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第51卷,第4期
刊出日期:2023年04月
  • 船舶与海洋工程
  • 张俊洪, 何保委, 刘胜道, 宗敬文 doi: 10.13245/j.hust.238622 P1-9 在线阅读 下载(1.44 MB)
    介绍了闭环消磁系统的工作原理和优点,梳理了近三十年来的国外研究进展和发展现状.将闭环消磁的关键技术总结为三个方面,即磁传感器布置策略、干扰磁场抑制方法和外部磁场预测方法.首先分析了传感器在不同区域布置的优缺点,列举用于确定特征点位置和数量的优化方法;其次明确了闭环消磁技术的测量内容和要求,总结部分常用的磁场抗干扰技术;最后介绍了不同国家采用的磁场预测方法和步骤,对比分析不同方法的优缺点.基于现阶段的研究成果,展望了闭环消磁技术在舰船全空间磁场预测和涡流磁场补偿方面的应用,以进一步提升闭环消磁系统的磁场补偿能力.
  • 冯亿坤, 徐小军, 刘博龙, 张国卿 doi: 10.13245/j.hust.230402 P10-17 在线阅读 下载(2.87 MB)
    为研究双体干扰对摆动翼水动力性能的影响机理,基于计算流体力学(CFD)方法,针对均匀来流、前置水翼刚性静止及柔性波动尾流场中摆动翼的水动力性能开展数值研究.通过改变摆动翼的平移幅值和运动频率计算推力系数、功率消耗及推进效率的变化趋势,以流场的压力分布云图、纵向速度分布云图及涡结构的演变特征分析前置水翼对摆动翼推进性能影响的机理.计算结果表明:前置水翼的存在能够提升摆动翼的推进性能,并且前置水翼进行柔性波动运动时摆动翼的推进性能最优;前置水翼的尾缘脱落的涡能够融于摆动翼表面的附着涡,提升附着涡的强度;上游的柔性波动水翼尾缘处脱落一个强度较大的尾缘涡,对摆动翼表面的附着涡产生挤压作用,提升附着涡的强度并加速附着涡的脱落.
  • 施瑶, 鲁杰文, 高山, 鱼怡澜 doi: 10.13245/j.hust.230403 P18-23 在线阅读 下载(3.08 MB)
    为研究筒口泄气影响下双发航行体齐射出水过程流动干扰特性,基于高速摄像技术对航行体齐射出水过程流场演变开展试验测试研究.利用图像处理技术对航行体空泡形态和运动轨迹进行识别并提取,对比分析了单发航行体与双发航行体的空泡形态和运动轨迹演变特性的差异,并研究了艇速作用下航行体的流动干扰特性.结果表明:在无艇速作用下,双发航行体内外两侧空泡轮廓呈现出明显的不对称状;在艇速作用下,迎流侧泡型扩张幅度一般较小,但由于受到筒口泄气产生的不均匀气团的较大影响,导致首发航行体迎流侧泡型较大;无论是单发航行体发射还是双发航行体齐射过程,其初始运动姿态均极易受发射筒口不均匀气团的影响,其次还有筒口密封膜表面张力及发射气压等因素影响.
  • 冯辉, 蒋成鑫, 丁轶航, 徐海祥 doi: 10.13245/j.hust.230404 P24-29 在线阅读 下载(3.38 MB)
    针对实海域可见光图像中海天线附近的远距离小目标特征少、检测精度低的问题,设计了一种基于YOLOv5的实海域实时目标检测算法.首先,通过在网络结构中设置双向特征融合结构,结合高层特征图的强语义信息和低层特征图的定位信息,提高了小目标的检测精度;其次,引入双通道注意力机制,并改进权重分配函数,提高了小目标的检测召回率;然后,通过新增极小目标检测层,增加对小目标物体的检测精度;最后,通过实海域数据集对算法进行验证,证明了算法对小尺度目标检测精度提升明显,同时保持了良好的实时性.
  • 刘瑞琦, 范井峰, 尹蒙, 李新飞 doi: 10.13245/j.hust.230405 P30-35 在线阅读 下载(1.71 MB)
    为了研究气垫船在极区复杂条件下的运动特性和操控策略,根据极地气垫船的主要设计参数及极区环境因素等,建立了极地气垫船的运动和操控一体的三自由度数学模型.通过对极区有风条件下气垫船直航和回转运动特性进行仿真分析,得到了极地气垫船的冰面回转运动安全操纵的操舵边界条件.分析了使用船艏矢量喷管来抑制极区操纵过程中的侧滑和甩尾的难点,得到了气垫船的极区安全操纵的抗侧滑的边界条件为航速不超过14 kn.
  • 王顺, 李晨骁, 王一冰, 汪骥 doi: 10.13245/j.hust.238698 P36-42 在线阅读 下载(2.94 MB)
    研究了考虑多加热线间影响的船用高强钢复杂曲板成形机理.首先,分析了多加热线曲板成形机理,基于热弹塑性有限元理论,建立了考虑挠度变形的高强钢曲板多加热线成形数值计算模型,并通过和低碳钢对比,验证了数值计算模型的合理性;其次,分析了板厚和加热线间距对挠度的影响,板厚越大和加热线间距越小,产生的挠度越大;对比多加热线和单加热线叠加的挠度,揭示了多加热线相互作用下板厚和加热线间距对挠度叠加误差的规律;最后,提出了基于面积形心法的单加热线成形挠度叠加修正方法,挠度修正误差小于4%,验证了修正方法的可靠性.
  • 郭春雨, 钟祥海, 赵大刚, 郭航 doi: 10.13245/j.hust.230407 P43-48 在线阅读 下载(2.77 MB)
    为了减小在评估水动力组合附体节能效果时存在的尺度效应和海浪环境的影响,以安装有导流鳍-舵球组合节能附体的矿砂船模为研究对象,设计了一套能对螺旋桨推进性能等航行数据进行监测和分析的综合测试系统,并在黄海北部海域先后开展了静水和波浪环境中的实海域自航试验,对不同浪高、浪向下组合附体对螺旋桨推进性能的影响进行了分析.试验结果表明:在不同波浪环境下,组合节能附体会对螺旋桨的推力和扭矩产生不同的影响,最大可使螺旋桨的推力增加15%~17%,扭矩下降3%~7%.
  • 王永鼎, 王梦凡 doi: 10.13245/j.hust.230408 P49-54 在线阅读 下载(838.65 KB)
    通过列举分析主机选型优化的各种方法,选取24 m拖网渔船作为研究对象,采用模糊综合评价法进行主机的优选.从拖网渔船的特殊工况出发,根据拖网渔船的工作特点,列出不同评价指标,经过评估来确定各项指标的权重,通过专家打分法和计算隶属函数的方法来进行模糊运算,根据最大隶属度原则进行模糊评判选择出最优主机,最后对结果进行分析验证并与其他主机选型方法对比,结果证明该方法可行且效果良好.
  • 余文曌, 韩素敏, 徐海祥, 魏跃峰 doi: 10.13245/j.hust.239269 P55-61 在线阅读 下载(2.18 MB)
    针对智能船舶在航行过程中为抵抗多源时变环境干扰与模型不确定性的影响,常引起控制力发生突变,致使执行装置难以响应、船舶无法准确跟踪期望路径的问题,提出了一种自抗扰模型预测控制算法.该方法基于自抗扰控制思想,设计修改型扩张状态观测器(MESO)对系统的状态和总未知扰动进行估计,并基于估计值设计鲁棒补偿的模型预测控制算法(RC-MPC).本文方法基于MESO,将复杂的船舶路径跟踪系统转化为含有干扰的线性仿射系统;同时,为避免鲁棒模型预测控制导致结果保守,设计了观测误差鲁棒补偿算法,提高了控制器的干扰抑制能力,增强了系统对模型失配的鲁棒性.结果证明了该自抗扰模型预测控制级联系统具有全局一致渐近稳定性,仿真实验验证了算法的有效性.
  • 谭康力, 谢伟, 解学参, 刘强 doi: 10.13245/j.hust.230410 P62-68 在线阅读 下载(3.96 MB)
    针对实桨法模拟螺旋桨旋转计算效率低且双桨船尾流场复杂,而螺旋桨体积力法一般不考虑操纵运动下尾流场不均匀性对螺旋桨水动力性能影响的问题,采用RANS方法、重叠网格技术和螺旋桨体积力法,以DTMB5415M为研究对象,进行了双桨船操纵运动数值模拟研究.首先,对DTMB5415M进行了约束模试验数值模拟,以求取操纵运动下螺旋桨的水动力性能,从而建立操纵运动下的螺旋桨修正体积力模型;然后,将该螺旋桨修正体积力模型和原螺旋桨体积力模型分别用于DTMB5415M的操纵运动数值模拟.结果表明:螺旋桨修正体积力模型相比原体积力模型考虑了船尾伴流场不均匀性对真实桨侧向力和推力的影响,可以较准确快速地进行船舶操纵运动数值模拟.
  • 机械与土木工程
  • 曾继来, 刘在伦, 邵安灿, 权辉 doi: 10.13245/j.hust.220113 P69-74 在线阅读 下载(1.78 MB)
    基于后密封环和平衡孔泄漏量相等原理,推导出了平衡腔泄漏量和压力的数学模型.对不同后密封环间隙和平衡孔直径时的后密封环进口压力、平衡腔压力、平衡腔泄漏量进行了系统测试,结果发现:增大后密封环间隙对后泵腔有降压作用,而对平衡腔有增压作用;增大平衡孔直径,后泵腔压力和平衡腔压力有不同程度的降低,但当密封环间隙较小时后泵腔压降效果不明显.计算得到了后密封环流量系数和平衡孔流量系数与比面积的试验曲线,后密封环流量系数随比面积增大而增大,而平衡孔流量系数随比面积增大而减小.给出了流量系数比与比面积的试验曲线,该曲线反映了后密封环间隙和平衡孔直径对平衡腔压力的耦合调节作用,具有重要工程应用价值.
  • 俞力洋, 吴少培, 李国芳, 丁旺才 doi: 10.13245/j.hust.238700 P75-81 在线阅读 下载(2.38 MB)
    采用非线性Zener模型表征橡胶等黏弹隔振系统的动力学特性,利用谐波平衡法求解了系统的无量纲运动微分方程,计算了系统周期解稳定的边界条件,给出了一种基于系统稳定性判别条件获取系统双参平面内鞍结分岔集与多不变集共存区的方法.结果表明:随着激励幅值的不断增大,系统骨架线逐渐向右弯曲,质量块幅频响应曲线从近似线性转变为出现多不变集共存的共振滞后区;在多不变集共存区内,系统对外界条件比较敏感,其不稳定周期解将依初始状态的选取而稳定到不同的稳定周期解上;系统刚度比的选取不仅直接决定了骨架曲线的起点,还从一定程度上决定了系统上下稳定边界的交点及系统上跳鞍结分岔集与下跃鞍结分岔集的交点.
  • 王迪, 欧远辉, 陶振青, 韩昌骏 doi: 10.13245/j.hust.230413 P82-90 在线阅读 下载(4.34 MB)
    采用激光选区熔化(SLM)增材制造技术成形高导电率CuCrZr感应加热线圈.对感应加热线圈进行逆向建模与优化设计后,使用自主研发的SLM设备DiMetal-280进行成形.结果表明:CuCrZr合金成形致密度与导电率分别达到99.34%与26% IACS(国际退火铜标准)值,提高致密度有利于改善导电性能;SLM成形CuCrZr合金的工艺窗口为高激光功率、低扫描速度;经过800 ℃固溶2 h后,CuCrZr合金的导电率从20% IACS值提升到88.96% IACS值;热处理后,其导电性能与力学性能得到提升,在500~600 ℃进行热处理时获得优异的综合性能,抗拉强度与导电率分别达到475 MPa及80% IACS值以上;最后,通过SLM一体化成形复杂结构的感应加热线圈,经过600 ℃时效5 h处理后平均导电率为82.80% IACS值,冷却水流量达到19.5 L/min,满足应用要求.
  • 陈森昌, 张平, 张李超, 史玉升 doi: 10.13245/j.hust.230414 P91-95 在线阅读 下载(2.34 MB)
    用自主研发具有自动路径规划机器人电弧增材系统对报废发动机缸盖进行修复.扫描新缸盖和报废件,两电子模型差即为待修复模型;基于强度和修复便利性提出了修复生长和扫描方向,优化了工艺参数,检测了修复部分硬度和强度;使修复壁铅锤设置消除台阶效应,修复件和模型特征点建立坐标系,并对准两原点和扫描方向,自适应切片,成功修复了缺损形状较大缸盖.修复件的硬度达到母材的95.2%,强度均值为177 MPa,修复件内外侧平均误差不超过2 mm,满足缸盖的使用要求.
  • 文波, 张路, 牛荻涛 doi: 10.13245/j.hust.239235 P96-103 在线阅读 下载(2.84 MB)
    针对南海的极端湿热环境导致普通钢筋混凝土经常出现耐久性问题,提出了耐蚀钢筋搭配高耐久性混凝土的方式以提高混凝土结构的力学性能及耐久性.采用静力加载试验研究了在不同种类筋材、混凝土类型条件下梁、柱试件的破坏模式.结果表明:环氧涂层钢筋高耐久性混凝土梁的破坏模式与普通钢筋混凝土梁基本相似,抗弯承载力为普通混凝土的113.20%;玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋高耐久性混凝土梁呈突发状破坏,且挠度、应变曲线明显发生改变.采用环氧涂层钢筋的高耐久性混凝土柱极限承载为普通构件的111.74%,且破坏后承载能力下降较缓,变形较好;GFRP筋高耐久性混凝土柱呈突发状破坏,破坏后承载能力瞬时下降为极限承载力的20%以下.因此,环氧涂层钢筋高耐久性混凝土构件的适用性更好.
  • 刘胜, 王媛, 冯迪 doi: 10.13245/j.hust.238592 P104-111 在线阅读 下载(2.98 MB)
    为减轻尾矿库中土工织物滤层的物理淤堵,保障尾矿库安全运行,在尾矿砂与土工织物滤层之间设置了一层砂垫层,形成砂垫层-土工织物复合滤层.通过梯度比试验,验证了砂垫层减轻土工织物滤层物理淤堵的效果,分析了砂垫层的粒径对复合滤层反滤性能的影响,揭示了砂垫层-土工织物复合滤层的工作机理.试验结果表明:在土工织物与尾矿砂之间设置合理的砂垫层后,土工织物的淤堵程度降低,砂垫层可有效阻止土工织物表面低渗透性滤饼的形成.复合滤层排水能力明显高于土工织物滤层,随着砂垫层粒径的增大,复合滤层的流量逐渐增大并趋于稳定.为使复合滤层同时具有良好的保土能力、透水能力和长期抗淤堵能力,建议砂垫层特征粒径D15与尾矿砂特征粒径d85的比值为10左右.
  • 环境工程
  • 胡敬平, 梁智霖, 侯慧杰, 黄启飞 doi: 10.13245/j.hust.230418 P112-121
    针对固体废物资源化中的污染控制阻断缺乏统一的技术模式与相关管理标准这一突出问题,为了实现固体废物回收过程中环境风险的控制,并保证其资源化利用效率提升,针对如何在固体废弃物回收与资源化利用全过程中降低环境风险这一核心问题提出了新的解决思路.通过识别固体废物与环境的交互机理,判明污染物释放规律,提出固废资源化与污染协同调控机制,最终建立基于固体废物的环境资源交互属性的风险调控理论体系,实现固体废物资源化过程中的有效风险阻断.
  • 解晓慢, 黄喆, 李晓静, 闫云君 doi: 10.13245/j.hust.230419 P122-127 在线阅读 下载(2.22 MB)
    为探索工程菌生物矿化对重金属污染治理的效果,以野生菌巴氏芽孢八叠球菌(SP)和脲酶工程菌(UE)作为尿素分解菌,通过微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)方法处理含有Cu2+,Cd2+,Zn2+和Ni2+的单一重金属模拟废水.研究发现:MICP技术对Cu2+,Ni2+和Cd2+的去除率较好,均可达到70%以上,其中对Ni2+的去除率可达90%,而对Zn2+的去除率较差(40%).与对照菌相比,脲酶工程菌主要对Cd2+的作用较明显,去除率为野生菌的两倍.扫描电镜观察发现:模拟废水中的重金属离子生物矿化沉淀以菌体和细菌的分泌物作为成核位点,经酸处理分析确认重金属主要是以碳酸盐形式固定.
  • 褚克坚, 叶福竹, 张建, 张旭 doi: 10.13245/j.hust.230421 P128-135 在线阅读 下载(912.65 KB)
    以骆马湖为研究对象,针对诺氟沙星(NOR)和氧氟沙星(OFL)开展野外原观,探查NOR和OFL的水土分配特征与归趋行为,并评估其可能的湖泊水生态风险和人体健康风险.结果表明,骆马湖NOR和OFL分配系数Kp的范围分别为77.55~943.16 L∙kg-1和382.35~3 787.88 L∙kg-1.NOR和OFL环境归趋存在显著差异:NOR在湖滨带呈现从沉积物向上覆水迁移的趋势,其余点位均处于相间平衡状态,而OFL总体表现出沉积物内源释放的行为特征;两者的逸度分数a和lg Kp均为显著线性正相关,其中NOR的a随lg Kp的增长响应更为明显.骆马湖NOR和OFL对藻类的生态风险分别处于中、低风险水平(上覆水相含量),和高、中风险水平(沉积物相含量),但对水蚤和鱼类均不造成生态风险;两种抗生素对人体健康影响基本处于低风险状态.
  • 杨金刚, 宋立国, 随昊, 潘新祥 doi: 10.13245/j.hust.221005 P136-141 在线阅读 下载(1.83 MB)
    提出了一种水力空化协同ClO2的脱硝方法,并进行了脱除NO试验研究.首次探究了溶液pH值、NO体积分数、NO气流量对脱硝的影响.研究表明:溶液pH值为3时脱硝效果最好,高脱硝率的持续时间为140 s;当NO体积分数从0.075%增加到0.150%,以及气流量从1.0 L/min增加到1.6 L/min时,脱硝率均能达到80%以上.为解决循环脱硝方法存在的问题,提出了一种非循环脱硝方法,相关试验研究结果显示非循环方法的脱硝率能够稳定在80%以上.对脱硝后溶液进行了离子色谱分析,结果表明溶液中含氮原子的阴离子仅有NO3-.
  • 蒋晖, 石向辉, 阚乙森, 黄媛媛 doi: 10.13245/j.hust.221015 P142-148 在线阅读 下载(1.47 MB)
    为有效控制饮用水中氯消毒产生的有毒副产物卤乙腈,以天冬氨酸、谷氨酸、酪氨酸为前体物,研究不同前体物对四种卤乙腈生成能力及K2FeO4和NaClO单独、联合投加对其控制效果的影响.结果表明:氯处理不同前体物均生成四种卤乙腈,但生成量存在差异;而增加初始氯质量浓度能提升溴代与氯化反应,导致反应产物由DCAN(二氯乙腈)和BCAN(溴氯乙腈)向TCAN(三氯乙腈)和DBAN(二溴乙腈)转变.此外通过K2FeO4和NaClO联用试验发现:当不同投加顺序的投加间隔分别控制为10,60 min时,与单独加氯相比,四种卤乙腈生成减少近70%;在同时投加工艺中,当铁氯投加比为30∶1时,对卤乙腈最终生成控制效果最好,分别降低81.14%,94.25%,96.68%和89.55%,其原因为ClO-和K2FeO4分解产生的原子态氧通过提升不同价态铁的稳定性而增加卤乙腈的去除率.
6 2024
主 管:教育部
主 办:华中科技大学
主 编:李元元
刊 号:ISSN 1671-4512
    CN 42-1658/N
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