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液态模锻条件对ADC14铝合金微观组织和磨损行为的影响规律

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锻压技术 2024年第1期49卷 47-53页

作者：周理湖南城市学院机械与电气工程学院湖南益阳413000

为了研究液态模锻参数对ADC14铝合金微观组织与磨损行为的影响,将液态模锻压力(60、90和120 MPa)、过热度(50、100和150℃)和模具预热温度(200、250和300℃)选为3个独立变量,并观察分析了显微组织特征、磨损实验后试样重量损失和摩擦因... 详细信息

为了研究液态模锻参数对ADC14铝合金微观组织与磨损行为的影响,将液态模锻压力(60、90和120 MPa)、过热度(50、100和150℃)和模具预热温度(200、250和300℃)选为3个独立变量,并观察分析了显微组织特征、磨损实验后试样重量损失和摩擦因数变化。实验结果显示:液态模锻压力、过热度和模具预热温度对合金显微组织和磨损性能具有显著影响。液态模锻压力的增加可以促进显微组织的细化,但当压力超过一定值后,对显微组织细化的影响降低。模具预热温度和过热度的变化可以影响初生Si相的数量和形状。液态模锻压力的提高也可有效减少合金的磨损,特别是在120 MPa液态模锻压力和300℃模具预热温度下,合金的质量损失最小。适当的液态模锻参数调整可以有效地改善ADC14铝合金的显微组织和磨损性能,可为液态模锻ADC14铝合金的优化和工业应用提供参考。

关键词：液态模锻压力过热度模具预热温度磨损行为 ADC14铝合金显微组织

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正则化相场格子玻尔兹曼两相流模型

力学学报 2024年第8期56卷 2259-2270页

作者：李游李贵李桥忠代安定牛小东湖南城市学院理学院湖南益阳413000 湖南城市学院土木工程学院湖南益阳413000 江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212100 汕头大学机械电子工程系广东汕头515063

目前,基于相场理论的格子玻尔兹曼(lattice Boltzmann,LB)模型已经被广泛应用于气-液两相流流动问题中.为了提高已有相场LB模型的数值稳定性,提出了一种新型的正则化相场格子玻尔兹曼模型(regularized lattice Boltzmann model,RLBM)用... 详细信息

目前,基于相场理论的格子玻尔兹曼(lattice Boltzmann,LB)模型已经被广泛应用于气-液两相流流动问题中.为了提高已有相场LB模型的数值稳定性,提出了一种新型的正则化相场格子玻尔兹曼模型(regularized lattice Boltzmann model,RLBM)用于模拟大密度比和大黏度比的气液两相流动.该模型由界面追踪和流场求解两个核心模块构成,其中界面变化采用守恒型Allen-Cahn (A-C)相场方程控制,流场演化则通过不可压NavierStokes (N-S)方程控制.首先,构建了两个正则化格子玻尔兹曼方程(lattice Boltzmann equation,LBE)分别获取流场信息和相场信息.与标准的单松弛模型不同的是,提出的模型在演化方程的碰撞项中引入了非平衡态的预前碰撞函数,且该预前碰撞项仅与宏观量有关.通过Chapman-Enskog (C-E)多尺度展开分析,证实了所提出的模型能够准确地恢复到宏观流场控制方程和相场控制方程.进一步地,为了验证本模型的有效性,模拟了4个两相流典型算例,包括静态液滴、Rayleigh-Taylor(R-T)不稳定性问题、气泡上升和单个液滴撞击液膜.数值结果证实了提出的模型能够准确地模拟大密度比、大黏度比、大雷诺数下的气液两相流流动问题.更重要的是,相较于传统的相场单松弛模型在小的迁移率(θ_(M)<2.0×10^(-2))下就会诱发数值方法不收敛的问题,提出的模型在模拟迁移率较小(θ_(M)=1.0×10^(-6))的复杂两相流动时表现出更好的稳定性,能够更准确地刻画界面流动,捕捉界面形态.

关键词：正则化相场模型气-液两相流 Allen-Cahn方程格子玻尔兹曼方法

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直流电弧热等离子体制备纳米镍粉过程的数值模拟

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稀有金属材料与工程 2024年第7期53卷 1999-2005页

作者：陈文波李自军陈伦江冯军阳璞琼南华大学电气工程学院湖南衡阳421001 南华大学机械工程学院湖南衡阳421001 核工业西南物理研究院四川成都610041

研究镍粉颗粒在直流电弧热等离子体中的汽化过程可以为优化热等离子体纳米镍粉的制备工艺提供参考。本工作通过对磁流体力学方程和颗粒热动力学方程的耦合求解,研究了原料粒径、工作气流量及送粉速率等参数对镍粉颗粒在直流热等离子体... 详细信息

研究镍粉颗粒在直流电弧热等离子体中的汽化过程可以为优化热等离子体纳米镍粉的制备工艺提供参考。本工作通过对磁流体力学方程和颗粒热动力学方程的耦合求解,研究了原料粒径、工作气流量及送粉速率等参数对镍粉颗粒在直流热等离子体中的运动行为及加热过程的影响效应。研究表明,粒径较小的颗粒在高温区内停留的时间更长,从等离子体中吸收到的热量更多,因此能够在更短的时间内被加热到完全汽化;降低工作气流量及送粉速率均可以增加镍粉颗粒从热等离子体中获得的能量,这对于提升颗粒的汽化率,改善最终制备的纳米镍粉品质是有益的。

关键词：直流电弧热等离子体纳米镍粉汽化过程数值模拟

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石墨烯柔性压阻传感器微织构压缩应变机制

中国表面工程 2024年第1期37卷 169-178页

作者：许静马靖轩王路文连加俤蔡林烜董林玺杭州电子科技大学机械工程学院杭州310018 浙大城市学院信息与电气工程学院杭州310015 中国计量大学机电工程学院杭州310018 杭州电子科技大学电子信息学院杭州310018

为满足智能机器人、电子皮肤等领域对柔性传感器高灵敏度日益增加的需求,通过设计高表面积形貌以制备石墨烯凸台微织构柔性传感器,并对比分析有无微织构传感器的灵敏度;基于结构力学方程与静电方程,建立微织构柔性传感器模型,开展了电... 详细信息

为满足智能机器人、电子皮肤等领域对柔性传感器高灵敏度日益增加的需求,通过设计高表面积形貌以制备石墨烯凸台微织构柔性传感器,并对比分析有无微织构传感器的灵敏度;基于结构力学方程与静电方程,建立微织构柔性传感器模型,开展了电场作用不同基底厚度以及微织构间距下柔性传感器微织构应变的数值模拟,研究柔性压阻传感器微织构压缩应变机制,探寻机械载荷和电载荷的交互作用关系。结果表明,柔性基底的微织构化处理能有效提高柔性压阻传感器的灵敏度。模型总位移的最大值随基底厚度的增加呈非线性增加,微织构应变随着厚度的增加而减小。电场作用下微织构应变受机电耦合压力叠加的影响均大于无电场作用。框状微织构类似于悬臂梁,作用在微织构上的力矩随间距增加而增大,同时刚度减小,微织构的压缩形变增加,应变增大。组合尺寸微织构的应变随着微织构间距的增加而增大,制备多尺寸微结构传感器可使用(150+350)μm的组合尺寸,能够有效增加接触面积提高传感器灵敏度。机械载荷和电载荷的耦合作用,组合尺寸对力矩与刚度的分配有效增加了基底的应变,提高了柔性传感器的灵敏度。

关键词：柔性传感器数值模拟电场超弹性材料接触模型

医用氧化锆陶瓷磨削表面粗糙度的声发射智能预测

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南京航空航天大学学报 2024年第3期56卷 571-576页

作者：李波郭力湖南大学电气与信息工程学院长沙410082 湖南大学机械与运载工程学院长沙410082

医用氧化锆陶瓷(Y-TZP)是较好的齿科修复体材料,为了得到较好的齿科修复体性能对于其制造精度特别是表面粗糙度的要求比较高,但其是硬脆难加工材料,为了提高医用氧化锆陶瓷磨削加工表面质量和加工效率,在对医用氧化锆陶瓷磨削过程中的... 详细信息

医用氧化锆陶瓷(Y-TZP)是较好的齿科修复体材料,为了得到较好的齿科修复体性能对于其制造精度特别是表面粗糙度的要求比较高,但其是硬脆难加工材料,为了提高医用氧化锆陶瓷磨削加工表面质量和加工效率,在对医用氧化锆陶瓷磨削过程中的声发射信号分频段进行相关性分析的基础上,提取磨削声发射840~850kHz敏感频段信号中与磨削表面粗糙度强相关的12组特征值,构建了具有较高预测精度的随机森林神经网络,最终医用氧化锆陶瓷磨削表面粗糙度声发射预测最大相对误差低于8.37%,研究结果对医用氧化锆陶瓷磨削表面粗糙度在线智能监测有较大的参考价值。

关键词：医用氧化锆陶瓷磨削声发射表面粗糙度预测随机森林神经网络相关性系数

考虑多能负荷波动实时平衡的综合能源系统多时间尺度优化调度

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电力自动化设备 2024年第5期44卷 120-126页

作者：胡国峰李勇曹一家钟俊杰湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082 长沙理工大学电气与信息工程学院湖南长沙410114

综合能源系统内负荷的不确定性及多能源响应负荷波动的时间尺度不同为优化调度结果的可靠性及系统对负荷波动的响应带来了挑战。确定日前、日内、实时三阶段优化调度模式,在日内调度中对当日影响系统运行的随机事件进行分类并将其量化... 详细信息

综合能源系统内负荷的不确定性及多能源响应负荷波动的时间尺度不同为优化调度结果的可靠性及系统对负荷波动的响应带来了挑战。确定日前、日内、实时三阶段优化调度模式,在日内调度中对当日影响系统运行的随机事件进行分类并将其量化影响反馈至调度模块;对系统内热/冷负荷端口进行能流分析,通过监测供回水压、水温等数据,快速响应热/冷负荷波动,并在实时调度中调整机组出力;建立日前、日内、实时三阶段优化调度模型,提出基于多能负荷波动快速响应的综合能源系统多时间尺度优化调度方法。以中国南方某城市综合能源系统冬季运行模式为例进行数值分析。结果表明,所提方法对计划性负荷调整及突发小幅负荷波动均有良好效果,能有效提升系统供能收益和用户的用能舒适度。

关键词：综合能源系统多时间尺度优化调度多能负荷平衡负荷波动

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一种单次耦合注入且具有独立开断回路的串联型混合直流断路器

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电工技术学报 2024年

作者：肖少典刘增杨亚超江亚群黄纯湖南大学电气与信息工程学院湖南工程学院电气与信息工程学院

串联型混合直流断路器(series-type hybrid circuit breaker，S-HCB)因具有抑制故障电流增长、低导通损耗的优势，成为中低压直流系统故障保护一种极具潜力的解决方案。然而，现有S-HCB需通过注入多电平反制电压来创造机械开关的开启窗... 详细信息

串联型混合直流断路器(series-type hybrid circuit breaker，S-HCB)因具有抑制故障电流增长、低导通损耗的优势，成为中低压直流系统故障保护一种极具潜力的解决方案。然而，现有S-HCB需通过注入多电平反制电压来创造机械开关的开启窗口，导致控制和拓扑复杂；并且，线路电感的变化会干扰所创造的开启窗口，致使故障开断不可靠。为此，本文提出一种单次耦合注入且具有独立开断回路的S-HCB。利用晶闸管导通来钳位机械开关的开启全过程，所提S-HCB只需单次注入反制电压，即可为机械开关提供一个近似零电压的开启窗口，从而简化了其控制和拓扑。同时，所提S-HCB具有独立的故障开断回路，使故障电流过零时间与线路电感解耦，从而获得一个更稳定的开启窗口，提升故障开断的可靠性。此外，所提S-HCB能开断双向故障电流。本文给出了所提S-HCB的工作原理和参数设计，并通过10kV/100A仿真与200V/20A实验样机验证了所提S-HCB的有效性。

关键词：混合式直流断路器串联型控制简单开断可靠双向运行

基于非线性激活函数的零化神经网络及其在动态问题求解中的应用

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系统科学与数学 2024年第7期44卷 1870-1884页

作者：刘万太练红海王芳李谟发邓鹏湖南电气职业技术学院风能工程学院湘潭411101 湖南科技大学信息与电气工程学院湘潭411201

零化神经网络(zeroing neural network,ZNN)因其具有快速的收敛速度和较为出色的抗外界噪声干扰的能力,自被提出以来就有大量研究且广泛地应用于时变问题的求解.然而,目前所存在的零化神经网络模型的收敛速度和抗干扰能力仍然不尽如人意... 详细信息

零化神经网络(zeroing neural network,ZNN)因其具有快速的收敛速度和较为出色的抗外界噪声干扰的能力,自被提出以来就有大量研究且广泛地应用于时变问题的求解.然而,目前所存在的零化神经网络模型的收敛速度和抗干扰能力仍然不尽如人意.因此,为进一步提高零化神经网络的性能,文章提出了一种固定时间收敛激活函数(fixed-time convergent activation function,FTCAF),然后,基于该激活函数建立了固定时间收敛的零化神经网络(fixed-time convergent zeroing neural network,FTCZNN)模型,并应用该模型对动态Sylvester方程(dynamic Sylvester equation,DSE)进行求解.理论分析证明了FTCZNN模型拥有固定的时间收敛上界和较为出色的抗外界噪声干扰的能力.此外,DSE数值仿真实验也证明了FTCZNN模型的优越性能.最后,FTCZNN模型被用于机械臂的轨迹跟踪实验,且实验结果再次证明了FTCZNN模型相较于传统ZNN模型拥有快速的收敛速度和较为出色的抗干扰能力,因此其实际应用能力也得到了验证.

关键词：零化神经网络激活函数动态Sylvester方程机械臂轨迹跟踪

对角切片谱和角域FIR滤波的变转速滚动轴承故障特征提取

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机械科学与技术 2024年

作者：田勇军黄采伦吴亮红刘朝华吴浩杨志远湖南科技大学机电工程学院湖南科技大学信息与电气工程学院

在变转速滚动轴承故障诊断中强噪声干扰下，传统阶次分析方法存在阶次混叠的问题，难以准确进行故障特征提取。提出了角域FIR（Finite Impulse Response）滤波方法与三阶累积量对角切片谱（Third-order Cumulant Diagonal Slice Spectru... 详细信息

在变转速滚动轴承故障诊断中强噪声干扰下，传统阶次分析方法存在阶次混叠的问题，难以准确进行故障特征提取。提出了角域FIR（Finite Impulse Response）滤波方法与三阶累积量对角切片谱（Third-order Cumulant Diagonal Slice Spectrum，TOCCS）相结合的变转速滚动轴承故障特征提取方法。首先通过计算阶次跟踪（Compute Order Tracking，COT）获取角域信号，并根据重采样阶次和最大分析阶次计算角域FIR滤波系数，然后对角域信号进行低通滤波，最后通过TOCCS剔除角域信号残余干扰，增强故障阶次。实验结果表明：本文方法能够剔除角域信号中的混叠阶次，增强故障特征阶次，实现变转速下滚动轴承故障特征提取。

关键词：变转速滚动轴承故障特征提取角域FIR滤波三阶累积量对角切片谱