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气相温度脉动对碳黑成核与长大及氧化反应的影响

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中国电机工程学报 2011年第14期31卷 50-56页

作者：陈莹张健清华大学工程力学系北京市海淀区100084

研究气相温度脉动对碳黑成核与长大反应以及碳黑氧化反应的影响。计算结果表明，在气相平均温度为1500～1800K的条件下，碳黑成核和表面长大过程以及碳黑氧化过程中碳黑质量分数的瞬时变化都受到气相温度脉动的影响，这种影响随气相温... 详细信息

研究气相温度脉动对碳黑成核与长大反应以及碳黑氧化反应的影响。计算结果表明，在气相平均温度为1500～1800K的条件下，碳黑成核和表面长大过程以及碳黑氧化过程中碳黑质量分数的瞬时变化都受到气相温度脉动的影响，这种影响随气相温度脉动强度的增加而变大。在碳黑成核和表面长大过程中，气相温度脉动加快了碳黑成核和表面长大反应的进行，温度脉动强度的增加使得碳黑时均质量分数增加。在碳黑氧化过程中，气相温度脉动强度的增加导致碳黑时均质量分数减少，而时均颗粒数密度则有所增加。

关键词：气相温度脉动碳黑成核与长大碳黑氧化碳黑质量分数碳黑颗粒数密度

氨法吸收CO_2过程的传热/传质及反应模型研究

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中国电机工程学报 2014年第23期34卷 3836-3842页

作者：张民楷郭印诚清华大学工程力学系北京市海淀区100084

以氨法吸收CO2过程为研究对象,针对气液两相之间传热/传质及反应模型的区别,对比了RK(rate-based,kinetic),RC(rate-based,chemistry),EK(equilibrium-based,kinetic)and EC(equilibrium-based,chemistry)4种模型对CO2吸收过程中CO2吸收速率、富液碳化度、出口NH3浓度等关键目标参数的预测能力。模拟结果显示,RK模型对氨法CO2吸收过程具有最佳的预测能力。引入Murphree效率可修正基于平衡的模型对气液两相间传热/传质的预测,但是需要考虑到Murphree效率因组分而异并能逐级改变的局限。通过对Kinetic反应模型中动力学反应的敏感性分析发现,氨法吸收二氧化碳的过程主要受下述反应控制:NH3+CO2+H2O→NH2COO-+H3O+。

关键词：传热传质模型反应模型 CO2吸收氨水 Murphree效率

双尺度二阶矩颗粒湍流模型和提升管内稠密两相流动的模拟

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中国电机工程学报 2006年第4期26卷 1-5页

作者：曾卓雄周力行张健清华大学工程力学系北京市海淀区100084

稠密气固两相流动是当前国际上的研究热点,常常采用将颗粒湍流模型和反映颗粒碰撞作用的动力学模型叠加的办法来构造稠密两相流动的湍流模型。但是,对颗粒湍流模型,国内外尚没有进行双尺度湍流模型的研究。该文基于将颗粒脉动分成湍流... 详细信息

稠密气固两相流动是当前国际上的研究热点,常常采用将颗粒湍流模型和反映颗粒碰撞作用的动力学模型叠加的办法来构造稠密两相流动的湍流模型。但是,对颗粒湍流模型,国内外尚没有进行双尺度湍流模型的研究。该文基于将颗粒脉动分成湍流引起的大尺度脉动和颗粒间碰撞产生的小尺度脉动的概念,建立了一种新的双尺度二阶矩颗粒湍流模型,并对提升管内的稠密气固两相流动进行了模拟。所得颗粒浓度及速度分布和实验数据吻合较好,能揭示出提升管内的环-核流动结构。该模型的结果比单尺度二阶矩两相湍流模型的结果有所改进。

关键词：热能动力工程稠密两相流动二阶矩模型双尺度脉动提升管

电流谐波最小PWM开关角的计算及谐波特性分析

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中国电机工程学报 2014年第15期34卷 2362-2370页

作者：周明磊游小杰王琛琛王剑李强北京交通大学北京市海淀区100044

在电力机车牵引传动系统中,受到最高开关频率以及输出电压、电流谐波性能的限制,通常需要采用特殊的优化脉宽调制策略。其中,电流谐波最小PWM(current harmonic minimum PWM,CHMPWM)可以使电机电流谐波分量总体最小,从而有助于提高电机... 详细信息

在电力机车牵引传动系统中,受到最高开关频率以及输出电压、电流谐波性能的限制,通常需要采用特殊的优化脉宽调制策略。其中,电流谐波最小PWM(current harmonic minimum PWM,CHMPWM)可以使电机电流谐波分量总体最小,从而有助于提高电机控制性能,减小系统损耗,降低开关管的电流应力,而受到越来越多的关注。对不同开关角个数下CHMPWM的开关角随调制比的分布进行计算,之后以异步电机为例,以加权总谐波畸变(weighted total harmonic distortion,WTHD)和单次电流谐波幅值为指标对CHMPWM的电流谐波性能进行了理论分析,并与特定次谐波消除PWM(selected harmonic elimination PWM,SHEPWM)的相应特性进行了对比,最后对CHMPWM下电机的转矩脉动特性进行了研究。仿真和实验结果都证明了理论分析的正确性和CHMPWM的优异性能。

关键词：低开关频率脉宽调制电流谐波最小转矩脉动

基于解耦策略的直线感应牵引电机法向力自适应最优控制

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中国电机工程学报 2009年第9期29卷 73-79页

作者：吕刚范瑜李国国刘志明北京交通大学北京市海淀区100044

中低速磁悬浮列车和部分地铁车辆均采用直线感应牵引电机作为驱动机构,该电机特有的边缘效应和法向力对直线感应牵引电机的效率以及性能均产生很大的负面影响,因此直线感应牵引电机采用常规的电传动控制策略并不能取得良好的控制效果。... 详细信息

中低速磁悬浮列车和部分地铁车辆均采用直线感应牵引电机作为驱动机构,该电机特有的边缘效应和法向力对直线感应牵引电机的效率以及性能均产生很大的负面影响,因此直线感应牵引电机采用常规的电传动控制策略并不能取得良好的控制效果。该文充分考虑边缘效应的影响,建立了直线感应牵引电机的数学模型。将推力与磁通进行解耦,并分析磁通、推力与电流控制环节的非线性与时变性,提出了神经自适应控制的设计方法。分析了法向力的组成与特性,得出其数学表达式,以推力与磁通解耦为基础,结合最优化理论,考虑多个优化目标建立损耗最小函数,实现直线感应牵引电机的损耗最优控制。计算机仿真与实验对所提控制策略与传统控制策略进行对比,验证了该方法在典型工况下的有效性。

关键词：直线感应牵引电机自适应神经控制边缘效应法向力最优控制

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蜂窝材料的弹性波传播特性

力学学报 2008年第6期40卷 769-775页

作者：甄妮闫志忠汪越胜北京交通大学工程力学研究所北京100044

通过研究蜂窝材料的弹性波频散关系,分析了其弹性波传播特性.采用基于小波理论的分析方法,将材料参数和位移均展开为双正交周期小波基函数的形式,利用Bloch定理将波动方程转化为特征值方程,求解该方程得到3种典型结构——正方、三角与... 详细信息

通过研究蜂窝材料的弹性波频散关系,分析了其弹性波传播特性.采用基于小波理论的分析方法,将材料参数和位移均展开为双正交周期小波基函数的形式,利用Bloch定理将波动方程转化为特征值方程,求解该方程得到3种典型结构——正方、三角与六角排列的铝(Al)和聚丙烯(PP)蜂窝材料的频散关系,并进行了比较分析.结果显示:结构形式的不同显著地影响其波动特性,而制作材料的不同则没有影响;3种结构形式都不存在完全带隙,但正方和三角形结构在一定的传播方向范围内存在方向带隙,而六角形结构则在任何方向都不存在方向带隙;与正方结构相比,三角结构在相同孔隙率下,在更广的传播方向内和更低的频率下,能产生较宽的方向带隙.

关键词：弹性波蜂窝材料周期结构小波理论频散关系

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45#车轴钢疲劳性能试验研究

中国铁道科学 2013年第4期34卷 71-76页

作者：黄国黄海明王超李玮洁北京交通大学工程力学研究所北京100044

通过非金属夹杂物检验和室温拉伸试验,在确保材料的冶金质量和力学性能符合标准要求的基础上,进行旋转弯曲疲劳试验和断口分析,对45#车轴钢的疲劳性能进行研究。结果表明:与光滑试件相比,带有深度为0.75mm缺口的试件,其疲劳极限应力降低... 详细信息

通过非金属夹杂物检验和室温拉伸试验,在确保材料的冶金质量和力学性能符合标准要求的基础上,进行旋转弯曲疲劳试验和断口分析,对45#车轴钢的疲劳性能进行研究。结果表明:与光滑试件相比,带有深度为0.75mm缺口的试件,其疲劳极限应力降低44%,其S—N曲线左段部分的斜率更大;其缺口敏感系数为0.79;表面应力集中是导致光滑试件萌生疲劳裂纹的原因;在有缺口的试件断口截面上存在多个疲劳源区,裂纹萌生在缺口的前缘,而且主要是由于缺口处应力集中所致;较大尺寸的非金属夹杂物也是导致车轴钢可能产生疲劳裂纹的启裂源。

关键词：车轴钢性能试验疲劳极限 S—N曲线断口分析

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含旋转对称性孔的二维声子晶体带隙特性研究

人工晶体学报 2015年第9期44卷 2443-2449页

作者：严珠妹赵寰宇汪越胜北京交通大学工程力学研究所北京100044

利用有限元法计算了旋转对称性孔体系声子晶体的能带结构,分析了希腊十字和旋转玫瑰孔的几何参数对它们的带隙影响,结合带隙边界的振动模态,阐述了带隙的产生机理。结果表明:希腊十字孔和旋转玫瑰孔体系声子晶体容易打开多个较宽频率带... 详细信息

利用有限元法计算了旋转对称性孔体系声子晶体的能带结构,分析了希腊十字和旋转玫瑰孔的几何参数对它们的带隙影响,结合带隙边界的振动模态,阐述了带隙的产生机理。结果表明:希腊十字孔和旋转玫瑰孔体系声子晶体容易打开多个较宽频率带隙;该类型结构谐振单元能够很好局域弹性波,带隙边界振动模态呈现为旋转模态,有利于打开带隙。这些研究结果可能为设计多孔轻质减振复合材料具有重要的参考价值。

关键词：旋转对称性孔声子晶体带隙振动模态

（32.4.3.4）晶格声子晶体的多点缺陷试验研究

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机械工程学报 2015年第8期51卷 14-19页

作者：赵寰宇汪越胜北京交通大学工程力学研究所北京100044

由于复式晶格能够降低结构对称性,使晶体比较容易打开多个完全带隙。设计有限尺寸新型多点缺陷形式的复式晶格声子晶体,可以形成宽频段声波的局域态和波导。通过试验研究二维(32.***.3.4)晶格钢/水声子晶体的Zigzag型多点缺陷性质,结合超... 详细信息

由于复式晶格能够降低结构对称性,使晶体比较容易打开多个完全带隙。设计有限尺寸新型多点缺陷形式的复式晶格声子晶体,可以形成宽频段声波的局域态和波导。通过试验研究二维(32.***.3.4)晶格钢/水声子晶体的Zigzag型多点缺陷性质,结合超胞技术,并利用有限元法数值计算该声子晶体缺陷体系的能带结构、本征模态和透射谱。结果表明:数值计算和试验结果符合较好。对Zigzag型多点缺陷分析可知,其数量和形式决定高频(或低频)带隙内声波局域效应、本征模态和波导特性。因此研究复式晶格声子晶体缺陷性质,丰富了调控声波传播的手段,为设计新型声波器件提供了重要的思路。

关键词：声子晶体 Zigzag型多点缺陷 (32.4.3.4)晶格能带结构透射谱