基于SolidWorks平台的凸轮泵转子型线设计软件开发

为了提高凸轮泵转子的设计效率和精度,对凸轮泵转子的型线参数进行了理论分析,建立了各参数之间的参数化方程,在此基础上,基于SolidWorks平台,采用C#编程语言,在Visual Studio 2017环境下开发了凸轮泵转子型线参数化设计软件。该软件主界面集输入、计算、输出按钮于一体,输入具体工况参数即可进行转子参数计算和设计,软件还提供多叶、直叶、螺旋等转子类型的选择,缩短了计算周期,提高了设计效率。通过数值模拟计算和试验验证,对比了不同压差及不同转速下的流量曲线,软件的设计结果与数值计算和试验结果误差分别在5%和3.0%以内,验证了该软件的设计结果精确度。该研究实现了凸轮泵的快速设计,对同类产品的二次开发具有一定的借鉴意义。

Path planning based on sliding window and variant A* algorithm for quadruped robot

In order to improve the adaptability of the quadruped robot in complex environments,a path planning method based on sliding window and variant A* algorithm for quadruped robot is presented. To improve the path planning efficiency and robot security,an incremental A* search algorithm( IA*) and the A* algorithm having obstacle grids extending( EA*) are proposed respectively. The IA* algorithm firstly searches an optimal path based on A* algorithm,then a new route from the current path to the new goal projection is added to generate a suboptimum route incrementally. In comparison with traditional method solving path planning problem from scratch,the IA* enables the robot to plan path more efficiently. EA* extends the obstacle by means of increasing grid g-value,which makes the route far away from the obstacle and avoids blocking the narrow passage. To navigate the robot running smoothly,a quadratic B-spline interpolation is applied to smooth the path.Simulation results illustrate that the IA* algorithm can increase the re-planning efficiency more than 5 times and demonstrate the effectiveness of the EA* algorithm.

弧叶搅拌器不同桨叶直径下混合性能受转速和高度的影响程度分析

为了探究转速和安装高度对不同搅拌桨直径混合性能的影响程度,以弧叶搅拌器为研究对象,采用Realizablek-ε湍流模型和欧拉多相流模型进行数值计算,对比分析了不同搅拌桨直径在不同安装高度和转速下的混合时间、单位体积混合能、功率、固相颗粒分布、湍动能以及速度流场分布情况。结果表明:当搅拌桨直径增加时,转速对混合时间和固相颗粒运动的影响程度先减小后增加,对功率、湍动能以及介质流速的影响程度增加,对单位体积混合能无明显影响;当搅拌桨直径增加时,安装高度对混合时间和固相颗粒运动的影响程度先减小后增加再减小,搅拌桨直径为400mm时影响程度最大,对功率、湍动能以及介质流速无明显影响;当安装高度低于H/3时,随着搅拌桨直径的增加,高度对单位体积混合能的影响程度先增加后减小,反之,高度对单位体积混合能的影响程度增加。该研究可以在一定程度上说明搅拌桨直径在设计参数发生变化时对流场的影响程度,能够为机械搅拌提供理论指导,具有一定的工程应用意义。

祁连山豺的分布现状及适宜栖息地预测

自二十世纪中期以来,我国豺(Cuon alpinus)的种群数量和分布范围急剧缩减,但对其分布现状的了解十分缺乏,成为开展针对性保护规划和行动时所亟需解决的问题。祁连山近年来频繁记录到豺的出现,为掌握豺在祁连山的分布现状,本研究基于红外相机调查和野外目击报道,系统整理了2016—2024年豺在祁连山的出现信息。基于四大类24个环境变量,使用集成物种分布模型预测了豺在祁连山的适宜栖息地分布。在研究区内共收集豺的野外确认出现位点90个,其中祁连山国家公园边界范围内、外分别有61个和29个。国家公园甘肃片区内的酒泉管辖片区的位点最多(n=38),其次是张掖管辖片区(n=18);青海片区仅有5个。集成模型(AUC=0.974,TSS=0.864)结果显示,豺在祁连山的适宜栖息地总面积约1.06×10^(5)km^(2),主要分布在甘青两省边界线两侧,以及青海省宗务隆山;其中,祁连山国家公园边界范围内的适宜栖息地总面积3.91×10^(4)km^(2)。崎岖度、家畜密度和年平均气温是影响豺栖息地适宜度的最重要因素。相较于IUCN提供的物种分布范围图层,本研究证实并细化了豺在祁连山的分布,填补了豺分布的知识空缺。甘肃省肃北县县城周边山地和青海省宗务隆山、大通山和托来山等地区是目前豺调查的空白区域,亟待在后续调查中加以关注。在今后祁连山国家公园建设中,建议考虑采取雪豹(Panthera uncia)和豺并重的双旗舰物种保护策略,以推动对祁连山豺种群的深入调查与有效保护。

模块化机器人最优越野构型神经网络规划方法

轮式模块化机器人在满足人类对于无人自主任务需求时具有很多优势,机器人组合体构型在搬运物资、山地越障等方面更具有独特优势,为此提出一种多模块机器人构型优化规划方法。构建数字化地形表达,建立参数化地形辨识模型,运用遗传算法构建能耗与时间加权组合的最优构型,改变约束条件在不同地形下进行大量平行运行得到大量地形-最优构型参数结果对,将地形集合构建为输入集,将最优构型集合构建为输出集,训练借助神经网络技术快速得到面向任意地形的最佳组合体构型,使得组合体在面对三维复杂地形时实现高成功率、高可靠性越障运动,同时将能耗成本和时间成本降至最低。通过物理引擎平台仿真搭建仿真野外地形,对规划得到的构型进行通过性验证和性能测试,各构型均能完成地形跨越,同时验证规划算法的优化能力;搭建模块化机器人样机实物进行实验,以6×1刚性连接构型完成了2倍轴距宽沟壑的跨越。研究结果表明,所提方法能够高效地规划各类地形下满足通过性要求和时间能耗最优的组合体越障构型。

高温铅铋轴流泵叶轮冲磨蚀特性研究

为研究铅铋轴流泵叶轮冲磨蚀特性,基于液态铅铋的冲磨蚀破坏机理分析,利用边界层理论建立冲磨蚀数学模型,采用SST k-ω湍流模型对0.8Q_(d)、1.0Q_(d)和1.2Q_(d)三种方案下泵内流动进行数值计算,获得了叶片冲磨蚀分布及壁面流速、流态、壁面熵产率与冲磨蚀的影响关系。结果表明:高冲磨蚀区域主要分布在叶片进口边靠近泵壳一侧;随铅铋泵入口流量增加和壁面流态紊乱加剧,叶片受冲磨蚀影响增大;当液态铅铋的最大流速不高于10m/s时,叶片受冲磨蚀影响较小,而最大流速高于10m/s时,叶片表面冲磨蚀急剧加重;叶片表面高冲磨蚀区域是高壁面熵产率主要分布区域,且液态铅铋的冲磨蚀行为与壁面熵产率呈正相关关系。

叶片冲角对双吸泵叶轮旋转失速的影响研究

为研究双吸泵叶轮内的旋转失速,本文采用剪切应力传输湍流模型对小流量工况下双吸泵进行数值仿真计算,并进行外特性试验验证,从而研究叶片不同进口冲角对外特性、内流场和叶轮内压力脉动的影响规律。针对某双吸泵开展小流量工况下的数值模拟研究,分析叶片不同进口冲角对外特性、内流场和叶轮内压力脉动的影响规律。研究结果表明:叶片进口采用小冲角方案可以有效抑制叶轮旋转失速,而且设计点扬程和效率分别增加6.4%和5.7%;紊流度均值高于2%时,叶轮内产生旋转失速;采用正则化螺旋度,判定失速涡团的涡旋方向与叶轮转向是一致的,但是传播方向却是与叶轮转向相反;由于失速涡团的作用,导致叶片进口边附近叶片载荷波动较大,叶片载荷最大近0.6 MPa;采用标准差对叶轮压力脉动进行分析,大冲角方案叶片的压力脉动标准差始终大于小冲角方案叶片。研究结果可以为旋转失速研究以及双吸泵水力性能优化提供一定的理论支持。

核主泵口环密封动力学特性数值研究

为了研究口环密封对核主泵转子动力学特性的影响,本文以“华龙一号”核主泵密封口环为研究对象,应用转子动力学理论,建立小扰动模型下的涡动转子动力学方程,基于CFD准稳态方法,对密封间隙域内部流场进行数值模拟,探究转速、压差及口环结构对转子动力学特性以其稳定性的影响。结果表明:转速和压差越大,涡动比对密封力的影响效果越显著,刚度系数、阻尼系数的绝对值呈增大趋势,转速对交叉刚度系数和交叉阻尼系数影响显著,平面密封和迷宫密封交叉刚度系数分别增加了6.92倍和4.13倍,交叉阻尼系数分别增加了15.4倍和6.25倍;压差对直接刚度系数影响明显,平面密封与迷宫密封直接刚度系数分别增加了6.2倍和9.1倍。同时迷宫密封对应的涡动系数Ω_(f)小于平面密封,稳定性优于平面密封结构。

接触面尺寸公差对航空齿轮泵性能阈值的影响

接触面加工误差是影响航空齿轮泵性能的敏感因素,有必要研究接触面尺寸公差对航空齿轮泵外特性的影响规律。选取泵体内部3种主要接触面(泵腔内表面、齿顶面和齿面),分别建立存在尺寸公差的实际模型,并与无公差的理想模型进行对比。利用RNG k-ε湍流模型三维瞬态流场数值模拟,推导出基于公差的径向泄漏量数学模型,揭示不同接触面公差对泵外特性的影响规律。研究表明:接触面公差降低了容积效率,缓解了流量脉动与压力脉动,使得相邻腔室间压力梯度下降;其中齿面公差对泵的流量、压力特性最为敏感。齿面公差的存在使得容积效率、瞬时流量算术平均偏差及瞬时压力算术平均偏差分别下降4.7%、31.8%和39.3%。此外,齿面公差有效缓解困油区压力和减少齿轮激励力,而齿顶与泵腔接触面公差对其影响不大。

石灰铁盐法处理高砷废酸应用研究

选择工业具有代表性的高砷污酸,研究了石灰铁盐法控制性因素,如反应终点pH、Fe/As摩尔比、反应时间及氧化方式对除砷及固砷的影响。结合工业应用实际情况,在pH=1.2、石膏晶种比1∶1、反应时间2 h的条件下,优先产出合格石膏产品。再以H_(2)O_(2)为氧化剂,H_(2)O_(2)/As摩尔比1.5,反应终点pH=8,晶种比例1∶1,Fe/As摩尔比4.5,反应时间3 h进行除砷,除砷后液As浓度0.12 mg/L,小于标准值(0.5 mg/L),除砷率接近100%,除砷渣TCLP浸出毒性为2.25 mg/L,小于标准值(3 mg/L)。该工业应用工艺方法流程简单、操作方便、成本低廉,是一种可靠安全除砷固砷工艺。

航空燃油离心泵高空吸油特性数值研究

为研究不同工作高度下航空煤油特性对燃油离心泵内部流场的影响程度,引入替代模型。基于修正的SST k-ω湍流模型和Zwart空化模型,对比分析燃油泵吸油特性在不同介质温度和工作高度下的压力分布、速度流场、气体体积分数、涡量、熵产和压力脉动分布情况。研究结果表明,工作高度在0~8 km条件下介质温度对燃油泵吸油性能影响很小。工作高度大于8 km时,同一工作高度下,随着介质温度升高,燃油泵吸油能力减弱,导致内部机械能耗散效应增强。叶轮内部集中连贯的高强度涡量团破裂成为分散涡量片,叶轮前盖板区高熵产率分布面积变大。通过对蜗壳域进行压力脉动分析,叶轮对隔舌的干涉作用强度与介质温度呈正相关。当工作高度大于16 km时,空泡堵塞叶轮流道,导致燃油泵输出功率骤降。该研究验证了介质温度和工作高度对燃油泵吸油性能具有显著影响。

瓣叶修复系统的体外流体动力学性能评估

目的 针对二尖瓣反流疾病的治疗需求,该研究设计了一种瓣叶修复系统,并评估其流体动力学性能。方法 设计二尖瓣反流模型,将瓣叶修复系统安装到反流模型上,分别进行脉动流试验及稳态流泄漏试验。结果 脉动流试验结果显示,在不同心排血量及不同反向压力下,瓣叶修复系统植入后的反流量较植入前降低,且植入后的平均跨瓣压差小于5 mmHg;稳态流泄漏试验结果显示,随着反向压力的升高,瓣叶修复系统植入后的泄漏量也随之增加。结论 所研制的瓣叶修复系统具有良好的流体动力学性能,预示着其治疗二尖瓣反流的可行性。

锰矿酸浸处理工艺试验研究

试验通过酸性浸出+氧化除杂的工艺处理国内某锰矿新开采的锰矿石。试验结果表明,硫酸浓度为540 kg/t,浸出温度为90℃,浸出时间为6 h时,锰的浸出率为75.05%,铁的浸出率为55.41%。氧化除杂后,溶液中的铁和磷含量减少99.99%,小于1 mg/L,Mn含量为30.38~35.86 g/L,满足制备合格电解液的要求。

基于低场核磁共振技术研究不同干燥方式对海鲜菇复水及品质特性的影响

为探索不同干燥方式对海鲜菇复水及品质特性的影响,分别采用真空冷冻干燥(不加热冻干、加热冻干、热泵干燥、热风干燥4种干燥方式对海鲜菇进行干制,结合海鲜菇干品的质构特性和复水率,通过低场核磁共振技术动态分析海鲜菇干品复水过程中水分的迁移和分布规律,并通过线性回归分析不同干燥方式与海鲜菇干品核磁参数、质构特性与复水率的相关性。结果表明,4种干燥方式制备的海鲜菇干品在复水过程中均会出现结合水、不易流动水和自由水3个组分峰,随着复水时间的增加,不易流动水、自由水含量呈显著上升趋势,结合水含量变化不大。真空冷冻干燥处理(不加热冻干、加热冻干)组海鲜菇的复水特性最好,热风干燥海鲜菇的复水特性最差。复水过程中真空冷冻干燥处理组海鲜菇的硬度、咀嚼度较小,热风干燥和热泵干燥组海鲜菇的硬度和咀嚼度较大。干燥方式对海鲜菇的复水及品质特性有显著影响,真空冷冻干燥有利于海鲜菇的干制。研究结果可为基于低场核磁共振技术研究不同干燥方式对海鲜菇复水及品质体系影响预测模型的建立提供参考。

玛咖秋葵咀嚼片直接压片工艺的优化

以黄秋葵超微粉作为压片辅料,优选玛咖秋葵咀嚼片的最佳工艺参数。采用粉末直接压片法加工玛咖秋葵咀嚼片产品,选取片重差异、崩解时限、硬度及脆碎度的综合评定值为评价指标,利用单因素试验研究充填压力、充填深度、转台速度和原料粒度对产品质量的影响,并通过响应面优化法确定最佳工艺。结果表明,玛咖秋葵咀嚼片产品的最佳工艺为充填压力31 kN、充填深度10 mm、转台速度25 r/min和原料粒度300目。本研究为进一步综合利用玛咖资源提供了科学依据,促进了玛咖产品的研发。

杏鲍菇秋葵咀嚼片直接压片工艺的优化

为了优选杏鲍菇秋葵咀嚼片的最佳工艺条件,采用粉末直接压片法加工杏鲍菇秋葵咀嚼片,以杏鲍菇粗多糖、杏鲍菇超细粉、黄秋葵超细粉为原料,选取片重差异、崩解时限、硬度及脆碎度的综合评定值为评价指标,利用单因素试验研究充填压力、充填深度、转台速度和原料粒度对产品质量的影响,并通过响应面优化法确定最佳工艺条件。结果表明,杏鲍菇秋葵咀嚼片的最佳工艺条件为:充填压力20k N、充填深度12 mm、转台速度20 r·min^(-1)、原料粒度260目。本研究结果为进一步综合利用杏鲍菇及黄秋葵资源提供了科学理论依据,促进了我国片剂产业的工艺创新。

不同干燥方式制备海鲜菇物性及营养品质的灰色关联分析

为优选海鲜菇干燥的工业化生产方式,采用不加热冻干、加热冻干、热泵干燥、热风干燥4种方式进行干燥对比试验,以营养成分(蛋白质、氨基酸、还原糖、脂肪、灰分、粗纤维)、活性成分(总黄酮、总多酚、粗多糖)、物性特征(色泽、硬度、咀嚼度、微观结构)为评价指标,应用灰色关联分析法进行综合评价。结果表明,不同干燥方式对海鲜菇蛋白质、氨基酸、还原糖、脂肪、灰分、粗纤维等营养成分的影响较小。不加热冻干条件下海鲜菇的多糖含量(7.04%)和多酚含量(0.60%)最高,热泵干燥条件下海鲜菇的总黄酮含量最高(0.43%),冻干处理后海鲜茹的色泽、质构特征和组织结构较好。灰色关联度分析结果显示,不加热冻干及加热冻干海鲜菇品质较好,热风干燥品质最差。综合考虑,加热冻干是海鲜菇较合适的干燥方式。本研究结果为海鲜菇的进一步加工利用提供了理论依据。

茶薪菇酚类提取物的抗氧化功效评价

目的:研究茶薪菇提取物的酚类物质对体外和体内抗氧化活性的影响。方法:在分析茶薪菇水提物、丙酮提取物、乙醇提取物的总酚、总糖含量以及体外抗氧化的基础上,以阿魏酸、维生素E为阳性对照组,以生理盐水为空白对照组,检测连续灌胃10 d茶薪菇水提物[以总酚含量计,12 mg/(kg bw·d)]对正常小鼠的抗氧化功效,采用D-半乳糖衰老小鼠模型评价茶薪菇水提物[以总酚含量计,12,20,40 mg/(kg bw·d)]对衰老小鼠的抗氧化功效。结果:茶薪菇水提物的总酚含量为1.25‰,介于丙酮提取物和乙醇提取物之间,当茶薪菇水提物质量浓度为60.00 mg/mL时,对羟自由基的清除率高达87.00%,对卵黄脂蛋白不饱和脂肪酸过氧化的抑制率高达65.31%。茶薪菇水提物对正常小鼠的抗氧化结果显示:茶薪菇水提物不影响正常小鼠体重增长,有调高肝脏指数和脾脏指数的趋势,茶薪菇水提物组的超氧化物歧化酶(SOD)活力最高达130.43 U/mL;丙二醛(MDA)含量明显低于生理盐水对照组(P<0.05),抗氧化能力与维生素E和阿魏酸相当。茶薪菇水提物对衰老小鼠的抗氧化结果显示:与D-半乳糖诱导的衰老小鼠比较,10,20,40 mg/(kg bw·d)的茶薪菇水提物极显著降低了衰老小鼠的MDA含量(P<0.01),20 mg/(kg bw·d)剂量组下降率高达94.53%;10 mg/(kg bw·d)剂量组谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活力极显著提高22.98%(P<0.01)。结论:茶薪菇水提物中酚类物质是体外和体内抗氧化的主要功效成分,通过提高SOD、GSH-Px等抗氧化酶活力,降低MDA含量,发挥维持机体抗氧化稳态和拮抗D-半乳糖诱导的衰老损伤的作用。

基于DDES的离心泵蜗壳内部涡动力学研究

为研究离心泵蜗壳内部涡结构、涡演化的过程,基于DDES湍流模型和涡动力学的涡量对离心泵多工况下的旋涡运动进行非定常数值模拟。研究表明:对比外特性数值预测和试验数据,两者差值在允许的范围内,表明延迟分离涡方法的可靠性;对比涡量云图,DDES湍流模型较RNGk-ε湍流模型能清晰地看到由大旋涡破裂而成的小旋涡,能更好地模拟精细流场结构;蜗壳内的旋涡主要集中在进口和隔舌附近,旋涡随着流体一起运动,在运动的过程中,大旋涡破裂为许多小旋涡,同时涡量逐渐减小;随着流量的增加,流道内旋涡的分布范围逐渐减少,同时涡量也逐渐减小;在蜗壳第三断面处,沿径向取3个压力脉动监测点,发现随着直径的增大,压力脉动幅度逐渐减弱,同时隔舌位置的压力脉动远大于蜗壳其他位置。

搅拌反应器气液两相流混合过程的涡旋效应数值模拟

为研究气液两相搅拌釜桨叶对釜内流动结构及气液混合性能的影响,本文以直叶片和推进叶片为研究对象,采用ICEM软件对搅拌釜流场进行六面体结构网格划分,基于SST-DDES湍流模型及欧拉-欧拉多相流模型对搅拌釜内部流场进行三维非定常计算,获得两种桨叶下搅拌釜内部涡结构及其演化过程,并分析搅拌釜内瞬态气相分布和瞬时流场的分布规律。研究结果表明:由于叶片旋转而产生的涡有撕裂、合并、衰减和耗散的演化过程;直叶片相较于推进叶片,其涡耗散速度较快,涡产生到消失的周期较短;由于叶片结构不同,主流的运动方向也随之改变,直叶片沿径向分布,推进叶片沿轴向分布。前者在釜内形成上下两层循环区,不利于气相扩散。后者在釜内形成一个大循环区,加剧釜内流动循环,造成后者的气相扩散能力大于前者。比较两者T0.95分布,推进叶片要小于直叶片,推进叶片搅拌釜T0.95近似为直叶片搅拌釜T0.95的50%。