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双摆线针齿传动齿廓特性与啮合特性分析

机械强度 2024年第2期46卷 424-430页

作者：崔建昆丁佳乐石雨恒张德琪上海理工大学上海-汉堡国际工程学院上海200093 上海理工大学机械工程学院上海200093

将双摆线齿廓运用到NN型少齿差行星齿轮传动领域,通过分析内外摆线轮齿廓的凹凸性、曲率和曲率半径,获得了内、外摆线齿廓的特性;通过图解法推导双摆线针齿传动中内、外摆线轮的压力角计算公式,获得了啮合过程压力角变化规律,以及双摆... 详细信息

将双摆线齿廓运用到NN型少齿差行星齿轮传动领域,通过分析内外摆线轮齿廓的凹凸性、曲率和曲率半径,获得了内、外摆线齿廓的特性;通过图解法推导双摆线针齿传动中内、外摆线轮的压力角计算公式,获得了啮合过程压力角变化规律,以及双摆线针齿主要参数对于内、外摆线轮压力角的影响;通过对等距修形和移距修形进行研究,表明齿廓修形对齿形有明显影响。

关键词：双摆线针齿传动齿廓特性齿廓修形压力角

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双摆线针齿传动的齿廓特性与啮合特性分析

机械传动 2024年第2期48卷 117-124页

作者：陆鑫浩白国振崔建昆张德琪丁佳乐上海理工大学机械工程学院上海200093 上海理工大学上海-汉堡国际工程学院上海200093

为了解决传统的摆线针齿传动输出结构易损坏、结构复杂等问题,将内、外摆线齿廓运用到NN型少齿差行星齿轮传动领域,提出了一种新型的摆线针排齿轮,并进行了其齿廓特性和啮合特性分析。对摆线轮的齿廓方程、压力角进行公式推导,分析了齿... 详细信息

为了解决传统的摆线针齿传动输出结构易损坏、结构复杂等问题,将内、外摆线齿廓运用到NN型少齿差行星齿轮传动领域,提出了一种新型的摆线针排齿轮,并进行了其齿廓特性和啮合特性分析。对摆线轮的齿廓方程、压力角进行公式推导,分析了齿廓参数对压力角的影响,为该新型传动系统的应用奠定基础;对不同齿廓修形方法下的内外摆线齿轮进行参数方程推导,并利用Matlab软件进行仿真分析,以解决由于润滑黏膜、制造误差等一系列原因所产生的啮合间隙问题;最后,对双摆线针齿传动进行力学特性分析,为后续的减速器设计和有限元分析提供了理论基础。研究对开发新的传动方式具有意义和工程使用价值。

关键词：摆线齿轮少齿差传动啮合特性齿廓特性

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高效镍基有序多孔电极气泡行为可视化观测及性能影响

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化工进展 2024年第2期43卷 680-687页

作者：胡志豪张皓景周叶吴睿上海交通大学中英国际低碳学院上海201306 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

碱性电解水(AWE)制氢是目前应用最广、商业化规模最大的电解水制氢技术,在碱性电解水系统中,突破析氧反应(OER)的性能瓶颈对提升电解水性能有着巨大意义。析气反应中气泡的行为会造成电极电阻的增加、反应时运输阻力的增加及电极电化学... 详细信息

碱性电解水(AWE)制氢是目前应用最广、商业化规模最大的电解水制氢技术,在碱性电解水系统中,突破析氧反应(OER)的性能瓶颈对提升电解水性能有着巨大意义。析气反应中气泡的行为会造成电极电阻的增加、反应时运输阻力的增加及电极电化学活性表面积(ECSA)的减少等影响,特别是在高电流密度下气泡对于析气反应的传质传荷阻力增加十分巨大。在碱性电解水系统中对于电极内部气泡行为的观测研究目前暂有空白。本工作通过电火花放电技术(EDM)制作出了镍基有序多孔电极,实验观测到该结构电极对析气反应中的气泡合并、对通道表面的黏附及排除过程中的禁锢有所抑制。同时,该结构电极在碱性电解水析氧反应中表现出了优异的性能,其在相同高电位下的OER几何电流密度是普通工业用泡沫镍电极的三倍之多,ECSA归一化电流密度能达到11倍之多。本文阐释了在碱性电解水系统中电极内部气泡行为,以及镍基有序孔电极是如何影响电解水性能,为工业上电解水电极设计提供了一个高效可行的方案。

关键词：电解多孔介质析气反应可视化实验两相流

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非平衡条件下金属氯化物-氨工质对的吸附动力学研究

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化工学报 2024年第6期75卷 2252-2261,F0004页

作者：陈彦伶袁炳志王丽伟张宸朱涵玉上海交通大学中英国际低碳学院上海201306 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

金属氯化物-氨是化学吸附式制冷和储热的常用工质对,其现有的动力学模型存在复杂或动力学参数变化无规律的问题,也不能准确地独立描述多反应阶段的吸附过程。以MnCl_(2)/NH3和CaCl_(2)/NH_(3)为代表工作对,针对0.29、0.42和0.61 MPa的... 详细信息

金属氯化物-氨是化学吸附式制冷和储热的常用工质对,其现有的动力学模型存在复杂或动力学参数变化无规律的问题,也不能准确地独立描述多反应阶段的吸附过程。以MnCl_(2)/NH3和CaCl_(2)/NH_(3)为代表工作对,针对0.29、0.42和0.61 MPa的反应压力,进行吸附/解吸性能测试,在类比模型基础上耦合Sigmond函数,建立考虑压力势(μ)、反应速率常数(k)和反应滞后常数(n)的吸附量型动力学模型。鲁棒性测试结果表明:针对不同氯化物、不同反应阶段(Ca_(2-4-2)和Ca_(4-8-4))和不同反应方向(吸附和解吸)所建立的非平衡动力学模型的拟合曲线与实验数据点吻合度较高,拟合优度R2均高于0.97;模型参数随工况呈规律变化,同一反应压力下k与吸附温度负相关,与解吸温度正相关,|n|与解吸温度负相关。

关键词：氨吸附金属氯化物动力学模型 Sigmond函数多反应阶段

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雾化空燃比对精甘油旋流喷雾燃烧与污染物的影响

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工程热物理学报 2024年第4期45卷 1224-1232页

作者：张振东谢天田波上海交通大学中英国际低碳学院上海201306 莱斯特大学工程学院英国莱斯特LE17RH

在生物燃料制备工艺中,甘油是重要的副产物之一,具有产量大、价格低、同时热值尚可的特点,精炼过后的产品可作为工业中的补充燃料。本文设计了一个可控的旋流喷雾燃烧平台,通过分析不同雾化空燃比(ALR)下精甘油的实际火焰、OH*荧光信号... 详细信息

在生物燃料制备工艺中,甘油是重要的副产物之一,具有产量大、价格低、同时热值尚可的特点,精炼过后的产品可作为工业中的补充燃料。本文设计了一个可控的旋流喷雾燃烧平台,通过分析不同雾化空燃比(ALR)下精甘油的实际火焰、OH*荧光信号以及燃烧室流场信息,以探究ALR变化对于精甘油喷雾燃烧的影响。此外,对精甘油喷雾燃烧后烟气中的NO、CO和CO_(2)含量随ALR变化的趋势进行分析。结果表明,随着ALR的升高,旋流喷雾火焰的回流区域扩大,甘油火焰中心的OH*信号强度和范围增加,甘油的雾化质量提高。排放方面,NO浓度大体随ALR增加而提升,随当量比增加先升高后下降;CO则是随ALR升高而降低,随当量比增加先降低,后有一定程度升高。提升ALR有利于降低喷雾液滴粒径,促进液滴蒸发及混合,在一定工况范围内能实现低NO_(x)和CO的甘油高效稳定燃烧。

关键词：精甘油雾化空燃比 OH*荧光信号 PIV流场污染物排放

倾斜椭球凹陷阵列湍流强化传热实验与数值分析

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推进技术 2024年第4期45卷 144-152页

作者：许超张鹏饶宇上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

为了提高涡轮叶片内部通道对流传热性能,本文基于瞬态液晶热像技术分别针对矩形通道表面排布的球形凹陷和斜椭球凹陷阵列的传热和压力损失特性进行了实验研究。在雷诺数为1×10^(4)~6×10^(4)内,与基准球形凹陷相比,平行排布和V形排布... 详细信息

为了提高涡轮叶片内部通道对流传热性能,本文基于瞬态液晶热像技术分别针对矩形通道表面排布的球形凹陷和斜椭球凹陷阵列的传热和压力损失特性进行了实验研究。在雷诺数为1×10^(4)~6×10^(4)内,与基准球形凹陷相比,平行排布和V形排布的斜椭球凹陷总体传热分别增强了23.8%~33.8%和104%~121%,V形排布的斜椭球凹陷综合传热性能显著提高了25%~68.3%。通过数值模拟发现,平行排布的斜椭球凹陷虽然可以诱发更强烈的二次流,但是平行的排布方式使下游凹陷受到来自上游凹陷升温后的流体冲刷,因此限制了传热的进一步增强。V形排布的斜椭球凹陷通过诱发大尺度的纵向涡对将来自主流的冷流体输运至壁面,冷流体直接冲击壁面并与近壁流体剪切,极大地增强了对流传热。

关键词：涡轮叶片冷却斜椭球凹陷传热瞬态液晶热像实验流动结构

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基于机器学习的弯管固液两相流流动特性研究

力学学报 2024年第3期56卷 613-625页

作者：肖盛鹏朱宏博周岱包艳上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

管道水力输送是工业中常见运输方式,具有运输距离长、安全性高、运营和维护成本低、环境友好和布置灵活的优点,当前关于管道系统内水平、倾斜和垂直管道的两相流流动特征研究较多,而关于系统内弯曲段管道研究较少,亟需明确该段的两相流... 详细信息

管道水力输送是工业中常见运输方式,具有运输距离长、安全性高、运营和维护成本低、环境友好和布置灵活的优点,当前关于管道系统内水平、倾斜和垂直管道的两相流流动特征研究较多,而关于系统内弯曲段管道研究较少,亟需明确该段的两相流流动机理及辨明该段的磨损机制,并作出准确预测.本研究首先采用欧拉-拉格朗日框架下的CFD-DEM耦合方法,针对弯曲管道压降和磨损率,探究了弯曲角度、弯曲半径、输入速度、颗粒直径和颗粒浓度等5个因素的影响;并基于上述5个变量,通过Pairwise配对法进行工况组合并进行数值模拟计算,得到数百个可用数据;基于此数据集,开发了6个机器学习模型进行训练,比较了各自模型的准确率并得到各特征对于预测结果的相对重要性.结果表明,弯管的压降随输入速度、颗粒浓度、颗粒直径和弯曲角度增大而增大,与弯曲半径关系较小;磨损率随输入速度、颗粒浓度、颗粒直径和弯曲半径的增大而增大,随弯曲角度的增大,在90°前先略有下降,在90°后增大.最佳的机器学习模型对压降和磨损率的预测准确率评估指标R2(越接近1越准确)分别在0.96和0.99左右,具有较好的预测能力,可用于多参数影响下的弯曲管道固液两相流水力压降及管壁磨损率的预测,且计算发现输入速度和颗粒浓度分别是对压降和磨损率预测的影响程度最大的因素.

关键词：弯管水力输送 CFD-DEM 机器学习压降磨损率

基于二阶链式子区的金属拉伸试验DIC辅助测试方法

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工程力学 2024年第4期41卷 237-246页

作者：李得睿周焕新程斌上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

为提高金属材性试验的测量精度和测试效率,在传统拉伸试验方法的基础上引入数字图像相关(Digital Image Correlation, DIC)技术,提出相应形变测量理论及方法。基于拉伸试件的颈缩变形特征,提出链式形变测量理论,该理论通过一种跟随表面... 详细信息

为提高金属材性试验的测量精度和测试效率,在传统拉伸试验方法的基础上引入数字图像相关(Digital Image Correlation, DIC)技术,提出相应形变测量理论及方法。基于拉伸试件的颈缩变形特征,提出链式形变测量理论,该理论通过一种跟随表面形状变化而自由变形的柔性链条来表征各阶段的试件形变。进一步通过设置多个连续且等尺寸的DIC二阶链式子区,采用DIC亚像素算法得到任意变形时刻的链式子区角点坐标,并进一步得到沿试件长度方向的柔性离散链形变结果,实现对试件各处应变、颈缩极值点等的求解,从而建立了一套完整的金属拉伸试验DIC辅助测试方法。开展了多个标准金属试件的拉伸试验,通过与引伸仪、靶标图像测量等传统方法对比,验证了该文方法对颈缩效应、弹性模量、极限伸长率、真实应力-应变曲线等金属材性指标具备较高测量精度及有效性,同时该文方法能够实现高度自动化测量,可在金属拉伸试验领域进行工业化推广普及。

关键词：金属拉伸试验数字图像相关真实应力-应变曲线颈缩效应二阶形函数

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多重失效机制下钢筋混凝土剪力墙可靠性分析

建筑结构学报 2024年第2期45卷 205-216页

作者：向东高向玲同济大学土木工程学院上海200092 同济大学工程可靠性与随机力学国际联合研究中心上海200092

在静力推覆荷载作用下,材料非线性和随机性的耦合作用导致钢筋混凝土剪力墙出现不确定的失效模式,如弯曲失效或剪切失效,而采用构件弯曲失效的阈值难以准确度量剪切失效构件的可靠度。为此,采用基于运动学原理的剪力墙受剪计算方法对27... 详细信息

在静力推覆荷载作用下,材料非线性和随机性的耦合作用导致钢筋混凝土剪力墙出现不确定的失效模式,如弯曲失效或剪切失效,而采用构件弯曲失效的阈值难以准确度量剪切失效构件的可靠度。为此,采用基于运动学原理的剪力墙受剪计算方法对27个钢筋混凝土剪力墙的承载力以及8个钢筋混凝土剪力墙的水平荷载-位移曲线进行预测。考虑轴向荷载、结构尺寸及材料参数的不确定性,进行墙体在水平荷载作用下的随机非线性分析;通过定义构件的失效域并作为吸收边界条件,基于概率密度演化方法进行了多重失效模式下剪力墙的可靠度分析。结果表明:该方法能够较好地预测不同破坏模式下剪力墙的非线性响应,剪力墙多重失效的本质是内力重分布不同演化过程的结果;发生多重失效剪力墙的峰值点位移、残余点水平荷载的变异系数均可达到0.3以上。对某一特定的剪力墙考虑混凝土抗压强度、配筋率、配箍率以及高宽比等影响因素,发现提高混凝土强度可显著提高静力推覆荷载作用下钢筋混凝土剪力墙的可靠度。

关键词：钢筋混凝土剪力墙多重失效机制随机非线性分析可靠度