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一种圆柱型车齿刀的安装模型及无干涉设计方法

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机械工程学报 2024年第5期60卷 352-361页

作者：贾康王浩任东旭洪军西安交通大学现代设计与转子轴承系统教育部重点实验室西安710054 西安交通大学机械工程学院西安710054

车齿加工由于其兼具滚齿的连续切削运动和插齿的端面切削模式,对于内齿结构和双联齿轮结构具有卓越的加工性能。相较于圆锥型车齿刀由于前刀面刃磨引发切削刃改变,圆柱形车齿刀可以确保刀具全生命周期内的无理论误差刃型,但是其零度后... 详细信息

车齿加工由于其兼具滚齿的连续切削运动和插齿的端面切削模式,对于内齿结构和双联齿轮结构具有卓越的加工性能。相较于圆锥型车齿刀由于前刀面刃磨引发切削刃改变,圆柱形车齿刀可以确保刀具全生命周期内的无理论误差刃型,但是其零度后角更易于造成加工过程中刀齿侧面与工件齿槽面的干涉。然而目前国际主流圆柱型车齿刀的安装模型都封装在计算机辅助制造(Computer aided manufacturing,CAm)系统中,限制了国内圆柱型车齿刀的设计开展与推广应用。因此,研究圆柱型车齿刀偏位安装模型形成无干涉设计对于打破国外技术垄断至关重要。针对通用的5轴车齿机配置,提出了一种圆柱型车齿刀的安装模型,并给出了从安装模型参数确定、切削刃求解和切削仿真、刀齿切削干涉判定的完整计算流程,进而形成圆柱型车齿刀的无干涉设计方法,最终通过针对内齿圈的设计和加工仿真验证了该方法的有效性。

关键词：车齿圆柱刀干涉检测偏位安装切削刃计算切削仿真

基于碳势-能源价格双响应的综合能源系统低碳经济调度

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电力系统自动化 2024年第9期48卷 21-33页

作者：张玉敏孙鹏凯孟祥剑吉兴全杨明李晓宇山东科技大学电气与自动化工程学院山东省青岛市266590 电网智能化调度与控制教育部重点实验室(山东大学) 山东省济南市250061

利用电-气-热多元负荷节点碳势引导需求响应是实现综合能源系统(IES)低碳运行的有效手段。IES中多能流耦合关系复杂、动态特性交织,碳排放特性难以准确表达。文中针对IES中低碳运行潜力挖掘不足的问题进行了研究,提出了一种基于节点碳势... 详细信息

利用电-气-热多元负荷节点碳势引导需求响应是实现综合能源系统(IES)低碳运行的有效手段。IES中多能流耦合关系复杂、动态特性交织,碳排放特性难以准确表达。文中针对IES中低碳运行潜力挖掘不足的问题进行了研究,提出了一种基于节点碳势-能源价格双响应的经济调度方法,用于IES源-荷协同,实现低碳运行。一方面,通过剖析气、热动态特性对碳排放流的影响机理,引入动态特性等价替换思想,得出计及动态特性的碳排放流模型,进而得到负荷节点的碳势,实现碳排放责任的分摊;另一方面,从碳视角出发,考虑多元负荷的碳排放责任,设计了基于多元负荷节点碳势-能源价格双响应的IES源-荷低碳互动机制,充分挖掘IES中多元负荷的低碳潜力。通过对IES中碳排放产生、传输、消费全过程的追踪与计量,制定兼顾经济性与低碳性的调控策略。以电网14节点-热网6节点-天然气网6节点(E14-H6-G6)和E57-H12-G12测试系统为例,验证了所提模型和方法的有效性。

关键词：综合能源系统低碳经济调度碳排放流碳势能源价格动态特性

致密砂岩孔隙尺度下气-水界面动态演化可视化实验研究

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力学学报 2024年第3期56卷 862-873页

作者：田键康毅力游利军贾钠王艺钧秦朝中重庆大学煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室重庆400044 西南石油大学油气藏地质及开发工程全国重点实验室成都610500 里贾纳大学工程与应用科学学院加拿大里贾纳S4S 0A2

水相圈闭是非常规天然气开发面临的主要储层损害问题之一,采用岩心驱替实验无法直观揭示孔隙内部气水两相分布和流动演化过程,因此,对水相圈闭损害微观作用机理的认识有待提高.根据致密砂岩铸体薄片,设计出一维通道和二维孔隙网络两种... 详细信息

水相圈闭是非常规天然气开发面临的主要储层损害问题之一,采用岩心驱替实验无法直观揭示孔隙内部气水两相分布和流动演化过程,因此,对水相圈闭损害微观作用机理的认识有待提高.根据致密砂岩铸体薄片,设计出一维通道和二维孔隙网络两种玻璃芯片模型,可视化研究了孔隙尺度下渗吸和返排过程中气-水界面演化和两相流动行为;结合岩心驱替实验,探讨了孔隙尺度气-水界面演化与致密砂岩宏观气体流动的关联机制.结果表明:(1)孔隙尺度下气-水界面随含水饱和度的增加由水膜水气-水界面向毛管水气-水界面演化,并主要通过卡断和绕流两种形式破坏气体流动连续性;(2)优势通道既是孔隙尺度下水相返排的快速走廊,也是气泡运移和贾敏效应发生的主要通道,是造成储层产水但不产气的一个重要原因;(3)孔隙尺度下气-水界面演化引起的水封气现象是水相圈闭损害的具体微观作用形式,宏观表现为岩心尺度上水相难以彻底返排和气体渗透能力不能完全恢复.实验结果可为储层岩石孔隙尺度下水相圈闭作用机理和气水可动性分析提供理论依据.

关键词：气-水界面囚闭气流动连续性孔隙尺度微流控技术水相圈闭

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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

EDDS对土壤铜镉有效性及蓖麻吸收转运的影响

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环境科学 2024年第3期45卷 1803-1811页

作者：刘文英吴刚胡红青华中农业大学资源与环境学院武汉430070 重庆市农业科学院重庆401329

为探究螯合剂对植物吸收重金属的影响,以蓖麻(Ricinus communis L.)为供试植物,通过土培和盆栽试验,研究不同含量乙二胺二琥珀酸(EDDS)对土壤中铜镉形态和植物吸收、转运的影响.结果表明,EDDS显著增加了土壤有效态铜和镉含量,培养15 d时... 详细信息

为探究螯合剂对植物吸收重金属的影响,以蓖麻(Ricinus communis L.)为供试植物,通过土培和盆栽试验,研究不同含量乙二胺二琥珀酸(EDDS)对土壤中铜镉形态和植物吸收、转运的影响.结果表明,EDDS显著增加了土壤有效态铜和镉含量,培养15 d时,增幅分别为43.01%~103.55%和51.78%~69.43%,同时促进了可还原态铜向弱酸提取态转化,增加了土壤铜的移动性.EDDS促进了蓖麻对铜的吸收、转运与富集.EDDS 2.5和EDDS 5.0处理时,地上部铜含量是对照的4.88倍和16.65倍(Pmmol·kg^(-1)EDDS更有利于蓖麻对铜的提取,而2.5 mmol·kg^(-1)EDDS处理对镉的提取有较高的增加效果.

关键词：铜(Cu) 镉(Cd) 乙二胺二琥珀酸(EDDS) 蓖麻植物修复重金属形态

基于多场耦合求解的大规格镁合金扁锭差相脉冲电磁半连续铸造

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中国有色金属学报 2024年第6期34卷 1982-1997页

作者：段文超李金宝潘艳林朱新杰韩峰毛华邱明坤周古昕郎玉婧张志强中国兵器科学研究院宁波分院宁波315103 东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室沈阳110819

本文以大规格镁合金扁锭半连续铸造为研究对象,采用基于多场耦合的数值模拟技术模拟了差相脉冲磁场作用下镁合金扁锭半连续铸造过程中的宏观物理场,研究了差相脉冲磁场相位差对电磁力、温度场、凝固过程、溶质元素分布及宏观偏析的影响... 详细信息

本文以大规格镁合金扁锭半连续铸造为研究对象,采用基于多场耦合的数值模拟技术模拟了差相脉冲磁场作用下镁合金扁锭半连续铸造过程中的宏观物理场,研究了差相脉冲磁场相位差对电磁力、温度场、凝固过程、溶质元素分布及宏观偏析的影响。结果表明:相位差对凝固中后期影响更明显。当相位差从0°增至72°时,凝固初期换热有所减弱;而凝固中后期换热增强,液穴深度明显变浅,中心部位凝固速度加快,横截面内温度场变均匀。此外,适当提高相位差至72°有利于缓解两相区内贫溶质的问题,减少凝固后横截面内最大负偏析率和整体偏析率;相位差继续增大到108°不仅明显削弱了凝固前期的换热强度,而且还会削弱凝固中后期的换热强度,使液穴变深,凝固速度减慢,偏析率增大。

关键词：数值模拟多场耦合镁合金扁锭半连续铸造差相脉冲电磁

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致密储层压驱焖井阶段渗吸机理分子模拟研究

力学学报 2024年第6期56卷 1624-1634页

作者：王凤娇孟详昊刘义坤徐贺胡超洋东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室黑龙江大庆163318 大庆石油管理局博士后工作站黑龙江大庆163453 东北石油大学三亚海洋油气研究院海南三亚572025

针对致密储层开发中存在的天然地层能量衰减快、驱替相有效波及体积不足等难题,考虑将压驱与焖井相结合的高效开发技术应用于致密储层.基于分子动力学方法从微观作用力角度分析致密储层压驱渗吸机理,进行致密储层压驱过程溶质动态迁移表... 详细信息

针对致密储层开发中存在的天然地层能量衰减快、驱替相有效波及体积不足等难题,考虑将压驱与焖井相结合的高效开发技术应用于致密储层.基于分子动力学方法从微观作用力角度分析致密储层压驱渗吸机理,进行致密储层压驱过程溶质动态迁移表征,并从分子尺度对渗吸阶段进行划分.采用分子模拟方法,构建致密储层壁面-油相-驱替相三相体系,分别从体系弛豫特征、浓度分布及扩散能力和介质间相互作用能等方面分析常规水力压裂后常压驱替条件和压驱高压条件渗吸过程特征性差异,从分子尺度阐释致密储层压驱渗吸机理.研究表明:相对于常规压裂后驱替而言,压驱条件下,驱替相分子扩散系数提高20.06%,与孔隙壁面的相互作用能提高2.3倍;驱替相分子吸附层数增加,油相解吸效果更为明显,渗吸换油效率提高38.73%.此外,渗吸效率随储层温度变化的过程存在峰值,具有先上升后降低的特征;且受到壁面润湿性的影响,壁面亲水性越强渗吸效率越高.从分子尺度将焖井渗吸过程划分为3个阶段:水分子优先靠近壁面;驱替相流体与油相分子竞争吸附,将吸附态油相剥离为游离态,使其远离壁面;压驱液溶质分子进入初始油相范围,进一步置换油相,提高渗吸效率.压驱技术高压注入压驱剂可快速补充地层能量,扩大驱替相流体波及体积并提高洗油效率,在二者的协同作用下可大幅度提高渗吸驱油效率.该项研究可为致密储层高效开发提供理论参考.

关键词：致密储层压驱技术焖井渗吸机理分子动力学

基于PSmodel的海上风电场全电磁暂态建模与仿真

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电网技术 2024年第1期48卷 262-271页

作者：崔森郁舒雁清华大学电机工程与应用电子技术系北京市海淀区100084 电网安全全国重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 北京市海淀区100192

开发有效的风机电磁暂态模型是进行海上风电并网研究的基础。根据不同生产厂家所提供的直驱风机模型,提出了一种基于厂家黑盒模型的直驱风机电磁暂态建模方法。利用厂家所提供的模型测试数据解析风机的故障响应特性,推导了不同厂家在电... 详细信息

开发有效的风机电磁暂态模型是进行海上风电并网研究的基础。根据不同生产厂家所提供的直驱风机模型,提出了一种基于厂家黑盒模型的直驱风机电磁暂态建模方法。利用厂家所提供的模型测试数据解析风机的故障响应特性,推导了不同厂家在电压故障下有功和无功功率响应表达式,包括故障期间的穿越控制过程及不同过程间的暂态切换策略。提出了加权平均压降的风电场等值方法,采用自主研发的全电磁暂态仿真软件(power system model,PSmodel)对我国广东某海上风电场进行全电磁暂态建模。根据稳态潮流及暂态特性结果验证了模型可通过系统测试,且有效实现了海上风电场的全电磁暂态建模,从而为该风场接入大电网后的安全稳定分析提供了研究基础。

关键词：直驱风电机组黑盒模型海上风电场 PSmodel 故障穿越

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微波能强化膜材料制备与膜分离过程

工程科学与技术 2024年第2期56卷 129-138页

作者：余文清赵振宇李洪高鑫天津大学化工学院天津300072 天津大学精馏技术国家工程研究中心天津300072 物质绿色创造与制造海河实验室天津300192

微波能在化工领域的创新应用是化工电气化研究的热点趋势之一,涉及加热、工业废水处理、矿物除杂、有机催化、材料合成及医药灭菌等多个方向。微波作为一种外场强化手段应用于膜分离技术,不仅可以缩短膜材料制备时间,降低生产成本,还能... 详细信息

微波能在化工领域的创新应用是化工电气化研究的热点趋势之一,涉及加热、工业废水处理、矿物除杂、有机催化、材料合成及医药灭菌等多个方向。微波作为一种外场强化手段应用于膜分离技术,不仅可以缩短膜材料制备时间,降低生产成本,还能提高渗透通量,强化膜过程的分离性能。本文通过总结微波在制备分子筛膜(mOF、mFI型、NaA型等)、聚合物膜、混合基质膜等膜材料的典型应用优势,发现微波的引入可以使制备出的膜材料通量及选择性更高,这是因为分子筛膜的晶体大小更加均匀,晶体取向更加一致,膜层可以更薄、缺陷减少;使聚合膜的聚合率增大,表面更加光滑,内部结构更加规则;使混合基质膜的机械性能更好。阐述了微波技术在不同类别的膜材料制备应用中的强化机理,其中:在分子筛等无机膜制备中,微波可以降低有效活化能,调控晶体粒径,诱导晶体取向;在聚合物膜的制备过程中,微波可以改变膜结构,改变传热方向,增加聚合接枝率,降低反应活化能。归纳了微波提升膜材料在气体和液体分离方面性能的研究,考虑到该领域基础研究较少,根据微波的独特加热优势,提出选择性汽化、诱导氢键减弱、局部过热、诱导生成纳米气泡及分子扰动5个可能的微波强化膜分离机理,利用微波加热在膜分离中的补偿温度极化、减少膜污染、降低浓度极化,有望实现膜选择性和渗透通量的同步提升。

关键词：微波膜分离膜制备外场强化