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静置工况条件下掺氢天然气浓度分布规律

天然气工业 2024年第2期44卷 145-155页

作者：李敬法宇波苏越刘翠伟李玉星北京石油化工学院机械工程学院中国石油大学(北京)机械与储运工程学院中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院

利用天然气管道进行掺氢输送已成为氢能及天然气输送领域的热点和重点,但当前业界对于掺氢天然气在管道输送和停输静置过程中是否会自发分层一直存在较大争议。为了厘清该问题,以掺氢天然气在管道中静置这一极端工况为例,基于热力学能... 详细信息

利用天然气管道进行掺氢输送已成为氢能及天然气输送领域的热点和重点,但当前业界对于掺氢天然气在管道输送和停输静置过程中是否会自发分层一直存在较大争议。为了厘清该问题,以掺氢天然气在管道中静置这一极端工况为例,基于热力学能量最小原理,推导了在重力场作用下掺氢天然气浓度分布数学模型,并采用Peng-Robinson真实气体状态方程对该数学模型进行了求解,最后研究了甲烷—氢气二元组分混合气体在4种典型场景高度和5种掺氢比下氢浓度随高度的分布规律。研究结果表明:(1)在重力影响下管道顶部和底部的氢浓度存在差异,但其受高度差的影响显著,对于米级的水平管道、几十米级的一般城镇楼宇天然气立管、百米级的高层楼宇天然气立管,氢浓度随高度变化的差异微小,可完全忽略氢分层;(2)对于千米级大落差的掺氢天然气管道,当掺氢比不超过20%时,氢分层仍可忽略,但当掺氢比很高时(例如50%)管道顶部和底部的氢浓度差将超过1%,此时需考虑工程实际情况评估能否忽略氢分层;(3)西气东输某管道考虑真实气体组成、掺氢比20%、管道落差200 m时,各气体组分的浓度随落差高度的分布规律揭示了在实际工程中此类落差高度的掺氢天然气氢分层可忽略。结论认为,对于掺混均匀的掺氢天然气在静置这种最容易发生分层的极端工况下,如果不存在千米级极端大落差和极端大掺氢比,掺氢天然气管道分层现象可完全忽略;该认识从理论上厘清了目前关于掺氢天然气分层现象的争议,对掺氢天然气管道安全输送具有重要指导意义。

关键词：掺氢天然气氢分层掺氢比能量最小原理静置工况

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蛇形机器人多刚体系统动力学建模与分析

机械设计与研究 2024年第3期 51-57页

作者：杜雪林周灿刘颖易文慧邹家华郭金鹏湖南工学院智能制造与机械工程学院

针对蛇形机器人的多刚体系统动力学分析问题，建立了其三维仿真模型，并讨论了阻尼系数、摩擦系数比和关节角度幅值对机器人动力学特性的影响。采用蛇形曲线实现蛇形机器人蜿蜒、翻滚和蠕动等基本步态，完成了对应步态的动力学分析。特... 详细信息

针对蛇形机器人的多刚体系统动力学分析问题，建立了其三维仿真模型，并讨论了阻尼系数、摩擦系数比和关节角度幅值对机器人动力学特性的影响。采用蛇形曲线实现蛇形机器人蜿蜒、翻滚和蠕动等基本步态，完成了对应步态的动力学分析。特别地，采用step函数实现了翻滚运动关节角度的输入。基于动力学分析的结果，确定合理的控制思路，开展了蛇形机器人样机步态实验。结果表明，阻尼系数对不同步态的影响机理不同，摩擦系数比越大蜿蜒运动的效率越高及关节角度幅值增大有助于蜿蜒运动的效率但同时加大了运动干涉的风险，因此在进行机器人样机运动控制时要综合考虑。

关键词：蛇形机器人动力学分析步态摩擦系数比运动干涉

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新型变刚度层合板力学特性及损伤机制

复合材料学报 2024年

作者：曹忠亮丁潇潇江苏理工学院机械工程学院

广泛应用于航空航天、交通运输等领域的复合材料层合板在实际应用中存在着承载能力和稳定性方面的挑战，为解决上述问题，采用自动铺丝可变刚度层合板，并对其力学特性及失效机制进行研究。首先，在线性变角度函数的基础上，提出一种新... 详细信息

广泛应用于航空航天、交通运输等领域的复合材料层合板在实际应用中存在着承载能力和稳定性方面的挑战，为解决上述问题，采用自动铺丝可变刚度层合板，并对其力学特性及失效机制进行研究。首先，在线性变角度函数的基础上，提出一种新型周期线性延拓函数算法，以优化复合材料纤维铺放路径，实现更为详细和精确的纤维轨迹变化。其次，通过Python/Abaqus联合构建新型变刚度层合板有限元模型。最后，分析了定/变刚度层合板三点弯曲下的损伤机制，揭示了不同纤维铺放角对层合板力学特性、应力分布和损伤情况的影响。研究结果表明：三点工况下中心纤维取向角对弯曲性能产生显著影响，0°有利于性能提升，90°则导致性能下降；在中心纤维取向角T0=5°的基础上，采用变角度设计可以有效抑制弯曲损伤进一步扩展，均匀层合板面内应力分布，同时进一步提高弯曲极限应力，最大提升幅度为28.31%。本研究为后续复合材料层合板的抗弯曲设计和优化提供了重要的研究思路和流程，具有一定参考意义。

关键词：复合材料层合板变刚度曲线铺放力学特性损伤机制

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质子交换膜燃料电池点阵型流场性能仿真

重庆大学学报 2024年

作者：封士明邹林海张焱万忠民湖南理工学院机械工程学院

质子交换膜燃料电池流道结构对反应气体流动、热交换、电化学反应具有重要影响。为针对常见流道在反应气体分布不均，液态水管理和输出性能等问题，本团队设计出3种点阵型流场。建立了传统平行流场和点阵型流场的三维质子交换膜燃料电... 详细信息

质子交换膜燃料电池流道结构对反应气体流动、热交换、电化学反应具有重要影响。为针对常见流道在反应气体分布不均，液态水管理和输出性能等问题，本团队设计出3种点阵型流场。建立了传统平行流场和点阵型流场的三维质子交换膜燃料电池几何模型，并对比了输出性能、氧气运输阻力、氧气摩尔浓度均匀性系数、氧气分布和液态水饱和度。结果表明，相比传统平行流场，3种点阵型流场的输出性能均高于传统平行流场，峰值功率密度增加24.74%，点阵型流场的氧气运输阻力显著小于传统平行流场，氧气摩尔浓度均匀性系数显著大于传统平行流场。并且点阵型流场能明显改善电池内部氧气分布的均匀性和液态水管理，有望为燃料电池流道结构创新提供新的思路。

关键词：质子交换膜燃料电池结构设计数值模拟点阵型流场

基于双向耦合法的采煤机螺旋滚筒振动特性分析

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煤炭科学技术 2024年第3期52卷 200-216页

作者：张美晨赵丽娟李明昊田震常熟理工学院机械工程学院江苏苏州215500 辽宁工程技术大学机械工程学院辽宁阜新123000 辽宁省大型矿山装备重点实验室辽宁阜新123000 沈阳理工大学机械工程学院辽宁沈阳110168 周口师范学院机械与电气工程学院河南周口466000

为研究采煤机螺旋滚筒在多种赋存条件下的振动特性,以MG2×55/250–BWD型薄煤层采煤机为工程对象,优化煤岩接触模型,建立与实际赋存条件相似的多种不同截割工况下煤壁离散元模型。结合DEM–MFBD(Discrete Element Method-Multi Flexible... 详细信息

为研究采煤机螺旋滚筒在多种赋存条件下的振动特性,以MG2×55/250–BWD型薄煤层采煤机为工程对象,优化煤岩接触模型,建立与实际赋存条件相似的多种不同截割工况下煤壁离散元模型。结合DEM–MFBD(Discrete Element Method-Multi Flexible Body Dynamics)双向耦合数值模拟方法搭建采煤机截割部刚柔耦合虚拟样机模型与煤壁离散元模型的双向耦合试验平台,通过仿真试验得到不同煤岩工况下螺旋滚筒的截割过程,并分别对其振动特性的变化规律展开分析。研究结果表明:螺旋滚筒在截割过程中,三向均出现不同程度的振动,其中截割阻力方向振动加速度最大,牵引阻力方向振动加速度次之,侧向力方向振动加速度最小。随着模型中夹矸硬度以及层数比例的增加,截割过程中螺旋滚筒的振动强度不断加剧,最大振动加速度有效值的差值达到4403.149 mm/s^(2)。利用短时傅里叶变换将一维振动信号转化为二维时频谱图像,得到不同煤岩工况下振动信息变化特征在时频域中完成较好保留,其时频谱图像的特征样本效果优于各工况的时域一维信号曲线,主频能量位置、范围大小、特征团形状等信息具有明显区别,即使遇到夹矸层数不同,夹矸坚固性系数也存在差异的复杂工况,其时频谱图像中能量特征的分布形式也具有显著差别。通过振动模态分析发现,随着煤壁中含有夹矸硬度的增加,各部位的变形量均发生变化,其中截齿部位变化最为强烈。基于相似理论搭建采煤机振动信号测试试验平台,对不同煤岩工况条件下螺旋滚筒截割过程进行了测试研究,通过追踪螺旋滚筒的振动状态,发现其振动变化规律与双向耦合数值模拟一致。试验测试得到DEM–MFBD数值模拟方法获取的螺旋滚筒振动加速度有效值与依据相似比反推的试验数据之间的误差小于DEM离散元数值模拟方法与实验数据之间的误差,验证了DEM–MFBD数值模拟方法的准确性。研究结果对于提升螺旋滚筒工作可靠性具有重要意义,同时也为采煤机智能化开采的煤岩截割状态识别系统搭建过程中数据信息的获取提供了一种新的方法。

关键词：双向耦合法离散元–多柔体动力学螺旋滚筒振动特性模态

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低分辨率唇纹识别算法的性能评估

传感器与微系统 2024年第3期43卷 130-133,138页

作者：韦静周洪成牛犇盐城工学院机械工程学院江苏盐城224051 金陵科技学院电子信息工程学院江苏南京211169

为了进一步探索与研究适用于刑侦调查唇纹识别的网络模型,选取8种不同的CNN模型分别从网络结构设计、核心模块以及各网络之间的联系等方面进行介绍,并在创建的低分辨率唇纹数据库上针对不同网络模型进行性能评估。同时以不同的学习率和... 详细信息

为了进一步探索与研究适用于刑侦调查唇纹识别的网络模型,选取8种不同的CNN模型分别从网络结构设计、核心模块以及各网络之间的联系等方面进行介绍,并在创建的低分辨率唇纹数据库上针对不同网络模型进行性能评估。同时以不同的学习率和网络层数也分别开展了实验。实验结果表明:轻量级模型MobileNetV2实现了97.22%的识别率,其识别效果最佳且模型大小仅8.63 MB。通过实验验证了基于CNN模型识别算法也能良好地应用于唇纹识别任务,有效弥补了传统识别算法中存在的不足。

关键词：唇纹识别特征提取低分辨率卷积神经网络深度学习

应用型高校专业学位研究生教育产教协同育人的实践困境与对策探析

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应用型高等教育研究 2024年第2期 21-27页

作者：徐晓明周海盐城工学院机械工程学院

专业学位研究生培养是高水平应用型高校专业学位研究生教育的根本任务，推进人才培养供给侧改革，深化产教融合协同育人模式，是专业学位研究生培养提质增效的必然选择。针对当前专业学位研究生教育面临的教育本质认知偏差、多方协同内... 详细信息

专业学位研究生培养是高水平应用型高校专业学位研究生教育的根本任务，推进人才培养供给侧改革，深化产教融合协同育人模式，是专业学位研究生培养提质增效的必然选择。针对当前专业学位研究生教育面临的教育本质认知偏差、多方协同内驱失衡、产教融合片面覆盖、育人体系无奈抉择等发展困境。从明确专业学位研究生教育发展定位、强化校企协同育人共同体、开放合作办学、建立健全产教融合协同育人体系等方面，积极探索高水平应用型高校专业学位研究生教育产教融合协同育人的新思路和新范式。

关键词：应用型高校专业学位研究生教育产教融合协同育人

基于Cr-O-C钝化层改变多晶Cu表面能和表层位错的脱模力与脱模精度

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中国表面工程 2024年第1期37卷 205-215页

作者：田振岐杨光陈菊李波集美大学海洋装备与机械工程学院厦门361021

Cr-O-C钝化层可以提高精密电铸脱模精度,但Cr-O-C钝化层对基底表面的钝化规律和对表层的影响尚未清楚。利用分子动力学方法,在多晶Cu表面沉积离散的Cr、O和C原子,获得不同比例和数量的Cr-O-C钝化层。计算结果表明,不同比例的Cr、O和C原... 详细信息

Cr-O-C钝化层可以提高精密电铸脱模精度,但Cr-O-C钝化层对基底表面的钝化规律和对表层的影响尚未清楚。利用分子动力学方法,在多晶Cu表面沉积离散的Cr、O和C原子,获得不同比例和数量的Cr-O-C钝化层。计算结果表明,不同比例的Cr、O和C原子均可以大幅降低多晶Cu的表面能;随着原子数量的增加,多晶Cu的表面能呈下降趋势;Cr-O-C钝化层增加了多晶Cu表层的位错密度;新增加的位错以Shockley位错为主;在一定沉积原子数量内,位错密度有极值。在多晶Cu表面电沉积不同密度的Cr、O和C原子,通过接触角测试验证了Cr-O-C钝化层降低多晶Cu表面能的结论。电沉积脱模强度和脱模表面粗糙度结果显示,随着沉积原子数的增加,脱模强度和脱模表面粗糙度均降低。研究结果可为利用离散Cr-O-C界面辅助精密电铸脱模提供一种解释。

关键词： Cr-O-C界面多晶Cu 表面能位错脱模分子动力学

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基于手性超构表面的双频带极化转换器设计

光电子·激光 2024年

作者：周海燕付长凤张易成王欣柯朱培逸韩连福盐城工学院机械工程学院常熟理工学院电子信息工程学院东北石油大学物理与电子工程学院常熟理工学院电气与自动化工程学院

针对宽频带、高极化转换率(polarization conversion ratio， PCR)和小型化极化转换器的应用需求，本文设计一种基于手性超构表面的双宽频带、高PCR的透射型极化转换器，其由顶层、底层开口环和中间介质基板的三层复合结构组成。仿真结... 详细信息

针对宽频带、高极化转换率(polarization conversion ratio， PCR)和小型化极化转换器的应用需求，本文设计一种基于手性超构表面的双宽频带、高PCR的透射型极化转换器，其由顶层、底层开口环和中间介质基板的三层复合结构组成。仿真结果表明，该超构表面在6.21-7.05 GHz和8.74-9.73 GHz频率范围内实现线极化波的转换，PCR均为90%，相对带宽分别为12.70%和10.72%。通过分析谐振频率处的表面电流，揭示其高PCR和双频带极化转换机理。此外，探讨超构表面的几何参数、介质层厚度、入射波极化方式和极化角度等参数对双频带极化调控特性的影响规律。所提出的基于手性双频带极化转换超构表面具有结构简单、极化不敏感等优点，在微波通信、显微成像、隐身技术等领域具有潜在的应用价值。

关键词：手性双宽频带极化转换超构表面