前起主导作用,有序的自组织结构形成后,系统传质能力的提高则是由涡量场与界面浓度共同作用的结果;有序的自组织结构形成后,不同系统的平均瞬时传质系数与平均涡量具有很强的相关性,表明浓度场与速度场相互作用形成的涡量场在对流传质强化过程中发挥着重要作用。

关键词：二氧化碳捕集 Rayleigh对流传质激光诱导荧光粒子图像测速

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结构参数化皮肤缝合界面的平面抗拉性能研究

固体力学学报 2024年

作者：徐林龙纪小刚李华彬江昊江南大学机械工程学院江苏省食品先进制造装备技术重点实验室

针对临床医用粘合剂缝合皮肤创面后缝合伤口抗拉能力的可靠性问题，开展了硅胶倒模成形工艺制备的皮肤缝合界面抗拉性能研究。以四种类型缝合结构的拉伸刚度研究为主线，利用缝合界面力学理论对皮肤界面构建等效力学模型，得到预测拉伸... 详细信息

针对临床医用粘合剂缝合皮肤创面后缝合伤口抗拉能力的可靠性问题，开展了硅胶倒模成形工艺制备的皮肤缝合界面抗拉性能研究。以四种类型缝合结构的拉伸刚度研究为主线，利用缝合界面力学理论对皮肤界面构建等效力学模型，得到预测拉伸刚度的数学模型。结合数值模拟和物理实验，聚焦分析了皮肤缝合结构的脆性破坏行为与试样失效模式。同时进一步探究了形状因子、齿尖角角度及尖端区域对界面结构抗拉特性的影响规律。研究结果表明，锯齿形结构较其他缝合结构具有显著的拉伸刚度，随着齿尖角角度增加，缝合结构刚度呈现下降趋势，且尖端区域进一步提高了缝合界面的抗拉性能，可为后续提高临床缝合术后皮肤创面愈合率提供相关参考。

关键词：皮肤切口缝合界面界面力学抗拉性能

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近似模型拟合下的排气系统轻量化设计优化

机械设计与制造 2024年第5期399卷 266-270页

作者：林龙张绍辉台州科技职业学院机电与模具工程学院浙江台州318020 东莞理工学院机械工程学院广东东莞523808

针对排气系统面临的轻量化问题,提出一种近似模型拟合下的排气系统轻量化设计优化方法。以某乘用车排气系统为例,建立有限元模型并通过模态分析方法验证该模型的可靠性;结合拉丁超立方抽样法建立关于排气系统重量和性能要求的二次多项... 详细信息

针对排气系统面临的轻量化问题,提出一种近似模型拟合下的排气系统轻量化设计优化方法。以某乘用车排气系统为例,建立有限元模型并通过模态分析方法验证该模型的可靠性;结合拉丁超立方抽样法建立关于排气系统重量和性能要求的二次多项式近似模型;以排气系统总质量为优化目标,以系统模态、消声器壳体模态和结构强度为约束,建立充分考虑设计变量不确定性的轻量化优化函数;运用萤火虫算法进行轻量化分析,得到近似模型的最优解并代入有限元模型,确认结果可靠性。运用该方法,在保证排气系统性能要求的前提下,乘用车排气系统降重率可达22.6%,对排气系统轻量化工作具有一定的参考意义。

关键词：排气系统近似模型轻量化可靠性优化

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核主泵水力优化设计研究现状与技术发展综述

排灌机械工程学报 2024年

作者：陈华铮龙云朱荣生袁寿其付强江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心

结合中国核电技术发展与战略布局，围绕核主泵的发展历程开展论述，以中国独立自主三代核电技术“华龙一号”HPR1000和“国和一号”CAP1400为例介绍了世界先进核电技术和关键设备核主泵的技术发展现状，重点针对核主泵的水力优化设计和... 详细信息

结合中国核电技术发展与战略布局，围绕核主泵的发展历程开展论述，以中国独立自主三代核电技术“华龙一号”HPR1000和“国和一号”CAP1400为例介绍了世界先进核电技术和关键设备核主泵的技术发展现状，重点针对核主泵的水力优化设计和安全性开展论述。介绍了国内外核主泵先进的水力优化设计，分析了核主泵特殊结构导致的内部复杂流动，压力脉动和涡量的分析和控制，以及空化等不良流动现象的成因和优化方法。核主泵是核岛内的唯一高速旋转机械，也是核安全一级设备，核主泵能否正常运转直接关乎整个核电站的安全，核主泵的完全国产化研发是困扰中国核电发展的“卡脖子”难题。因此深入研究核主泵复杂内部流动，掌握具有自主知识产权的核主泵水力优化设计方法，对中国核电技术的发展具有重要意义。

关键词：核主泵水力优化设计压力脉动内部流动空化

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可控气枪震源应用与发展现状综述

地球物理学进展 2024年

作者：周铁楠孙锋龙云邢雪峰吉林大学仪器科学与电气工程学院

气枪震源（Airgun source）是一种海洋地球物理勘探重要工具，施工时将预先注入到枪体内的高压空气释放到水体中，产生不断振荡直至破裂的气泡，人工产生能量可控的地震子波，采集并分析在水下传播的子波信号，可实现高分辨率深地探测... 详细信息

气枪震源（Airgun source）是一种海洋地球物理勘探重要工具，施工时将预先注入到枪体内的高压空气释放到水体中，产生不断振荡直至破裂的气泡，人工产生能量可控的地震子波，采集并分析在水下传播的子波信号，可实现高分辨率深地探测，进而完成油气矿藏探查等重要任务。经过几十年的发展，国际上关于气枪震源的理论日益成熟，也诞生了一批性能优秀的气枪震源产品，但国内在此领域起步较晚，技术相比国外仍存在差距，尚无可用的国产气枪震源。针对此情况，本文首先介绍气枪震源以及水下气泡运动理论的发展历史，包括目前现有主流气枪震源的种类与工作原理，详细介绍了近年来基于气枪震源开展的国内外相关地质勘探研究，并结合气枪震源现状与其局限性，总结目前限制我国气枪震源发展存在的问题，并对未来气枪震源等海洋勘探核心装备国产化进程中可能面临的困难提出了展望。

关键词：气枪震源地震勘探水下气泡运动理论国产气枪研发海洋资源探查