考虑非弹性随机碰撞与SF_6/N_2混合气体影响的直流GIL球形金属微粒运动行为研究

针对直流气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metal enclosed transmission line,GIL)金属微粒污染物问题,研究球形金属微粒在其中的运动行为,采用贴合实际情境的同轴圆柱电极结构,建立直流GIL内球形金属微粒运动模型:纳入SF6/N2混合气体动力学参数,利用流体力学理论分析微粒运动过程中混合气体阻力的影响;同时考虑金属表面粗糙度影响,利用弹性力学中的碰撞理论分析金属微粒与导体及外壳的非弹性随机碰撞,实验结果验证了模型计算的可靠性。利用模型对微粒运动轨迹进行仿真分析,并根据微粒运动的分布情况提出微粒活跃度的概念,研究表明:微粒在导体与外壳间的谐振频率与微粒半径、SF6占比、绝缘气压呈负相关;微粒活跃度与随机反射角、电压幅值呈正相关,而随着微粒半径变化存在极大值。

气固两相流中颗粒-颗粒随机碰撞新模型

本文提出一种气固两相流中计算颗粒－颗粒碰撞新模型．该模型提出一种碰撞概率新概念，与已有模型相比，新模型对碰撞概率的思考另辟蹊径，由所得公式可以确定影响碰撞概率大小的因素．此外，该模型提出在所研究控制体中选择虚拟颗粒的方法，特别是对虚拟颗粒的粒径、速度和随机数之间提出相关性准则．它弥补了以往模型的缺陷．经过计算，验证了新模型的合理性．

基于粒子群面向可变形物体的随机碰撞检测算法

提出了一种面向可变形物体快速的碰撞检测方法。此方法将粒子群优化算法和随机碰撞检测相结合,通过在物体特征域内采样把三维物体空间内碰撞检测问题转换到二维离散搜索空间中解决。这不但可以控制算法的运行速度和检测质量,更重要的是增加了算法适应性:输入的可以是不具有拓扑信息的任意物体模型。此外也不需要建立复杂的数据结构,因此大大地减少了存储空间,提高了检测效率。实验证明基于粒子群的离散碰撞检测算法能有效的处理变形物体的碰撞检测问题。

基于随机碰撞的GCr15钢强化研磨表面粗糙度数值模拟

目的探索强化研磨工艺参数对表面粗糙度的影响规律。方法采用小球均布大球模型来模拟研磨粉附着在钢珠表面对工件的强化作用,基于Abaqus/Python建立强化研磨随机碰撞有限元模型,设置不同喷射速度、喷射角度、钢珠直径、喷射时间等工艺参数进行仿真模拟。运用Matlab提取靶材表面形貌,并基于此形貌,沿4种不同路径计算表面粗糙度,分析不同参数下表面粗糙度的变化规律。结果随喷射时间的增加,强化研磨表面粗糙度先增加,后趋于稳定。喷射角度θ为90°,钢珠直径D为0.8mm,喷射速度v分别为30、50、70 m/s条件下,随着喷射时间的增加,表面粗糙度增加至稳定后,分别在1~1.2、1.7~1.9、2~2.5μm波动;喷射速度v为50 m/s,钢珠直径D为0.8mm,喷射角度θ分别为30°、60°、90°条件下,随着喷射时间的增加,表面粗糙度增加至稳定后,分别在1.1~1.3、1.5~1.7、1.7~1.9μm波动;喷射速度v为50 m/s,喷射角度θ为90°,钢珠直径D分别为0.4、0.8、1.2 mm条件下,随着喷射时间的增加,表面粗糙度增加至稳定后,分别在0.7~0.8、1.7~1.9、2.4~2.6μm波动。经过试验验证,发现试验结果与仿真结果平均误差为8.15%。结论强化研磨随机碰撞有限元模型能可靠预测强化研磨工艺下工件的表面粗糙度,可为后续研究提供理论基础。

传热管与支撑件随机碰撞实验研究

针对蒸汽发生器中传热管与支撑件的碰撞行为,对悬臂梁固定的传热管在不同支撑条件下开展了激振实验,获得了传热管均方根位移与接触率,分析了传热管与支撑件磨损功率的变化规律,并探究了传热管固有频率对振动特性的影响。结果表明,防振条支撑与波纹带支撑时传热管的法向均方根位移均随激振力增加逐渐放缓,而防振条支撑对应的切向位移呈线性增长。防振条支撑与波纹带支撑时的接触率均表现为随激振力增大趋于稳定,其中间隙对防振条支撑的接触率影响更明显。在以冲击为主导的激励方式下,激振力与磨损功率表现为明显的正相关。支撑间隙对磨损功率的影响相对复杂,防振条支撑下磨损功率在0.1 mm和0.25 mm间隙存在极值,而波纹带支撑磨损功率仅在0.2 mm间隙存在极值。传热管固有频率对振动响应结果的影响很小。

流体激励作用下换热管和挡板随机碰撞响应研究

当流体诱发换热器管束的振动较大时,换热管振幅最大处会产生换热管和挡板之间的碰撞,导致换热管产生微动磨损,进而产生破坏。利用ANSYS软件对某型换热器换热管的瞬态流体激振响应进行了有限元分析,在此基础上,研究了换热管和挡板之间由于较大的激振响应振幅所产生的随机碰撞现象,计算了换热管和挡板之间随机碰撞力作用下的非线性动力响应和振动规律,为换热器管束系统的设计提供了一定的理论参考。

非球形颗粒碰撞壁面反弹特性的试验及模型

气固分离过程中,颗粒碰撞壁面的反弹行为对颗粒运动及装置的分离效率将产生重要影响。已有研究多针对球形颗粒的碰撞行为,然而实际工业过程中,煤粉、生物质、矿石等颗粒均为非球形颗粒,该类颗粒与壁面碰撞后的反弹行为与球形颗粒存在显著差异。为深入掌握非球形颗粒碰撞壁面的反弹行为,搭建了颗粒壁面碰撞试验装置,采用高速摄像及图像处理方法获得典型非球形颗粒碰撞壁面的基础数据,分析颗粒材质、球形度、壁面粗糙度、撞击角度、撞击速度等关键参数对颗粒-壁面反弹行为的影响。基于颗粒壁面碰撞四参数模型和神经网络模型分别预测了非球形颗粒与壁面的反弹行为的统计和随机分布特性。结果表明各类非球形颗粒与粗糙壁面碰撞的反弹行为存在一致性,说明球形度低于一定数值后,将成为颗粒壁面碰撞反弹行为的主导因素。四参数模型能很好地预测碰撞结果及随机分布特征,而基于试验数据训练的神经网络模型可达到更好的预测效果。

CPK随机碰撞概率分析

在认证系统中,密钥是重要的认证参数,因此密钥管理技术成为了关键技术,可以说认证系统是建立在密钥管理系统之上的,为解决密钥数据的管理问题,文献[1]中给出了CPK(combined public key)方案,本文给出了该方案的随机碰撞概率分析。

随机模型预测温度条件下复合材料横向拉伸刚度

为研究树脂基复合材料在温度条件下的横向拉伸刚度,采用随机碰撞法(又称粒子动力法,MDA)生成随机分布的纤维/树脂细观几何模型,并进行有限元分析。通过引入周期性边界条件实现单轴加载,获得复合材料在温度载荷下的热应力以及单轴载荷下的力学响应。结果表明,利用循环碰撞随机模型得到的复合材料横向刚度离散系数在0.5%以下,远优于试验值;对于200℃条件下的复合材料横向刚度,预测值误差在10%以内。针对不同纤维体积含量的复合材料,20℃条件下的拉伸刚度预测值与理论值吻合很好,而160℃和200℃时,预测值比理论值低。

牙轮钻头单牙轮的破岩仿真研究

牙轮钻头在井底破碎岩石过程中受顶部钻压、自身动载荷以及井底接触岩石的随机冲击碰撞作用,存在牙齿与岩石交替压入、刮切和滚动的运动状态,受力情况相当复杂。基于岩石弹塑性本构关系和等效塑性应变的岩石破坏准则,考虑井底围压以及钻头与岩石互作用随机接触碰撞,采用有限单元法建立了牙轮钻头与井底岩石互作用下系统非线性动力学模型。探讨了牙轮钻头在破碎井底岩石过程中的运动规律及力学性能,对岩石破碎坑的形成过程进行了仿真,为有效预测和控制井眼轨迹的形成,实态工况下整体钻柱系统耦合非线性动力学研究提供了理论依据。

油菜抗裂角性鉴定方法的改进及试验

为改进油菜抗裂角性鉴定技术,通过设计烘烤与不烘烤、烘烤后立即鉴定与密封保存隔夜后鉴定、不同摇床、震荡时间及钢珠数的单因素比较试验,分析了随机碰撞法鉴定油菜抗裂角指数的影响因素。结果表明,角果经80℃烘烤30 min并于室温封闭保存过夜后再鉴定,每震荡2 min记录一次裂角数,采用8个钢珠代替10个钢珠在HQ45Z恒温摇床上随机碰撞共10 min进行鉴定,可以显著提高鉴定结果的准确性和鉴定效率。通过比较改进前后随机碰撞法的鉴定结果,发现46份鉴定材料利用2种方法鉴定结果的相关系数为0.8844,相关性极为显著（P=3.705×10-16）。利用改进后方法鉴定的46份品种（系）,其抗裂角指数变异幅度为0-0.820,明显大于利用改进前方法鉴定结果的变异幅度（0.032-0.767）;且改进后方法鉴定结果的平均标准误差（0.0274）也明显小于改进前方法鉴定结果的平均标准误差（0.0348）,说明改进后方法提高了油菜抗裂角性鉴定的分辨率和准确性。研究为油菜抗裂角品种的选育和遗传研究提供技术依据。

甘蓝型油菜裂角性快速鉴定的方法及其应用

采用改良的随机碰撞法对162份常规油菜品种和219份高世代自交系材料的裂角性进行鉴定。结果发现,抗裂角材料的数量在常规品种中占比为25.3%,在自交系中占比为21.9%,与前人的研究结果相比,抗裂角性好的品种占比越来越高,抗裂角已经成为我国当前油菜育种的重要目标之一,而改良的随机碰撞法可以为油菜裂角性评价和抗裂角品种选育提供技术依据。

成熟期橄榄型油菜角果抗裂角性试验与分析

为了获知甘蓝型油菜角果的抗裂角性，采用自行研制的油菜角果抗裂角性碰撞检测装置对秦油7号成熟期油菜角果层的上、中、下3个部位的角果抗裂角性进行了试验研究，并分析了油菜角果大小差异对抗裂角性的影响。试验结果表明，成熟期甘蓝型油菜角果的抗裂角系数随着含水率的下降而减小；当含水率大于20％时，抗裂角系数与其含水率具有线性关系，含水率小于20％时，抗裂角系数显著下降并最终趋于0．16左右；秦油7号油菜角果的抗裂角系数在0．151～0．577之间；油菜角果的大小影响其抗裂角性，同一株油菜上角果尺寸大的抗裂角系数比角果尺寸小的大。

能量沉积计数的强迫碰撞随机游动方法

当计数区域相对它到粒子源的距离或相对整个系统甚小时,要想用MonteCarlo方法实现对能量沉积计数十分困难.给出了强迫碰撞随机游动方法,解决了含权重随机游动情况下的能量沉积谱的计算问题,从而克服了区域分裂-轮盘赌方法与DXTRAN球方法不能计算给出能量沉积谱的问题.在MCNP-4C程序的平台上加入了强迫碰撞随机游动方法.对一个理想化的工业CT模型进行了计算,除上述3种方法外,还选用了直接模拟方法.实际计算结果表明,强迫碰撞随机游动方法的计算效率(FOM因子)比DXTRAN球方法提高约一个量级,比区域分裂-轮盘赌方法和直接模拟方法提高均约3个量级.

单体电化学测量银纳米颗粒动态光解过程

银纳米颗粒吸收光后会发生能量转换从而导致其晶体结构变化,分析光解过程中纳米颗粒的物理和化学性质十分重要。本文利用具有高灵敏度、高时间分辨率和高通量性质的单体电化学测量技术,原位实时追踪单个银纳米颗粒的动态光解过程。当银纳米颗粒与限域电极界面碰撞时,其会发生动态氧化,从而产生高通量的法拉第电流信号。激光照射会使银纳米颗粒结构发生变化,导致瞬态电流幅值降低和碰撞频率升高。通过统计高通量计时电流信号,实现了对银纳米颗粒在光照条件下的形貌和结构转变过程的定量评估。研究表明,单体电化学可精准获取光解过程中银纳米颗粒的结构变化信息,揭示颗粒之间物理化学性能的异质性,有助于在单颗粒尺度上对银光解动力学进行深入探究。

Radial Based Probabilistic Roadmap Motion Planning Method in Sparse Environment

A new dynamic path planning method in high dimensional workspace, radial based probabilistic roadmap motion (RBPRM) planning method, is presented. Different from general probabilistic roadmap motion planning methods, it uses straight lines as long as possible to construct a path graph, so the final path obtained from the graph is relatively shorter and straighter. Experimental results show the efficiency of the algorithm in finding shorter paths in sparse environment.

轻量级LoRa物联网通讯系统

针对中小型场景下传感数据采集的物联网网络,本文提出一种轻量级LoRa物联网通讯系统模型。该网络系统模型基于LoRa广域物联网技术,对基站的通讯芯片方案、无线通讯方式以及关键器件和标准协议改进优化。实验表明该系统模型具有低成本特点,适用于企业或个人快速在确保信号覆盖范围和并发量的特性基础上,快速构建一张广域物联通讯网络用于传感数据采集的传输。

C/C-SiC缎纹编织复合材料孔隙缺陷的建模及其拉伸性能仿真

主要研究了随机孔隙缺陷在C/C-SiC缎纹编织复合材料中的有限元建模方法及其对拉伸性能的影响。基于C/C-SiC缎纹编织复合材料的细观结构和实验观察所得的微观形貌,得出孔隙缺陷具有随机分布特征,提出了一种三维随机碰撞算法模拟孔隙在复合材料中的分布,建立了含随机孔隙缺陷的C/C-SiC缎纹编织复合材料的有限元模型。采用有限元软件ABAQUS模拟了其在拉伸载荷下的力学行为,讨论了孔隙缺陷的尺寸和分布形式对材料拉伸性能的影响,并对试样进行了单轴拉伸实验测试,验证了数值模拟的有效性。结果表明,用本文方法建立的有限元模型符合含孔隙缺陷C/C-SiC缎纹编织复合材料的真实细观结构,相应的数值模拟结果也与试验数据吻合较好。本文的研究结果为含孔隙缺陷的缎纹编织复合材料及具有相似结构特征的复合材料的力学分析与优化设计提供了一种有效的方法。

单体动态电化学

由于个体的差异性和异质性作用,整体平均测量掩盖了个体的本征性质和电化学性能之间的关联.单体碰撞电化学作为一种强大而方便的电化学方法,已被用于研究超微电极上自由扩散的单个个体随机碰撞过程中的电化学行为.然而,个体的动态行为与其电化学反应过程息息相关.因此,对于单体动态电化学行为的研究可实时获取单体在电极界面上的动态电化学反应信息,也将有助于理解电极界面电荷或电子的动态转移过程.本文重点围绕单体动态电化学行为的研究,通过单个纳米颗粒在电极表面碰撞事件中产生的瞬时电流响应追踪其动态电化学反应过程,进而推广到其他单体动态电化学行为的研究.同时,单体电化学方法结合光学显微成像技术作为高时空分辨的研究手段提供了充分信息全面地反映了单个实体的动态电化学反应动力学过程和反应机制,最后讨论了该领域面临的科学挑战并展望了未来的研究方向.