JZUS - Journal of Zhejiang University SCIENCE

Journal of Zhejiang University SCIENCE A

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

2017 Vol.18 No.7 P.497-578

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Articles

Dynamics of a periodically driven chain of coupled nonlinear oscillators

Paweł Fritzkowski, Roman Starosta, Grażyna Sypniewska-Kamińska, Jan Awrejcewicz

DOI: 10.1631/jzus.A1600628 Downloaded: 2590 Clicked: 5072 Cited: 0 Commented: 0(p.497-510) <Full Text><PPT> 1838

Chinese summary <36> 耦合非线性振子链的周期性驱动动力学研究

目的：考虑一个包含Duffing型非线性、粘性阻尼和运动谐波激励的一维耦合振子链，本文旨在推导描述振幅和相位的近似方程，得到并检验两类基本共振态（同相共振和反相共振）发生的条件，同时分析模型参数对同步率的影响。
创新点：1. 利用时间序列的互相关测量特定振子间的相位蝶，并通过一系列的数值实验来验证理论预测的结果； 2. 给出考虑干摩擦的系统共振的一些简要说明。
方法：1. 采用经典的平均值法进行理论分析；2. 采用MEBDFV求解器计算多自由度系统的数值解。
结论： 1. 利用平均值法确定了两种共振现象：同相状态（低频激励）和反相状态（高频激励）；2. 关于同相共振的预测非常琐碎但对多自由度的振子链非常适用；3. 对于反相共振的预测适用于短的振子链；4. 可以通过改变系统的物理参数来提高同步率。

关键词组：耦合非线性振子；同步运动；平均值法

A reduced and optimized kinetic mechanism for coke oven gas as a clean alternative vehicle fuel

Hai-bin He, Dong-wei Yao, Feng Wu

DOI: 10.1631/jzus.A1600636 Downloaded: 4155 Clicked: 6399 Cited: 1 Commented: 1(p.511-530) <Full Text><PPT> 2046

Chinese summary <36> 清洁车用代用燃料焦炉气化学反应机理的简化与优化

目的：化学反应机理在内燃机计算流体动力学（CFD）仿真中起关键作用。基于敏感性分析与粒子群寻优算法，本文旨在提出适用于内燃机CFD仿真的焦炉气化学反应机理，为焦炉气在内燃机上的应用研究提供条件。
创新点：1. 结合敏感性分析与离子群寻优算法，对化学反应机理参数进行了优化；2. 建立了焦炉气化学反应机理，可准确仿真滞燃期、层流火焰速度、缸内压力变化和NOx生成。
方法：1. 根据简单碳氢燃料机理结构，搭建焦炉气化学反应机理（图1）；2. 通过敏感性分析，获得在燃烧中起关键作用的化学反应（图2和3）；3. 通过粒子群寻优算法，对上述关键化学反应的动力学参数进行优化（图4和5）；4. 通过数值仿真，验证机理的准确性（图6~13、16和17）。
结论：1. 根据敏感性定义，搭建的敏感性分析模型可准确地识别在燃烧过程中起关键作用的化学反应； 2. 基于粒子群寻优算法搭建的优化模型可对化学反应的动力学参数进行合理优化；3. 优化后得到的焦炉气化学反应机理可准确预测滞燃期与层流火焰速度以及模拟内燃机缸内压力变化与NOx生成。

关键词组：焦炉气；化学反应机理；敏感性分析；粒子

A comprehensive evaluation method of diesel engine sound quality based on paired comparison, uniform design sampling, and improved analytic hierarchy process

Wen-yun He, Jun-hong Zhang, Jian Wang

DOI: 10.1631/jzus.A1600025 Downloaded: 2960 Clicked: 5967 Cited: 0 Commented: 0(p.531-544) <Full Text><PPT> 2147

Chinese summary <32> 基于PC，UDS和改进AHP的柴油机噪声品质综合评价方法

目的： 提出柴油机噪声品质综合评价方法，解决产品总体噪声品质择优排序问题。
创新点： 在噪声品质综合评价模型的研究中，将均匀设计抽样与层次分析法相结合，提出一种考虑多因素、多水平的噪声品质主观综合评价GPC-UDS-AHP方法，通过对少量的声样本进行主观评价得到声品质综合评价结果；提出基于偏好序和Bradley-Terry模型的权重计算方法，避免了1-9标度法主观性强和一致性难以满足要求的问题。
方法： 针对传统的成对比较法难以在声品质主观评价试验中获得评价对象整体感受择优排序的不足，结合均设计抽样法"均匀分散"的特点，提出一种基于分组成对比较法的柴油机声品质主观综合评价方法，确定适合于柴油机声品质主观评价的结构及层次划分，提出基于偏好序和Bradley-Terry模型的各级指标权重计算方法。以采集到的某3款柴油机共375个噪声样本为评价对象，分别利用该方法和等级评分法计算得出3款柴油机的声品质评价综合值。
结论：提出的柴油机声品质主观综合评价GPC-UDS-AHP方法可在有效地维持成对比较主观评价试验实施范围的情况下，准确地得到柴油机声品质整体主观感受评价得分的择优排序，可用于实施不同柴油机或N次改进试验的声品质比较和评判。

关键词组：柴油机；声品质；均匀设计抽样；成对比较法；层次分析法

Experimental investigation of vortex-ring cavitation

Chen Ji, Fang-ye Lin, Jun Zou

DOI: 10.1631/jzus.A1600537 Downloaded: 3229 Clicked: 5107 Cited: 0 Commented: 0(p.545-552) <Full Text><PPT> 2326

Chinese summary <30> 涡环空化的实验研究

目的：研究涡环空化产生的环状空泡的振荡周期及其冲击壁面溃灭的动态过程。
创新点：1. 通过实验方法，比较几种不同的速度环量计算模型在环状空泡振荡控制方程中的适用性。2. 通过声学方法，得到环状空泡在撞击壁面溃灭过程中的频谱特征。
方法：1. 通过管内空泡膨胀产生高速射流；高速射流在管口处形成涡环并发生涡环空化。2. 基于高速摄像进行流体分析。
结论：1. 在管内空泡溃灭后,环状空泡以恒定速度沿管的轴向运动,且其振荡周期几乎保持不变。2. 环状空泡的振荡周期基本上满足规律:τ~R₀(ρ/ΔP)^0.5[ln(8/ε)]^0.5。3. 在空泡振荡的最小直径为特征直径;根据空心涡核模型,可以计算得到最接近实验结果的速度环量值。4. 当空泡冲击壁面时,空泡的环向直径将变大。5. 环向直径的最大扩张比α与其截面直径与环向直径的比ε相关:α~ε^0.25。

关键词组：空化；环状空泡；振荡周期；壁面冲击

Assessment of integration method for displacement determination using field accelerometer and geophone data

F. Lamas-Lopez, Y. J. Cui , S. Costa D’Aguiar, N. Calon

DOI: 10.1631/jzus.A1600212 Downloaded: 4706 Clicked: 4960 Cited: 0 Commented: 0(p.553-566) <Full Text><PPT> 1829

Chinese summary <30> 利用现场测试的加速度和速度数据确定位移的积分方法评价

目的：本文旨在研究不同波长载荷（包括车厢长度、构架长度以及轴距等）对位移确定的影响，利用积分方法确定位移的有效性和重复性的适用范围，以及研究列车速度和轴荷载对变形量的影响，为轨道基础位移监测提供重要的方法。
创新点：1. 评价和分析一种积分方法，该方法利用低通滤波法但不消除产生变形的主要频率；2. 通过对位移、速度和加速度传感器在时域和频域结果的比较，使重复性得到保证。
方法：利用线性可变差位移传感器、地震检波器以及加速度计获取轨道不同深度的位移、速度和加速度，然后利用巴特沃兹低通滤波器对3类数据进行滤波。通过对速度一阶积分、加速度二阶积分，获得由3种传感器测试得到的位移并验证其准确性。
结论：通过测试和分析发现，95%的位移幅值来自于波长大于轴距（2.8 m）的激励，对应的低频为25 Hz（列车运行速度为200 km/h）。通过线性可变差位移传感器、地震检波器以及加速度计直接获得或间接积分获得的位移十分接近，验证了积分方法的有效性，且其具有较高的可重复性。

关键词组：铁路轨道；振动；加速度计；地震检波器；线性可变差位移传感器；积分方法；变形量估计；测试重复性

Powell inversion mechanical model of foundation parameters with generalized Bayesian theory

Jian Zhang, Chu-wei Zhou, Chao Jia, Jing Lin

DOI: 10.1631/jzus.A1600440 Downloaded: 2510 Clicked: 4829 Cited: 0 Commented: 0(p.567-578) <Full Text><PPT> 1817

Chinese summary <28> 基于广义Bayes理论地基参数的Powell反演力学模型

目的：通过Powell优化反演方法建立Winkler地基参数的反演力学模型，获得地基参数的稳定数值解。
创新点：根据Bayes理论，推导广义Bayes目标函数；利用Fourier变换，推求Winkler地基上简支板的Fourier闭式解，建立地基参数的反演力学模型。
方法：1. 根据Bayes理论，推导广义Bayes目标函数（公式(4)）及地基参数的广义Bayes均值和方差表达式（公式(9)和(11)）；2. 引入Mindlin理论，推导Winkler地基上板的控制微分方程，推求Winkler地基上简支板的Fourier闭式解；3. 提出步长的一维自动寻优方案，结合Powell优化方法建立Winkler地基参数的广义Bayes反演力学模型。
结论：1. 地基参数的反演迭代过程稳定收敛于参数真值；2. 与Kalman滤波方法和共轭梯度法不同，Powell优化方法的迭代过程不涉及目标函数的偏导数计算；3. 广义Bayes目标函数能同时考虑不同测量点和不同测量次数的位移实测资料，计算效率更高。

关键词组：Powell反演；力学模型；地基参数；Bayes目标函数；随机性

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