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辅助充种带气吸式蚕豆精量排种器设计与试验

农业机械学报 2023年第7期54卷 144-155页

作者：苏微赵庆辉赖庆辉谢观福田保宁王永杰昆明理工大学现代农业工程学院昆明650500

针对蚕豆种子粒径大、三轴尺寸差异大,充种困难的问题,设计了一种带有平带辅助充种装置的气吸式蚕豆精量排种器。通过对充种过程中的动力学分析阐述了平带辅助充种装置及种子的运动机理;利用计算流体力学和离散元法双向耦合模拟的方法(C... 详细信息

针对蚕豆种子粒径大、三轴尺寸差异大,充种困难的问题,设计了一种带有平带辅助充种装置的气吸式蚕豆精量排种器。通过对充种过程中的动力学分析阐述了平带辅助充种装置及种子的运动机理;利用计算流体力学和离散元法双向耦合模拟的方法(Computational fluid dynamics and discrete element method,CFD-DEM),开展了单因素试验,确定了影响排种器充种性能的主要零部件参数并明晰了平带辅助充种机理;搭建试验台架,选取作业速度、平带输入轴转速和负压为试验因素,合格指数、重播指数、漏播指数为试验指标,进行了二次回归正交组合试验。试验结果表明,影响排种器合格指数的因素主次顺序为:作业速度、负压、平带输入轴转速。对试验结果进行多目标优化,得到最优参数组合为作业速度5.69 km/h、平带输入轴转速395 r/min、负压3845 Pa,对此结果进行排种器性能试验验证,此时合格指数为91.6%、重播指数为3.8%、漏播指数为4.6%,满足蚕豆播种要求。

关键词：蚕豆排种器耦合仿真充种气吸式离散元

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复杂环境下风冷柴油机工作及冷却性能研究

内燃机工程 2023年第6期44卷 46-53页

作者：张乐向建华北京理工大学机械与车辆学院北京100081

针对一款V型风冷柴油机,研究其在不同海拔、温度环境下的工作性能及冷却散热能力,进而提高柴油机热效率。为充分考虑动力舱下柴油机的冷却散热,提出一种将动力舱模型一维离散,以此搭建柴油机冷却系统模型的方法,并与柴油机工作模型进行... 详细信息

针对一款V型风冷柴油机,研究其在不同海拔、温度环境下的工作性能及冷却散热能力,进而提高柴油机热效率。为充分考虑动力舱下柴油机的冷却散热,提出一种将动力舱模型一维离散,以此搭建柴油机冷却系统模型的方法,并与柴油机工作模型进行耦合仿真。结果表明:柴油机在2000 r/min外特性工况条件下,外界环境海拔、温度的升高使得柴油机缸内燃烧工作曲线后移,海拔每增加1000 m,放热峰值点后移2°,缸内燃气温度升高;一定转速下的风扇空气质量流量会随海拔、温度的增大而减小,柴油机冷却能力下降,缸盖燃气侧表面平均温度升高;柴油机热效率随海拔、温度的升高而降低,高海拔、高温环境下,增大风扇转速可提升柴油机热效率,随着风扇转速提高,海拔4000 m、温度20℃环境下,柴油机热效率从29.7%升至35.7%。

关键词：风冷柴油机一维离散耦合仿真复杂环境热效率

穴盘苗高速移栽机吊杯式栽植器膜上成穴性能仿真与试验

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中国农机化学报 2022年第7期43卷 1-7,F0003页

作者：杨启志朱梦岚贾翠平李章彦何文兵胡建平江苏大学农业工程学院江苏镇江212013

吊杯式移栽机具有成穴、移栽一次性完成,可以覆膜作业等优点,已成为移栽作业中使用较多的移栽机械。吊杯式栽植器为吊杯式移栽机的主要作业部件,不同形状吊杯能影响移栽机的膜上成穴性能及栽植品质。借助离散元仿真软件EDEM及多体系统... 详细信息

吊杯式移栽机具有成穴、移栽一次性完成,可以覆膜作业等优点,已成为移栽作业中使用较多的移栽机械。吊杯式栽植器为吊杯式移栽机的主要作业部件,不同形状吊杯能影响移栽机的膜上成穴性能及栽植品质。借助离散元仿真软件EDEM及多体系统动力学分析软件RecurDyn,耦合仿真分析两种不同形状的吊杯在栽植频率为72株/(min·行)时的撕膜大小,仿真结果得出圆锥形吊杯的成穴性能优于锥形吊杯,锥形吊杯形成的膜口纵向尺寸为105.37 mm,圆锥形吊杯形成膜口纵向尺寸为101.26 mm;最后通过室内台架试验,检验两种不同形状吊杯的栽植机构的膜上成穴性能,并验证EDEM-RecurDyn耦合仿真结果的合理性。结果表明,仿真试验结果与台架试验结果趋势一致,锥形吊杯的膜口纵向尺寸约为130.58 mm,圆锥形吊杯的膜口纵向尺寸约为121.40 mm,证明所采用EDEM-RecurDyn耦合仿真研究吊杯式栽植器成穴特性的方法是可行的,就地膜的损伤程度而言,圆锥形吊杯的膜上成穴性能优于锥形吊杯。

关键词：移栽机吊杯式栽植器离散元法多体系统动力学分析耦合仿真成穴性能试验

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下肢外骨骼人机耦合交互力特性分析

医用生物力学 2022年第2期37卷 305-311页

作者：周泽世朱钧朱云超张鑫彬陈文明马昕复旦大学工程与应用技术研究院上海200433 上海航天控制技术研究所上海200233 复旦大学附属华山医院足踝外科上海200040

目的提出一种基于虚拟肌肉的人机耦合动力学建模方法,对穿戴外骨骼步行过程的人机交互力及穿戴者肌骨系统的肌肉激活情况等特征进行量化分析。方法首先在穿戴外骨骼的步态实验中,利用人体动作捕捉系统和自行开发的力学监测装置,同步获... 详细信息

目的提出一种基于虚拟肌肉的人机耦合动力学建模方法,对穿戴外骨骼步行过程的人机交互力及穿戴者肌骨系统的肌肉激活情况等特征进行量化分析。方法首先在穿戴外骨骼的步态实验中,利用人体动作捕捉系统和自行开发的力学监测装置,同步获取穿戴者步行动力学、肌电信号、外骨骼驱动状态及局部的法向人机交互力信息;然后,在肌骨系统建模环境中建立人机耦合模型,并以步态实验数据和外骨骼关节扭矩作为耦合模型的驱动信息,进行逆动力学计算;最后,对模型的仿真数据与实验测试结果进行对比,量化评估下肢外骨骼人机耦合模型的有效性。结果耦合模型逆动力学计算的法向交互力以及下肢肌肉激活情况与步态实验测量结果相比,在响应曲线趋势上均具有良好一致性,其中交互力结果具有高程度的相关性(r=0.931,P耦合模型可有效计算人与外骨骼交互力。该耦合模型的建立为以后外骨骼结构优化与控制算法的验证与迭代,以及外骨骼助行助力功效的性能评估提供理论依据。

关键词：下肢外骨骼耦合仿真步态

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压敏电阻的热应力分析及结构优化

仪表技术与传感器 2023年第2期 44-49页

作者：王婧雷程梁庭王丙寅陈国锋中北大学动态测试技术国家重点实验室山西太原030051 内蒙古动力机械研究所内蒙古呼和浩特010000

为解决SOI压阻式压力传感器敏感芯片上电阻条因热应力堆积导致的断裂问题,通过在电阻条上容易堆积应力的弯折处建立平滑倒角的方式来降低热应力堆积,提高电阻条的热稳定性。利用多物理场耦合分析软件对有无倒角的2种结构进行仿真分析,... 详细信息

为解决SOI压阻式压力传感器敏感芯片上电阻条因热应力堆积导致的断裂问题,通过在电阻条上容易堆积应力的弯折处建立平滑倒角的方式来降低热应力堆积,提高电阻条的热稳定性。利用多物理场耦合分析软件对有无倒角的2种结构进行仿真分析,仿真结果表明:在常压450℃条件下,倒角的存在使得电阻条弯折处的应力比无倒角的结构降低了50%。在300℃测试环境下无倒角电阻发生断裂,而有倒角电阻在300℃测试以及之后的温度测试中结构完好,电压输出正常,表明倒角的设计有助于提高敏感芯片的耐温性,从而提高传感器的热稳定性。

关键词：压阻式压力传感器热应力敏感芯片电阻条耦合仿真优化设计

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双轨道弹射式水稻精量直播排种器设计与试验

农业机械学报 2023年

作者：李汉青颜丙新武广伟凌琳赵春江孟志军北京市农林科学院智能装备技术研究中心东北农业大学电气与信息学院智能农业动力装备全国重点实验室

针对现有排种器存在投种不顺及大播量成穴性较差等问题，本文设计了一种双轨道弹射式水稻精量直播排种器。基于理论分析设计了关键部件，利用DEM-MBD耦合仿真技术得到了弹簧力参数及因素取值范围，明确了转速超过35 r/min后排种器的性... 详细信息

针对现有排种器存在投种不顺及大播量成穴性较差等问题，本文设计了一种双轨道弹射式水稻精量直播排种器。基于理论分析设计了关键部件，利用DEM-MBD耦合仿真技术得到了弹簧力参数及因素取值范围，明确了转速超过35 r/min后排种器的性能显著下降。以合格率、漏播率及重播率为性能评价指标开展台架正交试验，研究转速、调节深度及稻种球度对排种器工作性能的影响，建立排种性能评价指标的回归预测模型。试验结果表明：排种轮转速为23.06r/min、型孔深度为8.99mm、稻种球度为52.7%时，排种器的合格率为88.58%、漏播率为4.43%、重播率为6.99%，排种器工作性能最佳。为验证排种器的工作性能及优化后参数的准确性，开展了田间试验，试验结果与优化后的结果保持一致，回归方程预测结果的误差小于2%，验证了试验的可行性及参数的准确性，排种器在最优参数下穴径合格率为100%、平均穴径为3.62cm、穴径变异系数为18.45%、平均穴距22.68cm、穴距变异系数8.43%、平均穴粒数11.08、穴粒数变异系数17.56%。所设计的排种器具有较好的播种性能，较高的穴径合格率及较低的变异系数，表明该排种器具有良好的成穴性能。

关键词：水稻精量排种器双轨道弹射式性能耦合仿真

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基于气固两相流耦合的雷蒙机分级规律研究

矿业研究与开发 2023年第3期43卷 191-197页

作者：陈伟燚卢伟姚嘉姜兵兵张鑫桂林电子科技大学机电工程学院广西桂林市541004

为了研究雷蒙机分级转笼参数对成品颗粒收集效率的影响,基于FLUENT软件的离散项模型(DPM),利用Design-Expert10进行三因素三水平的响应面试验设计,将转笼转速、叶片数、叶片安装角度作为变量,成品颗粒收集效率作为研究对象,进行气固两... 详细信息

为了研究雷蒙机分级转笼参数对成品颗粒收集效率的影响,基于FLUENT软件的离散项模型(DPM),利用Design-Expert10进行三因素三水平的响应面试验设计,将转笼转速、叶片数、叶片安装角度作为变量,成品颗粒收集效率作为研究对象,进行气固两相流耦合仿真试验。仿真试验结果表明提高转笼转速以及增加叶片数量有利于提高雷蒙机的成品收集效率。仿真分析采用双相耦合的计算方法,但结果表明颗粒的运动轨迹主要受到风场影响,局部涡流会改变颗粒运动轨迹,优化结构设计尽可能地减少局部涡流,能够顺畅保证颗粒进行分级运动。结合风场趋势分析得到:颗粒在分级区域所受径向速度较小时有利于颗粒从叶片间隙之间平稳地进入转笼内部进行分级;切向速度较大时有利于收集更小粒径的颗粒。研究成果为提高雷蒙机颗粒收集效率以及结构优化提供了参考依据。

关键词：雷蒙机气固两相流耦合仿真响应面试验分级效率

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船用柴油机冷却系统故障诊断与运维技术研究

船用柴油机冷却系统故障诊断与运维技术研究

作者：谢光洪哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

冷却系统是柴油机最重要的辅助系统之一，向主机提供适当压力、温度和充足流量的冷却水，维持柴油机工作在最佳温度环境，以确保其具有最佳的工作效率及长期的使用寿命。冷却系统的可靠性将对主机的运行产生很大影响。实际中，因冷却系... 详细信息

冷却系统是柴油机最重要的辅助系统之一，向主机提供适当压力、温度和充足流量的冷却水，维持柴油机工作在最佳温度环境，以确保其具有最佳的工作效率及长期的使用寿命。冷却系统的可靠性将对主机的运行产生很大影响。实际中，因冷却系统故障引发柴油机故障的实例屡见不鲜。建立冷却系统故障诊断系统对及时发现并排除故障，保证柴油机正常运行尤为重要。故障诊断系统需要故障数据提供支持，通过实验获得故障数据不仅需要较大的成本，且部分故障会对设备造成不可逆的损伤。基于仿真软件对故障进行模拟获取故障数据，不仅节省成本，也避免了设备的损坏，是目前故障诊断系统开发的重要环节。　　本文以7G80ME-C柴油机冷却系统为研究对象，根据其工作原理，在仿真平台中建立了柴油机冷却系统模型;并从试验设备选取、温度传感器布置、实验电路设计以及信号采集系统设计等方面入手，设计了柴油机冷却系统台架实验方案;记录了实验数据，对仿真模型的准确性进行了验证。根据多年跟船的工作经验，对柴油机冷却系统的故障进行了较为全面的总结，并根据故障发生的频率，选取了4种典型故障;并通过故障树分析法，选取了5种冷却系统性能参数;随后对4种典型故障进行模拟，分析了5种性能参数在不同故障下的变化规律，获取故障数据;使用故障数据作为样本集，基于BP神经网络(BPNN)建立故障诊断模型。根据7G80ME-C柴油机工作原理建立了仿真模型，并基于试车数据对模型的准确性进行了验证;用集总参数法，建立柴油机工作过程-冷却系统-燃烧室耦合仿真模型。并针对高温淡水泵机械故障与中央冷却器脏堵2种典型故障，对柴油机的稳态性能以及动态性能的影响进行了研究。　　本文研究结果表明:故障诊断模型可以通过5种性能参数的变化对4种故障进行准确的诊断，证明了本文故障模拟提供的故障样本集是完整的，可以为柴油机冷却系统故障诊断提供支持与帮助。柴油机冷却系统故障会通过影响柴油机进气温度以及柴油机壁温等方式，影响柴油机以及涡轮增压器等设备的工作性能;同时，中央冷却器热阻以及高温淡水流量等参数在一定程度上发生变化时，会提高柴油机的经济性，但也增加了柴油机的机械负荷以及热负荷。本文的研究结果可以为柴油机安全与高效运行提供一定的理论支持。

关键词：柴油机冷却系统实验故障树耦合仿真

直升机综合热能管理系统与舱室热环境耦合影响研究

同方学位论文库评论

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直升机综合热能管理系统与舱室热环境耦合影响研究

作者：代子杰沈阳航空航天大学

学位级别：硕士

随着现代飞机的不断发展,直升机飞行时需求的制冷制热量以及对系统性能的要求越来越高,将飞机不同系统相互结合提升工作范围,统一为一个综合系统是其发展的方向。综合热能管理系统对座舱环境有直接的影响,舒适的环境,保证了乘员顺利的... 详细信息

随着现代飞机的不断发展,直升机飞行时需求的制冷制热量以及对系统性能的要求越来越高,将飞机不同系统相互结合提升工作范围,统一为一个综合系统是其发展的方向。综合热能管理系统对座舱环境有直接的影响,舒适的环境,保证了乘员顺利的完成飞行任务。因此,本文设计了新型的综合热能管理系统,并与座舱三维模型耦合计算评估其对乘员座舱热环境的影响。本文设计了新型综合热能管理系统的整体构型,包括热泵型蒸发制冷循环子系统、滑油子系统、发动机尾气废热回收子系统、座舱子系统,利用滑油废热提升系统制热量拓宽运行范围,利用发动机尾气废热加热新鲜冷空气,降低系统座舱升温时间。构建一维系统的仿真模型,校核评估此系统在不同温度环境下的制冷制热量以及座舱温度在极冷条件下的调节时间。对座舱三维环境进行了建模与稳态计算,建立了包括(乘员周围温度,乘员周围速度,PMV,空气龄指数)的乘员舒适性评估模型,并评估了乘员热舒适性与座舱内气流组织温度、速度的空间变化。耦合计算了系统制冷制热量,COP值与座舱热环境温度场,PMV变化场以及对五名乘员温度,PMV值的时间变化进行了分析。从直升机总体冷热源分析入手,完成综合热能管理系统的整体构型设计,再利用AMESim构建一维的系统仿真模型,对其进行稳态分析校核设计指标。利用STAR-CCM+构建座舱的三维模型,对其进行稳态计算,分析乘员舒适性指标。最后对极热、标准、极冷环境下的一维系统模型与座舱三维模型进行动态耦合计算。系统在极热环境下最高可以达到14k W的制冷量,在极冷环境下最高可以达到9k W的制热量满足设计指标,对乘员周围温度,周围速度,PMV与空气龄的变化进行了分析,均满足乘员的舒适性要求。通过两者的相互耦合弥补了一维模拟时不能查看舱内气流运动的情况,和三维座舱不能根据飞行状态实时调节边界环境的情况。论文所设计提出的综合热能管理系统极大的提升了普通蒸发循环系统的制热量,拓宽了热能管理系统的工作范围,并满足了在系统调节时实时探查坐舱热环境的需求。本文对直升机的综合热能管理系统的设计与舱室热环境舒适性评估具有一定的指导意义。

关键词：热能管理系统直升机座舱耦合仿真滑油废热尾气废热回收