工程科學學報

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期刊信息

月刊，1955年創刊

ISSN 2095-9389

CN 10-1297/TF

主管單位：教育部

主辦單位：北京科技大學

編　　輯：《工程科學學報》編輯部

出　　版：科學出版社

主任委員：楊仁樹

副主任委員(主編)：吳愛祥

地　　址：北京市海淀區學院路30號

電　　話：(010)62333436

傳　　真：(010)62333436

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2006年第28卷第11期

欄目

礦業與環境
冶金與材料
設備與能源
控制與決策

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礦業與環境

煤柱寬度對綜放面圍巖應力分布規律影響

謝廣祥, 楊科, 常聚才

2006, 28(11): 1005-1008,1013. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.11.001

[摘要](236)

[PDF 344KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
護巷煤柱寬度及巷道相對工作面位置的不同,將引起巷道圍巖應力重新分布和巖層移動的差異,對回采巷道穩定性及其維護有重要影響.以謝橋煤礦1151(3)綜放面地質技術條件為背景,采用計算機數值模擬并結合現場實測研究,揭示了煤柱寬度變化對綜放面圍巖應力分布及變化規律的影響.研究表明,綜放回采巷道護巷煤柱寬度的變化,不僅使煤柱內應力分布規律不同,而且使得相鄰工作面煤體內應力分布規律也不同,二者應力分布隨煤柱寬度變化而轉移;巷道維護狀態是工作面煤層和煤柱內應力場共同作用的結果,護巷煤柱的合理寬度應小于巷幫實體煤內應力向煤柱內轉移的臨界寬度.

利用微生物電池研究微生物在礦物表面電子傳遞過程

馮雅麗, 李浩然, 連靜, 周良

2006, 28(11): 1009-1013. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.11.002

[摘要](246)

[PDF 377KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
利用微生物電池對微生物在礦物表面電子傳遞的過程進行了實驗研究.結果表明:Geobacter metallireducens還原Fe(OH)₃過程中直接接觸方式起著重要作用,而微生物在礦物表面吸附形成的生物膜是一個關鍵因素,生物膜的形成又是一個相對較長的過程;細胞在固體表面的吸附并成膜是一種重要的代謝途徑,而電子傳遞中間體AQDS雖然能在初期有效加快還原速率,但是當細胞吸附完成后,其作用就不再顯著了,說明微生物催化礦物氧化還原反應動力學受生物膜控制.加速微生物在礦物表面成膜及保持其穩定性是影響微生物浸礦速率的重要因素.

冶金與材料

FTSC薄板坯連鑄中間包內流場及夾雜物運動軌跡的數值模擬

張彩軍, 趙鐵成, 艾立群

2006, 28(11): 1014-1018. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.11.003

[摘要](250)

[PDF 455KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
以FTSC雙效沖擊板加單壩結構的中間包為研究對象,應用FLUENT軟件計算了中間包的三維流場、溫度場、夾雜物運動軌跡及不同尺寸夾雜物的排除率.結果表明,FTSC中間包內的雙效沖擊板和單壩能夠明顯改善鋼液的流動狀態和溫度分布,顯著提高夾雜物的排除率,并且對小尺寸夾雜物(d<60μm)排除率的影響尤為顯著.

保護渣對連鑄二冷水中氟含量的影響

王謙, 王平, 何生平, 解丹, Z. S. Li, K. C. Mills

2006, 28(11): 1019-1022. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.11.004

[摘要](252)

[PDF 145KB](14) [施引文獻] ()

摘要:
調查了使用不同氟含量保護渣時連鑄二冷水中F^-質量濃度的變化，并在實驗室研究了保護渣組分及保護渣在水中的浸泡時間對水浸液中F^-質量濃度的影響．研究結果表明，A廠使用低氟保護渣，二冷水中F^-質量濃度增幅為1．2～24．3mg·L^-1水樣呈中性；B廠使用高氟保護渣，二冷水中F^-質量濃度增幅為57．9mg·L^-1，水樣呈酸性．保護渣中氟含量越高，保護渣在水中的浸泡時間越長，渣中氟向水中的轉移量就越多．控制保護渣中氟不超過2％，有利于減弱保護渣氟的浸出對二冷水的危害．在研究的組成范圍內，堿度CaO／SiO₂和Li₂O對渣中氟的浸出無明顯影響．增加保護渣中B₂O3含量，有利于降低保護渣中氟在二冷水中的浸出．

TSCR流程生產鈦微合金化高強耐候鋼中的析出物

毛新平, 霍向東, 康永林, 林振源, 周建, 孫新軍, 殷瑞鈺

2006, 28(11): 1023-1028. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.11.005

[摘要](215)

[PDF 659KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
運用電子顯微鏡和化學相分析等多種實驗手段研究了Ti微合金化高強耐候鋼中的析出物,并在熱力學計算的基礎上分析了其析出過程.結果表明:鋼中主要存在TiC,TiCN,Ti₄C₂S₂,TiN等析出物,連軋前TiN的析出過程已基本完成;大量納米尺寸的TiC球形析出物粒子在鐵素體的位錯線上分布;Ti含量增加改變了MC相的粒度分布,小尺寸粒子的體積分數顯著增加,增強了沉淀強化的效果.

電弧噴涂鋁涂層在海洋環境中的腐蝕機理

孫建波, 王勇, 路民旭, 董立先, 柳偉

2006, 28(11): 1029-1033. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.11.006

[摘要](248)

[PDF 682KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
采用電弧噴涂技術在Q235鋼基體上制備了鋁涂層,并用完整涂層和局部破壞涂層兩種試樣進行室內模擬浸泡腐蝕實驗,腐蝕介質為3.5% NaCl水溶液,流速為0.6m·s^-1,實驗溫度為50±1℃.結果表明:涂層局部破壞時的腐蝕速度與涂層完好時相差不大;鋁涂層表面的均勻腐蝕并不嚴重,鋁涂層的腐蝕主要是由于閉塞電池和活性-鈍性腐蝕微電池的聯合作用引起的局部腐蝕,主要類型為點蝕,且涂層層狀剝落形成蝕坑;腐蝕介質到達基體時,將發生電偶腐蝕,鋁涂層會作為犧牲陽極保護基體免受腐蝕.

利用冶煉渣回收鐵及生產微晶玻璃建材制品的實驗研究

李克慶, 蘇圣南, 倪文, 袁懷雨

2006, 28(11): 1034-1037. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.11.007

[摘要](236)

[PDF 323KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
利用正交實驗設計方法,進行了利用冶煉渣回收鐵及生產微晶玻璃建材制品的實驗室研究.探討了不同原料配比時渣鐵分離的效果.通過光學顯微鏡、X射線衍射分析、物理化學性能測試等手段確定了微晶玻璃試樣的物相組成及性能特征.提出了可供工業實驗的原料配比及工藝制度.

氮化硅陶瓷粉末的選區激光燒結

趙靖, 馬文江, 曹文斌, 李艷紅, 李江濤, 葛昌純

2006, 28(11): 1038-1041. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.11.008

[摘要](249)

[PDF 305KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
進行了將粘結劑包覆在陶瓷粉末表面以提高陶瓷粉末選區激光燒結（SLS）成型性能的研究．利用甲基丙烯酸甲酯單體以及甲基丙烯酸丁酯單體共聚反應制備出共聚物粘結劑，并分別采用紅外光譜和DSC／TG法對其進行分析．結果表明，所制備的共聚物的主要成分是聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸丁酯，其玻璃化溫度為102．0℃，在300～400℃之間失重超過80％．將自制共聚物與磷酸二氫銨以適當的比例混合，采用機械混合與噴霧干燥等手段對Si₃N₄陶瓷粉進行了包覆處理，并在SLS設備上進行了燒結成型實驗，成功地實現了包覆粉末的SLS燒結．

設備與能源

大洋多金屬結核1km海上開采實驗系統揚礦管水平液動力分析和計算

馮福璋, 馮雅麗, 張文明

2006, 28(11): 1042-1046. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.11.009

[摘要](219)

[PDF 269KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
大洋多金屬結核1km海上開采實驗系統的揚礦管所受水平液動力由多個參數決定.本文從系統總體設計參數出發,得出了其他各種參數值,并根據Morison方程詳細推導了海浪和海流的速度和加速度的表達式,最后采用數值積分的方法得出了液動力隨時間和深度的變化曲線.在同一水深處,總液動力隨時間的變化規律接近于正弦(余弦)曲線;而在同一時刻,總液動力則隨水深絕對值的增加而遞減,在水深0m至水深-200m內,遞減速度很快;總液動力最大值為3.790kN.

基于協同仿真技術的車輛非線性平順性分析

丁能根, 薄穎, 冉曉鳳, 姜勇

2006, 28(11): 1047-1051. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.11.010

[摘要](171)

[PDF 377KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
汽車懸架中存在多種非線性因素,采用非線性模型的時域求解可獲得更準確的平順性分析結果.考慮到單一軟件的局限性,本文采用協同仿真技術分析非線性車輛模型的平順性.用機械系統軟件ADAMS建立汽車多體模型,并用MATLAB/Si mulink的S函數建立路面模型、輪胎模型和駕駛員模型.以隨機生成的路面不平度數據為輸入,在Si mulink環境下建立協同仿真模型并完成車輛非線性模型的時域求解.給出了平順性協同仿真算例,并根據響應量時間歷程數據計算了簧載質量加權加速度均方根值和車輪動載均方根值.平順性分析結果表明該協同仿真方法合理、可靠,滿足非線性車輛模型的平順性時域分析需要.

高爐銅冷卻壁自保護能力的實現

錢亮, 程素森

2006, 28(11): 1052-1057. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.11.011

[摘要](184)

[PDF 204KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
討論了實現高爐銅冷卻壁冷卻系統自保護能力的兩個方面:掛渣能力和掛渣環境.在編制通用三維冷卻壁傳熱計算軟件的基礎上,通過對實際銅冷卻壁進行計算并結合高爐實際操作經驗分析得出:銅冷卻壁更適合應用在高爐的高熱負荷區;銅冷卻壁具備很好的掛渣能力,但在高爐生產過程中實現冷卻系統的“自保護”能力以達到長壽高效,還必須提供好的掛渣環境.分析了掛渣環境的諸因素,給出了煤氣溫度變化時爐墻溫度場的變化規律.

利用梯度磁場實現空氣中氧氣富集的實驗研究

蔡軍, 王立, 吳平

2006, 28(11): 1058-1063. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.11.012

[摘要](211)

[PDF 297KB](20) [施引文獻] ()

摘要:
提出了一種新的利用梯度磁場實現空氣中氧氣富集的方法:用兩塊相距一定距離的磁鐵異極相對圍成一個四周邊界開放的磁場空間,其邊界處存在著指向空間內部的場強梯度.進入磁場空間的氣體中氧分子在通過邊界流出時將受到磁化力的阻礙作用,這樣就在磁場空間內部尤其是遠離空氣入口位置,氧分子得到富集.該方法最突出的特點在于,可有效避免由于氣體湍流、分子的布朗運動以及擴散作用所造成的再混合.磁體材料為釹鐵硼,尺寸為78mm×38mm×30mm,所圍空間的尺寸為78mm×38mm×1mm.實驗結果表明:磁場空間內氧體積分數增加最多的地方出現在距空氣入口最遠邊界處,在一定空氣入口流量范圍內(≤60mL·min^-1),進出口空氣流量比存在一個最佳值,使磁場空間內各處的氧體積分數達到最大;在本文實驗條件下,該值在2.0左右,當進出口流量分別為40mL·min^-1和20mL·min^-1時,出口氣體氧的體積分數增量可達到0.65%.

顆粒床除塵器高溫實驗研究

何鵬, 秦紅霞, 宗燕兵, 蒼大強, 買明·卡地爾

2006, 28(11): 1064-1067. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.11.013

[摘要](144)

[PDF 144KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
針對工業界的高溫除塵問題,采用固體顆粒床除塵方式,對砂礫作為過濾介質的可行性和實用性進行了研究.通過對顆粒床除塵器高溫條件下的實驗研究,探討了不同工況時除塵效率和壓力損失的變化規律.推導了除塵效率和壓力損失與溫度的關系,并與實驗結果作了比較.結果表明,隨著煙氣溫度的升高,除塵效率和壓力損失均逐漸增大.

控制與決策

板寬板厚多變量系統的自抗擾解耦控制

王麗君, 童朝南, 孫一康

2006, 28(11): 1068-1073. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.11.014

[摘要](165)

[PDF 201KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
針對精軋的板寬板厚多變量系統具有強耦合、大時滯、不確定性、干擾因素多、非線性等特點,應用自抗擾控制(ADRC)靜態解耦和擴張狀態觀測器(ESO)動態解耦技術,給出一種多變量系統的ADRC解耦設計方案.為提高時滯對象的快速性,設計了一種去掉跟蹤微分器(TD),由ESO和非線性狀態誤差反饋控制律(NLSEF)兩部分組成的ADRC,其中NLSEF改用非線性函數實現,ADRC階次比常規方法低一階.仿真結果表明,該控制方案不僅解耦效果好,而且對模型的不確定性和外部擾動具有較好的魯棒性和適應能力.

酸洗-冷軋聯合機組生產切換策略

王文鵬, 金再柯, 李鐵克

2006, 28(11): 1074-1077. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.11.016

[摘要](141)

[PDF 265KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
以鋼鐵企業的冷軋生產過程為背景,分析了酸洗-冷軋聯合機組與后續機組間的生產協調特征,探討了在確保生產連續運行的前提下降低庫存水準和降低切換頻率的機組切換策略,建立了確定酸洗-冷軋聯合機組切換時長和切換批量的優化模型,研究了用于模型求解的切換規則,開發了面向生產實際的應用算法.對企業生產實際數據的計算和分析表明,算法具有良好的計算效率和適用性.

我國鋼鐵上市公司股權資本系統風險的測量

肖明, 張群

2006, 28(11): 1078-1081. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.11.017

[摘要](122)

[PDF 265KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
在現代資本市場條件下,企業股權融資要解決的一個首要問題是確定企業股權資本相對于整個市場的風險水平,進而確定企業應該向股權投資者提供的回報水平.本文采用滾動方法測量了我國30家鋼鐵上市公司股權資本的系統風險測量指標β系數.與傳統的測量方法相比,這種測量方法測量的結果具有更強的穩定性.

一種用于車輛最短路徑規劃的自適應遺傳算法及其與Dijkstra和A^*算法的比較

李擎, 謝四江, 童新海, 王志良

2006, 28(11): 1082-1086. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.11.018

[摘要](218)

[PDF 158KB](20) [施引文獻] ()

摘要:
提出了一種自適應遺傳算法,并成功應用于車輛最短路徑規劃算法中.所采用的編碼方式、交叉及變異算子等均針對最短路徑規劃問題而專門設計;同時,提出了一種新的交叉概率、變異概率在線自適應調整策略,以便提高遺傳算法的搜索速度和搜索質量.將該算法同Dijkstra算法、A^*算法進行了仿真比較.對五種不同情況的仿真研究結果表明:同Dijkstra算法相比,該自適應遺傳算法可以減少搜索到最短路徑的時間;同A*算法相比,該自適應遺傳算法則可以搜索到更多的最短路徑.

基于多服務質量屬性聯合效用函數的網格資源調度

劉麗, 楊揚, 劉美佳, 陶麗紅

2006, 28(11): 1087-1090. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.11.019

[摘要](174)

[PDF 144KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
基于經濟模型研究網格服務質量(QoS)控制的資源分配問題,給出了多QoS屬性多任務的資源分配優化的效用模型.該效用模型描述了網格任務的動態需求和偏好,以效用最大化為目標計算了需要提供QoS的資源分配.設計了時間和預算限制條件下基于多QoS屬性的聯合效用函數調度算法,并與其他經濟的和非經濟的算法進行比較,驗證了該算法的有效性.

電壓型PWM整流器直接功率控制系統主電路參數設計

王久和, 張金龍, 李華德

2006, 28(11): 1091-1095. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.11.020

[摘要](148)

[PDF 176KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
為了解決電壓型PWM整流器直接功率控制系統主電路參數設計問題,根據整流器在dq兩相同步旋轉坐標系中的數學模型建立了其功率控制數學模型.基于功率控制數學模型,結合整流器直接功率控制系統的特點,推得交流側電感是由功率、功率滯環比較器環寬及開關平均頻率決定的;直流側直流電壓是由交流電壓、電感及負載決定的;突加負載時直流側電容是由直流電壓波動、功率、電感及負載決定的.根據上述影響主電路參數的諸多因素,提出交流側電感、直流側電壓及直流側電容的設計方法.計算機仿真和實驗證明了本文提出的設計方法是可行的.

一個由Mckibben肌肉驅動的類人關節

趙懷林, 余達太, 李果

2006, 28(11): 1096-1100. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.11.021

[摘要](176)

[PDF 295KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
建立了一個類人的機器人關節,由兩條對抗設置的Mckibben人工肌肉驅動.簡單介紹了Mckibben肌肉的力特性模型,推導了關節角度和Mckibben肌肉長度間的關系,從力學角度討論了最大可能旋轉角度,分析了Mckibben肌肉與關節的連接位置及關節結構參數對關節旋轉角度的影響,并把類人關節和人類關節進行了比較.結果表明,Mckibben肌肉的收縮率和關節結構參數對關節旋轉角有較大影響,關節內側的Mckibben肌肉與關節的適中連接位置可使關節角達到極大值.