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  • 2015年第42卷第2期文章目次
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    • 基于动网格技术的风挡除霜新方法的数值模拟

      2015, 42(2):1-7.

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      摘要:运用CFD方法对某车型挡风玻璃除霜过程数值模拟,针对现有国标规定分区中A区除霜过慢的问题,提出了一种除霜新方法,在风口处设计能绕自身轴线回转的导流叶片,结合动网格技术,计算除霜瞬态过程.结果表明:叶片初始偏转角度为42°,A区的除霜效果最好,努赛尔数提高13.7%,270 s时刻,令叶片以角速度ω=0.073 3 rad/s偏转,280 s时刻回转至初始位置.A区霜层除去80%面积所需时间与原模型相比缩短60 s,在保证除霜完全的基础上优先除去A区霜层,实现驾驶员视野的快速清晰.

    • 碟式太阳能聚光器气动特性和最大风压分布仿真分析

      2015, 42(2):8-16.

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      摘要:针对碟式太阳能聚光器最佳避风姿势问题,采用流体控制方程建立了碟式太阳能聚光器流场模型,并将计算得到的流场流速和压力再加载耦合到碟式太阳能聚光器前后表面,对碟式太阳能聚光器气动特性和风压分布进行仿真分析.结果表明:①风速对碟式太阳能聚光器表面中心区域最大风压影响很大,应适当提高碟式太阳能聚光器中心处的强度和刚度;②碟式太阳能聚光器的升力、阻力、侧向力和最大表面风压随风速增加而增加,且最大表面风压增加幅度尤显明显,但是风力系数随风速变化甚微;③不考虑流固耦合作用时碟式太阳能聚光器的升力系数、阻力系数、侧向力系数和最大表面风压的计算值存在较大的误差,在之后的计算中,应考虑流固耦合作用;④碟式太阳能聚光器表面最大风压随高度角和方位角的变化复杂,高度角为0°、方位角为45°姿势时达到最大.

    • 工程机械再制造过程信息追溯模型研究

      2015, 42(2):17-21.

      摘要 (895) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对工程机械再制造过程信息追溯管理中存在的追溯过程复杂、物料关系信息与其对应加工过程信息不能建立有效的联系等问题,提出了基于活动的物料清单追溯方法,建立了工程机械再制过程活动网络追溯模型.该模型将整个再制造过程的追溯实体划分为产品(物料)、作业和活动,并采用巴克斯—诺尔范式对其进行规范化描述.构建了工程机械再制造过程信息模型,利用符号化追溯活动链和活动网络构建了追溯模型.基于活动的物料清单将物料关系与其对应的加工过程进行有效地融合,在此基础上的活动链和活动网络追溯模型简化了追溯流程.

    • 船用齿轮箱多体动力学仿真及声振耦合分析

      2015, 42(2):22-28.

      摘要 (1045) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于多体系统动力学理论,综合考虑齿轮副时变啮合刚度、齿侧间隙、轴承支撑刚度等内部激励以及螺旋桨外部激励,建立了含传动系统及结构系统的船用齿轮装置多刚体系统动力学模型,计算了齿轮副动态啮合力及轴承支反力;对齿轮箱及支座进行柔性化处理,形成多柔体系统动力学模型,采用模态叠加法计算了箱体表面的动态响应.而后以多体动力学分析所得的轴承支反力频域历程为边界条件,建立了箱体声振强耦合分析模型,预估了齿轮箱表面声压及外声场辐射噪声.结果表明,齿轮副动态啮合力、轴承支反力以及箱体动态响应频域曲线的峰值均出现在齿轮副的啮合频率及其倍频处;仿真所得的箱体振动加速度及外声场辐射噪声与齿轮箱振动噪声试验台架实测结果吻合良好.

    • 低附着路面电动助力转向控制策略

      2015, 42(2):29-34.

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      摘要:车辆在低附着路面转向时转向阻力矩大幅降低,导致转向盘转矩随之减小,严重影响驾驶员的路感,易导致事故的发生.鉴于此,提出电动助力转向电流补偿控制策略以提高低附着路面驾驶员路感.利用扩展卡尔曼滤波方法估计出低附着路面前轴侧向力,进而计算出补偿电流值.在MATLAB/Simulink中建立系统仿真模型,利用实车试验数据与仿真数据对比,验证了仿真模型的准确性.不同行驶工况的仿真结果显示采用本文提出的控制策略后,转向盘力矩显著提高,使驾驶员在低附着路面下的路感与正常高附着路面相同,可以有效防止驾驶员的误操作,提高车辆行驶安全性.

    • 并发故障信息DSmT融合算法的应用研究

      2015, 42(2):35-39.

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      摘要:针对主冷却泵长期工作在高温、高压及高辐射的恶劣工作环境中,其并发故障存在较高概率并难以诊断,提出一种DSmT决策级融合算法,构建了泵主轴转子不平衡、泵主轴转子不对中及主轴损坏的DSmT辨识理论框架,由实测采集数据综合确定DSmT故障特征信度赋值,利用DSmT对多个独立证据源进行决策判断得出主冷却剂泵故障及并发故障的诊断结果.实验结果表明该方法能有效识别主冷却剂泵并发故障特征,具有一定的理论基础及工程应用价值.

    • 带式输送机物料瞬时流量激光测量方法

      2015, 42(2):40-47.

      摘要 (1272) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对高带速、大运量带式输送机物料瞬时流量难以实时精准测量问题,提出一种基于激光扫描的带式输送机物料瞬时流量高精度实时测量方法.利用二维激光测距仪和测速传感器获取带式输送机高速运行下物料流三维激光点云数据,经滤波、异常值剔除、数据平滑等预处理后,通过分析扫描线上激光点云空间形态特征提出一种物料流轮廓自动提取方法,并建立基于面元积分的带式输送机物料瞬时流量计算数学模型.开发的带式输送机物料瞬时流量测量系统用于测量带宽为200 mm槽型带式输送机在带速0.5~1.5m/s下物料流瞬时流量时,数据重复性和相关性都达到98%以上.实验结果表明,该方法采样间距小、测量精度高、实时性强,具有较强适用性和可靠性,有助于为港口带式输送机自适应节能控制技术提供实时、精确的数据来源.

    • 行人下肢有限元模型的建立与验证研究

      2015, 42(2):48-54.

      摘要 (1163) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:下肢损伤是行人与车辆碰撞事故中的主要损伤形式之一,建立具有较高生物逼真度的行人下肢有限元模型,可以为下肢保护提供有效的研究手段.在下肢长骨(股骨、胫骨、腓骨)、韧带(ACL,PCL,MCL,LCL)及膝关节得到全面验证的基础上,建立了包含骨骼、韧带、肌肉及皮肤等详细解剖学结构的行人下肢有限元模型,并定义了各组织间的接触.利用行人下肢弯曲的生物力学实验,对下肢有限元模型进行了整体弯曲验证.结果显示,下肢有限元模型的损伤形式、损伤发生时刻、膝关节弯矩和弯曲角度均与实验结果吻合较好,能够较真实地反映行人下肢的损伤和生物力学响应,具有较好的生物逼真度.

    • 局域共振声子晶体失谐梁的减振特性研究

      2015, 42(2):55-59.

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      摘要:通过把声子晶体中的局域共振特性应用到梁上形成一种局域共振梁,在局域共振周期梁的基础上,引入晶格参数失谐,提出一种新型的局域共振失谐梁.对失谐梁和周期梁分别进行正弦激励响应和频率响应分析,并改进能量法,可得出结论:通过选择合适的失谐参数,可使失谐梁较传统周期梁具有更好的减振特性.

    • 基于应变模态法的层合梁的损伤检测研究

      2015, 42(2):60-66.

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      摘要:结构在建造和服役期间将不可避免出现损伤,发展合适的无损检测方法对其进行检测具有广泛的工程应用价值.基于多自由度振动力学和连续体损伤理论,发展了应变模态法损伤检测理论.通过预置损伤复合材料层合梁的动态加载试验,测得各个测点的应变时程响应,然后利用MATLAB编程对数据进行处理,从而得到结构的损伤应变模态曲线.数据处理结果精确反映了预置结构损伤的位置,由此证明了应变模态法能够应用于复合材料层合梁的损伤定位.最后基于有限元软件ABAQUS,利用连续体损伤理论对损伤纤维金属层合梁的模态进行分析,更进一步验证了当前应变模态法对损伤层合的损伤定位的可靠性.

    • 基于一种新型磁场-电路耦合法的多绕组变压器复合短路阻抗及短路环流计算

      2015, 42(2):67-73.

      摘要 (1078) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:多绕组变压器在不同短路工况下存在不同的短路阻抗,称为复合短路阻抗;不同短路工况下的各绕组电流均不相同.针对复合短路阻抗与短路环流存在的计算困难和计算时间长等问题,给出一种基于新型磁场-电路耦合方法的多绕组变压器复合短路阻抗及短路环流计算方法.在建立简化变压器磁场模型,得到绕组的电感矩阵后,将电感矩阵与外围电路结合,可以很快得到多绕组变压器复合短路阻抗与相应的短路环流.以某8绕组变压器为例验证,实测值表明该计算方法计算精度高,耗时较少,具有良好的工程应用价值.

    • 基于红外图像的绝缘子串自动提取和状态识别

      2015, 42(2):74-80.

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      摘要:为解决目前绝缘子低零值检测方法漏判率高、操作繁琐的问题,提出了一种新的绝缘子串红外图像中绝缘子盘面和铁帽区域自动提取方法和状态识别模型.首先将现场拍摄的绝缘子红外图像进行灰度化处理、去噪、二值化;然后从二值图像中提取反映绝缘子的特征点集合;通过特征点对二值图进行角度校正;最后通过区域提取中的特定算法提取出绝缘子的盘面和铁帽区域.通过提取该区域内的绝对温度、纹理和相对温差率作为绝缘子状态识别的特征集.将用电压分布法测得的绝缘子状态信息作为输出向量,通过训练得到优化的识别模型,用于绝缘子状态识别.该方法经过了220 kV试验验证,证实了模型的有效性和实用性.

    • 基于实测电力噪声分布的窄带电力噪声建模

      2015, 42(2):81-86.

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      摘要:基于实际测量电力噪声特性参数的统计分布,推导非高斯分布的窄带电力噪声模型,主要包括背景噪声和脉冲噪声.前者应用升余弦滚降滤波法建模,其功率服从正态分布;后者利用随机分布的特性参数:脉冲的宽度、间隔和包络所构建的脉冲函数来建模.宽度、间隔和包络随机量均服从分隔马氏链.然后应用实际测量数据和马尔克夫链蒙特卡罗(Markov Chain Monte Carlo, MCMC)分析法比较评估了此模型,数值分析结果显示,模型能够很好地逼近实际的电力噪声.

    • 桥式翅片流动和传热性能的实验研究和数值模拟

      2015, 42(2):87-92.

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      摘要:对设计的桥式翅片换热器空气侧的传热和阻力性能进行了实验研究,将大量的实验数据进行了线性回归,得出了在实验雷诺数范围内传热和阻力性能关联式及特性曲线.对比可知,在相同泵功情况下桥式翅片换热器比相同尺寸的平直翅片换热器具有更高的传热性能.同时,对以上两种翅片空气侧的温度场和速度场进行了数值模拟,并利用场协同原理对模拟结果进行了分析.分析结果表明,桥式翅片换热器具有更高传热性能的根本原因在于翅片的桥式布置能有效地改善翅片温度场和速度场的协同性.

    • 动力电池组健康状态评价方法的研究

      2015, 42(2):93-99.

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      摘要:为研究动力电池组内各单体电池的健康状态SOH(State of Health),对电池极化内阻和欧姆内阻特性进行分析.根据电池欧姆内阻提出相对健康状态的评价方法,并结合电池工作时内阻对端电压的影响,采用端电压对电池组内单体电池健康状态进行评价.最后进行了对比实验验证,实验结果证明了所提方法的准确性和可行性.

    • 面向社交网络基于协作度协商的联盟形成机制

      2015, 42(2):100-108.

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      摘要:分布式多Agent构成的社交网络通常表现出不同的特征,针对不同的社交网络和多Agent本身的异质性,提出了一种面向社交网络的基于协作度协商联盟形成机制.该机制依托多Agent构成的社交网络环境,建立面向分布式环境的分布式协商协议,并设计一种考虑到社交网络特征和Agent异质性的基于协作度的协商策略,采用分布式自动协商方式形成联盟.通过对全连通网络、层次网路和小世界网络的仿真实验结果表明,该机制能够有效地实现分布式环境下的联盟形成,并且在反应大多数实际应用环境的小世界社交网络中表现出相对较好的性能.

    • 一种基于FDR的高测试质量测试压缩方法

      2015, 42(2):109-113.

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      摘要:FDR编码方法有效地降低了测试数据量,但其测试集中的无关位全部填充为0,平均每个测试向量检测的故障数目较少,测试质量较低.为了提高测试质量,并进一步提高测试数据压缩率,本文基于FDR方法提出了一种利用上一个测试向量的响应填充该测试向量中无关位的测试压缩方法.该填充方法提高了测试向量中无关位填充的随机性,从而提高了测试集的测试质量.提出方法的压缩效率与测试向量的顺序有关,基于最近邻居算法对测试集进行排序,降低了测试响应与下一个测试向量之间不相同的位数,对测试响应和测试向量差分处理后再进行FDR编码,从而降低了测试数据量.ISCAS’89电路中几个大电路的实验结果表明,与FDR相比该方法的测试质量平均提高了5.9%,测试数据压缩率平均提高了2.5%,而只需要增加一个异或门的硬件开销.

    • 最大匹配问题Tile自组装模型

      2015, 42(2):114-120.

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      摘要:Tile自组装模型凭借其自组装、可编程等特性在解决NP问题方面具有巨大优势.文中提出了一种求解最大匹配问题的Tile自组装新模型,该模型主要由初始配置子系统、选择子系统及检测子系统3大部分构成.新模型中首先设计Tile分子存储问题信息,其次通过Tile分子自组装操作生成最大匹配问题解空间,最后通过Tile检测分子筛选得到最大匹配问题的解.对模型从所需Tile分子种类、计算时间和计算空间3个方面进行性能分析,并通过实验模拟论证了模型的有效性和正确性.

    • LEACH协议的簇首多跳与选择优化

      2015, 42(2):121-125.

      摘要 (829) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对WSN层次型路由协议中簇首单跳传输数据至汇聚节点、而部分簇首因传输距离过长导致能量过早耗尽从而影响整个网络寿命问题,提出了基于剩余能量对簇首优化选择和簇首至汇聚节点间多跳数据传输的改进算法.对首个节点死亡轮数和能量图像方面进行了分析和仿真,结果表明该改进算法可使全网负载更加均衡,并进一步延长了网络整体寿命.

    • 自然光图像反射分量分离

      2015, 42(2):126-133.

      摘要 (849) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统方法不能直接去除自然光图像高光的问题,提出了一种基于多通道梯度一致性的反射分量分离方法.首先依据多通道梯度一致性检测同质高光像素、并构建反射分量分离张量.然后用反射分量分离张量对图像梯度进行变换,将其分解为镜面反射分量梯度和漫反射分量梯度.最后从漫反射分量梯度重构出估计的漫反射分量.实验结果表明该算法可直接去除自然光图像高光而不需预先估计光源色度,简化了自然光图像反射分量分离过程,并能更准确地去除归一化图像的高光.

    • K元N立方体网络均匀跨步通信模式的性能分析与优化

      2015, 42(2):134-140.

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      摘要:K元N立方体网络是高性能计算机常用的一种网络结构.均匀跨步通信是高性能计算最重要的通信模式之一.针对K元N立方体网络均匀跨步通信模式,推导出其性能下限的理论公式,采用自行开发的网络模拟器模拟了多种结构、多种跨步值和多种消息长度的传输性能.最后针对节点重映射和消息分割两种优化措施进行了模拟和分析.模拟结果显示,4元N立方体网络具有良好的All-to-all性能,接近All-to-all性能最好的K元N树网络.

湖南大学学报(自然科学版)编辑部

年第卷第

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