清华大学学报·自然科学版杂志是由教育部主管，清华大学主办的一本北大期刊。
清华大学学报·自然科学版杂志创刊于1915，发行周期为月刊，杂志类别为科技类。
杂志介绍
清华大学学报·自然科学版杂志
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主管单位：教育部
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主办单位：清华大学
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国际刊号：1000-0054
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国内刊号：11-2223/N
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发行周期：月刊
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全年订价：￥1060.00
杂志介绍
清华大学学报·自然科学版杂志是由教育部主管，清华大学主办的一本北大期刊。
清华大学学报·自然科学版杂志创刊于1915，发行周期为月刊，杂志类别为科技类。
主管单位：教育部
主办单位：清华大学
国际刊号：1000-0054
国内刊号：11-2223/N
发行周期：月刊
全年订价：￥1060.00
关键词: 机械传动机构 螺旋缝焊管 同步带传动 收放线机构
为实现直径为1016mm的螺旋缝焊管生产过程中钢管截面形状和尺寸的在线测量，进行了测量系统的机械机构设计与研制。系统设计过程中提出一种独特的同步带传动方式实现了轨道半径为750mm的高精度圆周运动。采用该传动方式使得传动机构尺寸小巧、运动平稳。同时，为防止运动小车所带电缆对工艺过程的干扰，还设计了一种连杆折叠式电缆收放机构，实...
关键词: 选择性催化还原 低温等离子体 nox 协同催化 原位漫反射红外光谱
为有效去除汽油车和柴油车尾气中的NOx，研究了低温等离子体（non—thermal plasma，NTP）活化不同气体组分对Ag／γ—Al2O3催化剂上C3H6选择性催化还原（selective catalytic reduction，SCR）NOx的作用，通过原位漫反射红外光谱对比了NTP协同前后SCR反应中间物种的变化，并考察了O2浓度和SO2对NTP协同C3H6-SCR反应的影响。结果表明，NTP协同在2...
关键词: 无损探伤 超声相控阵 相位校正 互相关 信噪比
超声相控阵中，相位校正在消除相位畸变中起着重要作用。部分相控阵探头，阵元的面积小，回波信号弱，信噪比差。针对该问题，首先研究了邻近和集总相关估计在不同信噪比情况下的校正性能：发现信噪比SNR〉12dB时，邻近相关估计基本不产生估计误差；SNR〈5dB时，邻近相关估计产生的误差随着信噪比下降急剧增大。而集总相关即使在噪声强度较小时...
关键词: 快速成形 明胶 海藻酸钠
明胶／海藻酸钠支架作为一种凝胶型组织工程支架可以与细胞混合成形，使细胞在三维空间生长。其快速成形工艺要求成形温度范围、材料的物理化学变化必须在细胞的生理承受范围之内。根据工艺要求，提出了基于钙离子交联的明胶／海藻酸钠支架成形工艺原理。成形温度在O～15℃之间，每打印完一层材料，就喷射CaCl2溶液初步固化，层层打印并将最终成...
关键词: 磁处理 应力松弛 焊接残余应力
为了解磁处理可降低铁磁性材料残余应力的内在机理和作用规律，通过实验研究了焊接试板在经不同磁场方向的磁场处理前后的残余应力分布，发现焊板平面内垂直于焊缝方向磁场处理后，焊缝区附近的残余应力有明显的降低；沿板厚方向磁场处理后，焊缝区附近残余应力也有所下降；而磁场方向沿焊缝方向进行处理，残余应力降低不明显。这说明磁场方向垂...
关键词: 接口系统 清华大学 实时 制成 研究所 医学院 机器狗
2006年6月14日，由清华大学医学院神经工程研究所研制的“脑-机接口（Brain—Computer Interface）”系统首次进行公开演示。两名同学头戴“电极帽”，无须输入任何指令，用自己的意念便可以各控制一只机器狗来踢足球，一只进攻，一只防守。
关键词: 热处理 feal 金属间化合物 球磨 粉末
FeAl金属间化合物在高温结构材料领域有广阔的应用前景。该文采用机械球磨与热处理工艺制备适于注射成形的FeAl金属间化合物粉末，利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜研究了球磨和热处理过程中Fe—Al（48％）粉末的物相结构和粉末形貌的变化规律。结果表明，Fe—Al混合粉末经12h球磨，可制得粒径为30μm左右的近球形Fe（A1）和A1（Fe）固溶体粉末；...
关键词: 无损检测 非线性超声 粗晶材料
为了提高非线性超声无损检测方法对缺陷位置和相对大小的表征能力，该文将Hilbert—Huang变换方法用于非线性超声无损检测信号的处理。粗晶奥氏体不锈钢材料的非线性超声无损检测信号具有非线性、非稳态和低信噪比的特性，Hilbert—Huang变换对此类信号的特征提取具有独特的优势。实验结果表明：通过Hilbert—Huang交换的瞬时频率能够确定缺陷位...
关键词: 9杆巴氏桁架 位置正解 dixon结式 sylvester结式 辗转相除法
使用Dixon结式和Sylvester结式相结合的方法研究了一种9杆巴氏桁架的位置正解。首先，用复数向量法对9杆巴氏桁架建立4个几何约束方程式并转化为复指数形式，对其中3个方程式构造一个消去两个变元的6×6Dixon矩阵，提取其中两列的公因式后，将矩阵的行列式展开去掉一个多余的因式得到二元高次多项式方程，该方程与第4个约束方程使用Sylvester结式...
关键词: 履带式机器人 滑动操纵模型 反馈线性化
履带结构被广泛地应用在移动式机器人的设计当中。为提高其反馈控制模型的精度，该文详细分析了履带式机器人的受力特点，提出了一种适于进行控制器设计的履带机器人模型，并在此基础上，按照反馈线性化的思想，提出了一种履带式机器人稳定路径跟踪控制器的设计方法，同时给出了方法的非奇异条件。该文提出的控制系统模型和路径跟踪方法，为履带...
关键词: 干涉仪 去包裹 测地学腐蚀 相位恢复
相位图像去包裹运算是三维形貌测量的重要环节，用于获得真实的相位分布。该文提出了基于测地学腐蚀的去包裹算法，首先根据包裹相位图像选取mask与marker图像，并在mask图像的限制下对marker图像进行测地学腐蚀运算，然后对腐蚀后图像的补集采取相同的腐蚀运算，以消除包裹相位图的阴影、断点等噪声，最后利用五帧去包裹算法对腐蚀预处理后的相...
关键词: 超精密工作台 自标定 定量评价 monte carlo模拟
为评价超精密工作台自标定过程中由随机测量误差引起的标定不确定度，提出了基于Monte Carlo模拟的自标定不确定度定量评价方法。该方法以自标定算法的最大不确定度放大倍数为评价指标，通过根据算法输入参数联合概率密度函数的大量随机抽样，以及对算法输出样本的统计来完成。仿真表明：该方法具有较好的通用性及可靠性，可在自标定方案设计阶...
关键词: 设计阶段 研制项目 氦气透平 专家评审 技术 机组 压气 高温气冷堆
2006年6月20日，清华大学承担的高温气冷堆二期工程的氦气透平压气机组研制项目在哈尔滨703所通过了技术设计阶段的专家评审。
关键词: 生物医学工程 三维步态 足地界面 关节损伤
为了解足地界面对人体下肢运动学、动力学的影响，从实验的角度对受试者在光足、穿球鞋和穿7cm高跟鞋时的三维步态进行了测试。结果表明在运动学方面：足地界面对踝、膝和髋关节运动均有影响，而且在冠状面内的影响程度远大于矢状面。在动力学方面：穿高跟鞋后，膝关节和踝关节内收力矩峰值增大，踝关节和髋关节弯曲伸展力矩均有变化；沿股骨和...
关键词: 自动控制 飞机机载作动系统 模糊变结构控制
为了提高一类电机-泵-阀并联式飞机机载作动系统的鲁棒性，设计了一种模糊变结构控制方法。该方法综合了模糊控制理论与变结构控制两者的优点，既具有模糊控制不依赖于对象模型的特点，又具有变结构控制鲁棒性强的特点，并通过选用不同形式的模糊控制方法来提高飞机机载作动系统适应复杂环境的能力。仿真结果证明了该文设计的模糊变结构控制系统...
关键词: 故障诊断 不确定性推理 专家系统
不确定性推理问题是专家系统需要解决的基本问题之一，已有的不确定性推理方法在规则的应用要求、加权推理及规则参数获取方法方面具有局限性。该文在分析、归纳、总结不确定性推理相关问题的基础上，提出了基于充分性参数和必要性参数的不确定性推理方法。该方法能够表示具有复杂不确定性加权关系的诊断规则，并且能够根据规则的约束条件，通过...
关键词: 光学角度测量 光学游标 动尺 定尺
为解决平行光入射角度精确测量时，很难同时实现高精度和大量程两方面的测量性能要求的问题，提出了一种基于光学游标测量原理的大量程条件下的高精度平行光入射角度测量方法及测量装置。基于该方法设计的测量装置，在±64°测量范围内，全量程测量精度优于0．02°。对测量装置的实验结果表明，实验结果与理论分析相吻合。该装置可以在航天、精密计...
关键词: 计算机仿真 飞行模拟器 动力学 计算力矩控制
为提高飞行模拟器运动平台的运动精度，以一飞行模拟器的6自由度Stewart运动平台为模型，研究了提高并联运动平台精度的方法。在运动学分析的基础上，应用Newton—Euler法建立Stewart平台的动力学模型。引入非线性反馈补偿，使得控制系统由一个内部非线性前馈环和一个外部反馈环组成。外部反馈环设计为比例一微分（PD）控制方式，采用计算力矩控...
关键词: 数字pid 主轴 恒线速 锁相环
为了解决CD—R盘片测试仪中，对未记录CD—R盘的高精度主轴恒线速控制问题，提出了一种基于数字PID（比例积分微分）和锁相环的二级高精度主轴恒线速控制方法。该方法用从CD—R盘上读取的摆动时钟信号作为控制反馈量，结合了数字PID的快速性和锁相环的高精度，使用数字PID控制光盘主轴电机快速接近一倍恒线速，之后切入锁相环实现高精度恒线速控...
关键词: 直梁应变式力传感器 钻杆 四分量力 虚拟仪器
为分析钻杆的井下受力状态，应用直梁应变片式测力传感器，研制了一种基于虚拟仪器平台的钻杆四分量力测量系统。传感器系统随钻柱同轴旋转，终端单片机定时采集试件所承受的径向力、轴向力和扭矩等参数。LabVIEW调用串口ActiveX控件的MSComm中断通讯模式，并结合I／O子系统设置和数据同步方法，实现了串口无线采集和钻杆转角测量的多线程检测。...
关键词: 混联机床 静刚度 实体模型 有限元模型
为了提高机床的承力刚度，用有限元方法来研究了重型混联机床XNZH2430的静刚度，在UGNX2．0和ANSYS8．0的环境中分别建立了该机床的三维实体模型和有限元模型。计算了该机床在不同位形时承受一定载荷引起的变形位移。计算结果表明，该构型混联机床的。方向刚度较差，是薄弱环节；y方向和z方向刚度较好。为有效提高机床的x方向刚度，对机床某些部...
关键词: 超小型泵 机械损失 轴向间隙 水力性能
为提高超小型泵性能和实用性，研究了其中前盖板对叶轮水力性能的影响。基于传统方法设计了两种超小型泵叶轮，其中一个为闭式，另一个为半开式。在转速3000～10000r·min^-1的范围内进行实验，测定了超小型泵的水力性能。对半开式叶轮，在0．2～0．8mm间调整叶尖和前泵盖之间的轴向间隙，以考察其对泵水力性能的影响。试验结果表明：两种超小型...
关键词: 表面波纹 冲蚀磨损 磨损机理 鱼鳞坑
为了寻求耐磨性能好的工程材料，应用自行设计的罐式固液冲蚀磨损装置研究了金属材料（结构钢40#）和工程陶瓷（Si3N4）的磨损及冲击波纹的发展过程。研究表明磨粒粒径大小和磨损时间对冲蚀波纹的形成有很大的影响；实验室中获得的40#钢的表面冲击波纹与工程磨损条件下的离心泵高铬灰口铸铁表面的冲击波纹的形态基本一致。即使在90°冲击角条件下...
关键词: 低位发热值 煤种辨识 径向基函数神经网络
为了保证热力系统稳定运行，提高锅炉安全寿命，控制污染物，该文利用多模型思想，对煤种低位发热值进行初步辨识和精确辨识。初步辨识中，采用改进的K均值聚类算法，快速辨识出煤种类型；精确辨识中，利用初步辨识的结果优化发热量辨识模型，减少模型搜索范围，采用自动调节隐节点和参数的径向基函数（RBF）神经网络算法。仿真结果表明，该辨识...
关键词: 城市客车 燃料电池 技术项目 整车设计 清华大学 重大项目 开发平台
在国家“十五”计划、国家“八六三”高技术项目电动汽车重大专项中，清华大学牵头承担了。‘燃料电池城市客车”重大项目，到2006年4月，燃料电池城市客车整车项目组在开发平台、动力系统、整车设计、示范考核和产业化等方面，都取得了重大进展。
关键词: 抽水蓄能电站 水力振动 自激振动
对广州抽水蓄能电站二期球阀密封退投试验所引发的管系自激振动进行了分析，并做了进一步的理论研究，认为发生机组管系振动事故的原因在于机组上游的球阀密封漏水时呈现出的柔性阀门特性。这种柔性阀门特性的形成与密封水的引水方式有关。针对上述分析，提出了改变密封水引水点及加设旁通阀等措施，防止或者消除球阀引起的自激振动事故。特征线...
关键词: 湍流 大涡模拟 动力方法 尺度相似假设
当前的大涡模拟动力方法对Germano等式中的两个尺度的亚格子应力均使用相同的亚格子基模型。这样为求得基模型系数，必须假定该系数在测试滤波操作下保持不变。但实际上该系数存在剧烈的脉动，与假定并不一致。该文提出的方法对以上两个应力分别应用亚格子基模型和尺度相似假设。这样就无需对系数分布做出假定并保证了方法的内在一致性。用该方...
关键词: 仿真系统 发电厂
为了更好地了解GE9F级联循环机组运行特点和MarkVI控制系统特点，对运行人员进行上岗前的仿真机培训，该文开发了一套仿真系统。该仿真系统基于完全模拟仿真的技术方案，为保证模拟的控制系统的精确度，采用“翻译”技术和“虚拟”技术，逼真复现了参考机组的Ovation控制系统、Mark VI控制系统；电厂过程模型则基于具备工程分析精度的ProTRAX图...
关键词: 故障检测 主元分析 传感器
基于主元分析的传感器故障检测方法中，SPE和HawkinTH^2是两个重要指标，针对目前应用中SPE指标有不足，而HawkinsTH^2指标一直没有得到重视的问题，该文通过分析对比SPE和TH^2指标的控制限和基于主元分析的传感器故障可检测性的充分条件，得出了SPE和TH^2指标的可检测故障幅值计算公式。定性分析了SPE和TH^2指标对不同传感器故障具有不同的检测...
关键词: 微型泵 半开式离心叶轮 倾斜叶片 进口流动 空化性能
为了解空化性能对微型泵运行可靠性的影响，对两个半开式离心叶轮进行了空化实验。两试验叶轮在断面上具有相同的叶片型线，其中一个为二维叶片，另一个为倾斜叶片。为了与实验对比，在每个叶轮最佳效率点附近，基于标准k-e模型和VOF空化模型进行微型泵内三维紊流计算。研究揭示了所试验的微型泵具有与常规尺寸离心泵相当的空化性能；随着叶尖轴...
关键词: 飞船返回舱 着陆 降落伞 ale 数值模拟
着陆是载人航天活动的关键环节，对返回舱在接近地面时的带伞着陆过程分析具有重要意义。该文对显式积分有限元软件LS—DYNA的ALE方法进行了初步研究，探讨了其中关键控制参数对计算结果的影响。用该方法建立了返回舱带伞着陆的有限元模型，包含空气、降落伞和返回舱，用相关试验数据对模型的有效性进行了验证。结果表明，计算得到的舱体速度和...
关键词: 柴油机 空气系统 真空执行器 闭环控制
真空执行器大量应用于EGR与VNT系统，为改善空气系统控制效果，开发了一种VNT与EGR的综合控制算法。该文在分析空气系统排放特性后，提出了空气系统的控制目标。对空气系统特性的实验表明，受空行程与摩擦阻力的影响，该类执行器具有明显的滞回特性与延迟特性，因此，空气系统采用了反馈与前馈控制。实验结果表明，空气系统响应时间显著缩短，并...
关键词: 卫星编队 周期性相对运动 初始条件 机械能之差 非线性 椭圆参考轨道
利用编队卫星机械能之差守恒，提出了确定椭圆参考轨道编队卫星非线性周期性相对运动条件的新方法。该方法不用求解非线性相对运动微分方程，只需解一个一元二次代数方程，就可给出任意偏心率和非线性条件下，两个具有明显物理意义的周期性相对运动初始条件。利用这些条件，可找到不需消耗任何燃料的周期性相对运动轨道。最后的数值仿真结果验证...
关键词: 涡结构 小波分析 涡量 旋涡强度 冲击射流
该文采用旋涡强度方法对冲击射流涡结构进行了深入研究。首先将粒子成像测速技术（PIV）测量得到的原始流场图片进行相应处理得到原始速度场，再利用blor5．5双正交小波分析得到消除高频噪声的流场结构；然后对此进行涡量和旋涡强度计算，得到相应的涡量场和旋涡强度场。与涡量方法相比，因旋涡强度方法排除了剪切作用的影响，故可以更有效地分...
关键词: 槽道流动 大涡模拟 入口条件 fourier分析 最大不稳定波
在空间发展流动的大涡模拟中，构造有效的入口扰动是关键。该文提出了利用Fourier分析获得流动最不稳定波的方法来确定入口扰动。结果表明，与同均方差的Gauss分布扰动相比，最不稳定波扰动能够显著缩短流动的起涡距离。同时，要达到同样的起涡位置，Gauss分布扰动的均方差是最不稳定扰动的350～500倍。可见，提出的最不稳定波入口扰动能够迅速...
关键词: 化工系统 模型 影响因子
为了确定化工系统中优化改造部件的顺序，针对化工系统的实际特点，提出了建立整体系统目的炯效率同子系统目的焖效率关系的数学模型的方法，并且提出了整体效率影响因子的概念作为用能系统优化改造的指导原则。同时以热法磷酸生产系统为例进行了建模分析，计算得到了炯分析的关系模型和各个设备的整体效率影响因子，指出了系统中用能的薄弱环节...
关键词: 记忆合金片 热电控制 驱动元件 热控百叶窗
为了适应微小卫星百叶窗热控系统的工作要求，提出了用于微热控百叶窗的半导体热电控制形状记忆合金新型驱动元件的构想。用实验和数值软件Ansys对驱动元件温度、变形等特性进行了研究，模拟结果与实验结果基本吻合。结果表明，与直接电加热的控制方式相比，该新型驱动元件的变形量是其2．4倍，动作频率则是其6倍。给定的驱动元件工作性能取决于...
关键词: 振动控制 最优控制 被动控制 单边coulomb摩擦
为解决航天结构的低频振动抑制问题，针对拉索控制装置的单边饱和特点，推导了一种非二次型性能指标函数的最优控制方法。适当地选择非二次型性能指标函数中特殊加权参数，最优控制是一种单边Coulomb摩擦。通过简单改造的电机拉索结构，该最优控制能采用无需耗能的被动控制方式实现，为航天结构振动抑制节省控制能量。同时最优控制不依赖控制结...
关键词: 全热换热器 通道形状 焓效率 全热交换量 压力降
薄膜式全热换热器的通道构型对其性能有重要影响，为改进全热换热器的性能以达到更好的节能效果，研究分析了几种通道结构的流动及热质传递特性，采用数值模拟方法对不同通道构型下全热换热器的性能进行了预测及比较分析。结果表明：正三角形通道全热换热器各项性能指标均最差；对于矩形通道，随着长宽比的增加，显热效率、焓效率及全热交换量变...
关键词: 检查系统 清华大学 移动式 车辆 鉴定 车载 项目 数据传输功能
2006年6月20日，由清华大学工程物理系和同方威视公司联合承担的“车载移动式车辆检查系统”通过了鉴定。鉴定认为：该系统可广泛用于港口、陆路口岸等重要关卡及其它重要场所，对打击走私犯罪，对提高社会的公共安全保障具有重要意义；该系统首次采用1．5MeV电子加速器，1m处X射线剂量率仅为10mGy／min，适合穿透中、小型车辆车体的实际需求；...
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