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一种散热器的性能衰减实验研究

工程热物理学报 2024年第4期45卷 1162-1168页

作者：纳鑫郭鈺乾侯博卢鑫王良璧兰州交通大学机电工程学院兰州730070 铁道车辆热工教育部重点实验室(兰州交通大学) 兰州730070

内燃机车散热器是内燃机车冷却系统的核心组成部分,随着运行里程增加,翅片表面表面积灰,散热器管内沉积污垢,或由于腐蚀冲蚀等,部分管子破损后堵管。如此一系列的累计作用,导致散热热阻增大,空气侧、水侧流动阻力增加,严重降低散热器的... 详细信息

内燃机车散热器是内燃机车冷却系统的核心组成部分,随着运行里程增加,翅片表面表面积灰,散热器管内沉积污垢,或由于腐蚀冲蚀等,部分管子破损后堵管。如此一系列的累计作用,导致散热热阻增大,空气侧、水侧流动阻力增加,严重降低散热器的性能,最终不能满足内燃机车柴油机的工作要求。为了给运用管理部门提供做出多长时间大修或更换散热器决策依据,需要散热器性能衰减规律。为此,论文通过对运行里程达到90、180万公里HXN5型内燃机车上拆检的散热器进行传热性能实验,获得该部件经90、180万公里后的实际性能状态。在额定运行工况(额定水流量及空气质量流速为10.3 kg·m^(-2)·s^(-1)时),相较于全新HXN5型内燃机车散热器,运行90万公里后主散热器传热系数下降了22.96%,运行180万公里后主散热器传热系数下降27.93%。另外,根据不同堵管率的实验结果表明堵管为散热器性能衰减的次要因素,主要因素是翅片表面及管内壁的污垢热阻。

关键词： HXN5型内燃机车散热器实验研究传热性能

基于ISSA-VMD的地铁构架应力谱门槛值自适应确定方法

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中国铁道科学 2024年第4期45卷 180-188页

作者：薛海叶层林和永峰陈江涛兰州交通大学机电工程学院甘肃兰州730070

针对地铁构架应力谱编制过程中小应力循环舍弃缺乏标准可依的问题,提出基于改进麻雀搜索算法(ISSA)和应力-时间历程信号变分模态分解(VMD)的应力谱门槛值自适应确定方法。首先,通过融合Tent混沌映射、鱼鹰优化算法和柯西变异策略改进麻... 详细信息

针对地铁构架应力谱编制过程中小应力循环舍弃缺乏标准可依的问题,提出基于改进麻雀搜索算法(ISSA)和应力-时间历程信号变分模态分解(VMD)的应力谱门槛值自适应确定方法。首先,通过融合Tent混沌映射、鱼鹰优化算法和柯西变异策略改进麻雀搜索算法,从而避免陷入局部最优,提高分析效率;其次,采用ISSA优化VMD的分解个数和惩罚因子,实现关键参数确定;最后,根据最优参数组合,对应力信号进行VMD分解,并结合疲劳损伤占比、均方根和均方误差等参数对分解得到不同分量信号的中心频率进行综合分析,提取损伤占比较大的信号频率作为截止频率,从频域层面实现小应力门槛值的确定。结果表明:采用此方法确定的小应力门槛值使得应力雨流循环总数降低17.1%,实际损伤较传统方法所得结果减少7.8%,在有效反映应力所造成疲劳效应的同时保留了应力循环特性,提高了应力谱编制效率,从而为地铁构架应力谱编制过程中小应力门槛值的合理确定提供了参考。

关键词：地铁构架应力谱小应力门槛值疲劳损伤 ISSA-VMD

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铁路货车钩舌检修数字孪生车间的研究与应用

计算机集成制造系统 2024年第7期30卷 2474-2485页

作者：杨康吴少培董志宇李国芳丁旺才兰州交通大学机电工程学院甘肃兰州730070

为了实现对铁路货车检修车间的实时透明管控,提高车间管理的信息化和智能化水平。首先,基于数字孪生技术,提出一种数字孪生检修车间六维模型,介绍了系统核心功能和开发流程,并详细阐述了数据采集及交换、三维可视化场景构建,被检对象生... 详细信息

为了实现对铁路货车检修车间的实时透明管控,提高车间管理的信息化和智能化水平。首先,基于数字孪生技术,提出一种数字孪生检修车间六维模型,介绍了系统核心功能和开发流程,并详细阐述了数据采集及交换、三维可视化场景构建,被检对象生成等全要素精准建模过程。其次,基于分布式MQTT构架的数据采集及交换的方法,建立多源异构数据流转节点的状态矩阵,利用嵌入式设备、采集卡、传感器,逻辑控制器与车间管控系统进行数据交换,结合检修车间设备、物料、产线等检修全过程动态模型,构建了虚实交互映射的检修车间数字孪生系统。最后,通过基于数据挖掘的钩舌检修跟踪、检修工艺甘特图等技术输出,展示了数字孪生关键技术在钩舌智能检修中的应用场景,验证了所提方法的有效性,同时为数字孪生在智能轨道交通中的应用提供参考。

关键词：数字孪生检修车间实时信息铁路货车

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刚柔耦合串并联康复机械臂运动特性分析

机械强度 2024年第4期46卷 952-958页

作者：李文霞赵志刚赵祥堂陈毅凡兰州交通大学机电工程学院兰州730070

针对目前大多数上肢康复机器人在结构上存在的不足,首先,设计了一种兼具绳索驱动和并联机构优点的4自由度刚柔耦合串并联康复机械臂。其次,在基于此康复机械臂绳索空间和关节空间映射关系的条件下,运用D⁃H坐标法建立了康复机械臂的运动... 详细信息

针对目前大多数上肢康复机器人在结构上存在的不足,首先,设计了一种兼具绳索驱动和并联机构优点的4自由度刚柔耦合串并联康复机械臂。其次,在基于此康复机械臂绳索空间和关节空间映射关系的条件下,运用D⁃H坐标法建立了康复机械臂的运动学模型。最后,在Matlab环境下,仿真分析了各关节角与绳长、速度随时间变化的关系曲线。分析结果表明,该刚柔耦合串并联康复机械臂结构设计的合理性,也为分析康复机械臂的轨迹规划问题提供理论基础。

关键词：刚柔耦合康复机械臂结构设计正逆运动学仿真分析

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模糊自适应交流异步电机矢量控制

科学技术与工程 2024年第13期24卷 5381-5387页

作者：达朝华崔彦良兰州交通大学机电工程学院兰州730070

为提升传统交流异步电机矢量控制系统的控制效果,解决由交流电机特性带来的响应速度慢和稳态抖动等问题,设计了一种模糊自适应矢量控制系统,对传统的矢量控制系统进行改进,设计了按转子磁场定向的四闭环矢量控制系统,并且针对传统矢量... 详细信息

为提升传统交流异步电机矢量控制系统的控制效果,解决由交流电机特性带来的响应速度慢和稳态抖动等问题,设计了一种模糊自适应矢量控制系统,对传统的矢量控制系统进行改进,设计了按转子磁场定向的四闭环矢量控制系统,并且针对传统矢量控制的稳态波动问题,加入了设计的定值控制器。在MATLAB/Simulink中搭建了仿真系统,为使实验结果更贴合实际,设计了交流异步电机所使用的整流逆变电路。仿真实验结果表明:该控制系统的动态性能更好,响应速度更快,且提升了抵抗负载的能力,具有更强的自适应性和鲁棒性。

关键词：异步电机矢量控制模糊自适应模糊控制

改进YOLOv5s的弱光水下生物目标检测算法

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北京航空航天大学学报 2024年第2期50卷 499-507页

作者：陈宇梁董绍江孙世政闫凯波重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074

针对水下光学图像目标检测过程中由于水中光线衰弱严重、图像环境复杂和拍摄设备移动等造成的生物识别精度低的问题,提出了基于改进YOLOv5s的弱光水下生物目标实时检测算法YOLOv5s-underwater。针对弱光水下光线衰弱的问题,引入了限制... 详细信息

针对水下光学图像目标检测过程中由于水中光线衰弱严重、图像环境复杂和拍摄设备移动等造成的生物识别精度低的问题,提出了基于改进YOLOv5s的弱光水下生物目标实时检测算法YOLOv5s-underwater。针对弱光水下光线衰弱的问题,引入了限制对比度自适应直方图均衡(CLAHE)算法对输入图像进行预处理,解决了颜色失真和图像毛糙的问题。针对复杂的弱光水下图像环境,提出了快速空间金字塔池化(SPPF)模块,解决了水下物体区分度低和特征损失严重的问题。针对拍摄设备移动带来的场景和形态变化问题,提出了一种基于旋转窗口的Swin-Transformer模块,提高了模型的泛化能力。针对水下小目标,修改了网络模型结构,提高了小目标的检测能力。仿真和实验结果表明:所提算法相较于YOLOv5s检测精度提高30.7%,证明了算法的有效性。

关键词：弱光水下生物目标 YOLOv5s 限制对比度自适应直方图均衡快速空间金字塔池化旋转窗口

基于改进灰度重心法的轨道扣件重构与故障诊断

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中国激光 2024年第8期51卷 85-93页

作者：肖圳孙世政郑天成庞珂魏子杰重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074

针对轨道扣件表面结构复杂导致的线结构光照射分布不均匀问题,研究了一种基于改进灰度重心法的光条中心线提取方法,精准重构了轨道扣件点云模型。基于点云模型提取了轨道扣件的结构特征信息,建立了轨道扣件缺陷检测组合分类器模型,实现... 详细信息

针对轨道扣件表面结构复杂导致的线结构光照射分布不均匀问题,研究了一种基于改进灰度重心法的光条中心线提取方法,精准重构了轨道扣件点云模型。基于点云模型提取了轨道扣件的结构特征信息,建立了轨道扣件缺陷检测组合分类器模型,实现了轨道扣件的弹条缺失、扣件歪斜、螺母缺失等缺陷检测。研究了基于表面法向量的螺母上平面解析方法,通过螺母松动测量实验实现了轨道扣件的松动检测。搭建了扣件故障诊断实验平台并开展了相关实验研究,实验结果表明,系统扣件故障检出率达到96%,扣件松紧度测量的总体误差低于0.2 mm,扣件故障诊断系统的检测效果和鲁棒性较好,对列车安全运行具有重要的现实意义。

关键词：测量三维图像处理轨道扣件线结构光中心线提取故障诊断

钠冷快堆钠-空气热交换器风阀流热固耦合研究

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核动力工程 2024年第3期45卷 206-212页

作者：高博张宇景孙宝平刘盛兰州交通大学机电工程学院兰州730070 兰州长信电力设备有限责任公司兰州730101

针对核电钠冷快堆钠-空气热交换器风阀在高温工作环境下存在的叶片卡涩现象和阀体强度失效问题,设计了一种双叶片钠冷快堆钠-空气热交换器风阀。利用流热固耦合方法对该风阀在不同开度下的流场流动特性、阀体温度分布、阀体变形及应力... 详细信息

针对核电钠冷快堆钠-空气热交换器风阀在高温工作环境下存在的叶片卡涩现象和阀体强度失效问题,设计了一种双叶片钠冷快堆钠-空气热交换器风阀。利用流热固耦合方法对该风阀在不同开度下的流场流动特性、阀体温度分布、阀体变形及应力情况进行了研究。结果表明:①风阀在开度45°以下时,流体通过风阀前后会产生明显的速度梯度和压力梯度;②局部温差越大的区域热应力值越大,最大应力为206.94 MPa,出现在框架侧密封板边缘处,最大应力值符合材料强度要求;③阀体变形及应力主要为受热引起的热变形和热应力,风阀最大变形量为3.3368 mm且框架变形量在各个方向均大于叶片变形量,新设计的风阀不会产生叶片卡涩现象。

关键词：钠-空气热交换器风阀流热固耦合热应力

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连续进出料鼓泡流化床停留时间分布的相似准则研究

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化工学报 2024年第2期75卷 543-552页

作者：屠楠刘晓群王驰宇方嘉宾西安工程大学机电工程学院陕西西安710600 西安交通大学化学工程与技术学院陕西西安712000

以连续进出料鼓泡流化床为研究对象,在Glicksman相似准则的基础上引入了扩散准则数,获得了具备颗粒停留时间分布(RTD)相似性的流化床相似放大准则,并明确了颗粒RTD的相似转换关系。对缩尺流化床模型与原型的流动行为及颗粒RTD进行了数... 详细信息

以连续进出料鼓泡流化床为研究对象,在Glicksman相似准则的基础上引入了扩散准则数,获得了具备颗粒停留时间分布(RTD)相似性的流化床相似放大准则,并明确了颗粒RTD的相似转换关系。对缩尺流化床模型与原型的流动行为及颗粒RTD进行了数值模拟分析,发现在给定的几何相似常数范围内(1

关键词：鼓泡流化床停留时间分布相似准则相似转换关系缩尺模型数值模拟