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轻质隔声夹层板结构声振耦合拓扑优化

中南大学学报（自然科学版） 2024年第6期55卷 2273-2285页

作者：徐娇胡捷姚松李家春陶猛曹文康贵州大学机械工程学院贵州贵阳550025 贵州大学现代制造技术教育部重点实验室贵州贵阳550025 中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075

为了满足夹层板结构轻质及隔声性能优化需求,提出了一种基于线性材料插值模型的三场浮动投影动力学拓扑优化方法,进行夹层板结构声振耦合拓扑优化设计。首先,结合混合位移/声压(u/p)有限元格式和线性材料插值模型,解决多场耦合界面依赖... 详细信息

为了满足夹层板结构轻质及隔声性能优化需求,提出了一种基于线性材料插值模型的三场浮动投影动力学拓扑优化方法,进行夹层板结构声振耦合拓扑优化设计。首先,结合混合位移/声压(u/p)有限元格式和线性材料插值模型,解决多场耦合界面依赖性问题和低密度区域局部模态问题;其次,面向三维轻质夹层板结构声振耦合特性,建立以隔声性能最大化为目标,轻量化体积分数为约束的优化范式;第三,依托阻抗管隔声性能试验场景,对三维夹层板结构有限元数值模型进行拓扑优化设计,并结合阻抗管试验验证方法的准确性和有效性;最后,将所得优化构型与常见夹层板构型的隔声性能进行对比。研究结果表明:采用所提方法可获得性能优越的新颖拓扑构型,1100~1300 Hz优化目标频段对应的优化目标隔声性能即传声损失总值从197.62 dB提升到205.09 dB,且数值仿真结果与试验结果吻合良好。在结构同等质量下,优化目标频段拓扑构型的隔声量性能优于常见开孔/闭孔矩形蜂窝状、蜘蛛网状夹层板结构的隔声量性能。

关键词：轻质夹层板结构声振耦合拓扑优化浮动投影函数隔声性能阻抗管隔声试验

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波纹翅片管蒸发器空气侧数值模拟优化研究

机械设计与制造 2024年

作者：鲁仁刚蔡家斌宋建李家春贵州大学机械工程学院

通过提出一种基于CFd技术和正交试验法的翅片管蒸发器结构优化和换热机理分析方法，以波纹翅片管式蒸发器为例来研究蒸发器换热机理和优化其结构参数，根据实际物性参数对波纹翅片管蒸发器进行模型建立和求解。模拟试验结果显示：翅片... 详细信息

通过提出一种基于CFd技术和正交试验法的翅片管蒸发器结构优化和换热机理分析方法，以波纹翅片管式蒸发器为例来研究蒸发器换热机理和优化其结构参数，根据实际物性参数对波纹翅片管蒸发器进行模型建立和求解。模拟试验结果显示：翅片间距对该蒸发器的换热性能影响最大，翅片波纹宽度和高度的影响次之，翅片管纵向间距的影响最小。最终根据综合评价系数（JF）评价得出波纹翅片管蒸发器的最优结构参数为：翅片间距2mm、翅片波纹宽度6.4mm、翅片波纹高度1.4mm、翅片管纵向间距21.65mm。

关键词：波纹翅片管蒸发器正交试验 CFd技术数值模拟优化换热性能

基于AMESim的电磁换向阀高温可靠性试验台故障分析与诊断

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机械设计与制造 2024年第5期399卷 313-319页

作者：孟云淏李家春刘静贵州大学机械工程学院贵州贵阳550025 力源液压系统(贵阳)有限公司贵州贵阳550018

针对客机系统电磁换向阀的故障情况,使用AMESim仿真软件搭建了电磁换向阀高温可靠性试验台的仿真模型。通过设置能表示元件失效的参数如电磁铁烧毁、弹簧折断、推杆磨损、内泄漏、迟滞等以模拟电磁换向阀的部分故障情况。同时对高温时... 详细信息

针对客机系统电磁换向阀的故障情况,使用AMESim仿真软件搭建了电磁换向阀高温可靠性试验台的仿真模型。通过设置能表示元件失效的参数如电磁铁烧毁、弹簧折断、推杆磨损、内泄漏、迟滞等以模拟电磁换向阀的部分故障情况。同时对高温时内泄漏量的变化以及高温时推杆磨损对流量的影响进行了仿真。仿真结果表明:随着温度的升高,引起换向阀的流量变化所对应的推杆磨损量逐渐增大。此外,油液泄漏量受温度影响较大,应注意阀的加工精度、配合精度以避免较大的泄漏。仿真结果为试验台的调试以及实际使用过程中的故障诊断提供了参考。

关键词： AMESim仿真电磁换向阀仿真分析

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高效空气源热泵式烤房优化设计

中国农机化学报 2024年第3期45卷 81-89页

作者：李磊磊陈波李家春何俊杰贵州省烟草公司毕节市公司贵州毕节551700 贵州大学机械工程学院贵阳市550025

针对普通燃煤烤房能源消耗大、污染环境和生物质燃料烤房存在较大的安全隐患等问题,对普通烤房进行改造,引入空气源热泵系统,利用流体力学软件FlUENT对烤房不同气流形式结构、装烟室地面分风坡结构、加热室底部导流板结构的烘烤过程进... 详细信息

针对普通燃煤烤房能源消耗大、污染环境和生物质燃料烤房存在较大的安全隐患等问题,对普通烤房进行改造,引入空气源热泵系统,利用流体力学软件FlUENT对烤房不同气流形式结构、装烟室地面分风坡结构、加热室底部导流板结构的烘烤过程进行数值模拟,以获得烘烤性能最优的烤房结构形式;同时对温湿度控制系统进行设计,以实现烤房温湿度的精准调控,最后开展节能应用效果和温湿度操控性能正交试验。试验结果表明:所设计的空气源热泵烤房与普通燃煤烤房和生物质燃料烤房相比,能源消耗减少,平均烘干1 kg烟叶可分别节约0.77元和0.35元,烟农节能增收成效显著;在温湿度调节上更加准确灵敏,烟叶烘烤质量明显提高。

关键词：烟叶烘烤空气源热泵密集烤房数值模拟温湿度

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吴耀祖先生国内活动回顾

力学与实践 2024年

作者：李家春中国科学院力学研究所

吴耀祖教授于2023年12月16日在美国加州逝世。在纪念吴耀祖先生逝世一周年之际，本文简要回顾吴耀祖先生的学术贡献，纪录他在国内的学术交流精彩瞬间，以表达对吴耀祖先生的崇敬之心和缅怀之情。

关键词：吴耀祖回顾流体力学

透水牺牲桩减少上下游桥墩局部冲刷深度及机理

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长安大学学报（自然科学版） 2024年第2期44卷 68-79页

作者：齐洪亮罗文俊王杰田伟平李家春长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室陕西西安710064

针对工程实际中常见的上下游桥墩局部冲刷的防护问题,通过室内模型试验和数值模拟相结合的方法,研究清水条件下采用透水牺牲桩进行前墩局部冲刷防护时,透水牺牲桩填充碎石粒径和淹没率2个因素对透水牺牲桩自身和上下游桥墩局部冲刷特征... 详细信息

针对工程实际中常见的上下游桥墩局部冲刷的防护问题,通过室内模型试验和数值模拟相结合的方法,研究清水条件下采用透水牺牲桩进行前墩局部冲刷防护时,透水牺牲桩填充碎石粒径和淹没率2个因素对透水牺牲桩自身和上下游桥墩局部冲刷特征的影响规律。研究结果表明:无牺牲桩防护时,上下游墩的局部冲刷深度都随墩心距的增大呈先减小后增大的规律;当墩心距为4d(d为桥墩直径)时,前墩对后墩局部冲刷的防护效果最好;相同条件下(最佳墩心距)分别采用实体牺牲桩和透水牺牲桩对上下游桥墩进行防护时,二者均能有效减小上游桥墩的局部冲刷,透水牺牲桩防护时效果更好,且自身局部冲刷深度较实体牺牲桩可减小约30%;采用透水牺牲桩防护时,当其填石粒径为0.2d~0.25d、淹没率为1时,减冲效果最好;透水牺牲桩的透水性允许部分水流从桩身内部流过,有效减小了桩前下潜水流的强度,减轻了其掏底作用,从而有效减小了局部冲刷深度;与采用实体牺牲桩防护相比,透水牺牲桩及上游桥墩两侧的最大剪切应力分别约为前者的1/2和1/4;透水牺牲桩桩后低剪切应力区的范围更大。

关键词：桥梁工程上下游桥墩模型试验数值模拟透水牺牲桩清水冲刷

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主路式水肥一体机施肥系统的设计与试验

农机化研究 2025年第2期47卷 68-74页

作者：李擎李家春熊贤沙蔡家斌贵州大学机械工程学院贵阳550025

针对现阶段水肥一体化设备存在施肥不均、自动化程度不高及滞后性严重的问题,根据现代化农业节水省肥和减少环境污染的灌溉要求,设计了一款可实现自动混肥、施肥、节水灌溉的主路式水肥一体化施肥机。根据液肥的EC和pH值调节过程的特点... 详细信息

针对现阶段水肥一体化设备存在施肥不均、自动化程度不高及滞后性严重的问题,根据现代化农业节水省肥和减少环境污染的灌溉要求,设计了一款可实现自动混肥、施肥、节水灌溉的主路式水肥一体化施肥机。根据液肥的EC和pH值调节过程的特点,开发了以SIEMENS S7-1200为核心的液肥控制系统硬件,并结合Matlab设计了以模糊PId为控制器的液肥EC和pH值控制系统。为验证施肥机在实际应用中的精确性和鲁棒性,设计了施肥系统动态调节性能试验,结果表明:在施肥阶段,模糊PId控制系统具有较短的稳态时间和较小的超调量,相比于PId控制系统,对EC和pH值进行调节的稳态时间分别减少了37.7%和52.1%,稳态超调量分别降低了1.2%和2.2%,可实现对混肥溶液进行迅速有效的调节,满足现代农业实际生产需要。

关键词：水肥一体化施肥机模糊PId 过程控制

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翅片管蒸发器传热性能的参数灵敏度分析

机械设计与制造 2024年第8期402卷 381-384页

作者：宋军军蔡家斌李家春贵州大学机械工程学院贵州贵阳550025

采用Sobol´全局灵敏度分析方法,计算出了各个影响参数对传热系数的一阶灵敏度和总灵敏度,探索和分析了单个及多个波纹翅片管参数对波纹翅片管蒸发器传热系数影响的程度和规律,并构建了传热系数与各个参数之间关系的响应面。结果:从灵... 详细信息

采用Sobol´全局灵敏度分析方法,计算出了各个影响参数对传热系数的一阶灵敏度和总灵敏度,探索和分析了单个及多个波纹翅片管参数对波纹翅片管蒸发器传热系数影响的程度和规律,并构建了传热系数与各个参数之间关系的响应面。结果:从灵敏度数值及响应面的分析皆显示:翅片间距对传热系数的影响最大,翅片厚度的影响次之,质量流量与工资热流密度对传热系数的影响相差不大,但大于管外径的影响;且翅片间距与其余各个因素之间的交互影响在一定范围内极其剧烈,其中翅片间距与翅片厚度之间的交互影响最大,又以质量流率与工质侧热流密度之间的交互影响次之;再者,垂直于风速方向的管间距与平行于风速方向的管间距的灵敏度数值皆为0,说明两者对传热系数的影响可以忽略不计。

关键词： Sobol´法响应面波纹翅片管

基于线上线下混合的“机械振动与噪声控制”课程思政教学改革研究

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吉林教育 2024年第11期 70-72页

作者：张泽李家春贵州大学

针对“机械振动与噪声控制”这一课程，提出了融合线上线下教学的思政改革方案。在此方案中，首先对课程内容进行了细致的划分，明确了线上与线下各自的教学重点，并构建了完整的线上教学内容体系，同时确保了线下教学的有序实施。随后... 详细信息

针对“机械振动与噪声控制”这一课程，提出了融合线上线下教学的思政改革方案。在此方案中，首先对课程内容进行了细致的划分，明确了线上与线下各自的教学重点，并构建了完整的线上教学内容体系，同时确保了线下教学的有序实施。随后深入挖掘了课程中的思政教育资源，将其与线上线下的教学内容紧密结合，以强化学生的工程素养和伦理观念，充分体现本课程在思政教育方面的特色。在整个教学过程中，始终坚持以学生为中心、教师为主导的教学理念。通过线上平台的实时反馈和线下的调研问答等方式，不断完善课程思政的评价机制，并致力于实现持续改进。

关键词：混合式教学课程思政机械振动与噪声控制工程素养工程伦理