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固体燃料低碳燃烧技术研究进展

低碳化学与化工 2024年

作者：郑植沈骏刘雪松韩震晴上海工程技术大学机械与汽车工程学院

相较于传统燃烧方式，固体燃料低碳燃烧技术不仅能更好地提升能源的使用效率，还可以在一定程度上减少环境污染。目前较为成熟的固体燃料低碳燃烧技术包括煤掺氨燃烧、煤掺生物质燃烧、化学链燃烧和富氧燃烧。以煤掺氨燃烧的掺氨比、煤... 详细信息

相较于传统燃烧方式，固体燃料低碳燃烧技术不仅能更好地提升能源的使用效率，还可以在一定程度上减少环境污染。目前较为成熟的固体燃料低碳燃烧技术包括煤掺氨燃烧、煤掺生物质燃烧、化学链燃烧和富氧燃烧。以煤掺氨燃烧的掺氨比、煤掺生物质燃烧的生物质掺混比、化学链燃烧的载氧体及反应条件、富氧燃烧的反应条件及污染物排放等作为切入点，综述了固体燃料低碳燃烧技术的发展现状，并对其未来的发展进行了展望。对比不同形式煤燃烧的工况，发现掺氨比、生物质掺混比对煤燃烧过程氮氧化物排放量影响较大，甚至会影响锅炉的运行环境和整体效益。化学链燃烧和富氧燃烧可以提高CO2捕集效率，促进碳的转化，提高氧释放率，进而提高化学反应速率。

关键词：煤掺氨燃烧煤掺生物质燃烧化学链燃烧富氧燃烧污染物控制

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包裹光束飞秒激光脉冲的传输特性研究

光电子·激光 2024年

作者：许虎徐广陈曦王兆强卢晨晖上海工程技术大学机械与汽车工程学院

飞秒激光成丝传输中线性和非线性效应对光束能量分布和传输有重要影响，研究其在介质中成丝的传输特性将会拓展相关应用前景。由于光束的传播对输入光束的形状和波长极为敏感，可以通过改变输入光束的形状和波长来调控光束在介质中能量... 详细信息

飞秒激光成丝传输中线性和非线性效应对光束能量分布和传输有重要影响，研究其在介质中成丝的传输特性将会拓展相关应用前景。由于光束的传播对输入光束的形状和波长极为敏感，可以通过改变输入光束的形状和波长来调控光束在介质中能量和光强的分布。本文基于非线性薛定谔方程，研究了变化的波长和形状下，超高斯光束和包裹光束的传输特性。研究发现超高斯光束能够促进光束更快聚焦，也促使介质中光束光强和等离子体密度数值发生改变；超高斯光束和周围环形部分构成的包裹光束，由于存在“能量池”的作用有利于促进和维持光束的传播。此外减小光束的波长，有助于获得更大的光强箝位促进光束更快聚焦，光强的维持效果明显。

关键词：超快激光传输激光成丝超高斯光束包裹光束非线性薛定谔方程分步傅里叶法

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自适应预测时域参数MPC车辆轨迹跟踪控制

重庆理工大学学报（自然科学） 2024年第2期38卷 99-108页

作者：吴长水高绍元上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201620

为提升无人车辆在不同车速下轨迹跟踪控制的精度和稳定性,对传统定预测时域模型预测控制(MPC)控制器进行优化处理,提出了一种基于自适应预测时域参数MPC的车辆轨迹跟踪控制策略。通过灰色关联法确定不同目标车速工况下的MPC最优预测时... 详细信息

为提升无人车辆在不同车速下轨迹跟踪控制的精度和稳定性,对传统定预测时域模型预测控制(MPC)控制器进行优化处理,提出了一种基于自适应预测时域参数MPC的车辆轨迹跟踪控制策略。通过灰色关联法确定不同目标车速工况下的MPC最优预测时域参数,使用傅里叶逼近法对预测时域参数拟合,结合车辆动力学模型和MPC算法得到可随车速变化预测时域参数的半经验模型。该模型可根据车辆轨迹跟踪目标车速的变化选择相对最优预测时域。通过仿真对比试验和实车测试,结果表明:自适应预测时域参数MPC控制器在减少轨迹跟踪误差的同时提升了求解速度,其横摆角偏差均值降低14.7%,横向偏差均值降低21.7%,同时控制器对不同的目标车速工况也具有较强的适应性。

关键词：参数自适应模型预测控制轨迹跟踪车辆控制

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成形磨削人字齿轮齿面扭曲消减设计方法

机械传动 2024年第3期48卷 161-169页

作者：张鑫刘欣荣王慧鹏上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201620

齿面扭曲是螺旋线修形人字齿轮成形磨削时产生的一种加工误差,为了消减齿面扭曲,提高磨削精度,基于逆向思维提出了一种齿轮反扭曲加工计算方法来消减齿面扭曲引起的加工误差。根据成形磨削人字齿轮空间啮合坐标系,求解标准齿轮齿面、齿... 详细信息

齿面扭曲是螺旋线修形人字齿轮成形磨削时产生的一种加工误差,为了消减齿面扭曲,提高磨削精度,基于逆向思维提出了一种齿轮反扭曲加工计算方法来消减齿面扭曲引起的加工误差。根据成形磨削人字齿轮空间啮合坐标系,求解标准齿轮齿面、齿面扭曲和齿面反扭曲多位置处的接触线,并通过计算齿面法曲率和螺旋线修形量,建立人字齿轮齿面反扭曲模型;联合蒙特卡洛法对修形前后人字齿轮进行接触线优化,通过有限元方法分析齿面反扭曲和齿面扭曲的传动误差、齿面接触应力;最后,比较了修形后齿面扭曲和齿面反扭曲的动态特性。结果表明,齿面反扭曲加工能够有效消减人字齿轮齿面加工原理性误差,提高人字齿轮磨削精度。

关键词：成形磨削人字齿轮齿面扭曲齿面反扭曲蒙特卡洛法

AA2195-AZ31B搅拌摩擦焊温度与残余应力场的数值模拟

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兵器材料科学与工程 2024年第2期47卷 164-170页

作者：韩泽平曹丽杰上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201620

针对AA2195铝锂合金和AZ31B镁合金,基于耦合欧拉拉格朗日(coupled eulerian-lagrangian,CEL)方法,结合有限元分析软件Abaqus,建立了搅拌摩擦焊对接过程的有限元模型。同时,对焊接过程中的动态温度场及焊后残余应力场的分布进行了研究。... 详细信息

针对AA2195铝锂合金和AZ31B镁合金,基于耦合欧拉拉格朗日(coupled eulerian-lagrangian,CEL)方法,结合有限元分析软件Abaqus,建立了搅拌摩擦焊对接过程的有限元模型。同时,对焊接过程中的动态温度场及焊后残余应力场的分布进行了研究。结果表明:焊缝区域应力以纵向应力为主,最大残余应力在AA2195铝锂合金侧。垂直于焊缝的截面纵向应力呈“M”形分布,最大值约为220 MPa,双峰之间存在倒“V”形。焊接过程中温度变化趋势与应力循环曲线负相关。此外,针对2 mm厚的AA2195铝锂合金和AZ31B镁合金板材进行了搅拌摩擦焊试验,用盲孔法对焊后残余应力进行测试,验证了模型的准确性。

关键词：搅拌摩擦焊数值模拟温度残余应力 AA2195铝锂合金 AZ31B镁合金

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仿猛禽机器人稳态栖息动力学建模及参数优化

西南大学学报（自然科学版） 2024年第6期46卷 166-175页

作者：许勇郭书言魏馨梅上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201620

提出了一种在非结构化环境中具备可靠抓握和稳定栖息能力的仿猛禽机器人,求解了具有最小倾覆力矩的腿部最优尺寸,获得了满足倾覆力矩和动量约束的栖息成功参数域,设计了具有强大抓取力并通过自锁保持可靠抓握状态的欠驱动抓握腿爪.上述... 详细信息

提出了一种在非结构化环境中具备可靠抓握和稳定栖息能力的仿猛禽机器人,求解了具有最小倾覆力矩的腿部最优尺寸,获得了满足倾覆力矩和动量约束的栖息成功参数域,设计了具有强大抓取力并通过自锁保持可靠抓握状态的欠驱动抓握腿爪.上述确保稳定栖息的动力学参数优化设计,以及确保可靠抓握的精巧腿爪结构,为实现仿猛禽栖息机器人在遥感探测、搜救避险、环境监测等非结构化环境中的广泛应用奠定了基础.

关键词：仿猛禽机器人稳态栖息模型动量模型栖息成功参数域欠驱动抓握腿爪

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质子交换膜燃料电池密封泄漏率计算与研究

电源技术 2024年第6期48卷 1048-1055页

作者：曹翌霏邢彦锋曹菊勇张小兵杨夫勇上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201600

密封性能与质子交换膜燃料电池的工作效率和安全性密切相关。目前对燃料电池的研究难以通过定量计算氢气泄漏率来准确保障其密封性能。针对以上问题,提出了一种基于流体压力渗透的泄漏率计算方法。该方法在平行平板泄漏模型的基础上改进... 详细信息

密封性能与质子交换膜燃料电池的工作效率和安全性密切相关。目前对燃料电池的研究难以通过定量计算氢气泄漏率来准确保障其密封性能。针对以上问题,提出了一种基于流体压力渗透的泄漏率计算方法。该方法在平行平板泄漏模型的基础上改进,引入平板缝隙高度参数;使用Greenwood-Williamson模型对微观接触面进行力学分析;通过有限元软件将流体压力渗透加载应用于介质加压过程,计算气体泄漏率。此外,还研究了压缩率、介质压力、温度以及表面形貌参数对泄漏率的影响。研究结果表明,在介质压力和表面形状标准差增大的条件下,气体泄漏率逐渐升高;提高压缩率和温度可以有效地减少泄漏。这些结果对于质子交换膜燃料电池的设计、制造、维护和评估具有重要意义。

关键词：燃料电池压力渗透接触压力泄露率

基于复合路径的连续纤维熔丝挤出成形轨迹优化研究

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机床与液压 2024年第2期52卷 25-33页

作者：朱珮旗樊红日钱波茅健上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201620

轨迹规划技术在复合材料熔丝挤出成形中非常关键,合理的轨迹可以提高增材制造成形零件的表面质量和强度。针对复合材料熔丝挤出成形的特点,结合多种路径规划算法,提出一种复合路径填充算法。引入NURBS曲线生成轮廓偏置路径,以保持切片... 详细信息

轨迹规划技术在复合材料熔丝挤出成形中非常关键,合理的轨迹可以提高增材制造成形零件的表面质量和强度。针对复合材料熔丝挤出成形的特点,结合多种路径规划算法,提出一种复合路径填充算法。引入NURBS曲线生成轮廓偏置路径,以保持切片轮廓的精度;在切片层的内部区域生成Zigzag填充路径,并在路径转折处进行圆弧优化,减少了约85%空行程,提高了成形效率;然后,基于生成的路径构建时间分析数学模型,以提前对整个制造过程所需的总体时间进行预估及分析,达到对制造过程的前馈控制;最后,使用复合路径填充算法对典型结构体进行模拟制造,相较传统算法减少了28.3%~36.2%制造时间,提高了制造效率。

关键词：增材制造轨迹规划复合路径前馈控制时间分析模型

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PEMFC膜电极组件接触压力分布仿真研究

电源技术 2024年第7期48卷 1334-1339页

作者：任桂王影邢彦锋曹菊勇缪雪龙上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201600

膜电极组件(MEA)上接触压力分布对质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能有显著影响。建立了PEMFC三维单电池模型,研究了产品装配过程中端板材料和厚度、密封垫硬度对MEA接触压力分布的影响。在工作工况下,使用热力耦合方法模拟化学反应引起的... 详细信息

膜电极组件(MEA)上接触压力分布对质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能有显著影响。建立了PEMFC三维单电池模型,研究了产品装配过程中端板材料和厚度、密封垫硬度对MEA接触压力分布的影响。在工作工况下,使用热力耦合方法模拟化学反应引起的热效应,研究了温度对MEA接触压力分布的影响。结果表明,端板材料与厚度对接触压力分布均匀性的影响较大,随着密封垫硬度增大,接触压力的均匀性得到改善,但影响了密封效果。此外,温度升高不仅影响MEA上接触压力,也使燃料电池密封性能降低。

关键词：质子交换膜燃料电池(PEMFC) 接触压力 MEA 密封垫硬度热力耦合