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基于变截面积流道的液力变矩器叶栅系统设计

北京理工大学学报 2024年第5期44卷 512-520页

作者：柯志芳刘城郭猛魏巍闫清东北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学济南前沿技术研究院山东济南250300 北京理工大学车辆传动重点实验室北京100081 北京理工大学长三角研究院浙江嘉兴314019

流道截流面积分布对液力旋转机械的液力性能具有重要影响.为了减少扩散等液力损失,变矩器流道截面积分布通常采用等截面积分布的形式,但并未充分发挥截面积分布参数在流场调节和性能优化方面的优势.因此,文中研究提出了过流截面积表征模... 详细信息

流道截流面积分布对液力旋转机械的液力性能具有重要影响.为了减少扩散等液力损失,变矩器流道截面积分布通常采用等截面积分布的形式,但并未充分发挥截面积分布参数在流场调节和性能优化方面的优势.因此,文中研究提出了过流截面积表征模型,并建立了基于可变截面积分布的变矩器循环圆及叶栅设计系统,对变截面积流道的液力变矩器循环圆设计方法进行了研究.通过设计多组不同截面积分布的实例,采用DOE方法进行比较分析,进一步研究了叶轮截面积分布形式对变矩器性能的影响.同时,通过对不同叶轮的组合设计,获得了组合型性能优化的循环圆设计结果.实验结果表明,基于变截面积流道优化设计的变矩器泵轮转矩提升了18.5%,起动变矩比也提高了3.9%.说明基于变截面积分布的液力变矩器循环圆设计方法是一种有效的优化设计方法,能够在保持外形尺寸的同时提升变矩器性能.

关键词：流体力学液力变矩器截面积分布实验设计(DOE) 叶栅系统

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一种未知环境下移动机器人自主导航方法

中国惯性技术学报 2024年第3期32卷 250-257页

作者：徐建华吴晓晖张嘉轩张钰荣北京理工大学自动化学院北京100081

为提高未知环境下移动机器人自主导航性能,提出了一种未知环境下目标驱动的自主导航方法。不依赖实时更新的地图信息,移动机器人直接从激光雷达读数中构建候选目标点,并根据机器人自身位置和终点位置从候选目标点中选择最优点作为局部... 详细信息

为提高未知环境下移动机器人自主导航性能,提出了一种未知环境下目标驱动的自主导航方法。不依赖实时更新的地图信息,移动机器人直接从激光雷达读数中构建候选目标点,并根据机器人自身位置和终点位置从候选目标点中选择最优点作为局部目标点。改进的基于深度强化学习的局部规划器从输入信息中直接输出动作信号,实现端到端的控制,使得移动机器人能够快速、安全地到达局部目标点,直至到达终点。实验表明,所提导航方法能够在未知复杂的环境下,可靠且高效地完成导航任务。与最近边界导航方法相比,平均路径长度减少了6.63%,平均运行时间缩短了19.11%,具有成功率高、路径短、速度快等优点。

关键词：未知环境移动机器人自主导航深度强化学习

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微射流撞击形成液膜的形态演变特征

力学学报 2024年第6期56卷 1563-1572页

作者：蔡国辉张晓光吴二军刘志豪王博陈晓东北京理工大学宇航学院北京100081 西安航天动力研究所西安710100 北京理工大学徐特立学院北京100081 北京理工大学医学技术学院北京100081

利用高速相机从正面和侧面两个视角拍摄了不同速度微射流撞击形成液膜的流动形态,以深入理解液膜形态演变的物理机制.实验中的射流韦伯数在6.3~404.5之间变化,结果表明:随着微射流速度的增加,射流的流动形态经历了从层流到湍流的变化,... 详细信息

利用高速相机从正面和侧面两个视角拍摄了不同速度微射流撞击形成液膜的流动形态,以深入理解液膜形态演变的物理机制.实验中的射流韦伯数在6.3~404.5之间变化,结果表明:随着微射流速度的增加,射流的流动形态经历了从层流到湍流的变化,所形成的液膜经历了液体链条、封闭液膜、边缘失稳和波动液膜等多种流动形态.侧面视角观察到了撞击点附近射流表面存在静止毛细波,其波长随韦伯数增加呈现快速减小后缓慢减小的趋势.还观察到液膜顶端存在界面不稳定状态,其摆动导致沿液膜边缘产生向下传播的界面扰动,进而在液膜边缘形成液珠,液珠又可发展成指状液丝.指状液丝的生成带走了液膜中的部分流体,导致液膜在指状液丝根部上方撕裂.当射流中出现速度脉动后,会激励起液膜表面波动.若速度脉动间歇出现,液膜波动会在扰动消失后很快衰减;而持续的速度脉动会激励产生剧烈且持续的液膜摆动.这一发现证实了速度脉动引入的有限大小的扰动是激发液膜波动的必要条件.此外,液膜波动加速了液珠形成以及液珠向指状液丝的转变过程,还影响了指状液丝的空间分布.液膜摆动使两侧的撕裂点向液膜中心汇聚,形成下游的长液丝,完成了从液膜到液丝再到液滴的雾化过程.研究还利用纹影法获得了射流从层流向过渡流演变过程中液滴直径数据,发现液滴大小概率密度分布由多峰分布逐渐转变为符合Gamma函数的单峰分布.本研究得到的微射流撞击形成液膜的演变规律和机制,为相关应用研究提供了理论支持和定量认识.

关键词：微射流撞击射流界面演变流动形态液滴分布雾化

材料VOC/SVOC散发解析模型及参数测定方法研究

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工程热物理学报 2024年第6期45卷 1788-1792页

作者：张宣凯熊建银北京理工大学机械与车辆学院北京100081

室内建材和家具散发的挥发性有机物(VOC)及半挥发性有机物(SVOC)对人类健康的影响不容忽视。本文首先建立了材料中VOC及SVOC散发过程的统一解析模型,其有助于实现源/汇特性的统一表征及对污染物的综合控制。并利用混合优化方法来获得模... 详细信息

室内建材和家具散发的挥发性有机物(VOC)及半挥发性有机物(SVOC)对人类健康的影响不容忽视。本文首先建立了材料中VOC及SVOC散发过程的统一解析模型,其有助于实现源/汇特性的统一表征及对污染物的综合控制。并利用混合优化方法来获得模型中的散发关键参数,包括初始可散发浓度C_(0)、扩散系数D_(m)、材料/空气分配系数K_(m)及环境舱表面/空气分配系数K_(s)。基于实木家具中VOC散发的实验数据,以及文献中一种阻燃剂SVOC散发的数据,验证了模型及方法的有效性。此外,还分析了不同温度下SVOC长期散发对材料表面气相浓度(y_(0))的影响规律。结果表明,温度较高或散发时间较长时,用C_(0)代替传统研究中的y_(0)作为散发关键参数更为合适。

关键词：挥发性有机物(VOC) 半挥发性有机物(SVOC) 散发关键参数传质室内环境

基于特征重构深度置信网络的车用电机复合故障定位研究

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机械工程学报 2024年第6期60卷 91-103页

作者：赵嗣芳宋强王明生赖武轩北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学电动车辆国家工程实验室北京100081

永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)故障产生的机理较为复杂且每种电机故障的产生通常相互关联,复合故障定位是其故障诊断研究的难点所在。在电动汽车应用场合中,PMSM普遍存在变转速工作模式,变工况下的PMSM故障定... 详细信息

永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)故障产生的机理较为复杂且每种电机故障的产生通常相互关联,复合故障定位是其故障诊断研究的难点所在。在电动汽车应用场合中,PMSM普遍存在变转速工作模式,变工况下的PMSM故障定位在工程应用中将具有重要价值。为了提高变转速工况下车用PMSM的复合故障定位精度,对基于特征重构和深度置信网络(Deep belief network,DBN)的新型PMSM复合故障定位方法进行研究。首先基于PMSM的振动特性分析,明晰转子偏心及轴承内圈故障下电机的复合故障特征分量;然后采用Vold-Kalman阶比追踪(Vold-Kalman filtering order tracking,VKF-OT)和角域重构算法实现对复合故障特征分量提取与重构,以减弱或消除转速变化对复合故障特征的影响。最后将特征重构信号用于构建基于DBN的故障定位模型,从而实现变转速工况下车用电机复合故障的定位。试验结果表明,基于特征重构深度置信网络的复合故障定位精度可达99.5%。

关键词：永磁同步电机变转速复合故障故障定位深度置信网络

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基于时空风险的智能驾驶车辆避险决策规划

汽车工程 2024年第6期46卷 975-984页

作者：杨超杨帆王伟达郄天琪王彦松王宏伟北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学长三角研究院(嘉兴) 嘉兴314000

为完善复杂道路场景下智能驾驶车辆的碰撞风险评估方法,实时生成有效避险轨迹,本文提出了一种基于时空风险的智能驾驶车辆避险决策规划方法。首先,采用时空耦合的多域风险度量作为评估指标,监督智能驾驶车辆横纵向碰撞风险,同时实时监... 详细信息

为完善复杂道路场景下智能驾驶车辆的碰撞风险评估方法,实时生成有效避险轨迹,本文提出了一种基于时空风险的智能驾驶车辆避险决策规划方法。首先,采用时空耦合的多域风险度量作为评估指标,监督智能驾驶车辆横纵向碰撞风险,同时实时监测行车风险指标变化,通过与典型避险场景风险数据库间的相关性分析,判断潜在碰撞风险大小,从而提前规避风险。然后,依据行车风险场对车辆目标状态进行不均匀采样,规避行车风险较高的驾驶区域,提高避险规划的安全性和实时性。试验结果表明,所提出的避险决策规划方法可安全有效地避开横纵向碰撞风险,并且根据风险指标的时域相关性分析可提前0.5s发现潜在碰撞风险,从而提前平稳规避风险,不均匀采样可将避险轨迹平均规划时间由0.13缩短到0.07s。

关键词：智能驾驶决策规划风险评估行车风险场

应急物资采购及代储服务交易的逆向组合拍卖机制设计

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控制与决策 2024年第5期39卷 1527-1536页

作者：张萌孔昭君北京理工大学管理与经济学院北京100081

建立市场化的政企联合储备模式已经成为应急物资储备体系建设的重要方式.基于此,着眼于应急物资采购及代储服务的交易问题,设计一个逆向组合拍卖机制.在此拍卖机制中,政府是拍卖的买方兼委托人,企业是拍卖的卖方兼竞拍者,应急物资采购... 详细信息

建立市场化的政企联合储备模式已经成为应急物资储备体系建设的重要方式.基于此,着眼于应急物资采购及代储服务的交易问题,设计一个逆向组合拍卖机制.在此拍卖机制中,政府是拍卖的买方兼委托人,企业是拍卖的卖方兼竞拍者,应急物资采购及代储服务是拍卖商品.首先,通过一个报童模型建立政府决策行为与拍卖活动之间的关系,并提出企业的投标策略;其次,建立最小化供需偏差和最大化供给数量的竞胜标决定模型;最后,提出一个符合实际背景的数值算例对拍卖机制进行模拟和验证.研究表明,所提出的逆向组合拍卖机制不仅具有经济效率,还能够促进政府一次性达成与多家企业在多个周期的合作.由此可见,运用拍卖机制解决应急物资政企联合储备的交易问题具备理论的优越性和现实的适用性.

关键词：应急物资采购政企联合储备模式逆向组合拍卖机制报童模型供需匹配竞胜标决定原则

喷水推进两栖车辆水面航行特性试验与数值计算研究

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兵工学报 2024年第8期45卷 2629-2645页

作者：鲁航刘昊然陈泰然黄彪王国玉陈慧岩北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京机械设备研究所北京100854 北京理工大学重庆创新中心重庆401120

兼具陆上机动、水面航行及水陆交界地带作业能力的特种水陆两栖车辆,是未来多域协同系统中重要组成部分。以喷水推进两栖车辆为研究对象,基于船模拖曳水池试验,获得了弱约束条件下喷水推进两栖车辆的航行特性,建立了喷水推进器与两栖车... 详细信息

兼具陆上机动、水面航行及水陆交界地带作业能力的特种水陆两栖车辆,是未来多域协同系统中重要组成部分。以喷水推进两栖车辆为研究对象,基于船模拖曳水池试验,获得了弱约束条件下喷水推进两栖车辆的航行特性,建立了喷水推进器与两栖车辆一体化操控的数值计算方法,对喷水推进两栖车辆水动力性能展开研究并充分验证了数值计算方法的准确性,对比分析了两栖车辆设计航速下拖曳与约束自航条件下的航行特性。相比于常规的“船-泵”一体化研究,从两栖车的角度丰富了喷水推进器和水面航行体相互影响的研究。结果表明,约束自航条件下车体阻力相比无喷水推进条件下阻力增加17.6%,喷水推进器运行导致的车辆姿态变化是造成增阻的主要因素。约束自航条件与拖曳条件相比,虚长度延伸长度从-0.864 X/L(X为距车辆重心长度,L为两栖车总长)增加至-1.513 X/L。与此同时,鸡尾流波高高度与发散波面积显著增加,从0.037 H/L(H为波面高度)增加至0.061 H/L,增加了尾流场附近能量损失。

关键词：水陆两栖车辆喷水推进水池试验数值模拟航行特性

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无人机系列化旋翼气动噪声特性对比研究

北京理工大学学报 2024年第5期44卷 468-475页

作者：闫清东王东升高普魏巍北京理工大学车辆传动国家重点实验室北京100081 北京理工大学重庆创新中心重庆401120

旋翼的气动噪声是各类旋翼无人机噪声的主要来源,为降低无人机整体噪声和提升其声隐身性能,文中针对某无人机的系列化等径旋翼开展定转速气动噪声特性的对比研究.分别建立各旋翼气动噪声特性预测大涡模拟计算模型,将获取的各旋翼表面压... 详细信息

旋翼的气动噪声是各类旋翼无人机噪声的主要来源,为降低无人机整体噪声和提升其声隐身性能,文中针对某无人机的系列化等径旋翼开展定转速气动噪声特性的对比研究.分别建立各旋翼气动噪声特性预测大涡模拟计算模型,将获取的各旋翼表面压力脉动信息作为声学求解输入,基于FW-H方程计算了等距(3R)和不同方位的旋翼远场噪声特性并进行了试验验证,5个型号旋翼等距处总声压级仿真与试验结果误差不大于4.3%,气动噪声呈现明显的偶极子特性,气动噪声径向声压级明显高于轴向值,且不同旋翼的气动噪声声压级与旋翼转矩具有正相关关系,与旋翼升力间关系则不明显.

关键词：旋翼气动噪声大涡模拟声压级