摘要:非规则颗粒形态显著影响球磨机中颗粒材料的运动行为，同时对球磨机结构产生不同的力学响应。采用超二次曲面方程描述非规则颗粒材料，并发展了离散元（discrete element method, DEM）–有限元（finite element method, FEM）耦合算法以分析非规则颗粒材料与滚筒球磨机间的相互作用。在该算法中，滚筒球磨机被划分为一系列四边形单元，并且超二次曲面颗粒与球磨机间的接触判断可转化为超二次曲面颗粒与四边形单元间的接触判断。将计算得到的碰撞力向节点插值，该节点力作为载荷条件在有限元中进行隐式动力学求解，并通过求解颗粒运动方程和有限元动力方程实现颗粒运动更新和结构力学响应分析。进一步分析了滚筒球磨机中球体、圆柱体和立方体颗粒材料的运动行为以及滚筒球磨机的变形及应力分布规律。研究结果表明：颗粒形状显著影响球磨机研磨效果和球磨机结构位移；立方体颗粒具有最好的研磨效果，而圆柱体颗粒比球体颗粒具有更好的研磨效果；在结构位移上，立方体颗粒有最大的峰值位移，其次是圆柱体和球体颗粒；相比于规则的球体颗粒，超二次曲面颗粒有不规则的表面形状，这会导致更好的研磨效果和更大的结构位移。

摘要:在小天体的探测任务中，探测器需要应对小行星表面特殊的风化层地貌环境。而人们目前对于风化层与探测器间的多尺度、强非线性的复杂动力学行为认知尚不充分，且对于撞击侵彻参数的测量缺乏合适的方法。为了掌握着陆过程中探测器的侵彻尺度关系，提出了一种实验室环境下基于磁偶极子模型的撞击动力学测量系统，通过迭代标定和GA-LM最优化算法提高了定位精度。将其应用于斜坡的撞击实验中，测量了撞击过程中撞击物2个方向的侵彻深度数据。结果表明：通过迭代标定算法和GA-LM算法平均提高了三轴31%的定位精度，使得最终的单轴定位误差小于3 mm；撞击斜坡过程中存在Y方向垂直穿透和Z方向横向滑动两种侵彻过程。Y方向的垂直穿透与下落高度符合1/3的幂律关系，而Z方向的滑动位移的标度规律并不稳定，原因是存在颗粒层崩塌的影响，并使得该位移与下落高度呈现非线性增加特征。

摘要:高功率散裂靶作为强中子源，在核嬗变、核合成及材料研究等方面具有重要的应用价值。密集颗粒流靶兼具固体靶和液态靶的优点，被认为是未来高功率靶领域最具前景的候选方案之一。本文首先回顾了密集颗粒流靶概念的提出和发展；然后综述了靶设计中关于流动性的几个关键问题，包括束靶耦合算法的建立和优化、颗粒材料和流动特性预测算法的探索，以及整体流量和局部流场的优化；最后展望了密集颗粒流在高功率靶研究中的未来方向。

摘要:为分析离散介质流动性的尺寸效应，揭示工程实际中不同尺度质量流的瞬态流动行为，运用粒子高速测量装置和自主搭建的准二维颗粒坍塌实验平台，对无黏性颗粒柱在重力驱动下的坍塌流动过程进行了研究，通过粒子图像测速（PIV）技术分析了柱体纵横比和初始尺寸对颗粒坍塌后流动性和堆积形态的影响。研究结果表明，不同初始长度的颗粒柱坍塌后流动前端位置随时间的演化表现出了相似的特征，但是系统尺寸的变化对其最终的堆积形态会产生明显的影响，尤其是流动距离。通过分析尺寸效应消失的临界长度，建立了无黏性颗粒柱坍塌后流动距离与其纵横比和初始长度之间满足的标度关系，该关系可以准确描述系统尺寸变化对颗粒流动性产生的影响。

摘要:针对颗粒滚动阻力本构参数难以通过阻力测量试验来直接标定，开展了两种离散元滚动阻力模型MDEM（modified discrete element method）和HDEM（hysteresis discrete element method）参数的试验标定方法研究。利用自由滚动颗粒的摆动过程建立了颗粒间滚动刚度系数K_r与滚动阻尼系数C_r的试验标定公式，搭建了激光位移传感器测量颗粒微振动的光学试验平台，通过测量试件摆动时程曲线实现了MDEM模型中K_r和C_r的标定；提出基于材料单轴循环拉伸试验的标定方法，利用颗粒本体材料加卸载循环作用下的滞回曲线实现了HDEM模型中的弹性滞后系数 β的标定。试验结果表明，该试验方法能够有效地标定颗粒间滚动阻力本构参数。

摘要:海上风力机等大型风电设备叶片较长，所承受气动载荷较大，易产生变形，影响气动性能和运行稳定性。针对这一问题，以美国NREL实验室的5 MW大型风电叶片为例，对其进行以各截面翼型形线、安装角及额定功率下桨距角为设计变量的高效低载三维优化。优化基于动量叶素理论和多岛遗传算法，以叶根弯矩最低和风能利用率最大为优化目标，并将优化叶片与原始叶片于变桨、变风况下的气动性能进行对比。结果表明：在设计工况下，相较于原始叶片，优化叶片在保证高气动效率的同时叶根弯矩降低了5%；变风况条件下，变桨前优化叶片的风能利用率平均提升了1%，叶根弯矩平均降低了5.8%，变桨后优化叶片的叶根弯矩平均降低了4%。

摘要:为研究两阶段悬浮液超音速火焰喷涂过程中的流场分布以及液滴/颗粒行为，采用三维Euler-Lagrange耦合建模方法，模拟悬浮液在流场中破碎雾化、运动换热、蒸发扩散并最终被基板捕捉的过程。悬浮液物性由基于实验的拟合函数编译，并考虑了液滴形状变化的影响。结果表明：通过调节氮气质量流量，可以在不影响焰流速度的前提下，调节焰流温度，以满足不同温敏材料涂层制备的工艺要求。通过调节悬浮液的体积流量，可以使悬浮液到达焰流中心被充分加热加速。适当减小悬浮液的体积流量有助于提高颗粒被基板捕捉时的温度与速度，适当提高或降低悬浮液的颗粒浓度可以在不影响颗粒被基板捕捉时速度的前提下，提高单位时间内的颗粒输出量或降低颗粒粒径，可以根据不同的工艺要求进行相应的调整。

摘要:针对当代大型汽轮机全工况灵活性运行关注的突出问题，以哈尔滨汽轮机厂有限责任公司1000 MW等级空冷汽轮机低压末级叶片为研究对象，提出了一种长叶片动应力仿真分析方法。结合长叶片动态试验，论证了计算方法的有效性。理论分析表明，汽轮机低负荷运行工况下流动分离引起叶片表面涡激效应是叶片动应力增加的重要因素。从工程应用的角度出发，将气动流场叶片表面压力脉动值作为结构场激振力的激振因子，进而计算分析叶片在不同工况下的动应力是可行且有效的。经过多方案比较，仿真计算与试验结果取得了很好的一致性。叶片仿真和动态试验的结果表明，末级叶片最大动应力出现在20%负荷附近，叶身动应力峰值约为许用值5%，具有足够的耐振强度和安全裕度，能很好满足大型汽轮机全工况灵活性安全可靠运行要求。

摘要:等离子体通道对岩土体破坏过程具有内动力作用，针对雷电冲击岩土体后的等离子体通道发展进行研究，从电击穿的角度构建岩土体击穿通道的随机概率模型，采用拉普拉斯方程计算电场，引入分形理论计算发展概率，得到等离子体通道路径模拟图。采用盒维数法计算分形维数来反映等离子体通道发展情况，分析了土体电阻率、雷电流幅值及内部电压降对分形维数的影响规律。结果表明：随着土体电阻率增大，分形维数逐渐减小；随着雷电流幅值增大，分形维数逐渐增大；随着土体内部电压降增大，分形维数逐渐增大，且在土体电阻率越小时，分形维数变化越显著。研究证明，运用二维图像方式直观表现出岩土体内等离子体通道发展，并利用分形几何定量描述岩土体内等离子体通道的发展规律，有助于预测岩土体破坏过程的发展，便于进一步研究岩土体电击穿的物理本质。

摘要:通过室内热羽流实验和计算流体力学数值模拟研究，比较了不同热羽流强度下的轴心速度和不同湍流模型对计算结果的影响。实验中高频采样的热羽流速度数据采用小波变换进行处理，处理后体现平均速度变化的低频信息和体现湍流脉动的高频信息直观反映了热羽流流动的特征。实验结果表明，热羽流具有非稳态准周期的波动特性。物体表面温度越高，产生的热羽流平均速度和湍流脉动幅度越大。数值模拟结果表明，非定常雷诺时均法的模拟结果最终趋于稳定而无法反映热羽流的波动特性，大涡模拟方法能够较好地反映热羽流流动的非稳态特征。此外，隐式格式时间步长的选择可以借鉴CFL (Courant-Friedrichs-Lewy)条件进行设置，得到较为准确的模拟结果。

摘要:滇中红层泥岩具有显著的流变特性，会给当地工程建设带来安全隐患。选取狮子山隧洞段的红层泥岩进行分级加载蠕变试验，对其蠕变特性开展研究。结果表明，在较低应力状态下，岩样主要表现为衰减蠕变，而在较高应力状态下，岩样将发生从衰减蠕变、等速蠕变直至加速蠕变破坏的全过程蠕变。对岩样各阶段变形数据进行回归分析，建立拟合方程，发现岩样各阶段变形具有显著的非线性变形特性。根据岩样的非线性变形特性提出了1个指数型加速元件，通过与Bingham体中的黏性元件串联形成改进的Bingham体，使其能克服传统Bingham体模拟加速阶段存在的不足，并同时对Hoek体及Kelvin体进行非线性改进，然后通过将非线性Hoek体、Kelvin体与改进Bingham体串联，建立了1个能够描述滇中红层泥岩蠕变特性的非线性、非定常黏弹塑性岩石蠕变模型。通过与不同剪应力下红层泥岩的蠕变试验曲线进行比较，发现理论模型得到的结果与试验数据吻合较好，表明所建模型对于滇中红层泥岩具有较好的适用性。

摘要:SaaS作为一种热点服务模式，其服务框架的权限控制方面存在数据粒度粗及配置灵活度不足等问题。为此，在RBAC模型的理论基础之上，结合SaaS的特点提出了一种细粒度数据权限控制模型（fine-grained data permission control，FDPC）。该模型首先将数据对象与企业组织结构映射成不同粒度的数据权限；其次依据企业授权业务需求，采用将功能权限集合和数据权限集合中的对象两两组合的方式，形成组合权限对象，并将其分配给不同角色，从而达到灵活授权和细粒度数据控制的目的；最后选用Spring Security和MyBatis框架，依据AOP切片原理，采用结构化查询语句拼接方式，对FDPC模型进行实现，构建权限控制框架。通过在实际业务系统中应用，结果表明该框架合理可行，有效地提高了权限控制的灵活性。

摘要:针对智能小车转向时跟踪精度差、响应时间较慢的问题，提出了一种基于机器视觉的智能小车转向系统的滑模控制方法。首先，以感知路面信息的智能小车为研究对象，对其转向系统进行了原理分析及数学建模。通过对永磁直流电机工作过程的分析，建立了电枢电压平衡方程和转矩平衡方程，得出了相应的传递函数，并采用实验方法对传递函数参数进行了辨识。其次，针对上述被控对象，设计了滑模控制器，并进行了稳定性证明。利用Matlab/Simulink仿真结果验证了滑模控制算法的有效性。理论结果和实验验证相结合表明，相较于PID（proportional integral differential）控制，滑模控制具有较好的跟踪精度和响应速度。在频率为20 Hz时，跟踪精度提高了89.3%。此外，滑模控制能够克服系统的不确定性，尤其是对于非线性系统，显示出良好的控制效果。

摘要:为了降低射频组织焊接中高温造成的热损伤，设计了一种创新的水冷式射频组织焊接电极，使用COMSOL Multiphysics软件对猪小肠的体外焊接过程进行了多物理场仿真，结合焊接和爆破压实验对生物组织的焊接温度与效果进行了分析。结果表明：仿真使用“温度阈值”方法解决了现有模型中生物组织水分的可逆蒸发问题；在相同实验条件下水冷电极的最大焊接温度为139.8 ℃，平均焊接温度为112.5 ℃，较典型金属电极明显得到控制；水冷电极作用下生物组织爆破压达到62.3±13.7 mmHg，满足焊接要求。仿真模型预测的温度与实验结果拟合良好，且水冷电极有效焊接了组织，控制了焊接温度。