Current Issue: <JZUS-A>

Journal of Zhejiang University-SCIENCE A (Applied Physics & Engineering)

ISSNs 1673-565X (Print); 1862-1775 (Online); CN 33-1236/O4; started in 2000,Monthly.


JZUS-A is a peer-reviewed physical and engineering journal, indexed by SCI-E, Ei Compendex, INSPEC, CA, SA, JST, AJ, ZM, CABI, ZR, CSA, etc. It mainly covers research in Applied Physics, Mechanical and Civil Engineering, Environmental Science and Energy, Materials Science and Chemical Engineering, etc.

Impact factor: 0.408 (2011), 0.527 (2012), 0.608 (2013), 0.882 (2014), 0.941 (2015), 1.214 (2016), 1.215 (2017), 1.369 (2018).


Journal of Zhejiang University SCIENCE A

ISSN 1673-565X(Print), 1862-1775(Online), Monthly

   Cover:  <593>
      
Contents:  <567>

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Articles

Tunable patterning of microscale particles using a surface acoustic wave device with slanted-finger interdigital transducers

Yan-cheng Wang, Cheng-yao Xu, De-qing Mei, Jia-wei Liu

DOI: 10.1631/jzus.A2000501 Downloaded: 1391 Clicked: 2009 Cited: 0 Commented: 0(p.331-343) <Full Text>   <PPT>  1288

Chinese summary   <13>  基于斜指换能器声表面波器件的微颗粒可调排布研究

目的:可调粒子排布是含规则排布功能介质的聚合物材料制造中的一大难题.本文旨在设计一种带斜指换能器的声表面波器件,并开展微颗粒可调排布的仿真及实验研究.
创新点:1. 提出了一种新的微颗粒排布方法,通过所设计的带斜指换能器的声表面波器件,在聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)中实现对微颗粒的可调排布.2. 建立了微颗粒排布过程的有限元仿真模型,研究了声表面波的产生、传递和PEGDA中声压场的分布,以及分析了微颗粒的可调排布原理.3. 通过施加不同频率的激励信号,可实现同一液层中不同位置、不同间隙规律的粒子排布.
方法:1. 为了在PEGDA中实现对微粒子的可调排布,设计一种带斜指换能器的声表面波器件,并采用该装置实现不同周期、宽度、位置的微颗粒排布;2. 建立声-结构耦合的时域仿真模型对斜指换能器的声表面波器件中声表面波的产生、传递及PEGDA中声压场的分布进行研究;3. 通过实验研究,验证不同频率激励信号对粒子排布周期、宽度和位置的影响,证明该方法的有效性和灵活性.
结论:1. 所提出的基于带斜指换能器声表面波器件的微颗粒排布方法,实现了PEGDA中排布周期从83.9 μm到116.4 μm变化、宽度从710 μm到1145 μm变化的可调粒子排布;2. 微颗粒排布周期和宽度随所施加激励信号频率的增加而减小,且排布周期约等于该频率激励信号所激发声表面波波长的一半;3. 通过相继施加不同频率的激励信号,可以在液层不同区域形成不同的粒子排布并同时保留,互不干扰.

关键词组:可调排布;声表面波;声压场;聚合物基复合材料;斜指换能器

Influences of fiber length and water film thickness on fresh properties of basalt fiber-reinforced mortar

Leo Gu Li, Yi Ouyang, Pui-Lam Ng, Kai-long Zeng, Albert Kwok Hung Kwan

DOI: 10.1631/jzus.A2000401 Downloaded: 1427 Clicked: 2172 Cited: 0 Commented: 0(p.344-356) <Full Text>   <PPT>  1294

Chinese summary   <12>  纤维长度与水膜厚度对玄武岩纤维增强砂浆新拌性能的影响研究

目的:纤维增强水泥基材料新拌性能的关键影响因素仍有待探明.本文以玄武岩纤维增强砂浆为研究对象,旨在研究纤维长度与水膜厚度对砂浆新拌性能的综合影响,进而推动水泥基材料流变学"膜厚度与纤维因子理论"的发展.
创新点:1. 通过试验分析,发现水膜厚度与纤维长度是砂浆新拌性能的重要影响因素;2. 通过回归分析,建立玄武岩纤维增强砂浆新拌性能的预测模型.
方法:1. 通过调整纤维长度和水灰比,制备20组试验砂浆,并对其进行各项新拌性能试验(表4);2. 采用堆积密实度湿测法,对砂浆固体组分的堆积密实度进行测定(图3),并计算水膜厚度(图4);3. 通过回归分析方法,系统分析水膜厚度和纤维长度对砂浆各项新拌性能的综合影响,并建立玄武岩纤维增强砂浆新拌性能的预测模型(图5~9).
结论:1. 水膜厚度是影响玄武岩纤维增强砂浆新拌性能的主要因素;2. 纤维长度也对各项新拌性能有重要影响:纤维长度的增加,会降低砂浆的堆积密实度与水膜厚度,降低流动性和粘附性,但会提升粘聚性;3. 通过回归分析,建立了基于纤维长度和水膜厚度的玄武岩纤维增强砂浆新拌性能预测模型.

关键词组:玄武岩纤维;纤维增强砂浆;新拌性能;水膜厚度

Multi-geomagnetic-component assisted localization algorithm for hypersonic vehicles

Kai Chen, Wen-chao Liang, Cheng-zhi Zeng, Rui Guan

DOI: 10.1631/jzus.A2000524 Downloaded: 1143 Clicked: 1816 Cited: 0 Commented: 0(p.357-368) <Full Text>   <PPT>  1192

Chinese summary   <8>  高超声速飞行器多地磁分量辅助定位算法

目的:改善高超声速飞行器由于地磁异常信息缺失导致的地磁匹配算法发散或失配等问题.
创新点:提出一种多地磁分量辅助定位(MCAL)算法,并在助推-滑翔高超声速飞行器弹道上进行仿真验证.
方法:1. 给出地磁主磁场模型的数学表达,分析地磁匹配系统的误差来源.2. 从理想情况出发,提出一种MCAL算法,并通过2~3条地磁分量的等值线对飞行器位置进行估计.3. 在助推-滑翔高超声速飞行器弹道上进行数字仿真试验,并与其他几种传统算法进行分析比较.
结论:该方法相较于传统算法具有更高的定位精度.当随机误差范围为±30 nT(每轴)时,MCAL算法的平均绝对纬度误差比SIMAN算法低151 m,经度误差比SIMAN算法低511 m.

关键词组:地磁导航;等值线;地磁分量;组合导航;卡尔曼滤波

Analytical solution for upheaval buckling of shallow buried pipelines in inclined cohesionless soil

Bo Huang, Jing-wen Liu, Ji-ying Fan, Dao-sheng Ling

DOI: 10.1631/jzus.A2000275 Downloaded: 1377 Clicked: 1942 Cited: 0 Commented: 0(p.369-381) <Full Text>   <PPT>  1456

Chinese summary   <9>  倾斜无粘性土场地浅埋管道竖向隆起破坏研究

目的:研究斜坡内浅埋管道隆起破坏时滑裂面与场地倾角的关系以及倾斜场地土体隆起抗力的变化规律.
创新点:推导出无粘性土场地中管道隆起破坏滑裂面倾角解析计算式.
方法:利用莫尔圆极点法分析倾斜场地土体的应力状态,基于Rankine土压力理论、摩尔库伦强度准则和极限平衡条件,解析求解倾斜场地管道隆起时两侧的滑裂角,并推导相应的土体隆起抗力峰值计算式.
结论:1. 倾斜场地管道两边的滑裂面呈非对称破坏模式,滑裂面整体向坡脚方向偏转,且地表变形影响范围大于水平条件.2. 管道埋深比(H/D)一定时,滑裂面偏转程度随场地倾斜程度的增大而增大;场地倾角一定时,滑裂角偏转程度随H/D的增大而减小;当H/D>4时,可以忽略场地倾角的影响.3. 当H/D<1时,隆起抗力峰值随场地倾斜程度的增大而减小.4. 现有的油气输运管道设计规范中,均未考虑场地倾斜的影响,且管线最小埋设深度仅0.5 m,存在安全隐患.

关键词组:浅埋管道;竖向屈曲;倾斜场地;解析解;破裂模式

Framework of automated value stream mapping for lean production under the Industry 4.0 paradigm

Hao-nan Wang, Qi-qi He, Zheng Zhang, Tao Peng, Ren-zhong Tang

DOI: 10.1631/jzus.A2000480 Downloaded: 1273 Clicked: 1949 Cited: 0 Commented: 0(p.382-395) <Full Text>   <PPT>  1227

Chinese summary   <14>  工业4.0时代精益生产的自动化价值流分析框架

目的:在工业4.0技术支持的数据丰富的环境下,有效地利用价值流图(VSM)实现多品种、小批量生产.
创新点:1. 提出了一个利用VSM来激发传统精益工具活力的系统框架.它解决了传统VSM在动态复杂环境下需要持续的现场调查和基于经验的响应,从而影响决策效率的问题.2. 提出了一个随着零部件加工逐步生成的能够反映动态生产现场的VSM.3. 使用决策树算法来进行根本原因的自动化分析,提高了生产现场的决策效率.
方法:1. 讨论VSM在自动化根本原因分析中的必要性和局限性,并对精益生产工具进行文献综述,特别是在工业4.0中基于VSM和VSM的决策.2. 提出系统性框架(该框架遵循数据-信息-知识层次模型),演示如何在生产车间中收集数据,并将其处理为信息,然后解释为知识.3. 以中国某家具制造企业为例,介绍框架的执行过程并采用决策树算法对根本原因进行自动分析.
结论:1. 自动化VSM可以很好地利用生产数据,满足多品种、小批量生产的要求,并能及时识别和分析现场的浪费.2. 框架可以作为一个指导方针,激发其他精益工具在工业4.0环境下的活力,以便进行可靠和有效的决策.

关键词组:价值流图(VSM);根本原因分析;自动化决策;精益工具;工业4.0

Optimization of smoke exhaust efficiency under a lateral central exhaust ventilation mode in an extra-wide immersed tunnel

Song-lin Liu, Liang Wang, Ming-gao Yu, Yong-dong Jiang

DOI: 10.1631/jzus.A2000336 Downloaded: 1180 Clicked: 1733 Cited: 0 Commented: 0(p.396-406) <Full Text>   <PPT>  1230

Chinese summary   <7>  超宽断面沉管隧道侧壁集中排烟模式效率优化

目的:优化超宽断面沉管隧道侧壁集中排烟模式的排烟效率.
创新点:验证了辅助排烟管道的必要性,并对比了两种不同开口的排烟管道的效率.
方法:1. 选取深圳-中山沉管隧道为应用实例,对其进行基于火灾动力学模拟器(FDS)的数值模拟;2. 在模型中,在不改变沉管主体的混凝土结构以及无纵向风的条件下,采用辅助排烟管道,研究其排烟效率;3. 对比两种不同开口的排烟管道的排烟效率.
结论:1. 在无纵向风的情况下,采用辅助排烟管道可使排烟效率从73%提高到98%;2. 当相邻的两个辅助排烟管道之间发生50 MW火灾且纵向风速为2 m/s时,打开两个辅助排烟管道可使排烟效率达88%以上,保证了安全的疏散通道;3. 在超宽的沉管隧道中,增加辅助排烟管道并结合合理的纵向风速是必要的.

关键词组:隧道火灾;侧壁集中排烟;辅助排烟管道;大涡模拟

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