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第47卷,第10期
刊出日期:2019年10月
  • 1 000 MW超超临界二次再热汽轮机系统㶲分析
    赵志刚,崔晓宁,苏胜,陈刚 p1-5
    针对1 000 MW超超临界二次再热机组的汽轮机系统进行不同负荷的㶲分析.根据㶲平衡方程,利用㶲损失和㶲效率,阐述不同负荷条件下汽轮机系统的性能并确定能量损失部位.结果表明:在不同负荷条件下,汽轮机的㶲损失最大,主要集中在超高压缸和低压缸,该汽轮机㶲效率较高且稳定;该机组回热系统的㶲损失集中在1#,3#高压回热加热器和6#,7#及9#低压回热加热器,高压加热器的㶲效率高且不随负荷波动,低压加热器的㶲效率较低且随负荷的变化而变化,虽然两部分的热力学完善度不同,但不同负荷均具有较好的性能;凝汽器的㶲损失很小,约为汽轮机的20%,且随着负荷的降低明显减小,可见该机组凝汽器能量利用率较高.
  • 硫化钼钾对低浓度Sr2+和Co2+的吸附性能研究
    梁成强,贾铭椿,王晓伟,王一鸣 p6-11
    用水热法合成了新型层状硫化物硫化钼钾(KMoS),利用扫描电镜(SEM),X射线衍射仪(XRD),光电子谱仪(XPS)等对KMoS的形貌和组成进行了表征分析;通过静态吸附试验分别研究了pH值、接触时间、共存离子、Sr2+和Co2+初始浓度对KMoS吸附Sr2+和Co2+效果的影响.结果表明:KMoS的吸附平衡时间约为30 min,对Sr2+和Co2+的饱和吸附容量分别为84 mg•g-1和61 mg•g-1;KMoS的吸附性能在pH=3~10的环境下变化不大,在强酸和强碱(pH<3或pH>10)环境下吸附性能明显变差;吸附过程属于化学吸附,表面吸附过程为控制吸附速率的主要过程.
  • 基于水力空化强化的ClO2脱硝研究
    宋立国,杨金刚,于树博,潘新祥 p12-16
    为提高湿法氧化脱硝的效率,提出了使用水力空化强化脱硝的方法.水力空化强化ClO2脱硝的试验结果发现:使用水力空化反应器能够产生大量含有NO混合气的空化气泡,单个气泡的直径约为鼓泡脱硝试验产生气泡的1/37.4,大量空化气泡的产生极大扩展了气液接触面积;使用质量分数为1.0×10-6的ClO2进行水力空化脱硝,脱硝率超过90%以上的时间为90 s,而鼓泡脱硝则为0 s;提高ClO2质量分数能够延长高效脱硝的时间,但同时会导致更多NO2产生,脱硝率降低.该试验方法极大提高了湿法脱硝的效率.
  • 水玻璃旧砂中醋酸盐含量分析方法
    卢记军,周昌瑞,刘少友,汪华方 p17-21
    针对水玻璃旧砂的成分特点,研究了旧砂中的碳酸根、硅酸根等阴离子的影响.结果表明:酸化处理后碳酸根的影响可以忽略;当硅酸根质量浓度高于300 μg/mL时,测试结果明显偏高;通过加入MgCl2可沉淀去除大部分碳酸盐和硅酸盐,其中硅酸根的质量浓度可降低到257.6 μg/mL以下,将其影响减少到合理范围.据此提出了沉淀分离、索氏提取、酸化后滴定分析的水玻璃旧砂醋酸盐含量方法.采用该方法测定了模拟旧砂样品及工厂实际砂样中的醋酸盐含量,测试结果与离子色谱法的结果相比仅高出0.33%,说明与实际值一致,相对标准偏差低于3%.
  • 动态环境中移动机器人多状态转换自主导航
    曹其新,黄先群,蒋宇捷,朱笑笑 p22-27
    针对已有的移动机器人自主导航方案在通过狭小区域及动态障碍物区域时,容易陷入局部极值,导致移动机器人无法通过的问题,提出一种多状态转换的自主导航方案.移动机器人根据当前传感器信息,在初始运动、全局规划、局部规划及终止运动四种状态之间转换,不仅能够应对动态环境,而且能改善移动机器人速度震荡的问题,在复杂环境中表现得更加具有鲁棒性.实验验证表明:在狭小环境及动态的超市环境中,多状态转换自主导航方案的表现优于ROS(机器人操作系统)开源的Navigation导航方案.
  • 连续回转电液伺服马达Pol-Ind摩擦模型辨识
    王晓晶,孙宇微,刘美珍,沈志琦 p28-33
    针对影响连续回转电液伺服马达系统低速性能的摩擦干扰问题,提出一种新型的Pol-Ind摩擦模型.利用连续回转电液伺服马达实验台采集马达的进出口油液压差和角速度值,采用改进粒子群优化算法对所建立的摩擦模型进行参数辨识,获得了精确的摩擦力矩数学模型.通过仿真实验与LuGre摩擦模型进行比较,结果表明应用Pol-Ind摩擦模型的系统具有更小的稳态误差和相位误差,说明Pol-Ind摩擦模型更适合于连续回转马达电液伺服系统,为系统摩擦干扰控制补偿器设计奠定了基础.
  • 不平衡磁拉力对碰摩转子-轴承系统的影响
    赵道利,党文娟,孙维鹏,郭鹏程 p34-39
    针对转子-轴承系统当同时存在动偏心和静偏心时,不平衡磁拉力引起的系统振动问题,从气隙磁场能出发,推导了同时考虑两种气隙偏心时的不平衡磁拉力表达式,并将其表示为电磁刚度的形式.通过拉格朗日方程,建立了不平衡磁拉力作用下碰摩转子-轴承系统的非线性动力学方程,利用四阶龙格-库塔法求解系统微分方程并得到转子的分岔图和频谱瀑布图等,分析了电磁刚度、系统转速、初始间隙和静偏心对转子-轴承系统振动特性的影响.研究结果表明:电磁刚度的存在使碰摩现象和油膜涡动发生延迟,有利于系统在中低转速区域的安全稳定运行;在初始间隙和静偏心的变化过程中,系统会出现拟周期运动与倍周期运动交替出现的规律,且静偏心越大,系统振幅越大.
  • 泥水盾构弃渣在同步注浆材料中的再利用研究
    戴勇,阳军生,张聪,谢亦朋 p40-45
    为了解决泥水盾构的弃渣处理过程会显著增加施工成本,且极易造成环境污染的常见问题,依托杭州望江路过江大直径泥水盾构隧道工程,考虑掘进线路处于黏土地层,提出了弃渣取代同步注浆原材料再利用方案.探讨了弃渣取代膨润土原材料的可行性,通过均匀设计试验测试了浆液性能,并结合目标规划(goal programming,GP)模型实现了浆液配比优化.研究结果表明:经初步处理后的泥水盾构弃渣可取代膨润土材料,最优配比下同步注浆浆液的流动度为23.1 cm,2 h析水率为2.2%,28 d结石体收缩率为5.8%,初凝时间为649 min,结石体28 d抗压强度可达2.65 MPa,均能满足杭州现场同步注浆性能要求,且该技术的经济和环境效益显著.
  • 基于视频监控的地铁施工不安全行为检测预警
    谢逸,张竞文,李韬,刘嘉 p46-51
    为了解决地铁施工人员不安全行为的检测问题,从地铁施工人员的不安全行为入手,提出一种较为全面的检测框架.将人的不安全行为检测归纳为人身检测、侵入性检测和多人协同作业检测三个方面.人身检测采用支持向量机(SVM)与方向梯度直方图(HOG)特征组合的方法进行判断;侵入性检测采用基于视频监控、传感器以及现场人员反馈信息的多源数据融合方法进行判断;多人协同作业采用多监控协同检测方法,对图像中人员数量与间隔实时判断.以苏州地铁3号线施工为例,对地铁隧道场所光线偏暗、光照不均的问题进行分析.
  • 基于多种连通域特征的结构表面裂缝提取方法
    徐港,赵恬悦,蒋赏,高德军 p52-55
    针对传统裂缝图像信息提取方法的局限性,提出了一种基于多种连通域特征的工程结构表面裂缝提取方法.在采用最大类间方差(Otsu)法对原始图像进行初始分割的基础上,对裂缝图像的连通域面积、最小外接矩形长宽比和连通域内最远距离等连通域特征参数分别进行K-means聚类分析,得到了裂缝目标和噪声背景区域的连通域特征参数分布范围;进而建立了一种新的裂缝信息提取方法,并给出了具体算法流程.该方法与其他方法对比验证表明:该算法计算得到有效性评价系数平均值为0.039 3,比其他方法具有更强的抗噪性和适用性.
  • 附体对潜艇兴波尾迹的影响分析
    何广华,刘双,张志刚,田乃文 p56-62
    基于RANS(雷诺时均)方程和Realizable k-ε湍流模型,采用Simple算法求解压力-速度耦合项,建立了求解水下潜体兴波阻力的数值模型,并对潜艇近水面航行时的兴波特征进行了模拟.首先进行了网格及时间步长的收敛性验证,并验证了本数值模型的准确性.接着计算了SUBOFF潜艇在裸艇工况下以不同潜深航行时的兴波阻力,并针对特定潜深研究了潜艇在不同附体工况下以不同航速航行时的兴波特性.研究表明:当潜艇在弗劳德数为0.5附近时,兴波阻力系数最大;当潜深接近1/2艇长时,兴波阻力系数接近0;当单独存在尾翼附体时,会产生较大的兴波,驾驶舱与尾翼附体同时存在则会减少该影响;潜艇表面形状的突变会产生较大的压力变化.
  • 船行波对系泊船舶影响的数值计算
    周利兰,杜伟娜,秦江涛 p63-68
    针对限制水域中船行波对系泊船舶的影响问题,运用重叠网格技术,基于数值方法的有效性验证,对系泊船舶在船行波中的运动响应及受力进行了数值计算分析,探讨了不同航速、航道几何形状及码头形状对船行波中系泊船舶的运动响应和受力的影响规律.结果表明:航行船舶的航速对系泊船舶的运动响应及波浪力有显著的影响,当航速增大30%时,橫摇最大幅值和横向力最大幅值分别增加了14倍和6倍;不同码头形状对系泊船舶的影响程度不同,直壁式航道中系泊船舶受到的横向波浪力和横摇的最大幅值几乎是在斜坡航道中的2倍,而斜坡倾角的变化对系泊船舶的运动影响则较小.
  • 水下螺旋桨尾流水面响应特性试验研究
    吴立民,刘雨晨,陈科,尤云祥 p69-74
    用表面粒子图像测速技术,对水下螺旋桨旋转产生尾流传播至表面的流动特征进行试验研究.结果表明,螺旋桨作用下的自由表面流场响应是一个非定常的演化过程,总体可分为初始扰动和漩涡演化两个阶段.在初始扰动阶段,水面观测区域出现一个速度辐射中心、一个速度汇聚中心及两个区域间的x负方向主流动,涡量反差数有一个短时间的小幅度升降过程.在漩涡演化阶段,水面观测区域出现一对旋转方向相反、涡量大小几乎相同的涡对,并向x正方向传播,涡量反差数有一个长时间的大幅度升降过程.对不同转速和动量源的不用作用时间的系列试验结果表明:水下螺旋桨尾流传播至表面产生的漩涡强度特征可用涡量反差数峰值界定,而且涡量反差数峰值与限制数存在幂函数关系.
  • 复杂约束条件下大型油船中剖面结构优化
    冯国庆,常琦,王元,呼文佳 p75-81
    基于HCSR(散货船、油船协调共同规范)规范描述性要求,同时考虑实际船用钢及型材的规格,以一艘载重量为1.1×105 t的油船为例,研究复杂约束条件下的大型油船中剖面结构优化方法.通过Excel编译目标函数、设计变量与约束条件间的关系,对优化模型进行参数化处理,并通过多学科优化分析软件Isight集成Excel映射数据,分别采取多岛遗传算法、粒子群算法及模拟退火算法,研究不同优化算法对优化结果的影响.结果显示:在复杂约束条件下,算例船中剖面面积分别减小了0.93%,1.02%及1.35%,与基于简单约束的优化结果相比,该方法更加准确有效;模拟退火算法的优化效率更高,结果更优.
  • 螺旋桨尾流-自由叶轮耦合作用的数值模拟
    胡健,张维鹏 p82-86
    为了探讨螺旋桨尾流与自由叶轮的耦合作用,使用SST(剪应力输运)湍流模型对螺旋桨-自由叶轮流场进行数值模拟.使用切割体网格划分方式对流场域进行网格划分,使用滑移网格方法实现螺旋桨和自由叶轮的运动.分析了自由叶轮对螺旋桨尾涡的切割作用,对自由叶轮桨叶上受到的脉动压力和应力分布进行分析.数值模拟的结果表明:自由叶轮桨叶表面上的压力具有明显的周期性,这一周期性和螺旋桨推力脉动的周期性相一致;在近导边处,叶背上脉动压力的幅值大于叶面上,而在其他位置,叶面上的脉动压力幅值大于叶背上,叶背上的脉动压力的幅值由导边向随边减少;在不考虑重力的情况下,自由叶轮上的应力分布与自由叶轮表面压力分布一致,而在考虑重力的情况下,应力分布发生改变且应力值增大.
  • 冲击激励下非线性能量阱振动抑制效果分析
    李爽,楼京俊,刘树勇,柴凯 p87-92
    研究当舰船设备受外部冲击激励扰动时非线性能量阱的振动抑制效果.首先,建立单自由度主结构耦合非线性能量阱的系统动力学模型,通过数值计算得到了非线性能量阱振动抑制能力与系统初始输入能量等级之间的规律;然后,通过复变量平均法研究了系统慢变动力流特性,阐述了激发靶能量传递现象的主要原因;最后,比较了非线性能量阱与等效线性动力吸振器的振动抑制效果.研究结果表明:瞬态共振俘获是导致靶能量传递现象的内在原因,只有当外部冲击能量超过一定临界阈值时,系统靶能量传递过程才能被激发,从而使非线性能量阱具备较强的振动抑制能力;与等效线性动力吸振器相比,非线性能量阱具备在宽频范围内吸收和耗散外部冲击能量的优势,鲁棒性更佳,能使受冲击激励扰动的舰船设备快速趋于稳定.
  • 含吸声材料的变边界声振耦合拓扑优化研究
    王旭东,王德石,刘宝 p93-98
    根据水中结构的声振耦合理论,考虑了流体与结构耦合面随优化过程发生改变的情况,发展了一种含吸声材料的拓扑优化算法.由交界面相容性条件,采用阻尼边界层的模型描述吸声材料层,建立了声-结构相互作用的声振耦合模型.进一步结合双向渐进结构优化算法优化结构,以一阶或多阶固有频率最大化为目标函数,对水中结构进行优化.结果表明:采用耦合模型计算的固有频率和振型与数值软件的结果符合较好,计算结果可信;该算法收敛较快,数值稳定性较好;所提出的优化方法通过流体与结构材料适当地重新分布,在等体积约束条件下可大幅提高耦合固有频率;在体积缩减的条件下实现最大限度地避免固有频率的降低.
  • 船舶系泊操纵仿真训练系统中缆绳可视化研究
    蒋效彬,任鸿翔,王明洋,赫鑫 p99-104
    针对在船舶系泊操纵训练系统的开发过程中,模拟柔性缆绳时存在的效率不高、逼真程度差等问题,提出了采用基于位置动力学(PBD)的方法来描述缆绳的运动情况.在PBD方法的距离约束和弯曲约束的基础上,提出使用长距离附着约束和引脚约束两种约束条件用于模拟缆绳的弯曲、拉伸等效果,改进了PBD方法中对缆绳的可视化模拟效果.长距离附着约束方法可以防止缆绳粒子的过度拉伸.引脚约束方法将两个粒子合并为一个粒子进行计算,以实现缆绳与琵琶头连接的模拟效果.采用考虑摩擦和黏性的连续碰撞检测约束方法,实现了缆绳与操纵仿真训练系统中其他物体的碰撞检测以及缆绳自身的碰撞检测.通过与牛顿法计算效率对比,改进的PBD方法效率更快,精度更高.
  • 频率分集阵列MIMO多目标二维参数联合估计
    张昭建,陈辉,王永良,刘维建 p105-110
    针对频率分集阵列MIMO(多输入多输出)雷达中的距离、角度参数联合估计问题,在区分导向矢量非时变、时变两种情况下展开研究.在非时变情况下,提出基于阻塞ESPRIT(旋转不变子空间)修正算法的谱估计方法,在保证估计精度的同时实现了参数自动配对.在导向矢量时变情况下,理论分析了导向矢量时变性对谱估计性能的影响,有针对性地提出了分区估计策略,较好解决了时变条件下的参数估计问题.理论分析及仿真结果表明:所提算法能有效估计频率分集阵MIMO雷达的距离角度参数,且在估计精度、参数自动配对等性能上优于其他降维估计算法.
  • 基于SWIPT的双向中继CR-NOMA系统
    鲍慧,佘蕊,赵伟 p111-115
    针对现有研究中CR-NOMA(认知无线电非正交多址接入)系统均配置单向中继,频谱利用率和能源利用率低的缺点,提出在CR-NOMA系统中通过双向中继辅助用户传输,并且中继采用无线信息和能量同时传输的方式.推导出在用户服务质量和最小能量捕获等约束条件下的次用户传输能效,将目标函数转化为单目标问题分别求解;利用交替迭代算法,对中继发射功率和功率分配因子等单目标最优解进行联合优化,以最大化次用户系统传输能效.仿真结果表明:与传统单向中继系统相比,所提方案在提高频谱利用率的同时,次用户传输能效也提高了45%.
  • 超密集部署下绿色能源感知的用户关联算法
    尼俊红,郭浩然,郭浩晗,宋计林 p116-121
    为了降低网络能耗,实现5G绿色蜂窝网络,考虑电力能源和绿色能源同时供电的混合能源供应的超密集异构网络模型.为了更准确地模拟密集部署下基站与用户之间的信道衰落,采用5G中的双斜率路径损耗模型对大尺度信道衰落进行建模,并在此模型下提出一种改进的基于绿色能源感知的自适应用户关联算法.该算法为基站设置优先级和权重因子,用户根据基站的优先级和权重因子自适应地调整自身的关联策略,并结合资源分配完成用户关联过程.仿真结果验证了所提算法在能耗和能效方面的优越性.
  • 空中侦查气球要害部位实时检测
    洪汉玉,刘子渊,陈辉远,张天序 p122-126
    针对算法同时兼顾准确性与实时性这一现有图像目标检测方法难以解决的问题,提出一种在极坐标系统下的基于曲率特征的气球要害部位检测算法.该算法首先对图像进行灰度投影及三阶向后差分计算;然后对气球进行极坐标转换,并提取气球边界;最后,根据气球边界的曲率特征确定要害部位的位置.该算法利用气球在极坐标系统下的曲率特征进行要害部位的快速识别.实验结果表明:该算法能够同时满足准确性和实时性的要求,在DSP(TMS320C6678)上可处理200 帧/s的红外视频,且有较高的检测准确率,检测准确率高于94%.
  • 深度卷积神经网络的判别性人脸识别算法
    任克强,胡慧 p127-132
    针对Softmax(柔性最大值)损失对特征只有可分性的不足,提出一种基于深度卷积神经网络的判别性人脸识别算法.该算法首先根据Softmax损失特征分布,在特征和权重向量间施加一个类内余弦相似性损失,使类内更加紧凑,类间尽可能分离;然后在Softmax损失基础上通过归一化特征来更好地模拟低质量人脸图像,并通过归一化权重来减轻类别不平衡,使与测试时的余弦相似性度量一致;最后联合归一化的Softmax损失和类内余弦相似性损失在预训练模型上进行微调.该算法在人脸识别基准测试集LFW(户外人脸标记)和YTF(YouTube人脸数据库)上分别取得了98.72%和93.38%的识别率,实验结果表明:在大规模人脸身份识别中,该算法提高了特征的判别性,增强了模型的泛化能力,能有效提高人脸识别率.

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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