混砂车搅拌罐试验模型相似设计及数值模拟

以混砂车搅拌罐为研究对象,为了将试验搅拌罐的混合效果在混砂车搅拌罐中重现,以搅拌罐单位体积的搅拌功率作为放大准则,用几何相似的原则分别建立了结构尺寸为1∶1和1∶4的搅拌模型。为了尽可能地接近混砂车的实际工况,模拟中采用了连续输砂搅拌的方式,使罐内混合液达到一个边混合边排出的过程。利用Fluent软件分析对比,得到了在相同的混合效果前提下,试验搅拌罐与混砂车搅拌罐的转速关系式,使试验结果能够较好地转化到混砂车搅拌罐上。     

平衡重式叉车满载急转工况下横向稳定性控制

以提高平衡重式叉车满载紧急转向工况下的横向稳定性为目标,结合叉车动力学特性,采用ADAMS软件建立某型3T平衡重式叉车整车横向动力学模型. 设计一种基于模型预测算法的主动后轮转向控制器,实现叉车的主动后轮转向控制;然后,基于ADAMS与MATLAB/Simulink进行联合仿真计算,并根据标准EN 16203:2014进行实车稳定性试验.结果表明:所设计的主动后轮转向控制策略系统反应迅速,能有效降低叉车急转工况下的横摆角速度和侧倾角,大大提高叉车的横向稳定性;叉车满载急转过程安全稳定,横向稳定性动力学参数横向加速度和横摆角速度的最大值分别降低16.47%和25%.     

抛物母线叶片螺旋输送机运移及接触特性分析

粮食乃生存之本,为了提高水稻种子生产运输的时效性,设计了一种抛物母线型叶片的螺旋输送机。采用离散单元法(discrete element method, DEM)的颗粒系统仿真,探究螺旋输送机输送水稻种子的运动规律,提高水稻种子卸料速率的同时降低叶片损耗。建立Hertz-Mindlin软球干颗粒接触模型,通过对比普通直母线叶片,分析了3种螺杆倾角下不同螺旋转速水稻种子的运移与接触特性。研究结果表明：抛物母线叶片将水稻种子的动能变化表现为加速入料、稳定输送和高速卸料3个工作阶段,且水稻种子在沿螺杆轴向前进的同时还具备不同频率和幅度的周向运动。相同转速下,600 r/min的0°倾角抛物母线叶片稳定输送水稻种子的卸料速率最高为82.3 g/s,但90°倾角的水稻种子回流现象较为明显,平均卸料速率降低了77.8%。相同倾角下,45°的1 800 r/min高转速时,抛物母线叶片水稻种子的法向重叠量相较直母线叶片最大减小了10.2%;90°倾角下1 300～1 800 r/min中高转速时,抛物母线叶片水稻种子的平均接触数小于直母线叶片1.3%,降低了运输过程中叶片的磨损程度。研究结果揭示了水...     

湿喷混凝土力学性能及其应用研究

干喷混凝土在煤矿大断面巷道中存在强度低、匀质性差,施工过程回弹率低、粉尘浓度大等问题,而湿喷混凝土是解决此类问题的最有效途径之一。对比干、湿喷混凝土抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度,湿喷混凝土强度明显提高,提高比率依次为49.3%、47.1%和47.2%,并通过现场塌落度实验确定水:水泥:砂子:石子=0.45:1.0:2.0:1.8,减水剂掺量为水泥0.8%的最佳配合比。其次采用FLAC模拟软件建立湿喷混凝土支护数值计算模型,分析干喷混凝土支护、湿喷混凝土支护后力学响应和位移情况。研究表明:湿喷混凝土支护条件下高应力区减少,应力变化更趋于平稳,巷道围岩承载力增加,稳定性更强。相对于干喷混凝土支护巷道最大水平位移和最大竖向位移分别减少了3.73%、10.8%,湿喷混凝土可在一定程度上减少巷道变形。     

逆断层粘滑错动对公路隧道影响的试验研究

结合大量地震断层的案例,针对逆断层倾角为75°,60°,45°三种工况通过模型试验研究不同倾角逆断层粘滑错动下隧道应变分布规律和整个破坏过程.试验结果表明:断层倾角越小,上盘范围内隧道顶部的纵向拉应变越大,并且拉应变进入过载状态时的错动位移值越小.当断层倾角为75°时,隧道的主要破坏形式为直接剪切破坏;当断层倾角为45°时,隧道的破坏形式以弯曲拉破坏为主;45°倾角工况下隧道的破坏范围为上盘距离断层面2.0 D(D为隧道洞径)至下盘距离断层面0.2 D,75°倾角工况下隧道的破坏范围为上盘距离断层面0.8 D至下盘距离断层面0.4 D.     

两排氧枪角度设置对大型底吹炉流动特性的影响

在不同氧枪倾角和角度间距下,建立氧气底吹炉仿真模型,分析不同工况对熔体流动特性的影响。研究结果表明：两排氧枪角度设置对底吹炉内流动特性的影响主要体现在炉径方向。氧枪倾角会对核心搅拌区的空间位置产生“偏移”作用,控制核心反应区向氧枪所在一侧炉壁偏移程度;角度间距会对核心搅拌区的扰动状态产生“分散”作用,控制搅拌源形成的核心搅拌区聚散程度。为了更好地调控大型底吹炉熔池气动搅拌特性,将两排氧枪角度设置为0°&15°组合较为合理,熔池内有较好的气动搅拌强度和气体分散效果,进而提高熔炼效率,且未产生熔体恶性喷溅。     

低温下湿喷混凝土强度预测与强度损伤

为研究不同养护温度下的湿喷混凝土强度演化规律,实现低温环境下强度的精准预测,根据吉林省东南部某金矿的湿喷配合比,对不同养护温度的湿喷混凝土开展抗压强度试验,采用扫描电镜(SEM)开展湿喷混凝土微观结构分析.研究结果表明:基于实验结果构建的ANN-PSO强度预测模型可以精准预测不同养护温度下的湿喷混凝土强度,其平均相对误...     

2种锚杆耦合支护的喷混凝土力学模型

为确定混凝土层受破坏时中性层的位置并探究不同支护方式下锚喷支护参数与围岩自承能力间的关系,以弹性力学理论为手段,分别将湿喷+管缝式锚杆与湿喷+树脂锚杆耦合支护视为简支梁与固支梁模型,得出这2种耦合支护模型的数学解析式;用数值方法得出混凝土层受破坏时中性层偏离质心的位移计算公式;结合莫尔-库仑准则得出巷道围岩自承能力与锚杆间距、混凝土喷层厚度及混凝土强度之间的力学模型;推导得出喷层厚度每增加10 mm,湿喷+管缝式锚杆与湿喷+树脂锚杆模型中岩体自承能力最高分别提高0.01 MPa与0.40 MPa,喷射混凝土的抗拉强度与围岩破坏所需最大主应力间大致呈线性关系,进而为合理优化巷道支护参数提供依据。     

不良岩体巷道的湿喷混凝土支护技术

通过分析传统支护理论与实践存在的不足,提出湿喷混凝土在不良岩体巷道支护中的支撑作用、充填与隔离作用以及应力转化作用;根据具体的工程背景,应用Barton的Q岩体分级及支护方法,提出采用湿喷混凝土+树脂锚杆的支护方案.研究结果表明:该支护方案实现了对不良岩体巷道的有效支护;湿喷混凝土直接成本与干喷混凝土直接成本近似相等,相同材料的湿喷混凝土平均强度比干喷混凝的平均强度高45%～85%,实现了对不良岩体巷道的支护需要;湿喷混凝土+树脂锚杆支护技术可替代传统的干喷混凝土+钢网+锚杆工艺,对不良岩体的支护具有独特优势.     

重力场中沟槽管和烧结管传热性能的实验研究

为了研究重力场中不同吸液芯微热管的传热性能,选用了沟槽式和烧结式两种吸液芯的热管为研究对象,实验测量了两者在不同重力倾角时的温差、热阻和极限功率。实验结果表明:重力倾角小于15°时,沟槽管和烧结管的传热性能受重力的影响很小,重力倾角大于15°时,沟槽管的温差和热阻上升较大,极限功率下降幅度达78%,而烧结管的温差和热阻上升很小,极限功率下降幅度为31%;重力倾角为-30°时,烧结管温差、热阻和极限功率均略有上升,沟槽管则温差、热阻上升,极限功率下降;在对不同工质的研究中,发现水比乙醇和丙酮在有重力影响下更适合作为热管工质。     

混合动力轿车制动能量回馈控制策略

设计出一种新型的制动能量回馈系统及相应的控制策略,从而显著提高混合动力轿车的续驶里程并保证车辆的制动安全.以某型混合动力轿车为研究对象,基于ADVISOR软件建立制动能量回馈系统的仿真模型,设计出一种新型的集成防抱死系统的制动能量回馈系统,并在不同控制策略下对该制动能量回收系统进行典型城市工况循环的仿真分析.结果表明,所设计的制动能量回馈系统安全可靠,回馈制动力与摩擦制动力能够很好地调节,最大限度地发挥能量回馈能力;能量回馈效果显著,在UDCC循环工况下,比ADVISOR原生制动控制策略燃油经济性提高了约15%.     

湿喷混凝土回弹率影响因素

为解决喷射混凝土回弹率过高的问题,根据碰撞能量守恒原理,对喷射混凝土回弹机理进行了分析,结合某隧道工程进行了具体的湿喷试验,针对湿喷角度、湿喷距离和速凝剂掺入质量分数三个影响因素对湿喷混凝土回弹率的影响进行了研究.结果表明:喷射混凝土施工中,应尽量保持喷射角大于70°,以获得良好的密实性和较低的回弹率;若喷射距离小,刚刚喷射的混凝土易被冲掉,喷射距离过大,混凝土又易脱落,喷射距离1 m左右时为最佳;速凝剂掺入质量分数过少时,混凝土凝结速度慢,易被冲掉,掺入质量分数过大,喷射面上的混凝土迅速凝结硬核,回弹率增加,掺入质量分数最佳为5%左右.     

结构参数对交错百叶折流板管壳式换热器性能影响的研究

研究了不同百叶折流板倾角α、不同相邻百叶折流板组夹角β对交错百叶折流板管壳式换热器性能的影响。结果表明,交错百叶折流板换热器的壳侧压降随百叶折流板倾角α的增大逐渐降低,随相邻百叶折流板组夹角β的增大逐渐增加。与弓形折流板换热器相比,百叶折流板倾角为75°时压降最明显,降低幅度为79.26%～79.61%;相邻百叶折流板组夹角为15°时压降最明显,降低幅度为76.65%～77.12%.当百叶折流板倾角α大于45°时,交错百叶折流板换热器的单位泵功换热系数随倾角α的增大而减小。与弓形折流板换热器相比,百叶折流板倾角和相邻百叶折流板组夹角都为45°时,新型换热器的综合性能最好,增加幅度为79.49%～118.70%.     

煤矿锚喷作业区喷浆粉尘数值模拟与新型湿喷一体机研制

基于颗粒离散相模型采用FLUENT软件分别对干、湿喷时的喷浆粉尘运移规律和质量浓度进行数值模拟。根据呼吸带高度粉尘质量浓度模拟结果,提出"湿喷粉尘预防三区"的概念。研究结果表明:湿喷物料反弹射流较干喷对风流径向偏移的影响显著,加之湿喷粉尘粒径较大,所以其扩散较为均匀,沉降速度较快,整个巷道空间内的湿喷粉尘质量浓度比干喷时大为降低。在湿喷口后方16 m以外为最佳作业区域。为降低喷浆作业现场的粉尘质量浓度,改变目前湿喷机、搅拌机单独成体,运动、应用不方便的弊端,根据液压驱动原理研发集搅拌、喷射、行走三功能合一的湿喷一体机。相对于干喷而言,采用一体机湿喷作业后,作业现场的全尘、呼尘质量浓度和混凝土物料的回弹率大幅降低,并且提高了喷射混凝土大板的28 d抗压强度。     

大型自移式破碎站卸料臂结构仿真与优化

针对大型自移式破碎站卸料臂结构设计中存在的问题,采用理论分析和数值仿真相结合方法,分析卸料臂结构几何和受力特征,建立数值仿真模型,对三种典型工况下力学行为进行仿真分析和结构优化.结果表明:在恶劣气候下工作时,卸料臂结构始端处横梁发生较大扭转变形,且应力过大,结构安全系数偏低,原设计结构不适于工作在大风高寒地区.优化后,原卸料臂结构始端处横梁的工字型截面设计为箱型截面,结构受力合理,在大风高寒环境下的承载能力大幅提高.     

单轴并联式混合动力城市客车再生制动挡位决策

设计一种串并混联式复合制动踏板方案,并针对该方案制订再生制动阶跃式制动力分配曲线.分析了影响再生制动效率的多种因素,提出运用序列二次规划(SQP)算法优化挡位决策和电机输出扭矩以解决再生制动中回收效率与制动力分配曲线和电机转速的矛盾.在Cruise和Matlab/Simulink联合仿真平台下,建立了单轴并联式混合动力传动系统整车模型,基于欧洲公交客车循环工况(UDC)进行了仿真研究.结果表明,电池荷电状态(SOC)比采用传统双参数换挡规律提高了近1.5%.进行了三种典型制动工况下实车试验,取得了与仿真结果相吻合的试验结果,其中正常制动工况下的能量回收率比传统双参数换挡策略提高了近11.00%.     

基于非线性规划遗传算法的混合动力拖拉机控制策略

针对串联式混合动力拖拉机的特点,建立了整车动力学模型,设计了恒温器式控制策略、恒温器式+制动能量回收控制策略.为进一步提高串联式混合动力拖拉机的整车燃油经济性,采用非线性规划遗传算法(NLPGA)优化恒温器式控制策略关键参数.通过AVL-Cruise与Matlab/Simulink联合仿真,结果表明：3种策略均可有效地维持电池荷电状态在指定范围内.在犁耕工况下,基于NLPGA优化的能量管理策略的燃油消耗率比恒温器式降低了29.25%,比恒温器+制动能量回收式降低了9.35%;累计燃油消耗量分别比两者降低了31.50%和1.74%;电池荷电状态SOC比两者分别提高8%和6%.     

抽屉式卸料平台安全性研究

以CPT-2抽屉式卸料平台为例,在分析卸料平台荷载工况的基础上,通过静力荷载试验,系统研究各工况下抽屉式卸料平台构件的应力、挠度、内力以及平台整体性,分析验证抽屉式卸料平台结构的本质安全性。然后,运用MIDAS有限元软件,模拟分析了卸料平台正常使用工况与极端使用工况下的使用安全性,可为该型卸料平台的设计改进提供参考。     

特大型电动轮矿用自卸车联合制动特性研究

为了研究特大型电动轮矿用自卸车下坡联合制动时的制动特性,分析联合制动时电阻栅能耗制动及液压多片湿盘式制动器制动功率的分配,以湘电重装满载整车重量达520t的自卸车为研究对象,建立了自卸车电阻栅能耗制动及液压多片湿盘式制动器联合制动系统动力学模型,利用Mtlab/simulink对该自卸车在不同下坡坡道上的紧急联合制动进行了数值分析计算,获得制动特性曲线.结果表明:初速度为30 km/h时,在不高于10％的坡度下紧急制动距离不超过21 m;平均比制动力在不同坡道基本保持不变,最高值为0.35左右;后轮比制动力大于前轮比制动力,侧滑、跑偏的可能性大于转向失控的可能性;当满载重心向后轴移动时,平均比制动力保持不变,前后轮比制动力差距减小,可有效利用地面粘着力;电阻栅能耗制动与液压多片湿盘式制动器的平均制动功率之比约为2:3.研究表明该联合制动系统可有效减轻主制动器负荷,提高制动效能,延长主制动器使用寿命.     

考虑多附加阻力的不同牵引工况下城市轨道交通杂散电流动态分布特性

杂散电流是影响城市轨道交通供电系统运行可靠性的重要隐患.在考虑列车运行中所受附加阻力的条件下,以“钢轨-排流网-大地”模型为研究对象,建立杂散电流动态分布模型并对其动态分布特性进行了仿真分析.研究结果表明：杂散电流峰值主要出现在列车启、制动阶段,制动阶段峰值更大;相较于快速牵引工况和舒适牵引工况,经济牵引工况下产生的杂散电流最小.考虑多种附加阻力后,经济牵引工况下启动阶段杂散电流增加14.65%,制动阶段杂散电流降低6.45%;快速牵引工况下启动阶段杂散电流增大7.09%,制动阶段几乎不变;舒适牵引工况下杂散电流几乎不受影响.研究成果为城市轨道交通杂散电流排流装置的设计与防护提供了理论参考.