基于逆向工程的混合建模技术研究

基于逆向工程的混合建模是目前应用较为广泛的逆向建模方法。简要介绍了以软件Geomagic Studio和SolidWorks为平台的混合建模的一般流程,通过对由不同几何特征曲面组成的模型进行混合建模为例,详细介绍了基于点云的逆向建模,并对逆向建模得到的NURBS曲面进行正向建模最终得到产品的CAD实体模型。实例表明混合建模能融合正向设计与逆向建模的优势,具有较高的建模效率以及参数化修改功能,为复杂模型的逆向设计提供了一种新的解决方法。     

HSPF模型在渌水流域洪水预报中的应用

近年来,流域暴雨洪水灾害事件频发,准确、可靠的洪水预报是有效预防和抵御山洪灾害的重要措施。以渌水流域为研究区域,构建HSPF半分布式模型,选取流域2013～2020年洪水资料中代表性较好的场次洪水完成模型参数的率定和验证,并采用确定性系数、相对误差等指标进行洪水模拟精度评价。结果表明,该模型在渌水流域场次洪水模拟中表现良好,15场洪水模拟的峰现时间、洪峰流量合格率分别为100.0%、80.0%,洪量及径流深的模拟合格率均为93.3%,确定性系数均值为0.80,总体预报精度达到乙级,说明构建的HSPF洪水预报模型在渌水流域具有较好的适用性,可为该地区的洪水预报提供依据。     

神南矿区采煤沉陷裂缝对土壤表层含水量的影响

为探究西部风沙区采煤沉陷裂缝对土壤表层含水量(0～20 cm)的影响,以神南柠条塔煤矿某工作面为研究区,使用时域反射仪(TDR)对动态裂缝以及不同宽度的地裂缝进行了土壤的水分含量监测,结果表明：(1)在动态裂缝整个发育周期内,裂缝周边表层含水量呈现处一个先快速下降后缓慢上升的趋势,且相对出塌陷侧的含水量损失量小于相对出露侧;且裂缝相对塌陷侧含水量及含水量恢复速度稍大于相对露出侧;在裂缝相对出露侧的土壤含水量受影响范围在85 cm内,影响周期为13 d;在裂缝相对塌陷侧的土壤含水量受影响范围在55 cm内,影响周期为12 d;在土壤自修复的作用下,土壤的含水量都可以得到基本的恢复;(2)对超充分采动区内不同裂缝宽度条件下(2、5、9、13、17、24、32、35、38 mm)的土壤含水量进行对比分析,发现在宽2、5 mm的裂缝对土壤含水量无显著影响,9 mm及以上的裂缝中,当裂缝宽度相同时,距离裂缝位置越远,土壤含水量越高;在距离裂缝相等时,裂缝宽度越大,土壤含水量越低。     

注氮对相邻采空区自燃“三带”影响模拟研究

相邻工作面开采会导致复杂的漏风情况,浮煤易自燃,增大防火工作的难度。为明确相邻采空区自燃“三带”分布特征及确定最佳注氮防灭火参数,以贵州某矿4244工作面为背景,结合现场实测,应用Fluent流场分析软件,模拟研究不同注氮方案下采空区氧气浓度场分布规律。结果表明,实测结果与模拟相吻合,验证了模拟的可靠性;当注氮位置为X=50 m,注氮流量为100 m3/h时,采空区进、回风巷侧氧化带宽度分别为7 m和38 m,能明显减少本采空区氧化带面积,且能防止氧化带距工作面太近;此工作面进风侧注氮对相邻采空区氧化带影响范围较小,这要求在回采过程中需要对煤柱进行加固,降低孔隙率,控制漏风,减少氧气进入相邻采空区,降低煤自燃风险。模拟结果为相邻采空区灾害防治工作提供了的理论指导。     

基于过渡面的同速区间规划与质量预估研究

针对过渡曲面加工表面质量往往比普通曲面更难控制的特殊性,开展与过渡面适应的速度规划、加工轨迹的局部优化等研究来改善过渡面的表面质量,并通过运动参数可视化来预测过渡面的加工质量。在一定变化范围内,使空间曲率、挠率具有连续性的连续程序段属于一个区间,以建立过渡面的刀具轨迹“同速区间”。在同速区间内建立弧长参数化、拟合递推式Akima样条曲线,实现刀具轨迹的局部优化。通过数控模拟软件采集运动参数(速度、加速度及电流等),生成的插补文件导入自主开发的运动参数可视化软件,形成可视化图以此来预估加工表面质量。分别对可乐瓶底与变曲率曲面的过渡面进行同速区间规划与轨迹优化,得到了优化前后的可视化图。进一步,验证预估表面质量的有效性,通过对变曲率过渡面和五指山零件实际加工,验证了加工表面质量提高与否与可视化图好坏的一致性。因此建立过渡面同速区间及运动参数可视化,以实现过渡面的质量预估及提升效果。     

多自由度球轴承与轴的刚度耦合分析与计算

单一条件下球轴承的载荷-变形分析结果在理论和实际上存在偏差,同时分析球轴承时未考虑轴的受载变形影响,为此,将球轴承与轴的变形分析相结合,在考虑轴受载变形的轴承-轴刚度模型的基础上,提出了一种球轴承-轴的刚度计算方法。首先,基于赫兹接触理论以及变形协调与力平衡原则,构建了轴承刚度计算模型;基于欧拉梁模型,构建了轴刚度计算模型;基于材料力学与结构力学理论,构建了轴承-轴刚度耦合模型;然后,根据材料力学理论,通过刚度矩阵的耦合,实现了对轴与轴承的耦合分析;最后,将软件计算结果与文献对照数据进行了对比,以验证所提出的计算方法能够对球轴承-轴的刚度进行计算。研究结果表明：采用球轴承-轴的刚度计算方法得出的最终数据与文献数据的对比结果误差在7%左右,在可接受的误差范围内,验证了所提出的计算方法能够精确、快速地对球轴承-轴模型的刚度进行计算;该研究工作可为传动系统的力学分析提供一些理论和计算方面的参考。     

基于GIS的清远市瑶安小流域山洪灾害风险评价

为有效地整治瑶安小流域山洪灾害,以降雨、高程、坡度、土壤类型、人口密度和土地利用类型等作为瑶安小流域山洪灾害风险评价指标,基于GIS技术和层次分析法建立山洪灾害风险评价模型,制作山洪灾害危险性、易损性和风险区划图,对该流域山洪灾害进行风险评价。结果表明,瑶安小流域高风险区主要集中在地势较为平缓、人口较多、经济较为发达的下游区域,较高风险区集中在山洪灾害危险性较高、居民点分布相对较多的中上游地区,风险度较低区域主要集中在流域东部地区,评价结果与该流域山洪灾害实际情况较为吻合。     

设立城市矿产示范基地的影响因素——基于76个样本城市的定性比较分析

以我国城市矿产示范基地为研究对象,运用模糊集定性比较分析方法,对48个设立城市矿产示范基地和28个未设立城市矿产示范基地的样本城市进行综合分析,研究设立城市矿产示范基地的影响因素和模式。研究表明,我国城市矿产示范基地的设立受地方通风系数、工业基础、政府执行力、交通条件和环境规制强度等要素共同影响。较高的空气流通系数和发达的物流交通是设立示范基地的核心条件;良好的工业制造业基础由于为城市矿产示范基地提供稳定的、可回收利用且有经济环境价值的再生废料,因此在设立城市矿产示范基地的决策中起到关键作用;低区域消费是设立示范基地的必要条件;政府的政策因素在设立城市矿产示范基地的过程中起到辅助作用。当工业制造业基础和交通基础条件缺失时,政府的产业规划和有效引导起到积极作用。空气流通系数的高低和环境规制的强弱是我国城市在控制污染物排放和降低污染时需要考虑的互补条件。严格的政府环境规制则对于空气流通系数较低的内陆省份城市矿产示范基地的设立起到关键作用。政府主导型设立模式主要关注政府政策因素和空气流通系数对设立城市矿产示范基地的支撑作用;要素驱动型设立模式强调工业基础和交通条件对设立城市矿产示范基地的影响。     

工作环境对自然吸气柴油机性能影响仿真

基于CY4102BG四冲程自然吸气柴油机,利用GT-POWER一维仿真计算软件建立柴油机工作过程仿真模型,研究高原和水下工作环境对柴油机性能的影响。仿真结果表明：随着海拔的增高,柴油机有效功率有所下降,NO_x排放上升,排气温度增加;随着水下排气背压的增高,柴油机有效功率下降,NO_x排放显著上升。针对柴油机在非标况环境下NO_x排放性能的恶化,通过调节喷油参数来优化柴油机综合性能。经优化,在不同工作环境下柴油机NO_x排放降低7.3%~21.4%,优化效果较为明显。