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第49卷,第4期
刊出日期:2021年04月
  • 电气与能源工程
  • 作者 陈德智, 刘添亦, 李冬
    doi 10.13245/j.hust.210401 页码 1-7 在线阅读 全文下载(3.63 MB)
    基于电磁场理论讨论变压器的能量传输机制.借助一个简化的变压器模型,以场路结合并对照的方式,通过理论分析和数值验证,讨论了变压器中磁场与感应电场分布、能量分布的特点及对二次侧负载的依赖性;分析和计算了坡印亭矢量.结果表明:铁心中主磁通并不传输能量.它的作用是在空间建立感应电场;感应电场与空气中的漏磁场一起形成坡印亭矢量,实现功率传输.进一步讨论了有功功率和无功功率的传输,给出了坡印亭矢量的空间分布图像,以期建立一个直观的认识.最后,给出了一次侧与二次侧绕组交错叠绕和同轴叠绕两种更加贴近实际情况的例子.
  • 作者 蒋利杰, 张人会, 陈学炳
    doi 10.13245/j.hust.210402 页码 8-13 在线阅读 全文下载(2.86 MB)
    为研究喷射器内流场特性及其与液环泵的匹配关系,在液环泵进口前串联喷射器,通过数值模拟和试验相结合的方法对液环泵喷射器系统内流动进行研究,分析喷射器内部超声速射流产生的激波现象及其与边界层相互干扰引起的流动分离复杂流动结构,研究不同尺寸喷射器和液环泵的匹配关系及其对泵性能的影响机理.结果表明:喷嘴出口在压差作用下产生超声速射流,形成规则分布的激波串,激波与边界层相互干扰引起了流动分离,压力、密度和马赫数等参数在喷嘴出口呈振荡分布;液环泵进口前串联大气喷射器,在合理的匹配条件下能提升系统吸入口的真空度及流量,改善液环泵进口的工作条件;一定范围内随着喷射器几何尺寸的增大,引射真空度逐渐增大、泵进口吸气量逐渐提升,喷射器有效工作范围增大.
  • 作者 罗光前, 吉庆钰, 李显, 姚洪
    doi 10.13245/j.hust.210423 页码 14-19 在线阅读 全文下载(1.84 MB)
    采用聚氯乙烯(PVC)对活性炭热处理改性以提升其脱汞性能.研究了热处理温度对Hg0脱除性能的影响.在前10 min内,250 °C下由PVC热处理改性的活性炭的脱汞性能相比于原始活性炭提升了51%;900 °C下由PVC热处理改性的活性炭的脱汞效率相比于原始活性炭提升了58%.采用BET比表面积测试、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)方法对材料进行表征,探讨了脱汞活性物质的产生机理和汞吸附机理.结果表明:热处理环境下PVC与活性炭发生交互作用,在活性炭的微孔或表面形成C-Cl基团,为汞的脱除提供主要的化学吸附活性位点.
  • 作者 李臣, 郭晓菲, 霍天宏, 刘润
    doi 10.13245/j.hust.210403 页码 20-25 在线阅读 全文下载(2.76 MB)
    针对预掘双回撤通道贯通时围岩失稳问题,通过理论分析和数值模拟方法,研究了预掘双回撤通道围岩破坏机理、回撤通道间合理煤柱尺寸、末采期间的围岩破坏特征和区域应力场矢量分布规律.结果表明:末采期间回撤通道处于非等压动态叠加应力场,围岩塑性区趋于蝶形失稳;理论计算主、辅回撤通道的合理煤柱尺寸为20 m,此时煤柱内应力分布呈现双峰状态,辅回撤通道区域应力场极值较小,有利于巷道的稳定;末采期间主回撤通道围岩逐渐塑性失稳,但20 m煤柱保证了辅回撤通道围岩塑性区的有限扩展.基于此,提出回撤通道合理煤柱尺寸留设配合加强支护的围岩稳定性控制技术,现场应用后主回撤通道最大帮部变形为173 mm,最大活柱下缩量为246 mm,围岩稳定性得到了有效控制.
  • 机械与船舶工程
  • 作者 丛明, 张佳琦, 刘冬, 杜宇
    doi 10.13245/j.hust.210404 页码 26-31 在线阅读 全文下载(1.67 MB)
    为减轻变刚度驱动单元质量,缩小其体积,提出一种基于形状记忆合金(SMA)的变刚度主动元,单个变刚度主动元质量约为68.5 g.为精确控制外骨骼刚度,结合SMA本构模型、相变动力学模型、热平衡方程、输出方程,对SMA进行动态建模.为最大化满足人体运动需求,通过并行布置变刚度主动元的方式,结合导轨机构,构建轻质变刚度外骨骼的原理样机.测试结果显示外骨骼变刚度范围为7~20 N/mm,验证了外骨骼功能的有效性.
  • 作者 薛红涛, 周嘉文, 童鹏
    doi 10.13245/j.hust.210405 页码 32-37 在线阅读 全文下载(1.1 MB)
    为有效监控电动汽车用轮毂电机的运行状态,保障整车的运行安全,提出了一种基于混合Weibull分布模型(WMM)与隐马尔科夫模型(HMM)的轮毂电机机械故障诊断方法(WMM-HMM诊断法).首先,利用轮毂电机振动信号提取敏感特征参数,用以表征其运行状态,建立观测序列.其次,利用WMM对轮毂电机各种运行状态下有限的观测序列进行拓展,获取足量的观测序列作为HMM的训练样本集,确立HMM参数,进而在低、中速工况下分别构建轮毂电机运行状态的WMM-HMM诊断模型.最后,定制相应的故障轮毂电机,搭建试验台,对所提出的方法进行验证.结果表明:所提出的方法能够在低、中速工况下精确识别出轮毂电机的机械故障状态,较传统方法识别精度至少提高了9.3%.
  • 作者 徐海祥, 龙泽升, 冯辉
    doi 10.13245/j.hust.210424 页码 38-43 在线阅读 全文下载(2.12 MB)
    针对船舶航行场景多样、船载视觉传感器获取的实海域水面图像信息复杂、难以提取目标的有效特征等问题,提出了一种用于水面图像目标检测的强语义特征提取结构.首先,在骨干网络中使用可变卷积,使卷积采样点具有平移量,适应目标的几何变换,拥有自适应感受野;然后,在特征金字塔中使用基于语义信息的特征重组,通过全局语义信息自适应聚合特定目标信息,输出强语义特征图,提高后续目标检测精度.实海域水面图像目标检测试验表明:所提出的特征提取结构在提高目标检测任务的精度上优势明显,提升幅度约为10%,并且未大幅增加目标检测算法的推理时间,能满足工程应用的要求.
  • 作者 张宝吉, 陈思源
    doi 10.13245/j.hust.210407 页码 44-49 在线阅读 全文下载(2.95 MB)
    为了更加准确地评估船舶在波浪中航行的安全性,以四自由度操纵性方程为基础,研究增加艏向角和浪向角以改变船舶航向、增加舵角控制方程来模拟舵效下降、增加横摇角参数来判断船舶是否倾覆,以及打出最大舵角仍然无法保持航向等典型横甩现象.以国际船模试验池会议船(ITTC ship) A2渔船为例,在波长船长比为1、波陡为1/15的海况下,进行随浪和尾斜浪海况模拟.通过突然改变的理念成功模拟出该船的典型横甩现象,并将部分模拟数据同已有试验值进行了对比,结果符合较好.在此基础上,进行了波浪参数分析,研究了不同波长船长比、不同螺旋桨转速、不同波陡下的船舶运动规律.
  • 作者 谭浩, 张伽伟
    doi 10.13245/j.hust.210408 页码 50-55 在线阅读 全文下载(1.75 MB)
    针对不同成因的电场,开发了相应的电场抑制装置.为了研究不同装置之间的相互影响,在分析主动轴接地系统的基础上,提出了舰船主要电结构的等效电路模型,并在此基础上进行了船模实验,讨论了对静电场抑制效果的影响因素.结果表明:航速对静电场及其抑制效果的影响可以忽略;涂层电阻的增加会使静电场减小,但不会影响静电场抑制效果;主动轴接地系统和静电场抑制装置的工作会影响彼此信号,轴频电场抑制装置和静电场抑制装置的工作会影响彼此信号,当对静电场进行抑制时,轴频电场会有所增强,而降低轴-地电阻后,尽管会使静电场增强,但同时也会提高静电场抑制效果,最终能够使静电场比降低轴-地电阻前下降到更低的程度.实验结果验证了等效电路模型的有效性.
  • 作者 张立, 陈建挺, 陈伟民, 苑志江
    doi 10.13245/j.hust.210409 页码 56-60 在线阅读 全文下载(799.2 KB)
    参照ITTC(2017)推荐规范与我国相关标准和规范,对螺旋桨敞水试验进行不确定度分析.根据敞水试验的流程梳理不确定度源;基于不确定度分析的基本原理及不确定度传播原理,结合其测量函数,分析了敞水试验的A类不确定度和B类不确定度对于试验结果的影响;补充了ITTC(2017)对于敞水试验的不确定度分析方法;对进速系数、推力和扭矩进行了不确定度分析.结果表明:在95%包含概率(k=2)下,进速系数的扩展不确定度不高于0.30%,推力的扩展不确定度不高于0.60%,扭矩的扩展不确定度不高于0.60%.通过提高仪器设备的测量精度、控制试验的随机误差,可有效降低敞水试验不确定度.
  • 作者 喻鹏, 程锦房, 张伽伟, 姜润翔
    doi 10.13245/j.hust.210410 页码 61-66 在线阅读 全文下载(2.58 MB)
    针对水下浮动平台电场测量(简称电场浮标)噪声抑制问题,首先,分析了电场浮标的晃动姿态角与所测得环境电场之间的相关性,结果表明:当浮标晃动程度较大时,姿态角与所测电场之间存在一定的相关性.然后,提出一种以姿态角为参考量的晃动相关电场噪声自适应滤波算法,并利用实测环境电场数据进行有效性验证,结果表明所提方法能够抑制晃动相关电场噪声,且该晃动噪声的中心频率主要是海浪频率.最后,进行半实物仿真验证,结果表明所提方法能够提升目标电场的信噪比.
  • 作者 杨金刚, 宋立国, 卢凯旋, 张博浩
    doi 10.13245/j.hust.210411 页码 67-72 在线阅读 全文下载(1.82 MB)
    针对船舶大气污染物中氮氧化物(NOx)脱除困难问题,提出了水力空化强化氧化剂脱硝方法,开展了水力空化强化二氧化氯(ClO2)脱硝试验.试验研究了水力空化反应器的进口压力、出口压力、溶液温度对脱硝效果的影响,确定了最佳压力组合及最佳溶液温度.结果显示:在进口压力300 kPa与出口压力30 kPa的最佳压力组合下,随着溶液温度升高,脱硝效果先增加后降低,最佳溶液温度为20℃.在此基础上,从物理及化学层面对水力空化强化ClO2脱硝机理进行了研究.
  • 土木与水利工程
  • 作者 肖南, 林恒屹, 张杰, 钱晓倩
    doi 10.13245/j.hust.210412 页码 73-78 在线阅读 全文下载(1003.1 KB)
    为定量地确定整浇钢筋混凝土肋梁楼盖设计中活载折算系数与支承梁扭转刚度的关系,在给出了支承梁扭转刚度的代数表达式后,为满足荷载折算法求得的弯矩不小于考虑支承梁扭转刚度时的弯矩,建立了等截面和等跨度的二、三、四、五跨连续梁各跨中和支座截面处,活载折算系数与支承梁扭转刚度关系的条件解析式.分析表明:对于已确定的结构,活载折算系数具有最大值;对于给定的活载折算系数,结构支承梁的抗扭刚度具有最小值.算例表明:当板和次梁分别取固定的活载折算系数0.50和0.25时,无法定量地体现出支承梁的扭转刚度对梁板弯矩的影响,在某些截面会出现过小的弯矩而导致设计不安全.
  • 作者 张杰, 席迅, 郭奇峰, 吴星辉
    doi 10.13245/j.hust.210413 页码 79-85 在线阅读 全文下载(2.44 MB)
    基于断裂力学理论,分析了单轴压缩条件下,裂隙倾角对岩石裂纹起裂的影响.根据花岗岩矿物组分,建立了包含长石、石英和云母三相结构的细观颗粒流模型,模拟不同裂隙倾角下花岗岩的单轴压缩破坏过程,得到了花岗岩裂纹起裂、强度、应力应变、破坏形态等力学特征.研究结果表明:岩石试样优势起裂角为24°~30°,定向裂隙对裂纹起裂具有导向、促进作用;裂隙花岗岩的起裂应力和峰值强度随裂隙倾角的增大均表现为先减小后增大的变化趋势,当裂隙倾角为45°~60°时,岩石试件强度最低;裂隙花岗岩试样的压缩变形主要为裂隙面的变形,预制裂隙与新生裂隙的连接与贯通形成的宏观破裂面导致岩石破坏;花岗岩矿物组分比例对裂隙花岗岩强度有一定影响.
  • 作者 岳孔, 陆栋, 戴长路, 谢枞辉
    doi 10.13245/j.hust.210414 页码 86-90 在线阅读 全文下载(1.44 MB)
    在氮气保护、温度为20~250 ℃条件下,开展了120个杨木、花旗松和落叶松-间苯二酚-酚醛树脂(PRF)胶缝界面剪切断裂能试验研究.结果表明:界面剪切断裂能随着温度的升高而降低;当温度为150 ℃时,由于PRF胶黏剂进一步固化,因此木材-胶黏剂胶缝界面性能提高;当温度高于150 ℃时,密度较低的杨木和花旗松-PRF胶缝界面断裂能试件的破坏位移下降明显,密度较高的落叶松-PRF胶缝界面断裂能试件的破坏位移相对稳定;20 ℃时杨木、花旗松和落叶松-PRF胶缝界面的剪切断裂能分别为4.68,5.05,5.37 N•mm-1,100 ℃时胶缝界面裂缝尖端塑性变形增加,剪切断裂能较初始值分别增加7.2%,6.6%和14.8%,250 ℃时界面剪切断裂能分别降至0.44,0.46,1.63 N•mm-1.
  • 作者 徐港, 陈少坤, 武文林, 彭艳周
    doi 10.13245/j.hust.210415 页码 91-95 在线阅读 全文下载(1.8 MB)
    通过理论分析、数字模拟及试验研究探讨拱形应变传感器输出灵敏度的影响因素及其影响规律.研究结果表明:拱形应变传感器拱顶的开槽、拱轴线形、拱高、拱跨及截面尺寸为其输出灵敏度主要影响因素,其中拱顶开槽的影响最为显著.依据各因素影响程度的不同,得到了拱形应变传感器的最优尺寸,拱的净跨为100 mm,拱高为17 mm,据此制作出拱形应变传感器实物.将所制作的拱形应变传感器以电阻式应变片进行输出灵敏度的标定并试验验证其适用性,实践表明所设计的拱形应变传感器可重复使用并且具有较高的输出灵敏度.
  • 作者 黄彩萍, 甘书宽, 谭金甲, 黄志祥
    doi 10.13245/j.hust.210416 页码 96-101 在线阅读 全文下载(2.23 MB)
    为了更加精确地识别混凝土表观病害,首先收集了包含混凝土一般性病害、风化、露筋和裂缝四种表观病害的图片,利用图像处理技术对图像集进行了扩充;然后建立了深度残差网络模型,得到了混凝土四种表观病害的分类器;最后通过迁移学习对残差网络模型进行优化,得到最优分类结果.结果表明:该基于深度学习的混凝土表观病害分类器可以针对混凝土单个病害图像进行智能分类,经过迁移学习的优化,准确率达到了91.3%,对混凝土破损露筋病害的识别准确度达到了97.6%,可以满足实际工程中混凝土表观病害智能检测的需要.
  • 作者 王延召, 田甜, 徐国宾, 刘昉
    doi 10.13245/j.hust.210418 页码 102-107 在线阅读 全文下载(1.33 MB)
    基于弧形闸门面板动水压力的特性,考虑支铰位置和转动支臂半径对面板水压力的影响,建立计算弧形闸门面板动水压力的半经验半理论公式.通过三个弧形闸门的模型试验结果对公式中的动能修正系数进行拟合,并与规范公式进行分析比较.分析结果表明:该动水压力公式精度较高,使用方便;转动支铰位置和支臂半径均会对面板动水压力产生影响,且面板动水压力存在最小值;在设计阶段可根据实际情况选择合理的弧形闸门支铰位置和转动支臂半径,能够起到减小弧门面板动水压力和降低闸门转动支臂承载力的作用.
  • 计算机与信息工程
  • 作者 王龙翔, 董凯, 董小社, 张兴军
    doi 10.13245/j.hust.210419 页码 108-113 在线阅读 全文下载(943.98 KB)
    针对传统AES(高级加密标准)等加密算法在对大规模的数据加密过程中会造成严重性能开销,虚拟数据空间用户需要一种轻量级数据安全保障方法的问题,提出了ShuffleEnc(乱序加密)——面向高性能计算虚拟数据空间的轻量级数据安全方法.该方法针对虚拟数据空间数据的特点,基于转置加密技术,通过乱序方法提供轻量级数据安全保障,满足虚拟数据空间用户需求.实验结果表明:即使采用AES-NI(英特尔高级加密标准指令集)专用指令集对AES进行加速,与AES的四种主流加密模式方法相比,ShuffleEnc加解密时间约为AES的25%.
  • 作者 文必洋, 汤文成, 田应伟
    doi 10.13245/j.hust.210420 页码 114-119 在线阅读 全文下载(2.96 MB)
    针对传统利用一、二阶峰功率,二阶与一阶峰功率比(RSB)等雷达回波参数与浪高的简化关系模型反演有效浪高,存在较大误差的问题,提出一种基于BP(反向传播)神经网络的有效浪高反演方法,获取雷达回波参数与浪高间更准确的关系,以提高反演精度.首先将上述三种雷达回波参数作为输入,海洋数值模型提供的有效浪高作为输出,训练回波参数与浪高的关系模型;然后将雷达回波参数代入训练好的模型中,即可实现有效浪高场的反演.现场实验表明:雷达在不同方位角/距离元上所反演的浪高时间序列与数值模型有效浪高间的相关系数为0.78~0.98,均方根误差为0.21~0.80 m,二者统计均值分别为0.93和0.38 m.与假设RSB和浪高的对应关系是线性模型的方法相比,该方法具有更高的反演精度.
  • 作者 赵清, 杨维, 胡青松
    doi 10.13245/j.hust.210421 页码 120-126 在线阅读 全文下载(1.8 MB)
    为解决灾后物联网节点剩余能量较低且异构的问题,提出一种能耗均衡的煤矿物联网灾后重构自适应非均匀分簇算法.在簇头选举阶段引入候选簇头选举机制,根据残存节点的剩余能量、相对距离和分布密度设计簇头选举阈值函数,并利用层次分析法计算出三者的权重系数.候选簇头根据当前剩余能量和地理位置计算自身竞争半径,并与邻居候选簇头竞选正式簇头.在簇间多跳路由阶段,综合考虑中继簇头当前的剩余能量、簇内成员节点数及簇间通信能耗,构造中继簇头权值函数,权值最大的中继簇头当选为下一跳路由节点.仿真结果表明:该算法能有效降低重构网络簇头节点平均能耗,提升重构网络的数据传输量,延长重构网络的生存时间.
  • 作者 许华, 苟泽中, 蒋磊, 冯磊
    doi 10.13245/j.hust.210422 页码 127-132 在线阅读 全文下载(2.29 MB)
    针对大量有标签样本的数据驱动模型方法存在数据分布不完备问题,结合实际环境中通信信号样本差异大的特点,提出一种对抗域适应迁移算法.通过类判别器和域判别器对抗训练,使特征提取器能够提取到既具有类差异性又具有域不变性的特征.以无监督学习方式对目标域信号进行分类,以提升调制识别算法在实际环境中拟合存在分布差异数据集的自适应能力.对实际信号样本集中调制方式相近的9类调制信号在不同信噪比条件下进行测试,域适应迁移方法通过对抗训练有标签高信噪比的源域样本和无标签低信噪比的目标域样本,结果发现该算法的平均识别准确率较以往直接训练的平均识别准确率大幅提升.

主管:教育部

主办:华中科技大学

主编:李元元

刊号:ISSN 1671-4512

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