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分布式地面微波能量驱动的高空超长航时一体化无人飞行系统设计

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航空学报 2024年第17期 266-285页

作者：米百刚詹浩宋立伟秦国栋邓阳平西北工业大学航空学院西安电子科技大学机电工程学院西安电子科技大学电子工程学院

高空超长航时飞行器在宽视域侦察、通信中继、应急救灾等领域具有重要的应用价值，为了实现真正意义上的超长航时飞行，充分利用5.8 GHz微波远距传输、低衰减等优势，提出了一种基于地面分布式微波能量驱动的高空无人飞行系统。该飞行... 详细信息

高空超长航时飞行器在宽视域侦察、通信中继、应急救灾等领域具有重要的应用价值，为了实现真正意义上的超长航时飞行，充分利用5.8 GHz微波远距传输、低衰减等优势，提出了一种基于地面分布式微波能量驱动的高空无人飞行系统。该飞行系统主要包括飞行端（接收整流天线）、分布式发射端、以及天地互联高精度导引跟踪系统。其中，接收整流天线采用共面波导馈电的微带贴片天线，将接收天线和整流电路分别设计在一层介质基板两侧，整流电路基于共面波导的直通滤波器优化设计，形成圆极化整流阵列，仿真结果表明该方案对微波的转换效率可超过50%。接收整流天线以近似复合夹层结构与机体融合，在机身下部平坦区域形成可替代圆形天线区域，平台在该区域使用后加载-平坦下翼面翼型，外翼段使用优化的高升力翼型，保证了一体化平台的整体效能。发射天线采用化整为零的分布式发射阵列由伺服系统驱动跟踪飞行平台，在18 km高空形成微波合成覆盖区，通过仿真证明波束收集效率最高可达80%以上。跟踪导引采用分布式定位策略，融合扩展卡尔曼滤波可以实现高空30 m定位误差的超高精度定位。设计完成了1∶6.7的缩比系统验证试验，利用缩比飞行平台以8 m飞行高度穿越80 W单一发射天线微波覆盖区，成功实现能量传输，验证了系统设计原理的可行性。

关键词：高空无人飞行平台超长航时微波传能分布式发射一体化整流天线跟踪导引

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基于二阶欠阻尼阶跃响应的收获机割台液压缸选型分析

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农机化研究 2024年第3期46卷 21-29页

作者：王志超杨然兵陈栋泉王婕李晓波青岛农业大学机电工程学院山东青岛266109 海南大学机电工程学院海口570228

割台是谷物收获机的重要组成部分,割台性能的好坏决定着收获机在收获作业时的作业质量。割台液压缸选型确定方面,传统方式大多采用对割台质量及液压系统工作负载进行分析,利用经典力学的方式进行割台油缸的选型。随着自动控制理论的发展... 详细信息

割台是谷物收获机的重要组成部分,割台性能的好坏决定着收获机在收获作业时的作业质量。割台液压缸选型确定方面,传统方式大多采用对割台质量及液压系统工作负载进行分析,利用经典力学的方式进行割台油缸的选型。随着自动控制理论的发展,割台高度闭环控制技术也越来越多地开始出现在国外领先收获机机型上,仅考虑力学负载分析的方法已经无法满足割台高度自动控制系统的需要。针对控制系统稳态分析的要求,割台油缸在满足工作负载的前提下,还需考虑系统的超调量、反应时间及过调震荡时间等因素。为此,进行割台升降运动过程建模分析,论证出割台控制模型为二阶欠阻尼模型系统,发现固有频率ωn与阻尼比ζ决定着系统动态指标。通过对液压缸内部分析,求出了割台液压缸系统的传递函数,确定出当其他机械参数不变时,割台油缸的管径影响着割台液压缸系统的固有频率ωn与阻尼比ζ。综合采用上升时间tr、峰值时间tp、超调量σ%和调节时间ts等4种系统稳态指标确定了最佳割台油缸参数,并进行了Amesim仿真试验。研究结果为后续无人驾驶谷物联合收获机的研发设计提供了割台装置控制策略的理论依据。

关键词：谷物收获机割台液压缸阶跃响应稳态分析

工程教育专业认证背景下基于项目的EDA课程思政教学改革设计

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大学教育 2024年第3期 92-95页

作者：王彩凤李志远高海阔毛国明山东航空学院航空工程学院山东滨州256603

针对传统专业课程教学与工程应用脱节、难以全面提高学生实践能力的问题,按照工程教育专业认证要求,课程组从重构项目化教学内容、丰富教学手段和方法、采用线上线下混合式教学模式、构建多元化考核评价体系等方面,对基于项目的 EDA课... 详细信息

针对传统专业课程教学与工程应用脱节、难以全面提高学生实践能力的问题,按照工程教育专业认证要求,课程组从重构项目化教学内容、丰富教学手段和方法、采用线上线下混合式教学模式、构建多元化考核评价体系等方面,对基于项目的 EDA课程思政教学进行了改革,并以一个典型教学案例为例,对基于项目的 EDA课程思政教学进行设计,锻炼、提升了学生的分析解决问题能力和工程实践能力,同时,课程组将思政元素“润物无声”地融入课程教学,使思政教育与专业知识传授同向同行,从而全面提升课程教学质量,落实立德树人根本任务。

关键词：工程教育专业认证 EDA课程项目化教学课程思政

华东稻麦轮作区立旋自走电驱动式定角度清秸机设计与试验

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农业机械学报 2024年第8期55卷 127-137页

作者：史乃煜陈海涛叶俊宏王星徐婷杨勇康常州工学院航空与机械工程学院常州213032 江苏大学汽车与交通工程学院镇江212013 东北农业大学工程学院哈尔滨150030 黑龙江东方学院机电工程学院哈尔滨150066

传统卧旋式清秸装置动土量较大,且湿黏土壤抛起时易黏附在机器上,导致作业质量下降、油耗增加,影响装置作业稳定性,针对这一问题,设计一种立旋式定角度清秸机,通过结构设计与分析实现清秸刀齿恒定角度作业,避免秸秆二次带回种床,通过对... 详细信息

传统卧旋式清秸装置动土量较大,且湿黏土壤抛起时易黏附在机器上,导致作业质量下降、油耗增加,影响装置作业稳定性,针对这一问题,设计一种立旋式定角度清秸机,通过结构设计与分析实现清秸刀齿恒定角度作业,避免秸秆二次带回种床,通过对清秸刀齿切土迹距分析确定装置关键结构参数,应用三因素三水平正交试验方法,以作业速度、迹距系数和入土深度为试验因素,清秸率和单位面积作业功耗为试验评价指标,对影响清秸机作业性能的相关参数进行试验与优化。试验结果表明,当参数组合为作业速度4~8 km/h、迹距系数2和入土深度10 mm时,清秸率不小于89.7%、单位面积作业功耗不大于1.84 W·h/m^(2),整个作业过程均未发生土壤黏附现象。研究结果可突破湿黏土壤环境下播种装备作业局限,为稻麦轮作全程机械化提供技术支撑。

关键词：稻麦轮作区稻秸清秸机立旋式定角度清秸电动自走式

基于PID调控的割台仿形高度控制系统的设计

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农机化研究 2024年第2期46卷 97-102页

作者：王志超杨然兵陈栋泉王婕李晓波青岛农业大学机电工程学院山东青岛266109 海南大学机电工程学院海口570228

为降低谷物联合收获机收获作业时因割台高度不当造成的粮食损失,减少割茬高度过高对后续播种环节的影响,利用传感器监测地面起伏变化,设计了一种基于PID调控的割台高度自适应控制系统;设计了基于角度传感器的地面仿形监测机构与割台高... 详细信息

为降低谷物联合收获机收获作业时因割台高度不当造成的粮食损失,减少割茬高度过高对后续播种环节的影响,利用传感器监测地面起伏变化,设计了一种基于PID调控的割台高度自适应控制系统;设计了基于角度传感器的地面仿形监测机构与割台高度反馈机构,标定并拟合出割台高度与传感器电压信号的线性关系;加装集成式电磁比例阀替换原有割台控制电控换向阀,并进行PWM控制试验。同时,分析了整套自适应控制系统的结构与电液控制原理,并进行了多组田间对照试验,结果表明:设计的基于地面仿形的割台高度自适应控制系统具有稳定的响应速度和理想的控制效果,在平原地区作业时相较于传统人工控制割台的方式有明显的优势,能适应平原地形环境下5~11km/h收获作业速度的要求。研究结果为后续无人驾驶谷物联合收获机的研发设计提供了割台装置控制策略的理论依据。

关键词：谷物收获机割台 PID控制液压系统

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高速列车受电弓上下臂杆气动降噪大涡模拟研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第5期55卷 1855-1866页

作者：许建林公沛霖周一鸣贾永兴李睿杨永刚兰州交通大学机电工程学院甘肃兰州730070 中车山东机车车辆有限公司山东济南250022

受电弓是露置于高速列车顶部的重要受流装置,其所产生的气动噪声是高速列车的主要噪声源之一。为了降低受电弓所产生的气动噪声,采用椭圆截面直杆件和椭圆截面纵向扭转杆件两种方案替代原有上下臂杆的圆形截面直杆件,基于大涡模拟(large... 详细信息

受电弓是露置于高速列车顶部的重要受流装置,其所产生的气动噪声是高速列车的主要噪声源之一。为了降低受电弓所产生的气动噪声,采用椭圆截面直杆件和椭圆截面纵向扭转杆件两种方案替代原有上下臂杆的圆形截面直杆件,基于大涡模拟(large eddy simulation,LES)结合Ffowcs Williams and Hawkings(FW-H)声类比的方法分析流场特征与气动噪声辐射,研究新型受电弓杆件对流场及近、远场气动噪声特性的影响。研究结果表明:在不同列车速度下,与圆形截面杆件相比,椭圆截面纵向扭转杆件受电弓在近、远场辐射的气动噪声有所减弱,具有一定降噪效果;当列车速度为300 km/h时,椭圆截面纵向扭转杆件受电弓远场25 m处声压级最大值可降低约4.3 dB(A),降幅约4.4%;当列车速度为400 km/h时,其近场7.5 m处声压级最大值可降低约5 dB(A),降幅约5.5%。

关键词：高速列车受电弓臂杆气动噪声大涡模拟

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F-76燃料骨架机理构建方法研究

内燃机工程 2024年第1期45卷 86-97页

作者：禹进周航樊崇政重庆交通大学航空学院重庆400074 重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074

为开发出结构紧凑、高精度和包含多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)的高碳燃料模型燃料机理并应用于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟,提出了一种集成详细的C_(0)—C_(4)核心机理和骨架的C_(5)—Cn... 详细信息

为开发出结构紧凑、高精度和包含多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)的高碳燃料模型燃料机理并应用于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟,提出了一种集成详细的C_(0)—C_(4)核心机理和骨架的C_(5)—Cn机理来发展高碳燃料骨架反应机理的新方法。利用该方法为基础燃料分别为正十六烷(NC_(16)H_(34))、2,6,10-三甲基十二烷(C_(15)H_(32)-26X)和正丁基苯(C_(6)H_(5)C_(4)H_(9))的模型燃料构建相应的骨架反应机理。然后基于机理简化手段获得了包含164个组分和654个基元反应的骨架机理。利用激波管点火延迟时间、流动反应器氧化数据、层流火焰速度和熄火极限等基础燃烧数据对构建的机理进行验证。然后,将该骨架机理耦合到三维CFD喷雾模型中,来模拟定容喷雾燃烧室(constant volume spray combustion chamber,CVSCC)中的喷雾燃烧过程。结果表明喷雾燃烧特性的模拟值能与实验值吻合良好,证明了所构建骨架机理在燃烧CFD模拟中的有效性。

关键词：骨架机理机理简化喷雾模型燃烧特性数值模拟

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激光辐照鸟眼三维动态温度场仿真与实验研究

应用激光 2024年第08期 120-127页

作者：刘鸿刘霞单宁刘其峰西安工程大学机电工程学院

激光驱鸟以其优异的性能在农业、电力和航空安全等领域具有广阔应用前景。为安全、高效驱逐鸟类，需研究激光与鸟眼内部组织作用机理。首先，运用Pennes生物传热方程和Beer-Lambert方程建立三维动态模型模拟激光在鸟眼组织内的吸收和传... 详细信息

激光驱鸟以其优异的性能在农业、电力和航空安全等领域具有广阔应用前景。为安全、高效驱逐鸟类，需研究激光与鸟眼内部组织作用机理。首先，运用Pennes生物传热方程和Beer-Lambert方程建立三维动态模型模拟激光在鸟眼组织内的吸收和传递；其次，运用稳态模拟分析鸟眼在不同条件下的温度变化，将稳态结果作为瞬态研究的初始值，提高仿真结果的准确性；最后，建立激光驱鸟实验平台，进行了实验研究。结果表明，鸟眼球前部温度受环境温度和泪液蒸发的影响较大，后部温度较为稳定；激光辐照鸟眼时最高温度发生在视网膜上，不同部位组织温度可相差13℃。当光斑直径为3.5 mm,激光功率为1.5～2.7 mW时，照射时间0.4 s,最高温度可控制在52～60℃。经仿真与实验验证，所得激光参数可在高效驱逐鸟类的同时不会对鸟眼造成损伤。

关键词：激光驱鸟鸟眼组织温度分布热传导 COMSOL

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调节阀多测点空化诱导振动敏感性分析

国防科技大学学报 2024年第4期46卷 125-132页

作者：刘秀梅韦建秋龙正李贝贝孙深圳中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116 山东中烟工业有限责任公司山东济南250014

针对调节阀阀体不同测点处对流道内空化敏感性存在差异问题,开展了不同测点处空化诱导振动的差异性研究和空化发展状态敏感程度分析。搭建了调节阀空化振动加速度信号采集试验平台,同步采集了多测点处调节阀空化诱导振动的加速度信号。... 详细信息

针对调节阀阀体不同测点处对流道内空化敏感性存在差异问题,开展了不同测点处空化诱导振动的差异性研究和空化发展状态敏感程度分析。搭建了调节阀空化振动加速度信号采集试验平台,同步采集了多测点处调节阀空化诱导振动的加速度信号。提出了加速度级比率和重心频率两个表征参数,并利用1/3倍频程谱对调节阀空化振动信号频谱进行划分,最终得到对空化发展最敏感的频带和测点位置。结果表明:调节阀阀体同一表面测点振动信号呈现相似性,不同表面测点信号差异性较大,即调节阀振动信号表现为各向异性;空化状态的发展主要引起中心频率10000 Hz以上的频带振动强度增大,适合作为监测调节阀空化状态的特征频带。

关键词：振动调节阀各向异性加速度级比率重心频率 1/3倍频程分析