智能微系统力学中的几个问题

微电子机械系统ＭＥＭＳ）和集成微电子机械系统（ＩＭＥＭＳ）近年来的蓬勃发展将为力学学科注入新的活力并为其提供难得的发展机遇。智能微系统力学是研究智能化微系统（包括ＭＥＭＳ、ＩＭＥＭＳ和ＭＯＥＭＳ等）中涉及到的力学问题,所研究的尺度一般μｍ／Ｓｕｂμｍ或以下,是微尺度力学和微电子学、物理学、自动控制、精密机械学,摩擦学等的交叉学科,从力学的角度综述了智能微系统力学的特点、所涉及的主要研究领域和目前的     

微尺度下气体在过渡区内流动的格子Boltzmann模拟

为研究微尺度下气体在过渡区内的流动特性,基于气体动理学及Knudsen层效应理论,推导了Knudsen数与无量纲松弛时间的关系;应用Succi的边界处理方法和广义二阶滑移边界条件,推导了壁面滑移速度和反弹比例系数的计算公式,建立了适用于过渡区微尺度气体流动的格子Boltzmann模型,并应用该模型对过渡区内微尺度Poiseuille流动进行模拟.结果表明,当稀薄参数取1.64时,计算得到的无量纲速度剖面在整个过渡区与Karniadakis给出的无量纲速度剖面吻合较好,无量纲速度分布在过渡区基本上保持为抛物线形状,边界上的无量纲滑移速度随着Knudsen数的增加而增大,中心线上的无量纲速度随着Knudsen数的增加而减小.      

尺度核支持向量机及在动态系统辨识中的应用

为了提高非线性动态系统辨识质量,提出了新的支持向量机尺度核函数构造方法.首先直接构造紧支撑尺度函数,然后根据小波多分辨分析理论,由紧支撑尺度函数生成具有多分辨率特性的尺度核函数.证明了这种核函数是满足Mercer定理的支持向量机核函数.动态系统辨识的仿真结果表明,尺度核函数支持向量机的建模和逼近能力优于基于三阶样条核函数或RBF核函数的支持向量机.     

低热值气体燃料层流燃烧特性

在定容燃烧弹中开展了当量比、燃料组分、初始压力对低热值气体燃料层流燃烧特性影响的试验研究,建立了准维双区模型,基于在定容弹内实测的压力曲线,计算了规范化质量燃烧率.研究结果表明：燃料中氮气比例的增加导致压力峰值降低,火焰发展期和燃烧持续期增长;化学计量比附近的燃料燃烧进行的较充分,压力峰值最高,火焰传播速率最快,燃烧持续时间短;初始压力的增加使质量燃烧率下降,燃烧持续期有所延长.     

基于极值分布的离散选择模型尺度参数

为了准确把握尺度参数在模型建模、分析以及应用过程中的作用,以基于极值分布的Multinomial Logit模型和Nested Logit模型为研究对象,从建模的基础--误差项的分布形式入手,通过模型形式和误差项性质两方面研究了尺度参数在两种模型中的特性,并对其进行了对比分析.分析结果表明:尺度参数不仅限制了模型效用函数的尺度,而且也反映了误差项的方差水平,但对于以上两种不同的模型,其在尺度限制、误差项方差水平及独立性、自身取值范围等方面均表现出不同的特性,Multinomial Logit模型的尺度参数反映了有关整个效用确定项的误差项方差水平,而Nested Logit模型的尺度参数只是反映了与某一选择枝有关的部分效用确定项的误差项方差水平.     

应用激光显微摄影对柴油机喷雾粒度分布的测量研究

设计了以脉冲激光为光源的测定柴油机燃油喷雾粒度分布的显微摄影装置，并用该装置成功地测得了伞喷油嘴的燃油喷雾粒度场的时间特性和空间特性．研究结果为柴油机燃油系统和燃烧系统的设计与改进提供了可靠的依据．     

汽油机恒转矩增转速瞬态工况燃烧特性的实验研究

针对汽油机瞬态工况所面临的某些问题,采用实验的手段,研究了汽油机恒转矩增转速瞬态工况下的燃烧过程.通过与稳态工况进行比较,对其示功图、平均指示压力、最高燃烧压力及其对应的曲轴转角、瞬时放热过程和累计放热过程等参数进行了分析,得出了汽油机恒转矩增转速瞬态工况下的燃烧特性.     

基于驾驶人视觉心理特性的高等级公路景观分析

在分析驾驶人视觉特性和心理特性的基础上,从公路景观的视觉效果、公路线形的协调性、公路景观小区、路侧结构物空间尺度以及距路边合理距离四个方面对高等级公路景观展开了探讨,提出了公路景观小区的合理间距、路侧结构物空间尺度的大小以及距路边合理距离.通过以上内容的分析探讨,可以使公路建设决策者、建设者、运营管理者对高等级公路景观有一个全面系统认识,从而为更好地建设和经营高等级公路打下一个良好基础.     

汽车LPG燃料燃烧特性

为了对LPG发动机燃烧系统的设计、开发提供理论支持，研究测试了不同转速、负荷下LPG燃烧的示功图，计算分析了LPG燃烧过程中压力、压力升高率、累计放热量、放热速率等影响燃烧的主要参数，并与汽油相应工况下的燃烧特性进行了对比分析。结果表明，LPG在燃烧性能上与汽油存在较大差异，LPG燃烧速度慢，燃烧持续时间长，而且在小负荷区域LPG的燃烧完全程度较差，随着负荷的增加燃烧情况改善。     

激光显微摄影对柴油机喷雾粒度分布的测量研究

设计了以脉站激光为光源的测定柴油机燃油喷雾粒度分布的显微摄影装置，并用该装置成功地测得了伞喷油嘴的燃油喷雾粒度场的时间特性和空间特性，研究结果为柴油机燃油系统和燃烧系统的设计与改进提供了可靠的依据。     

纯电动汽车生命周期3E评价及微型化发展

通过能耗、排放、经济等角度的分析,对燃煤发电和电动汽车为基础的电动汽车与传统汽油汽车相比较,普通电动汽车和超微电动车比常规汽油汽车和微型汽车的能效、排放、经济性都具有相对优势。以超微电动汽车为产业化突破口的市场发展策略,将促进我国从微型到常规的电气化交通能源发展。     

半封闭煤火演化过程的动力学特征

为研究松散煤体自然发火过程中氧气及温度阶段性的演化规律，搭建了半封闭煤火演化实验系统，探究煤体从常温到燃点过程中氧气浓度及温度变化情况，建立松散煤体自燃蔓延过程自然吸氧强度模型，分析自燃过程中氧气分布特征和温度场水平与纵向阶段性移动特征.结果表明：半封闭煤火演化实验系统能够较好地再现煤自燃“自然吸氧”过程，验证了自然吸氧效应为煤体自燃蔓延提供动力；煤体自然发火过程中，温度变化时间滞后于氧气浓度变化时间，其滞后时间差随煤层纵深变化的增加而增加；在水平方向上高温区域迁移趋势主要受煤体内部裂隙与孔隙分布的影响；自然吸氧强度与测点峰值温度随煤体纵深增加而降低，未发生自燃区域的下方氧气浓度大于其上层氧气浓度.研究成果对开采、运输、储存状态下的松散煤体自然发火的防治提供理论基础.     

Design and Combustion Characteristic Analysis of Free Piston Stirling Engine External Combustion System

The free piston Stirling engine external combustion system was simulated to investigate the diesel-air combustion characteristics in order to demonstrate its feasibility by computational fluid dynamics (CFD). The different effects on combustion were distinguished by analyzing the combustion burner, the injection position of diesel oil, the front tube arrangement of Stirling heater head and the back fin. The results show that the tilted front tube arrangement of the heater head with the back fin is the best practicable technology while the distance between the diesel nozzle position and the swirler top is 0. Its total heat flux is 15.6 kW, and the average heat transfer coefficients of the front and back tubes are 127W/(m² · K) and 192W/(m² · K), respectively. The heat transfer is mainly through convection, and the proportion of radiative heat transfer is only 16.9%. The best combustion efficiency of the free piston Stirling engine external combustion system is 86%.     

内燃机活塞组件-缸套系统表面技术研究进展

通过分析与总结国内外内燃机活塞组件-缸套系统表面技术研究现状和发展趋势,梳理了表面织构和表面涂层技术在内燃机关键运动副减摩抗磨与节能应用中的特点; 剖析了表面织构加工技术、表面织构形貌特征与分布、表面涂层制备工艺、表面耐磨涂层、表面热障涂层和表面技术与润滑的协同效应对运动副摩擦性能的影响。分析结果表明:激光表面织构(LST)能有效改善运动副表面的摩擦学性能,直接/间接激光冲击表面织构(LSSP)技术已成为高效、灵活的表面织构加工方法,但由于织构加工工艺、形貌和分布特征对摩擦学性能的影响较为复杂,仍需进一步结合内燃机活塞组件-缸套系统的工况特性研究并优化表面织构的形貌和分布特征; 大气等离子喷涂(APS)和超音速火焰(HVOF)喷涂制备的耐磨涂层和热障涂层(TBC)具有良好的耐磨、隔热和抗氧化性,可使内燃机活塞组件-缸套系统表面金属基复合材料、类金刚石(DLC)材料、纳米复合材料和陶瓷材料涂层的减摩抗磨和节能成效明显,但涂层材料种类繁多,很难形成统一的行业标准、规范以及工业化应用; 内燃机活塞组件-缸套系统的动力学特性和表面织构、表面涂层与润滑的协同作用复杂,将来仍需综合考虑多场条件下各种表面技术耦合的减摩抗磨机理,进一步完善内燃机活塞组件-缸套系统表面复合理论和技术体系,为内燃机产业的绿色和高效发展提供技术指导。      

Simulation and discussion on the decreasing flow stress scale effect

The miniaturization of products requires the mass production of microparts. The microforming can well meet this requirement. Due to the emergence of decreasing flow stress scale effect in the micro scale, the traditional forming process and theory may fail. Based on the crystal plasticity theory, upsetting tests of micro copper cylinders with different dimensions and grain sizes were simulated, and the decreasing flow stress scale effect was studied and discussed. Results show that with the decrease of billet dimensions, the flow stress is gradually decreased, and the decreasing flow stress scale effect is emerged; with the increase of grain size, the decreasing flow stress scale effect is more remarkable. It can also be seen that the decreasing flow stress scale effect can be well simulated with the crystal plasticity theory, and the necessary relevant information is provided for deeper understanding on this scale effect, as well as the design of processes and die structures in the microforming.     

级配对沥青混合料集料离析的影响

为了比较不同级配类型的沥青混和料在施工过程中产生集料离析的差异程度,通过调整拌和楼热料仓比例生产出具有代表性的7种级配类型沥青混和料,分析了其摊铺后在横断面上不同位置的颗粒组成状况,混和料经碾压成型后,测定其在横断面上不同位置的构造深度,并评价其数值特征。研究结果表明:在相同条件下,产生集料离析程度由大到小的沥青混和料级配为:反S型、间断级配、最大密度曲线之上微弓型、S型、0.45次方最大密度曲线、含中间粒径较多的级配、最大密度曲线之下微弓型。     

Combustion Characteristics and Emission of a Two-Stroke Compression Ignition Engine with Two-Stage Injection

In order to study the effect of two-stage injection on two-stroke diesel engines, a well characterized research engine equipped with electronically controlled common rail system and scavenging system was constructed. Through analysis of combustion and emissions, two-stage injection shows its advantages. Compared with the standard injection, it produces less emissions, while compared with single early injection, it expands engine operation range. Further experiments were carried out to study the influence of several injection control parameters on two-stage injection. The fuel in the first injection is used for forming homogeneous mixture. The fuel in the second injection keeps combustion, and it is the main source of smoke emissions. NO_x is formed in both combustion process caused by these two injections, and there is an optimum fuel allocation ration to produce minimum NO_x. The cylinder pressure decreases, and the combustion is depressed with the increasing of scavenging pressure. By optimizing the injection control parameters of two-stage injection, NO_x and smoke can be reduced beyond 30% simultaneously.     

红外热像仪微扫组件的模态分析

研究红外热像仪的集成式压电驱动两自由度微扫组件的动力学特性,使用基于理论分析和实验测试柔性铰链机构的两种方法,根据拉格朗日方程建立微扫组件的运动微分方程,推导出系统固有频率的解析式.采用有限元分析方法对微扫组件进行仿真分析,得到微扫组件有效工作的谐振频率和振型,并对微扫组件的模态频率进行了实验测试,对有限元计算的结果与实验结果的一致性进行对比分析.结果表明,其理论分析正确,数值分析可靠.     

苏南发达地区中小城市步行系统规划体系研究——以江苏省常熟市为例

依托住房和城乡建设部“城市步行和自行车交通系统示范项目”,以常熟市步行交通调查分析为例,归纳总结苏南发达地区中小城市步行交通系统运行特征和基本问题,探索步行系统的规划体系、设计要点及改善方案.提出苏南发达地区中小城市步行系统规划体系框架.围绕宏观的特色化分区、中观的特色化单元、微观的特色化空间,连续的步行网络和步行通廊...     

一种高强化柴油机排放和燃油经济性的数值模拟计算分析

以某型柴油机为对象,开展了缸内燃烧过程三维模拟计算,对其排放特性,包括碳烟分布、碳烟生成总量变化、Nox分布、Nox生成总量变化,以及燃油经济性进行了数值模拟计算和分析,研究了燃烧室结构和喷嘴参数对柴油机性能的影响.计算结果表明;挤压面积更大的燃烧室更有助于改善燃油经济性和排放;采用适当增加喷孔数、增大孔径等方法,尽可能缩短燃油喷射持续期,有助于降低油耗,改善排放.