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

郵發代碼：82-303

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單　　價：40元/期，全年480元

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2006年第28卷第4期

欄目

礦業與環境
冶金
材料
設備
控制與決策

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礦業與環境

天津淺層孔隙含水介質中鐵的吸附遷移性能

武強, 連會青, 李鐸

2006, 28(4): 307-311. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.04.001

[摘要](213)

[PDF 352KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
為了解天津淺層孔隙含水介質對鐵的吸附特征和鐵在地下水中的遷移運動規律,利用寶坻和大港地區兩個鉆孔巖芯配制7個土樣,以FeSO₄溶液模擬污染源,進行了室內靜態吸附實驗與動態淋濾實驗.實驗結果表明:該地區淺部不同巖性地層對鐵的吸附模式符合Langmuir等溫吸附模式;鐵在淡水區含水層中遷移4m需要3500d,在咸水區含水層中遷移4m需要4400d,個別地點鐵的超標不會造成地下水大面積污染.

西部礦區深部復雜應力環境下開采擾動區松軟巖層力學特性

來興平, 伍永平, 任奮華, 蔡美峰

2006, 28(4): 312-316. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.04.002

[摘要](220)

[PDF 793KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
對西部石嘴山一礦38區深部+600m軌道巷開采擾動區進行了全面的工程地質調查.采用MOTIC-BA300POL型偏光顯微鏡等綜合分析了砂巖、泥巖的礦物成分、物理性質、自然狀態以及飽和狀態下的力學及變形特性.結合現場圍巖變形、應力監測與構造異常探測等,研究了深部復雜應力環境下松軟巖層力學特性.

綜放沿空異形煤柱留巷系統力學場演化規律

王金安, 韋文兵, 馮錦艷

2006, 28(4): 317-323. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.04.003

[摘要](230)

[PDF 988KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
研究了不同煤柱寬度時綜放沿空異形煤柱錨網支護留巷系統圍巖應力分布和破壞特征.揭示了煤體邊緣水平應力和垂直應力峰值不耦合的規律以及巷道頂板應力峰值隨煤柱寬度不同而演化的軌跡.深入探討了綜放沿空留巷巖石力學系統的控制變量,并根據控制變量的取值對系統穩定性區域進行了劃分,對不同煤柱寬度時的巷道系統穩定性進行了綜合分析和評價,對綜放沿空留巷合理護巷煤柱寬度提出了建議.提出并實施了“以加固沿空異形煤柱為主、懸承錨網支護留巷圈為輔”的綜合控制技術.

一種基于加權聚類分析的巖體可爆性分級方法

璩世杰, 毛市龍, 呂文生, 辛明印, 宮永軍, 金效元

2006, 28(4): 324-329. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.04.004

[摘要](303)

[PDF 253KB](13) [施引文獻] ()

摘要:
在對巖體可爆性影響因素進行綜合歸納分析的基礎上,對14種巖石靜載和動載特性參數、巖石容重以及巖體完整性系數測試與計算的結果進行了線性相關性統計分析.結果發現,巖石靜載抗拉強度、容重和巖體整體性系數三個指標線性相關性較低或基本不相關,可以同時采用且僅采用這三個指標對巖體的可爆性進行可靠描述.基于此結果,同時考慮到巖石爆破破壞的動載特性,對本鋼礦業公司某礦山的14種巖石容重、靜載抗拉強度、巖體整體性系數、動載沖擊強度進行了加權聚類分析,提出了該礦山巖體可爆性分級的方法.

內循環三相流化床的生物膜的培養

黃青華, 王化軍, 曹從榮

2006, 28(4): 330-334. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.04.005

[摘要](224)

[PDF 751KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
研究了內循環三相流化床在兩種不同進水方式情況下生物膜培養情況.研究表明：間歇進水時生成的生物膜能達到200～250μm左右,連續進水時生物膜厚度能達到100μm;前者較為圓滑緊密,而后者的活性較高;較低的啟動容積負荷有利于啟動掛膜;掛膜完成后進水的容積負荷不能過低,否則容易因污泥負荷低而引起絲狀菌膨脹.通過間歇式進水培養的活性污泥達到了生物量9.65g·L^-1（其中附著生物膜占92.7%）,而連續式進水負荷COD可以達到11.45kg·m^-3·d^-1,此時COD去除率達到80%.

多相催化氧化法處理油田污水

趙泉林, 魯毅強, 韓冬, 韋莉, 林慶霞

2006, 28(4): 335-337. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.04.006

[摘要](185)

[PDF 289KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
油田污水中的S^2-,Fe²⁺及細菌等可使部分水解聚丙烯酰胺產生降解,使聚合物溶液粘度大幅度下降.采用浸漬法制備了過渡金屬-稀土復合氧化物催化劑,用于多相催化氧化處理油田污水.結果表明,Mn-Ce復合氧化物催化劑性能高效、穩定;與未處理的模擬污水相比,經多相催化氧化處理后的模擬污水配制的聚合物溶液粘度提高548%.

冶金

考貝式熱風爐拱頂空間煙氣分布的數值模擬

胡日君, 程素森

2006, 28(4): 338-342. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.04.007

[摘要](238)

[PDF 999KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
應用大型商用計算流體力學軟件CFX4·3,選用k-ε湍流模型和SI MPLE算法對新鋼1200m³高爐考貝式熱風爐拱頂空間內煙氣分布進行了數值模擬計算.模擬結果表明:懸鏈線形拱頂比半球形拱頂的煙氣分布均勻;在一定范圍內,隨著懸鏈線形拱頂高度的增加,在蓄熱室橫截面上的煙氣分布趨于一定程度的均勻.

應用DLA模型模擬鋼中夾雜物集團凝聚

李宏, 溫娟, 張炯明, 王新華, 佐佐木康, 日野光兀

2006, 28(4): 343-347. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.04.008

[摘要](240)

[PDF 350KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
為探索鋼水中大量粒子的凝聚過程,應用分形理論的DLA模型,對粒子集團凝聚行為進行了模擬研究.結果表明,模擬得到的凝聚體與鋼中簇狀類型夾雜物的形狀相似.根據分形理論可以認為它們的凝聚過程遵守同一規則.大量粒子凝聚時先是各自凝聚成小集團,然后再合并成大集團.形成相等尺寸的粒子集團所需時間不同,初始條件相同形成的粒子集團形狀不同.粒子凝聚速度隨其移動步長和粒子濃度增大而加快,夾雜物粒子平均移動步長主要受鋼水粘度和粒子尺寸影響.粒子集團大小分布隨凝聚時間和粒子平均移動步長而變化.

連鑄方坯感應補熱過程的有限元分析

武學澤, 張國濱, 王長松

2006, 28(4): 348-352. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.04.009

[摘要](245)

[PDF 224KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
根據電磁感應理論及傳熱基本原理,利用大型工程軟件ANSYS對連鑄方坯的感應補熱過程進行了多物理場耦合的有限元模擬,并對鑄坯斷面上的溫度梯度、磁場分布等進行了分析.模擬結果與實測結果一致.

材料

原始疲勞質量模型描述方法改進

楊謀存, 聶宏

2006, 28(4): 353-356. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.04.010

[摘要](121)

[PDF 195KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
提出了用神經網絡插值代替拉氏插值計算裂紋形成時間(TTCI)值,用極大似然估計代替均秩估計法估計分布參數的方法.考慮到僅對一組TTCI值進行參數估計具有較大的隨機性,文中對每種參考裂紋尺寸對應的TTCI值均進行極大似然估計,得出多組TTCI分布參數;然后利用不同參考裂紋尺寸對應的TTCI分布參數之間的關系確定結構細節的當量初始缺陷尺寸分布參數.對某零件的疲勞實驗及其原始疲勞質量分析證明了該方法的可行性和合理性.

低碳鋼中以氧化物為核心針狀鐵素體的形成

卜勇, 胡本芙, 尹法章, 陳曉

2006, 28(4): 357-360. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.04.011

[摘要](161)

[PDF 670KB](12) [施引文獻] ()

摘要:
通過高溫熱擴散結合法系統地研究了在含CaO,CeO₂的低碳鋼中晶內針狀鐵素體形核現象.實驗結果表明：鋼中針狀鐵素體的形核是由穩定的氧化物CaO,CeO₂質點非均勻形核引起的.在CaO,CeO₂氧化物周圍存在明顯應變區,它是晶內針狀鐵素體非均勻形核起支配作用的驅動力,可以在一個夾雜氧化物上多處形核,同時形成大量新的奧氏體/鐵素體高能內界面,提供發生激發形核的表面效應.氧化物尺寸在0.1～0.6μm范圍內對形成晶內針狀鐵素體效果最好.

高碳鋼凝膠注模成形工藝

劉衛華, 賈成廠, 史延濤

2006, 28(4): 361-364. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.04.012

[摘要](165)

[PDF 389KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
對高碳鋼(碳的質量分數為1%)的凝膠注模成形工藝進行了研究.采用該工藝制得質量分數為89%的注模性能良好的料漿,并用此料漿制備出復雜形狀的高碳鋼制品.研究了燒結氣氛對碳含量的影響.結果表明:真空氣氛燒結可以得到理想的含碳量;在分解氨氣氛墊付石墨1200℃對坯體進行燒結,可得相對密度91%,抗彎強度400MPa,抗拉強度410MPa,組織均勻且形狀復雜的高碳鋼制品.

Zr和Nb摻雜對Nd₂Fe₁₄B/α-Fe納米復合永磁薄帶顯微組織和磁性能的影響

鄒漢昌, 張茂才, 包小倩, 高學緒, 周壽增

2006, 28(4): 365-368. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.04.013

[摘要](127)

[PDF 460KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
比較了Zr,Nb摻雜對Nd^8·60Fe^80·80Cu^0·3Zr^2-xNb_xB_8·30(x=0,1,2)交換耦合納米復合永磁薄帶相組成、顯微結構和磁性能的影響.結果表明:Zr和Nb均能有效地抑制晶粒的長大.Zr與B結合生成ZrB₂,消耗了合金中部分B元素,導致合金中硬磁性相N₂Fe₁₄B含量的減少.與Zr相比,Nb能更有效地抑制晶粒長大,提高樣品磁滯回線的方形度.僅摻雜Nb的晶化樣品Nd_8·60Fe_80·80Cu_0·3Nb₂B_8·30具有最佳的磁性能:B_r=0·89T,H_ci=479·1kA·m^-1,(BH)_max=107·4kJ·m^-3.

原位TiC顆粒細化噴射沉積7075鋁合金組織的機理

劉慧敏, 郝斌, 楊濱, 張濟山

2006, 28(4): 369-372. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.04.014

[摘要](138)

[PDF 517KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
采用原位反應噴射沉積法制備TiCP/7075(TiCP體積分數為2·91%)鋁合金,觀察其微觀組織.應用I mage Tool軟件及平均截線法統計平均晶粒尺寸,并與噴射沉積7075鋁合金進行對比.發現前者的晶粒尺寸比后者減小50%左右,表明原位TiC顆粒對噴射沉積7075鋁合金組織具有顯著的細化作用.從形核的屬性、速度以及過程的晶體學分析對其細化機理進行了解釋.

SrTiO₃固化高放廢物浸出性能

張瑞珠, 郭志猛, 羅驥

2006, 28(4): 373-375. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.04.015

[摘要](127)

[PDF 192KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
研究了鈦酸鍶（SrTiO₃a）固化體浸出性能的影響因素.采用MCC-1浸出法,分析了鈦酸鍶的浸出率.實驗結果表明：SrTiO₃a中各種元素的浸出率隨時間延長而減小,且都小于0.1g·m^-2·d^-1,比玻璃固化體浸出率要低2～3個數量級;鈦酸鍶的化學穩定性好,是比較好的高放廢物固化體.

設備

H1400大型楔橫軋機工作機座的結構及設計

束學道, 趙靜, 胡正寰

2006, 28(4): 376-379. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.04.016

[摘要](139)

[PDF 674KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
闡述了筆者開發的H1400大型楔橫軋機工作機座結構特點和設計要求.采用邊界元和有限元耦合新算法,數值模擬了楔橫軋機主要零部件在軋制過程中的變形,精確計算出軋機強度和整體剛度.H1400大型楔橫軋機工作機座結構的結構及設計為滿足大型軸類件生產和市場需求提供了設備保障.

單顆粒尾渦特性的大渦模擬

陳雷, 劉向軍, 徐旭常

2006, 28(4): 380-382. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.04.017

[摘要](160)

[PDF 508KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
稠密氣固兩相流中顆粒尾渦的存在對其他顆粒的運動及兩相流場結構的影響不可忽略.本文采用大渦數值模擬的方法研究了氣體流過一個ϕ100μm顆粒的尾渦特性,對比計算了在不同顆粒雷諾數Re_p下顆粒尾渦的存在對局部氣流速度、壓力的影響.結果表明,Re_p=100時尾渦影響區域的長度達顆粒粒徑的5倍,顆粒前后最大壓差達373·48Pa.

減少苜蓿莖和葉干燥速率差異的實驗研究

李樹, 童莉葛, 王立

2006, 28(4): 383-387. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.04.018

[摘要](137)

[PDF 373KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
在給出壓扁率定義的基礎上,利用自制的壓扁實驗臺對不同壓扁率和壓強時苜蓿莖的水分損失和干燥特性進行了實驗研究.分析了苜蓿莖上附著的葉片數對其干燥速率的影響,并與單葉和單莖的干燥速率進行了對比.對干燥前后莖、葉的收縮率進行了對比實驗.結果表明:干燥溫度對直徑較大的莖和壓扁率較小的莖的干燥速率影響較大;干燥溫度為100℃和80℃,壓扁率為0·2457時苜蓿莖的干燥速率與葉的干燥速率接近;干燥溫度為100℃時,長度50mm的莖與六片葉相連時莖葉的干燥速率接近單葉的干燥速率;葉短軸的收縮率最大.

控制與決策

自抗擾控制器在變頻調速系統中的應用

曲永印, 邵世煌

2006, 28(4): 388-391. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.04.019

[摘要](174)

[PDF 333KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
針對矢量控制系統存在的參數魯棒性差這一難點問題,基于自抗擾控制原理,提出了將轉子時間常數的變化看作磁鏈子系統的一種內擾,轉子磁鏈幅值的變化對轉速子系統的影響作為轉速子系統的內擾,負載對轉速子系統的影響作為轉速子系統的外擾,并分別通過擴張狀態觀測器的擴張狀態予以估計和補償的感應電機變頻調速系統新型控制方案.該方案有效地解決了參數時變對矢量控制系統解耦性能的影響以及一般矢量控制系統存在的快速性與平穩性矛盾,仿真結果證明了方案的正確性與有效性.

基于CNN-PDE偏差異質擴散預處理的紅外圖像分水嶺分割

鞠磊, 鄭德玲, 張蕾

2006, 28(4): 392-395,402. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.04.020

[摘要](199)

[PDF 340KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
為了抑止采用分水嶺方法分割紅外圖像時的過分割現象,首先利用細胞神經網絡高效求解偏微分方程的能力,實現了可調偏差異質擴散濾波器并用其對圖像作預處理.為了消除噪聲殘留,引入了平滑系數與限制強度系數對梯度圖作閾值化處理.實際紅外圖像的分水嶺分割結果顯示,所提出的預處理方法能夠有效抑止過分割現象.

基于小波和動態時間彎曲的時間序列相似匹配

曲文龍, 張德政, 楊炳儒

2006, 28(4): 396-402. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.04.021

[摘要](124)

[PDF 355KB](14) [施引文獻] ()

摘要:
提出了一種基于小波和動態時間彎曲(DTW)距離的時間序列索引和相似匹配方法.該方法采用小波變換進行數據降維,利用R^*-tree建立多維索引結構.給出了查詢序列的DTW距離邊界和其在小波空間的查詢超矩形的計算方法,從而將原始空間的基于DTW距離的相似匹配轉換為小波空間基于歐氏距離的相似匹配.證明了此匹配方法不會產生漏報,給出了基于DTW距離的范圍查詢算法和近鄰查詢算法.實驗結果表明該方法具有較高匹配精度和其較低的計算代價.

一類狀態時滯系統的最優預見控制器設計

徐玉潔, 廖福成

2006, 28(4): 403-408. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.04.022

[摘要](135)

[PDF 236KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
研究了一類狀態時滯系統的最優預見控制器設計問題.首先通過差分將所研究的時滯系統轉化為形式上不含時滯的一般系統,然后根據已有的無時滯系統的預見控制理論設計出系統的控制器,并且給出了所設計的控制器存在的充分條件.仿真實驗說明了預見前饋補償的有效性.