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Numerical Analysis on the Static Performance of Gas Journal Bearing by Using Finite Element Method

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Nanomanufacturing and Metrology 2024年第1期7卷 28-47页

作者： Pengfeng Wang yuntang li Xiang Gao Yueliang Ye Ruirui li Xiaolu li Yuan Chen Jie Jin Cong Zhang College of Modern Science and Technology China Jiliang UniversityJinhua 322002China College of Mechanical and Electrical Engineering China Jiliang UniversityHangzhou 310018China

In this paper,finite element method is used to calculate the static performance of gas journal bearing,in which rotation speed term is introduced into the stiffness matrix of linear triangular element to realize the performance calculation of the bearing with rotation *** results indicate that the average gas film thicknesses corresponding to the maximum load capac-ity and stiffness,and the minimum attitude angle increase with the growth of orifice *** capacity and stiffness significantly improved with the increase of rotation speed,eccentricity ratio and supply pressure when the bearing has thin average gas film *** angle increases with the growth of rotation speed,while the growth rate slows down or even decreases at high *** most effective way of reducing attitude angle is to increase supply *** can be found that rotation speed affects attitude angle through changing gas pressure difference between two orifices,while other parameters have the same effect by changing gas pressure at orifice outlet.

关键词： Finite element method(FEM) Gas journal bearing Stiffness matrix Attitude angle

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基于新型编码解码网络的复杂输电线识别

浙江大学学报（工学版） 2024年第6期58卷 1133-1141页

作者：李运堂李恒杰张坤王斌锐关山越陈源中国计量大学机电工程学院浙江杭州310018

构建新型编码解码网络实现图像中多根交叉复杂输电线的高精度快速识别.为了减少网络参数,编码器取常规MobileNetV3的前16层,并且采用坐标注意力机制代替常规MobileNetV3的挤压和激励注意力机制,获取特征图的通道信息和位置信息;解码器... 详细信息

构建新型编码解码网络实现图像中多根交叉复杂输电线的高精度快速识别.为了减少网络参数,编码器取常规MobileNetV3的前16层,并且采用坐标注意力机制代替常规MobileNetV3的挤压和激励注意力机制,获取特征图的通道信息和位置信息;解码器通过金字塔池化模块获取输电线多尺度特征信息,提高识别精度;采用跳跃链接将编码器第2、4、7、11和13层特征图经锐化核卷积处理后分别与解码器的特征图堆叠,加强复杂输电线边缘特征提取;引入混合损失函数解决图像中输电线像素少、背景像素多的类别不平衡问题;利用迁移学习加快网络训练速度.实验结果表明,新型编码解码网络的平均像素精度(MPA)、平均交并比(MIOU)和识别速度分别为92.18%、84.27%和32帧/s,优于PSPNet、U2Net和其他输电线识别网络的.

关键词：复杂输电线编码解码网络 MobileNetV3 注意力机制损失函数

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基于新型编-解码网络斜拉桥拉索表面的缺陷检测

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光电子．激光 2024年第1期35卷 41-50页

作者：李运堂黄永勇王鹏峰谢梦鸣陈源李孝禄中国计量大学机电工程学院浙江杭州310018 中国计量大学现代科技学院浙江金华322002

针对人工目测斜拉桥拉索表面缺陷劳动强度大、准确度低,常规图像处理和卷积神经网络速度慢,无法满足实时检测等问题,构建了新型编-解码网络检测拉索表面缺陷。采用优化的MobileNetV2作为编码器,减少网络参数、加快训练速度;解码器借鉴U... 详细信息

针对人工目测斜拉桥拉索表面缺陷劳动强度大、准确度低,常规图像处理和卷积神经网络速度慢,无法满足实时检测等问题,构建了新型编-解码网络检测拉索表面缺陷。采用优化的MobileNetV2作为编码器,减少网络参数、加快训练速度;解码器借鉴UNet思想,融合金字塔池化(pyramid pooling,PSP)模块加强特征提取;利用跳跃链接级联编码器和解码器,有效融合深浅层特征信息;通过PASCAL VOC数据集预训练得到新型编-解码网络权值,利用孔洞、缝隙、损伤等常见缺陷数据集训练网络获得最终网络参数。实验结果表明:新型编-解码网络鲁棒性强,均像素精度、均交并比和单张图片处理时间分别达到89.88%、79.25%和41.34ms,明显优于PSPNet、UNet、DFANet等主流检测方法,满足斜拉桥拉索表面缺陷检测的精度和速度要求。

关键词：斜拉桥拉索缺陷检测深度学习金字塔池化(PSP) MobileNetV2

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加工误差对静压气浮主轴静动态性能的影响

机械科学与技术 2024年第4期43卷 650-659页

作者：李瑞瑞李运堂王鹏峰叶月亮李孝禄陈源中国计量大学机电工程学院杭州310018 中国计量大学现代科技学院机电工程学院杭州310018

为了改善静压气浮主轴静动态性能,研究了非均匀分布变节流孔直径静压气浮主轴结构。基于有限差分和线性小扰动法分析节流孔直径和分布不均匀性对主轴承载能力的影响,研究了轴套存在周向或轴向加工误差(正弦波纹、矩形波纹和三角波纹)对... 详细信息

为了改善静压气浮主轴静动态性能,研究了非均匀分布变节流孔直径静压气浮主轴结构。基于有限差分和线性小扰动法分析节流孔直径和分布不均匀性对主轴承载能力的影响,研究了轴套存在周向或轴向加工误差(正弦波纹、矩形波纹和三角波纹)对主轴静动态性能的影响。结果表明:节流孔直径系数为0.9~0.95时,承载能力提升最明显;周向或轴向加工误差有助于提高主轴承载能力;矩形和三角形波纹提高新型主轴承载能力更显著;轴向矩形波纹、三角波纹更有助于提高主轴稳定性;随着加工误差幅值增大,主轴稳定性降低。

关键词：静压气浮主轴有限差分法线性小扰动法加工误差静态性能动态性能

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复杂背景下航拍图像输电线提取算法研究

计算机应用与软件 2024年第3期41卷 220-225页

作者：李运堂詹叶君叶春泉谢梦鸣中国计量大学机电工程学院浙江杭州310018

针对提取航拍图像中输电线容易出现断裂、重叠,识别准确率低等问题,提出一种改进Hough变换输电线提取算法。通过灰度化对航拍图像进行预处理,Canny算法识别输电线边缘;利用去除小连通区域方法减少边缘图像背景噪声;改进Hough变换参数空... 详细信息

针对提取航拍图像中输电线容易出现断裂、重叠,识别准确率低等问题,提出一种改进Hough变换输电线提取算法。通过灰度化对航拍图像进行预处理,Canny算法识别输电线边缘;利用去除小连通区域方法减少边缘图像背景噪声;改进Hough变换参数空间的极大值判定范围,实现单直线响应准则。实验结果表明,改进算法相对于LSD、EDlines、传统Hough变换方法,能够完整提取出输电线,并且准确率高、抗噪性好。

关键词：输电线 Canny算子边缘检测连通区域 Hough变换

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声空化条件下传动液体积弹性模量的时空演变

机床与液压 2024年第3期52卷 149-155页

作者：陈益宏许沧粟李孝禄李运堂陈源金杰庞文中国计量大学机电工程学院浙江杭州310018 浙江省智能制造质量大数据溯源与应用重点实验室浙江杭州310018 浙江大学能源工程系浙江杭州310027 中广核太阳能德令哈有限公司青海德令哈817000

传动液体积弹性模量代表介质的抗压缩能力,其动态变化会影响传动系统的精准调控。以含有空气和蒸汽的ISO 4113试验油为研究对象,建立传动管内体积弹性模量均相流模型和动态模型,考虑由传动液压缩引起的温度变化以及空化效应(空气空化、... 详细信息

传动液体积弹性模量代表介质的抗压缩能力,其动态变化会影响传动系统的精准调控。以含有空气和蒸汽的ISO 4113试验油为研究对象,建立传动管内体积弹性模量均相流模型和动态模型,考虑由传动液压缩引起的温度变化以及空化效应(空气空化、蒸汽空化和伪空化),在Roe格式分解和Steger Warming通量分裂法的基础上提出一种新的数值求解方法来预测不同空化区中压力和含气率的变化,并预测体积弹性模量的时空演变。讨论压力、含气率和温度对动态体积弹性模量的影响,并比较两种模型之间的区别。结果表明:在低压区,两种模型对动态体积弹性模量的预测结果基本吻合;当压力小于1 MPa,动态体积弹性模量随压力增大而增大,随初始含气率增大而减小,而初始温度对其影响不明显;当压力在1~10 MPa内,动态体积弹性模量随压力增大而快速增大,随初始含气率和温度增大而减小,其变化率不断减小;在初始含气率小于5%的条件下,动态模型预测的动态体积弹性模量-压力曲线更平滑;当压力大于10 MPa,在均相流模型中,动态体积弹性模量随压力增大呈线性缓慢增长趋势,而在动态模型中,由于气体不断溶解,动态体积弹性模量随压力增大而趋于稳定。对比发现,均相流模型适用于低压条件,而动态模型在高压区也同样适用。

关键词：动态体积弹性模量均相流模型动态模型空化效应含气率时空演变

基于电容传感器的液体管内含气率测量系统的研究

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传感器与微系统 2024年第3期43卷 52-55页

作者：柯伊宇许沧粟李孝禄杨孟洋李运堂陈源中国计量大学机电工程学院浙江杭州310018 浙江省智能制造质量大数据溯源与应用重点实验室浙江杭州310018 浙江大学能源工程学院(清洁能源利用国家重点实验室) 浙江杭州310027

电容传感器具有非侵入式、低成本、结构简单等特点,被广泛应用于液体管内含气率的测量。基于电容传感器,设计了含气率测量系统,对外径25mm、内径21mm液体管内含气率进行测量。为了验证含气率测量系统的准确性,搭建了可视化验证平台。对... 详细信息

电容传感器具有非侵入式、低成本、结构简单等特点,被广泛应用于液体管内含气率的测量。基于电容传感器,设计了含气率测量系统,对外径25mm、内径21mm液体管内含气率进行测量。为了验证含气率测量系统的准确性,搭建了可视化验证平台。对管内气液两相进行图像采集,对管道截面处的含气率进行计算;分析了视窗左右截面的含气率偏差,研究了采集位置偏差对验证方法有效性的影响。研究表明:通过传感器系统测量的含气率与图像处理得到的含气率吻合;视窗左右截面的平均含气率的偏差不超过3.097%。本研究设计的含气率测量系统的准确性较好,所提出的可视化验证方法能够有效地对含气率测量系统的准确性进行验证。

关键词：气液两相流含气率电容传感器可视化

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航空高速齿轮泵齿轮端面摩擦副的润滑特性

中国机械工程 2024年第7期35卷 1178-1187页

作者：陈源熊典峰李运堂高永操李传仓王冰清金杰中国计量大学机电工程学院杭州310018 浙江环誉泵业科技有限公司海宁314400

针对航空外啮合齿轮泵齿轮端面摩擦副磨损严重的问题,在齿轮端面开设仿特斯拉阀型槽和椭圆孔组合的新型复合织构以改善润滑特性。基于流体动力润滑理论和有限元仿真计算方法建立齿轮织构端面摩擦副的润滑理论分析模型,分别在有无织构条... 详细信息

针对航空外啮合齿轮泵齿轮端面摩擦副磨损严重的问题,在齿轮端面开设仿特斯拉阀型槽和椭圆孔组合的新型复合织构以改善润滑特性。基于流体动力润滑理论和有限元仿真计算方法建立齿轮织构端面摩擦副的润滑理论分析模型,分别在有无织构条件下仿真分析了端面液膜内流体的压力分布和速度分布,研究了工况和结构参数对齿轮端面开启性和密封性的影响规律。结果表明:织构产生的流体动压力可使齿轮端面摩擦副非接触运行,对减摩增效具有积极作用;综合考虑齿轮端面摩擦副的开启性和控漏性,织构结构参数即槽深取7~9μm、高度差取5~6μm、倾斜角取0°~10°、形状因子取0.4~0.5为宜。

关键词：高速齿轮泵端面摩擦副复合织构液动润滑结构优化

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高速箔片端面气膜密封热质传递规律研究

润滑与密封 2024年第6期49卷 81-90页

作者：邹银荣陈源李运堂李孝禄王冰清金杰章聪中国计量大学机电工程学院浙江杭州310018

为探究高参数弹性箔片端面气膜密封热性能并开展结构优化设计,基于流体仿真分析软件,建立箔片端面气膜密封热性能分析模型,考虑空气介质实际气体效应影响,研究密封端面气体流动和传热特性,分析不同工况和结构参数对密封端面各流体、固... 详细信息

为探究高参数弹性箔片端面气膜密封热性能并开展结构优化设计,基于流体仿真分析软件,建立箔片端面气膜密封热性能分析模型,考虑空气介质实际气体效应影响,研究密封端面气体流动和传热特性,分析不同工况和结构参数对密封端面各流体、固体域最高温度和平均温度的影响。结果表明:箔片端面气膜密封热量主要集中分布在平箔片和密封坝上;随着转速的上升或入口压力、最小气膜厚度的减小,密封环组件各流体和固体域平均和最高温度增大;各流体和固体域平均和最高温度随楔形高度和节距比的增大而减小。

关键词：高速工况箔片端面气膜密封传热特性结构优化