公路平曲线参数对车辆轨迹和速度的影响规律

为得到弯道几何参数对切弯时车辆轨迹和速度的影响,构建了切弯效用的量测指标———曲中速度增量和曲中轨迹半径增量,然后用"公路-驾驶人-车辆"仿真系统模拟了跟弯和切弯2种模式下的弯道行驶过程,得到了弯道转角、半径、路幅宽度、弯道长度与切弯效用之间的关系曲线,结果表明:①切弯效用在转角ΔA=20°时最大,然后随着ΔA增加而迅速衰减.②对于低于10°的小转角弯道,即使是跟弯行驶,轨迹半径仍大于弯道半径,只有ΔA>20°时,轨迹半径才会与弯道半径一致.③存在一个临界转角ΔA0C,当ΔA<ΔA0C时,路宽的增加才会提高切弯效用.④转角一定的情况下,切弯效用随弯道半径的增加而衰减,并且转角越大,衰减越迅速.⑤对于30m半径的急弯,不管路宽和转角取何值,切弯都可以提高通过速度.⑥切弯效用随弯道长度的增加而减小,弯道长度超过临界值时,切弯效用为零.     

变截面辊弯成形装备运动特性研究

针对U型变截面零件辊弯成形工艺要求,对变截面辊弯成形装备设计方案及其运动特性进行了研究。给出了变截面辊弯成形机的结构组成与工作原理、机构模型及其运动学方程,求解了符号形式的运动学逆解,获得了变截面辊弯成形机各个驱动轴的运动特性与末端轧辊路径的几何特性、机床结构参数以及加工速度之间的数学表达式。采用Mathematica编程对逆运动学进行仿真,获得了所有驱动轴的运动特性仿真曲线,仿真运动规律与成形工艺要求一致。基于设计方案制造了变截面辊弯成形装备,并完成了变截面辊弯成形零件的成形加工实验。实例仿真和实验结果表明:装备移动关节驱动轴的运动特性与机械结构参数、加工速度以及轧辊成形轨迹曲线有关,而转动关节驱动轴的运动特性只与轧辊运动轨迹曲线有关;新方案能够完成板材的进给、拉伸和折弯操作,实现连续的变截面辊弯成形加工,成形精度可达0.397mm。     

基于球面单径容积准则的多雷达分布式再入目标实时跟踪算法

针对多雷达对再入目标的实时跟踪问题,提出一种基于球面单径容积准则的分布式容积卡尔曼滤波算法。首先,利用球面单径容积准则近似计算非线性高斯权重积分,然后由统计线性误差传播方法等价表示滤波过程中的互协方差矩阵;最后通过一致性算法将单雷达容积卡尔曼滤波器所得时间更新结果与邻居雷达间进行信息交互与一致化处理,得到分布式球面单径容积卡尔曼滤波算法。该算法提高了再入弹道目标跟踪精度;无信息融合中心的通信拓扑结构降低了雷达间的通信量与计算量,提高了整个系统的生存能力。数值仿真结果验证了算法的有效性。     

信息反馈策略对含两车道的双通道系统影响研究

实际道路系统中,道路状况复杂,单纯的假设驾驶员备选路径路宽相同具有一定的局限性。针对现实生活中存在备选路径路宽不同,车道数存在差异的情形,建立了含两车道的双通道道路模型,并分析了平均速度、车辆数、交通流量以及随机度信息反馈策略对该道路模型中交通流参数的影响。仿真结果表明:平均速度及随机度反馈策略下,道路上车辆运行有序,两条路径上车辆的平均速度存在良好的平衡性;车辆数反馈策略下,两条路径上车辆密度具有良好的平衡性。当动态车比例小于0.6时,四种反馈策略发挥的作用相差无几;当动态车比例大于0.6时,随机度反馈策略在提高道路平均流量方面具有优越性;而交通流量反馈策略与前三种策略相比存在明显的不足。     

电磁导航智能寻迹小车方向控制算法的分析与应用

针对电磁式智能小车系统路径信息处理复杂的问题,提出了一种基于延伸有效增减区间的优化PID算法。首先,对磁场信号检测原理作了介绍,提出了一种新的传感器布置方案;其次,提出使用归一化处理来解决数据不对称的问题,通过MATLAB仿真的方法分析了前瞻高度与位置解算函数线性度的关系,并提供了扩展单调区间宽度的方法;最后,对传统PID算法的各个环节分别进行了改进,提出舍弃积分控制环节来克服转向的时滞性,使用位置偏差的二次幂作为比例系数来保证转向角度与弯道的吻合度,在微分控制环节当中引入非线性环节来达到优化路径的目的。在保证小车寻迹精度的前提下,改进后的算法相对于传统PID算法使小车的车速提高了约20%。实验表明,该算法能够实现小车识别复杂路径、自主寻迹的功能。     

信道估计对线性迫零接收机性能影响的分析与研究

分析了信道冲激响应估计对线性迫零接收机性能的影响。考虑了一种基于最强径功率和三种基于噪声功 率估计的域值方法并且用计算机对比它们的仿真性能。同时，还进行了理论分析。计算机仿真结果和理论分析同 时表明通过去除噪声的影响，提高信道冲激响应估计精度，可以提高线性迫零接收机的系统性能。     

矩形隧道中电波传播特性预测

电波传播特性预测是无线电系统设计的基础,其中路径损耗特性关系到系统覆盖范围,决定系统布局,时延特性决定数字通信系统的最大数据传输速率.提出一种预测矩形隧道中电波传播特性的方法,该方法可以通过几何光学原理精确地计算出由发射天线到达接收天线的电波主要路径,避免了复杂度很高的射线跟踪过程,使传统预测方法的计算复杂度大大降低.仿真结果表明：该模型对电波传播的路径损耗预测精度不低于传统的射线跟踪方法;隧道环境中收发天线相距越近,其接收的多径信号的平均时延扩散与均方根（root mean square, RMS）时延扩散越大;隧道截面积越大,其接收的多径信号的平均时延扩散与RMS时延扩散越大.     

大推力液体火箭发动机试验用涡轮流量计结构优化设计

为提高大推力火箭发动机试验用DN600涡轮流量计在液氧中的测量精度，采用六自由度(6DOF)模型结合流体仿真方法对涡轮叶片进行优化设计。首先，基于水介质下涡轮流量计的仪表系数，构造高保真流体仿真模型。然后，通过热固耦合仿真建立低温液氧下流量计的冷缩等效模型，并利用流体仿真获取水介质和液氧中流量计仪表系数的等效关系。最后，以仪表系数的线性度误差最小化为优化目标，通过正交试验优化涡轮叶片的中径来流角、轴向宽度和重合度。仿真结果表明：涡轮流量计在液氧和水介质中的仪表系数成正相关；优化的中径来流角、轴向宽度和重合度分别为55°、55 mm、1;相比于原始结构，优化后涡轮流量计的仪表系数线性度误差降低了0.104 5%,其测量精度显著提升。     

基于线性和非线性判别的工业过程建模方法

在传统的工业过程建模方法的基础上,针对变量间往往存在复杂的数据特性的问题,提出一种线性和非线性关系的判别方法。以多元统计分析为基础,对变量之间的相关性进行分析,有效区分了线性变量和非线性变量。在此基础上提出了相应的建模方法,提高了模型精度。通过仿真验证,对过程进行线性和非线性判别有助于提高过程模型的精度。     

超声波在空气温度场重建中的应用

超声波在空气中的传播速度会随着空气温度的变化而变化,利用超声波穿越被测温度场区域的平均速度场,可以重建对应区域的平均温度场。提出了一种易于实现的超声波重建二维温度场的方法,在被测温度场周围布置8个收发一体的超声波传感器,并将被测温度场划分为24个小区间,由超声波通过每个小区间的平均速度值获得各小区间的平均温度,以该温度值作为小区间中心点的温度并进行插值,从而重建整个被测区域的温度场。     

气泡羽流的数值模拟

提出了一个预报圆形气泡羽流特性的k－ε－E湍流模型。对静止环境中的圆形气泡羽流流场进行数值模拟,得出了气泡羽流的流速场和浓度场。预报结果表明,气泡羽流的流速及气泡浓度在横断面上的分布为高斯型曲线分布,模拟结果与实测资料对比两者吻合较好。     

多声道超声气体流量计的建模与仿真

基于时差式超声流量计测量原理和Gauss-Legendre数值积分方法,建立了多声道超声气体流量计的数学模型．在建模过程中,根据瞬时流速以流速分布函数按面积积分的公式,推导出在弦向声道处的平均流速按声线积分的表达式,然后推导出在弦向声道处的平均流速加权求和的瞬时流速公式;应用Legendre多项式求解出高斯节点值和加权系数,即确定了各个声道的分布位置．以四声道交叉布置方式的超声气体流量计为例,通过Matlab仿真与误差分析,结果表明：在考虑流速分布的影响下,模型的测量误差不大于0．1％,验证了模型的正确性,因而多声道超声气体流量计完全能满足油气、天然气等气体在输送和分配计量中的精度要求．     

多电极电磁流量计肢体血液流速分布测量研究

为实现人体血液流速分布的非侵入式测量,对重大心血管疾病进行预判,将多电极电磁流量计应用于人体肢体血液速度剖面测量,将传统Shercliff权函数改进为区域权函数,模仿人体肢体结构建立COMSOL仿真模型,将测量截面划分为不同区域,通过多对电极获取不同位置的弦端电压,确定肢体截面上不同测量区域的权函数,进而计算各测量区域的局部轴向平均速度。针对动脉、静脉所在位置范围内进行不同区域划分并进行血液流速分布测量,仿真验证了多电极电磁测量系统对动脉、静脉血管中互为逆向流动的速度信息测量的可行性。三维有限元仿真和计算结果表明,所提出的测量方法能够实现肢体测量截面处不同方向的流速测量,并且具有较高的速度分布重构精度,对于人体血液流速测量和血流变异常监测具有参考价值。     

18声道超声流量传感器模型及测量误差

单声道超声流量传感器在选定的流速剖面,采用声脉冲传播路径上流速获取流体线平均速度,从而积算体积流量。为提高超声流量传感器测量精度,对单声道超声流量传感器的测量误差和不确定性进行了深入分析,提出能够精确反映声程线速度的多声道测量方式。根据Gauss积分准则给出一种18声道超声流量传感器换能器结构布局,建立时差式双传感器超声流量测量理论模型。讨论安装角度、轴向位置、轴向角等对传感器性能的影响。该模型应用于某大流量水轮机效率模拟测量工程,测试试验结果与理论模型分析计算结果一致,测量精度显著提高。     

管中紊流新探索

本文对管中紊流作了新的探索,求得的脉动切应力分布、流速分布、流量和断面平均流速、沿速程阻力系数的通用公式都能符合公认的试验资料,既揭示了紊流断面上的分层结构,又区别了紊流水力光滑区,过渡区和水力粗糙区的性质,还能计算断面上的能流过程.作者的假设吸取了Prandtl L. 混合长度假设中的合理内容,并作了进一步的改进和发展.     

黏度对垂直上升管段塞流流动规律的影响

为研究在不同黏度的条件下的垂直管段塞流流动特性,进行了实验和数值模拟研究,对不同黏度下的截面压力、含液率、压差波动信号及压降值进行分析.结果表明:液相黏度的增大使气塞长度减小,并缩短至7.5～9倍的管径,段塞周期缩短,管道截面压力和压差波动会随之加快,平均持液率也逐渐增大,Mukherjee-Brill模型无法准确预测高黏油气流动的持液率,VOF(volume of fluent model)模型的持液率计算精度较高.液相黏度的变化对段塞流压降有一定影响,实验和模拟计算中都出现了负摩阻压降现象,总压降随着黏度增大而增大;Beggs-Brill模型的压降计算精度随着黏度的增加而降低,Hagedorn-Brown模型和VOF模型对压降的预测效果较好,误差低于15％,可见优于其他模型.     

圆管螺旋流局部起旋器与出口段流速分布

探讨了圆管螺旋流的局部起旋器，并在试验的基础上，对圆管螺旋流局部起旋器出口段周向流速和轴向流速分布特性进行了研究，同时分析了其形成的机理，研究表明，受水流惯性与黏性的作用，周向流速分布由部分断面渐变为全断面线性分布；轴向流速分布则受周向旋转水流运运作用，流速分布坦化为类对数分布，这对进一步研究圆管螺旋流输固具有重要的价值。     

小流量工况下离心风机蜗壳内部的三维流动测量分析

利用五孔探针对小流量工况下离心通风机大宽度矩形截面蜗壳内部的三维流动进行了详细的测量，给出了蜗壳螺旋通道部分的3－8个横截面内比较清晰的时均速度，静压和总压的分布图形，结果表明，在小流量工况下，蜗壳内部的二次旋涡在蜗舌处就开始形成，在一个横截面内，由开始有1个涡发展成2个，甚至3个涡，速度沿径向的分布与动量矩守恒规律经较明显的差别，特别是蜗舌附件区域的速度和压力分布与通常的分析有限大不同，蜗壳内的损失可初步归纳为4种；二次流损失，内泄漏损失，冲击损失和磨擦损失，在小流量工况下，二次流损失和内泄漏损失相对最为严重。     

聚合物熔体在直线型异型材挤出口模内三维粘弹流动分析

利用罚函数有限元法，采用PTT粘弹模型，对聚合物熔体在直线型异型材挤出口模内的三维等温流动进行了数值模拟，得出了不同挤出量下的速度和应力分布．结果表明：口模截面上流动中心位于流动阻力较小的部分，而且这部分的流速较快；必须依据流动阻力的大小来匹配组成口模截面的各部分所对应的成型区长度，流动阻力大的部分，长度应较小，以免产生流动不平衡从而导致挤出物离模后的扭曲；过渡区对熔体在其上游的稳流区和在其下游的成型区内的流动均有明显影响；聚合物熔体的松弛时间对熔体流速无影响，对剪切应力的影响非常小，随着松弛时间的增大，熔体的粘弹性拉伸应力下降，而且熔体粘弹性拉伸应力对总拉伸应力的贡献很大．