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仿人表情机器人的下颌机构设计与运动

上海交通大学学报 2024年第8期58卷 1231-1239页

作者：赵威袁绍珂李忆楠费燕琼上海交通大学机器人研究所上海200240

针对目前仿人表情机器人口部运动模式单一的问题,基于人类下颌的解剖学运动机理,设计了一种新颖的多自由度仿生下颌机构.建立了仿生下颌机构的逆向运动学模型,分析了其运动模式,实现了仿生下颌机构在空间中的多自由度运动.对多自由度仿... 详细信息

针对目前仿人表情机器人口部运动模式单一的问题,基于人类下颌的解剖学运动机理,设计了一种新颖的多自由度仿生下颌机构.建立了仿生下颌机构的逆向运动学模型,分析了其运动模式,实现了仿生下颌机构在空间中的多自由度运动.对多自由度仿生下颌机构进行了多刚体仿真,并通过实验验证了其可行性.仿真和实验结果表明,基于逆向运动学模型,该机构可以模拟人类下颌的张合、前推、偏移3种基本运动模式,以及咀嚼、咬唇等口部复杂运动模式,弥补了现有仿人表情机器人口部运动模式受限的问题.

关键词：仿生下颌仿生机器人表情机器人机构设计逆运动学分析

具有疏水性表面的智能调温纺织品的制备及其性能

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化工进展 2024年第6期43卷 3247-3255页

作者：田小蝶何兆禹张鹏上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240

智能调温纺织品能够对外界环境温度变化起到一定的缓冲与调节作用。本文以相变温度为18℃的石蜡为核层,聚偏氟乙烯-六氟丙烯/纳米SiO_(2)为壳层,采用同轴静电纺丝技术制备了一种能有效克服石蜡泄漏的智能调温纺织品。其纤维在微观下具... 详细信息

智能调温纺织品能够对外界环境温度变化起到一定的缓冲与调节作用。本文以相变温度为18℃的石蜡为核层,聚偏氟乙烯-六氟丙烯/纳米SiO_(2)为壳层,采用同轴静电纺丝技术制备了一种能有效克服石蜡泄漏的智能调温纺织品。其纤维在微观下具备明显可见的核壳结构,潜热可达70.08J/g,且经过400次加热-冷却循环后潜热未出现明显变化,表现出了良好的稳定性。该智能纺织品具备疏水表面,由于SiO_(2)纳米颗粒在纤维表面形成纳米突起,与无纳米SiO_(2)颗粒的纤维织物相比,水在该纤维织物表面的接触角提升了16.1°。此外,在酸、碱、盐等条件下均能保持较大接触角,分别达到129.4°、133.3°和135.6°,具备较强的环境适应性。红外成像实验表明,与不含相变材料的织物相比,在降温过程中,该智能调温纺织品可将温度保持在10℃以上的时间延长83.3%,而在升温过程中可将温度维持在20℃以下的时间延长204.76%,表现出良好的温度调节能力。研究结果为石蜡相变调温织物的后续研究奠定了基础,并对类似的智能调温织物研究具有一定的参考价值。

关键词：静电纺丝纳米纤维织物纳米颗粒相变材料

基于离合器滑摩扭矩估计的并联式气电混合动力船舶模式切换控制

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中国机械工程 2024年第8期35卷 1489-1497页

作者：彭程陈俐傅圣来上海交通大学动力装置与自动化研究所上海200240

在并联式气电混合动力船舶由纯电到混动的模式切换过程中,需要通过离合器的滑摩作用来完成动力的耦合,然而离合器滑摩扭矩具有很大的不确定性,导致其名义值偏离实际值,使得基于名义值的模式切换控制失效,造成传动轴系冲击。针对上述问题... 详细信息

在并联式气电混合动力船舶由纯电到混动的模式切换过程中,需要通过离合器的滑摩作用来完成动力的耦合,然而离合器滑摩扭矩具有很大的不确定性,导致其名义值偏离实际值,使得基于名义值的模式切换控制失效,造成传动轴系冲击。针对上述问题,提出了一种基于离合器滑摩扭矩估计的模式切换控制方法。采用扰动观测器与未知输入观测器结合的方式实现了离合器滑摩扭矩的估计,并基于估计值设计了驱动电机以及天然气发动机扭矩控制律。仿真与台架试验结果表明,所提的离合器滑摩扭矩估计方法有较好的估计效果,基于估计值的模式切换控制策略能够有效减小轴系冲击。

关键词：气电混合动力船舶模式切换扭矩估计离合器

热处理对Mg-12Y-1Al合金组织及性能的影响

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材料工程 2024年第3期52卷 129-136页

作者：聂敬敬潘玥袁杏夏先朝孙京丽李扬欣应韬肖旅上海航天精密机械研究所上海201600 上海交通大学上海200240

采用光学显微镜、X射线衍射仪及扫描电镜等研究固溶处理、时效处理后Mg-12Y-1Al合金的显微组织,利用拉伸实验分析热处理前后合金在室温及高温200℃下的力学性能,使用电化学方法测试热处理前后合金的耐腐蚀性能。结果表明:Mg-12Y-1Al合... 详细信息

采用光学显微镜、X射线衍射仪及扫描电镜等研究固溶处理、时效处理后Mg-12Y-1Al合金的显微组织,利用拉伸实验分析热处理前后合金在室温及高温200℃下的力学性能,使用电化学方法测试热处理前后合金的耐腐蚀性能。结果表明:Mg-12Y-1Al合金的铸态组织由α-Mg基体、Mg_(24)Y_(5)相和Al_(2)Y相组成。Mg-12Y-1Al具有优异的高温热稳定性,在520℃×16 h(T4)固溶处理后,晶粒没有长大,产生新的长周期有序堆垛相(LPSO);225℃×30 h(T6)时效处理对组织的影响不大。与室温下的性能相比,T4态合金在200℃下的极限抗拉强度没有降低,而伸长率由室温的1.3%提高至12.5%。此外,Mg-12Y-1Al合金经固溶及时效处理后耐腐蚀性能得到提升,腐蚀电流密度由铸态的2.799×10^(-5)A/cm^(2)降低至1.551×10^(-5)A/cm^(2)。

关键词： Mg-12Y-1Al合金热处理显微组织力学性能腐蚀行为

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低温贮箱中相变过程高效率瞬态数值模拟方法

工程热物理学报 2024年第1期45卷 194-198页

作者：左忠琪邹震峰蒋文兵黄永华上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240

闭口低温贮箱在超低热流密度作用下的自增压瞬态过程模拟通常需要耗费巨量的计算资源。使用常规硬件和现有通用CFD商业软件求解此类长周期瞬态模拟往往耗时过长。本文基于OpenFOAM开源计算流体力学平台,提出了针对贮箱内气液相变引起的... 详细信息

闭口低温贮箱在超低热流密度作用下的自增压瞬态过程模拟通常需要耗费巨量的计算资源。使用常规硬件和现有通用CFD商业软件求解此类长周期瞬态模拟往往耗时过长。本文基于OpenFOAM开源计算流体力学平台,提出了针对贮箱内气液相变引起的自增压瞬态过程的快速计算模型,获得了相较于以往常用商业求解器Fluent十倍以上的计算效率提升。同时,得到了模型系数在液氮贮箱自增压过程的取值规律。结果表明,本模型精度较以往热力学平衡模型显著提升。

关键词：低温贮箱自增压蒸发冷凝数值模型快速模拟

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利用量子对应态原理预测正仲氢输运性质

工程热物理学报 2024年第3期45卷 622-627页

作者：孟垂举秦旭进黄永华上海交通大学制冷与低温工程研究所上海市200240

基于量子对应态原理并考虑氢同分异构体之间的结构差异,建立了适用于预测低温正氢与仲氢输运参数的数学模型,明确了对比黏度和对比导热系数与对比德布罗意波长之间的线性关系,并使用所建立数学模型预测了正氢与仲氢的黏度与导热系数。... 详细信息

基于量子对应态原理并考虑氢同分异构体之间的结构差异,建立了适用于预测低温正氢与仲氢输运参数的数学模型,明确了对比黏度和对比导热系数与对比德布罗意波长之间的线性关系,并使用所建立数学模型预测了正氢与仲氢的黏度与导热系数。通过对计算结果的检验分析,发现量子对应态原理方法可以较准确地预测温度20100 K及压力0.0110 MPa范围内正氢、仲氢的黏度及导热系数。压力对模型的预测精度影响显著,当环境压力小于1 MPa时,对应态原理预测误差基本控制在6%以内。进一步修正模型中的物性常数修正有望提高对应态原理预测精度。

关键词：正氢仲氢黏度导热系数量子对应态原理

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多箱电池包直冷热管理系统的实验研究

制冷学报 2024年

作者：李鑫盛贾腾赵耀姜山代彦军上海交通大学中英国际低碳学院太阳能发电及制冷教育部工程研究中心上海交通大学制冷与低温工程研究所

随着锂离子电池功率密度不断提高以及高功率快充技术的发展，电池热管理系统的设计已成为研究的重点和难点。基于吹胀式冷板构建了一种多箱电池包直冷热管理系统，并对系统在不同运行工况下的性能表现进行了实验研究。实验结果表明：在0... 详细信息

随着锂离子电池功率密度不断提高以及高功率快充技术的发展，电池热管理系统的设计已成为研究的重点和难点。基于吹胀式冷板构建了一种多箱电池包直冷热管理系统，并对系统在不同运行工况下的性能表现进行了实验研究。实验结果表明：在0.5 C倍率充电工况下，压缩机转速为2 400 r/min时，系统的平均性能系数(COP)可达到5.83，冷板的最大无量纲压力损失系数为6.27%，冷板间最大温差为1.90℃。冷板间的温差随着压缩机转速升高和冷板热载荷的增加而增大，冷板间最大温差为3.99℃。系统COP随着压缩机转速的升高而降低，系统COP最高可达7.41。

关键词：热管理系统直冷多箱电池包性能系数

液氧/液甲烷零蒸发共底贮存系统冷屏热均匀性能分析

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工程热物理学报 2024年第8期45卷 2215-2222页

作者：张武杰许安易蒋文兵孙培杰李鹏苗蕊娇黄永华上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240 上海宇航系统工程研究所上海201108

共底贮箱是低温推进剂贮箱的理想形式之一,其两侧低温推进剂的无损贮存是亟待解决的关键技术。本文结合已搭建的液氧/液甲烷零蒸发共底贮存实验装置,建立了零蒸发共底贮存系统冷屏仿真模型。针对非稳态流动传热过程中温度的位变与时变特... 详细信息

共底贮箱是低温推进剂贮箱的理想形式之一,其两侧低温推进剂的无损贮存是亟待解决的关键技术。本文结合已搭建的液氧/液甲烷零蒸发共底贮存实验装置,建立了零蒸发共底贮存系统冷屏仿真模型。针对非稳态流动传热过程中温度的位变与时变特性,提出了温度离散系数,其相比不均匀系数更适用于评价非稳态流动传热过程中冷屏的热均匀特性。结果表明,采用蛇形盘管的冷屏在非稳态过程中具有良好的热均匀性,冷屏最大温度离散系数为3.85%。

关键词：低温推进剂共底贮箱热均匀性温度离散系数

基于覆膜成型MOF材料的太阳能空气取水装置

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工程热物理学报 2024年第5期45卷 1308-1313页

作者：邵昭孙瑞琨陈芷荟杜帅王如竹上海交通大学机械与动力工程学院制冷与低温研究所上海200240

全球性的淡水危机大幅促进了水资源获取方式的研究。其中太阳能吸附式空气取水由于其无需外界输入电能,可适应多种离网式的应用场景等优点而逐渐成为水科学领域的研究热点。本文从太阳能吸附式空气取水基本原理入手,报道了一种结构紧凑... 详细信息

全球性的淡水危机大幅促进了水资源获取方式的研究。其中太阳能吸附式空气取水由于其无需外界输入电能,可适应多种离网式的应用场景等优点而逐渐成为水科学领域的研究热点。本文从太阳能吸附式空气取水基本原理入手,报道了一种结构紧凑的覆膜成型MOF的太阳能空气取水装置。该装置利用覆膜加成型工艺,克服了传统粉末材料导热差、密度低的劣势,同时在总高5cm紧凑的热设计结构下,该装置仍然可以保持45℃的最大温差,保障了空气取水过程的进行。经过测试,该装置在干旱工况下,材料的单位质量吸附量达到了0.56g·g^(-1),折合每平方米光热板可产水312g,有望为沙漠等干旱离网场景提供新的用水途径。

关键词：吸附式空气取水 MOF 太阳能与能源利用