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第47卷,第9期
刊出日期:2019年9月
  • 汽油掺烧甲醇裂解气的燃烧特性研究
    蒋炎坤,梅梓晗,王睿鑫 p1-6
    为了评估掺烧甲醇裂解气对发动机燃烧特性的影响,基于某型发动机进行数值仿真与台架试验,运用CONVERGE建立其仿真模型,并通过发动机缸压对仿真模型进行标定,进而研究了汽油发动机掺烧甲醇裂解气后点火提前角、掺混比和过量空气系数对发动机燃烧特性的影响.结果表明:当其他条件相同时,平均指示压力随着点火提前角的增大先升高后降低;在最佳点火角下,掺烧甲醇裂解气发动机相比于原汽油机动力性变化不大时,指示热效率有所提高.当掺烧甲醇裂解气后,随着掺混比例的增加,缸内压力、温度和放热率都有不同程度的升高,且燃烧速度加快,放热更加集中.当掺混比例一定时,随着过量空气系数的增大,缸内压力、温度和放热率都有不同程度的降低,相应地可以通过改变掺混比例来适应过量空气系数的变化.同时甲醇裂解气的点火界限十分宽泛,当过量空气系数为1.4时,汽油已经难以点燃,燃烧恶化,当掺烧甲醇裂解气后,燃烧状况明显好转,可实现稀薄燃烧.由此可见:汽油掺烧甲醇裂解气可以改善燃烧特性,提高指示热效率;在汽油掺烧甲醇裂解气发动机上,利用稀薄燃烧、优化点火正时等,可以在发动机部分负荷工况下得到更好的燃油经济性.
  • 复合材料螺旋桨非定常流固耦合特性数值分析
    李子如,李广辉,何朋朋,贺伟 p7-13
    针对船用复合材料螺旋桨在非均匀流中的水弹性问题,采用雷诺平均纳维-斯托克斯方法(RANS)和有限元方法(FEM)分别求解螺旋桨流场和结构场,并结合滑移网格和动网格技术,建立了船用复合材料螺旋桨双向瞬态流固耦合计算方法.以DTMB4381桨为对象,采用ANSYS ACP构建复合材料桨有限元模型,计算了正交各向异性碳纤维复合材料(CFP)桨在均匀流场和非均匀流场中的水动力性能和结构响应.研究表明:CFP桨的流固耦合效应较小,在均匀流中具有与刚性桨基本相当的水动力性能;CFP桨在非均匀流中桨叶结构响应(位移、速度和加速度)在高伴流区域、叶梢和导边区域较大,变化也更为剧烈.
  • 基于点源模型的螺旋桨空化噪声频域预报
    付建,李海峰,曾帆 p14-18
    以点源模型为基础,将螺旋桨桨叶空化体积等效为旋转单极源,将旋转单极源离散为均匀分布在旋转轨迹上的有限个固定声源,结合边界元方法可以在频域内计算任意边界条件下的螺旋桨空化噪声.以4148螺旋桨为对象,在已知单个桨叶空化体积的条件下,首先基于点源模型计算了单个桨叶的空化噪声,计算结果同Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H)方程计算结果较为相符;然后计算了整桨空化噪声,可见螺旋桨旋转效应对空化噪声的近场声指向性影响较大,对远场声指向性影响可以忽略.
  • 基于LCD-MCKD的滚动轴承故障特征提取方法
    宿磊,黄海润,李可,苏文胜 p19-24
    鉴于在复杂工况和强背景噪声环境下,滚动轴承的非线性非平稳信号的特征提取非常困难,导致早期故障难以诊断,提出了一种基于局部特征尺度分解(LCD)和最大相关峭度解卷积(MCKD)的故障特征提取方法.首先,利用LCD对信号进行分解,获得一系列瞬时频率具有物理意义的内禀尺度分量(ISC),选取相关系数较大的ISC分量进行重构;然后,利用MCKD方法对重构信号进行处理,增强冲击信号频率,实现降噪;最后,对经LCD-MCKD处理过的信号进行希尔伯特包络谱分析,验证所提方法的有效性.仿真和实验表明该方法能够有效提取故障特征频率,实现故障诊断.
  • 基于LSTM的舰船软件运行健康状态预测
    冯浩,易全政,聂听,胡洋 p25-30
    针对舰船任务系统的复杂环境,综合考虑舰船软件自身性能、外在环境和运行工况等数据的影响,采用长短期记忆网络模型(LSTM)预测软件运行健康状态,并针对样本类别分布不均衡导致的预测效果不佳等问题,提出了一种加权焦点损失函数(WFL).实验结果表明:基于WFL与包含三个隐含层的LSTM模型(LSTM3-WFL)不仅比传统的机器学习算法能够更好地学习到特征在时间维度上的变化规律;而且相较于基于交叉熵损失函数的LSTM模型,该模型更容易学习到样本个数较少的类别信息,并最终在测试集上达到98.2%的准确率与0.947的宏平均F1-Socre值,在舰船软件运行健康状态的预测问题上有很高的应用价值.
  • 海浪感应电磁场特性研究
    张伽伟,姜润翔,贾亦卓 p31-35
    为了研究海洋环境电磁场对海上低频电磁场探测的影响,首先推导了三层介质中海浪速度函数,再利用电磁场边界条件求解麦克斯韦方程组,建立了三层介质中海浪运动产生感应电磁场的数学模型.在仿真分析基础上进行了浮动平台和沉底固定平台的海浪感应电磁场测量实验,结果表明:海浪感应电磁场频率集中在0.5 Hz以下,大小和频率都与海浪速度密切相关,海浪速度越快频率低,3级海况下海浪感应电场可达数 量级,感应磁场可达0.5 nT量级.
  • 基于动态递归神经网络的自动着舰系统设计
    朱齐丹,杨智博,鲁鹏,马宇 p36-41
    为解决舰载机在终端进场过程中受航母运动和舰尾流扰流等不确定性因素影响,很难实现对航迹的精确控制,容易导致舰载机复飞和着舰事故这一问题,基于动态递归神经网络设计了自适应滑模控制器,并将其应用于舰载机纵向自动着舰系统.首先该控制方法采用动态递归神经网络实现未知非线性函数的逼近,可以及时有效地处理终端进场过程中由不确定环境因素引起的偏差扰动,保证舰载机沿理想下滑道安全进场;然后通过滑模面和自适应律的设计保证了控制器的稳定性和鲁棒性.通过仿真结果证明了该设计可以实现对理想下滑道的快速精确跟踪,减小了舰载机着舰偏差,提高了控制精度,最终实现了舰载机安全进场着舰.
  • 基于改进强化学习的无人艇集群一致性控制
    曹诗杰,陈于涛,曾凡明 p42-47
    针对传统的建模研究方法在应用于无人水面艇集群时会遇到复杂的动态海洋环境问题,提出了一种新的多智能体马尔可夫决策过程控制框架,将一致性控制和势博弈理论结合起来.在强化学习过程中,通过映射每个智能体的动作-价值函数值(Q值)表到全局最大势函数表,从而得到最优联合决策矩阵用于协同控制.进行了仿真试验,根据平均回报值给出了分析结果,验证了控制器决策矩阵的自优化性,以及对于较大环境扰动的自适应性.
  • 基于视觉SLAM的物体实例识别与语义地图构建
    吴皓,迟金鑫,田国会 p48-54
    针对目前面向语义同步定位与地图构建(SLAM)研究大多需要已知三维对象模型作为先验知识,或者只对有限的几种物体的类别进行语义分割,而没有区分对象的个体的问题,结合目前先进的基于深度学习的实例分割算法和视觉SLAM算法提出了一种面向实例个体的物体识别和语义地图构建方法,使得机器人不仅获得了面向导航的环境几何信息,而且掌握了面向物体个体的属性和位置信息.该方法利用由视觉SLAM算法获得的图像帧间几何一致性约束来促进连续图像帧中物体匹配与识别结果,提高物体实例识别的精度,同时结合实例识别结果完成语义建图的任务.最后实现了基于视觉SLAM算法的物体实例识别与语义地图构建系统,并在ICL-NUIM数据集上进行实验,实验结果表明该系统能够基本完整地识别场景中的各种物体并生成环境的语义地图,验证了本方法的有效性.
  • 基于SAE J3061的车载T-BOX信息安全策略
    邹雪城,余悦敏,张明宇,刘政林 p55-59
    为解决车联网中因电子系统遭受攻击而导致功能故障或经济损失的风险逐渐增高的问题,分析了车联网系统中的车载终端T-BOX(车载智能通信主机),并利用其与CAN(控制器局域网络)总线间的通信对车辆进行重放攻击,证明了利用车载T-BOX攻破智能网联汽车的可能性.基于美国汽车工程师协会(SAE)发布的SAE J3061汽车信息安全指南,提出了一套针对车载T-BOX产品的概念阶段信息安全策略,用以在产品设计前期发现潜在威胁,制定完善的预防及应对体系,并为后续开发过程提供更优的系统化工程方案.
  • 大型输水渠系蓄量非叠加非充分补偿优化算法
    管光华,廖文俊,毛中豪,朱哲立 p60-66
    针对推算大型输水渠道系统前馈控制规则时,蓄量叠加补偿算法使闸门提前较长时间开启,过渡过程时间较长的问题,提出蓄量非叠加当地补偿算法,对两个规模相差近15倍的渠系建模进行验证.结果表明:渠系规模较大时,蓄量非叠加当地补偿算法有效减小了渠首闸提前开启时间.在大型实际渠系一般取水工况下,该算法渠首闸提前开启时间、过渡过程时间较蓄量叠加补偿算法分别缩短了81.95%和48.88%,渠系控制动态性能有所优化.考虑用水所需变化流量较大的工况,进一步提出蓄量非叠加非充分补偿优化算法,达到更好地减小渠首闸提前开启时间,提高渠系控制性能的目的.在大型实际渠系用水需求流量变化较大的工况下,该算法渠首闸提前开启时间较蓄量非叠加当地补偿算法减小68.55%,过渡过程时间较短,动态性能相对最优.在蓄量补偿比例β选择合适的前提下,蓄量非叠加非充分补偿优化算法可在满足供水需求的同时有较好的渠系控制效果.
  • 毫米波任意非规则阵压缩感知宽空域测向方法
    陈良兵,马文锋,饶肇敏,王玉皞 p67-71
    针对常规无源测向方法因毫米波波长太短难以实现宽空域测向的问题,提出任意非规则阵压缩感知宽空域测向方法.借鉴综合孔径辐射测量理论,基于毫米波辐射源空域稀疏特性,建立了压缩感知宽空域测向系统模型及测量方程,阐明了采用任意非规则阵实现宽空域测向的基本原理及其优点,并围绕该方法的有效性、宽空域测向特性和阵列任意性等三方面开展了全面仿真验证,最后利用8 mm波段样机实验系统开展了室内实验验证,仿真与样机实验结果符合理论预期,表明该方法可以解决毫米波宽空域测向问题.
  • 一种开关磁阻电机硬件在环仿真模型
    郑通,徐逢秋,陈孟,许贤泽 p72-77
    基于等效磁路法和空间谐波法,提出了一种开关磁阻电机相电感混合解析模型,并配置于可编程门阵列(FPGA)平台实现硬件在环仿真.该模型以定、转子齿是否交叠为判断条件,分段求解相电感,利用Bezier逼近法构建相电感关于电流和转子位置的连续函数.在相电感模型的基础上,采用后向欧拉和牛顿-拉普逊法获得电机各个时刻的相电流,由高斯求积计算电机的输出转矩.结合FPGA平台并行化、流水线算数处理方式,实现了电机工作状态的实时求解,并建立了相应的硬件在环仿真器.与商用仿真软件仿真结果比较证明,提出的硬件在环仿真模型在满足实时计算的条件下具有极高的计算精度.
  • 基于深度学习的听觉倒谱系数语音增强算法
    李如玮,孙晓月,刘亚楠,李涛 p78-83
    针对现有语音增强算法在低信噪比(SNR)非平稳噪声环境下的表现并不理想这一问题,提出了一种基于深度学习的语音增强算法.首先,构建了一个深度神经网络(DNN),然后从四个不同分辨率的耳蜗中提取了多分辨率听觉倒谱系数(MRACC)作为神经网络的输入,该系数既关注了细节的高分辨率特征,又把握了全局性的低分辨率特征;其次,跟踪噪声变化构建了一个自适应掩蔽阈值(AM)作为神经网络的训练目标,该阈值能够依据噪声调节理想二值掩蔽(IBM)和理想软掩蔽(IRM)的权重;最后,将估计的自适应掩蔽阈值用于对含噪语音进行增强.实验结果表明:相较于对比算法,该算法不仅可以进一步提高语音质量和可懂度,而且能够抑制更多的噪声.
  • 多接收阵合成孔径声呐CZT成像算法
    马梦博,唐劲松,钟何平,田振 p84-89
    针对多接收阵合成孔径声呐(SAS)收发阵元是空间分开的,双根号之和形式的距离历程导致点目标二维谱解析表达式求解困难这一问题,在“非停走停”模式下建立了多接收阵合成孔径声呐距离历程模型,并采用级数反演的方法推导了点目标的精确二维谱.分析距离徙动后发现:可以通过近似将其变为斜距变量的线性函数,进而利用Chirp-z变换进行距离徙动校正,避免了插值处理,提高了算法效率,保证了相位保真度.仿真实验和实测数据测试验证了本文算法的优越性.
  • 基于层级卷积特征通道注意的目标跟踪方法
    闫利,董孟源 p90-94
    提出了一种基于层级卷积特征通道自适应注意的目标跟踪方法,拟利用卷积特征的低层特征以刻画目标丰富的空间结构信息,同时采用高层特征较好地捕获目标的语义信息.特别地,还提出了一种基于能量描述的通道自适应注意机制,能够有效地利用深度特征不同通道的信息来定位目标.通过在两个数据集上的大量实验表明:所提出的方法在准确率和召回率上,都优于多个现有主流跟踪方法.
  • 基于判别字典学习的线性子空间人脸识别算法
    任克强,张静然 p95-100
    提出判别字典学习来获取线性子空间方法,以减弱光照等噪声对子空间人脸特征提取的影响,从而在保证稀疏系数的局部结构性同时保持字典的判别性.首先,训练与语意相关的结构字典,并在破坏非同类语意样本间局部结构稀疏性的同时,增强同类语意样本间局部结构的稀疏性;其次,利用最大间隔准则(MMC)在重构后稀疏易分的语意子空间对样本进行特征提取,不仅可以避免小样本问题还可以在重构后的语意空间中提取抗噪声干扰的特征.在Yale库、AR库和Yale B库数据集上的试验结果表明:与现有算法相比,该算法有更优的性能,能更高效地提取不受噪声干扰的易分类人脸语意特征.
  • 共平台数据链受雷达辐射干扰的机理研究
    赵奎,何方敏,孟进,张磊 p101-106
    针对共平台数据链系统受高功率雷达系统辐射干扰问题,对数据链系统接收机前端低噪声放大器(LNA)的非线性效应进行了解析推导,并且对数据链系统实际数据流各节点的信号特征进行了数学分析,给出了双线性调频脉冲和双高斯脉冲两种兔耳干扰的数学模型.在以上分析基础上,对不同干扰形式下的数据链系统的误码率进行了仿真.结果表明:相同周期和脉宽的双高斯脉冲串干扰对数据链系统造成的误码率高于双线性调频脉冲串;且同种干扰下,干扰信号脉宽越大,数据链接收机非线性效应越明显,系统误码率也越高.
  • 半透水边界下土体大变形非线性固结模型
    蒲诃夫,李展毅,宋丁豹,李磊 p107-112
    基于一维大变形固结(CS2)模型,引入半透水边界条件,建立了半透水边界下土体大变形非线性固结(IBC)模型.将其计算结果与现有的可以考虑半透水边界条件的小应变线性解析解和小应变非线性数值解进行了对比,验证了本模型的正确性.在此基础上对影响半透水边界土体固结的主要影响因素(应变大小、半透水参数和土体自重)进行了参数分析.结果表明:应力越大,半透水条件下土体固结越快;半透水参数为0.01是完全不透水边界与半透水边界的临界值,而半透水参数为100是半透水边界与完全透水边界的临界值;土体自重对于半透水边界条件下土体固结速率具有重要影响.
  • 粗粒土的动力行为特征及永久变形特性研究
    梅慧浩,伍明,聂如松,李亚峰 p113-119
    通过对粗粒土填料开展动三轴试验,分析了不同围压、轴向动应力作用下粗粒土的轴向永久应变发展规律.依据安定理论和累积应变速率随累积塑性应变的变化趋势,对粗粒土试样的永久变形行为进行了划分,建立了考虑应力状态及动荷载次数的永久变形预测模型,并给出了不同动力行为类型的参数取值范围.结果表明:轴向应变速率随累积应变的变化规律可作为划分粗粒土动力行为类型的依据;粗粒土试样的受力状态(围压、动应力幅值)对永久应变速率的影响显著;可用幂函数来描述粗粒土永久变形随动荷载的累积特性,函数参数可反映围压和动应力幅值的影响.研究结果有助于加深对粗粒土填料变形响应特性的理解.
  • 下击暴流作用下低矮建筑风荷载特性试验
    汪之松,陈圆圆,方智远,邓骏 p120-126
    以低矮建筑为研究对象,进行了下击暴流作用下的刚性模型风洞试验.利用冲击射流装置模拟下击暴流,分析了典型径向位置处建筑表面平均和脉动风压系数分布特征,研究了建筑风压系数、体型系数及气动力特征随径向距离(r)的变化规律.结果表明:低矮建筑在下击暴流作用下,迎风面受到正向风压的作用,屋面、背风面及侧面受到负压作用;当建筑的径向距离大于喷口直径(Djet),即r>1.0Djet时,建筑中心线处风压值的大小都随着r的增大而减小;当0.5Djet<r<2.0Djet时,迎风面的风压随r的增大而减小,屋面、背风面以及侧面风压绝对值随着r的增大先增大后减小;当r=1.0Djet时达到最大值,模型平均阻力系数最大,且随着径向距离的增大而减小.
  • 回流与火焰拉伸对氢气微尺度燃烧的影响
    王明昊,王飞飞,王劲柏 p127-132
    对火道内置有钝体的微型燃烧器开展了数值模拟研究,以探讨阻塞比(0.3~0.8)对微型钝体燃烧器中氢气/空气混合物燃烧稳定性的影响.采用文献中实验数据验证了所采用的数值模型的准确性,模拟结果表明:氢气/空气混合物的熄火极限随着阻塞比增大而呈先增后减的非单调变化趋势.当阻塞比为0.5时,熄火极限可达最高值,即38 m/s.主要原因是增大的阻塞比虽能产生更大的回流区,有利于稳焰,但同时也使钝体附近的速度梯度增大,引起了更强的流体剪切力和反应区拉伸,不利于稳定燃烧.

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

邮发:国内 38-9

   国外 M 487

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