目录信息
第48卷,第3期
刊出日期:2020年3月
  • 基于零相位非抽样小波的微弱特征提取
    罗荣,肖玉杰,盛亮,田福庆 p1-6
    为消除正交小波非对称性引起的非线性相位对分解结果的不利影响,结合零相位滤波原理与非抽样小波变换,提出了一类具有零相位特性的小波非抽样分解算法—— 零相位非抽样小波变换.为了降低零相位非抽样小波变换的计算量,采用基于重叠保留法与圆周卷积相结合的快速卷积算法代替传统卷积算法.零相位非抽样小波变换不仅克服了Mallat算法中因隔点采样环节造成的平移可变与频率折叠等诸多缺陷,也消除了传统非抽样小波变换分解结果出现移位与畸变的不足,非常适合于微弱特征提取.通过电机轴承故障诊断实例分析证实了该算法可用于提取微弱故障特征.
  • 双滚筒再生搅拌设备搅拌均匀性建模与仿真
    马登成,刘康 p7-11
    为提高双滚筒再生搅拌设备的搅拌均匀性,对内筒转速、叶片安装角和搅拌臂相位角进行了设计,利用基于离散元方法(EDEM)的仿真软件建立了双滚筒再生搅拌设备模型,对搅拌过程进行了离散元仿真模拟.仿真结果表明:在设计范围内提高转速、减小叶片轴向安装角可以提高双滚筒再生搅拌设备的搅拌均匀性;在供料速率一定的情况下,搅拌臂相位角过大不利于混合料的搅拌;搅拌臂相位角对粗集料均匀性的影响程度非常显著,通过减小相位角可以快速降低其离散系数,提高搅拌均匀性.
  • 大流量下动静干涉对离心泵叶轮做功的影响
    朱相源,王凤鸣,谢昌成,李国君 p12-17
    采用基于切应力输运模型(SST)的尺度自适应模拟方法对离心泵内部流场进行数值计算,研究大流量下动静干涉对内部流动的影响.从叶轮做功着手分析叶轮流道做功、流道表面做功及压力分布情况,进而分析内部流场的变化情况.数值计算结果经过试验验证及网格无关性验证,分析结果表明:在隔舌前部流速大、压力低,当叶轮流道经过该位置时,径向速度增大,流道内压力降低,此时该流道对流体做功减小;当流道旋转经过隔舌进入隔舌下游区域时,蜗壳内压力骤增,处于隔舌下游的叶轮流道过流量减小,压力增大,流道对流体做功增大.
  • 湍流激励下橡胶贴敷声呐罩自噪声抑制机制
    徐嘉启,梅志远,周振龙 p18-24
    基于湍流边界层脉动压力功率谱模型、正交周期加筋板弯曲运动、声波和固体波动及随机振动理论,建立了湍流边界层激励下声呐罩壳板自噪声的计算模型.研究发现:橡胶层主要依靠横波传播截止效应抑制湍流脉动压力水动力学成分所致的壳板自噪声,降噪量高低与厚度模态有关,同时可以保持声波高透射.随着声呐罩外贴的橡胶横波波速减小或阻尼因子增大,橡胶贴敷声呐罩对湍流脉动压力的降噪效果明显.正交周期加筋板的板格尺寸改变,比如流向肋骨或展向肋骨间距较小,会使壳板振动加速度自功率谱共振峰频率向高频移动,但是壳板振动加速度或壳板内侧声压自功率谱整体幅值基本不变.
  • 面向智能船舶的自动靠泊鲁棒自适应控制
    徐海祥,朱梦飞,余文曌,韩鑫 p25-29
    针对智能船舶自动靠泊控制中因环境扰动、岸壁效应等因素的影响,导致控制精度降低和控制输出抖动,进而影响航行安全性的问题,提出了一种鲁棒自适应控制律.将动态面控制技术与反步法相结合,解决了传统反步法对虚拟控制求导造成计算复杂度增大的问题;设计了自适应律估计环境扰动,并引入鲁棒项补偿岸壁效应对船舶的干扰,以消除控制输出的抖振现象.基于一艘智能船舶模型的仿真结果验证了所提方法的有效性.
  • 基于螺旋加密网格的螺旋桨梢涡空化数值模拟
    胡健,王雅楠,王晴,赵大刚 p30-34
    基于计算流体力学(CFD)Star-CCM+软件,以船用E779A螺旋桨为研究对象,采用大涡模拟方法和Schnerr-Sauer空化模型模拟螺旋桨尖端梢涡空化.在螺旋桨可能发生尖端梢涡空化的位置上使用螺旋管为体积控制,形成螺旋加密网格,对E779A螺旋桨的梢涡空化进行更为精细的数值模拟.实验和数值模拟的水动力结果表明:本文方法具有良好的数值预报精度,推力、扭矩系数和敞水效率较为相符.在此基础上进行基于螺旋加密网格的梢涡空化数值模拟,通过模拟结果可以看出:螺旋加密区的流动得到了更为精细的模拟,并清晰展示了加密梢涡的速度和压力分布.数值和实验的空化结果比较表明:本文方法能够较好地预测螺旋桨的空化,尤其是梢涡空化的形态和规律.
  • 3D3C尾流场PIV测量重构和空间分布研究
    吴铁成,邓锐,骆婉珍,郭春雨 p35-40
    以一艘缩尺比为1/45的具缓和U型尾部载重7.6×104 t的巴拿马散货船模型为研究对象,应用随车式水下二维三速度分量体式粒子图像测速(2D3C SPIV)系统进行了三维空间尾流场试验测量与机理研究.通过多个二维(2D)切面扫掠式粒子图像测速(PIV)系统获取了多个切面的二维三速度分量(2D3C)流场数据,应用多个切面的流场数据进行了三维三速度分量(3D3C)尾流场的空间重构,重构后的体空间测量区域为长×宽×高=300 m×320 mm×280 mm的长方体区域.基于重构后的空间尾流进行了详细的无量纲轴向和无量纲平面速度的空间分布特性分析,之后对尾流场旋涡结构和流线的空间分布进行了分析.测量得到的3D3C尾流场数据可以为更好地理解船体尾部漩涡和湍流结构提供依据,为螺旋桨和船后水动力附体的适应伴流设计提供数据支撑.
  • 基于改进SPH方法的圆柱绕流尾迹特性研究
    杨彩虹,康庄,张橙 p41-45
    针对传统光滑粒子动力学(SPH)计算成本过高问题,运用自适应粒子细化技术将精细空间分辨率集中在局部区域,通过优化缓冲区域粒子参数的查找方法、修正缓冲区域边界粒子的核梯度等方法提出了一种改进的SPH方法.采用该方法对不同雷诺数下的圆柱绕流进行数值模拟,系统分析了圆柱尾流流态和水动力系数并与试验值进行了对比.计算所得的水动力系数与实验数据较为相符,且模拟出来的圆柱尾流能够清晰捕捉到实验中观测的现象.结果表明:改进的SPH方法算法有效可靠,适用于绕流场尾迹特性研究,对钻井平台张力腿和海洋立管等工程领域的研究具有一定的参考价值.
  • 含干摩擦碰撞系统的簇发振荡及稳定性分析
    吴丹,丁旺才 p46-51
    建立了一类含干摩擦对称间隙的弹性碰撞振动系统的动力模型,分析并推导了系统运动中黏着、滑动和碰撞运动的衔接关系及判断条件.研究系统在周期外力作用下且外激励频率远小于系统固有频率的动力学响应.分析了两尺度效应下含干摩擦系统的簇发振荡模式,通过转换相图揭示了系统穿越分界面时产生的簇发振荡行为;并分析了一类含干摩擦对称性系统通向混沌的分岔机制.计算了系统的最大李雅普诺夫指数,并以最大李雅普诺夫指数为判据,分析了系统的稳定性.结果表明:超低频区系统呈现为周期陷窝形式分布,激励频率在周期陷窝中心两侧蔓延过程中,会伴随着擦边分岔的出现,碰撞次数依次减少;系统在两频域尺度效应耦合作用下,表现为簇发振荡运动;在低频区,系统通过叉式分岔,形成一对反对称周期运动,随着激励频率的减小,通过序列倍化分岔转迁为一对反对称混沌运动,再通过激变分岔转迁为单个对称混沌运动.
  • 基于S_Kohonen神经网络的乒乓球运动识别
    李斌,靳鹏飞,吴朝晖 p52-56
    针对乒乓球运动识别方法通常无法实时识别、识别率低和识别算法复杂度高,从而导致穿戴式设备续航能力差等问题,提出一种基于遗传算法优化S_Kohonen(supervised Kohonen)神经网络的乒乓球运动实时识别方法,并完成系统设计.该系统通过单MPU6050六轴加速度传感器采集运动信号,采用动作端点检测算法提取动作始末端点,基于db4小波对动作信号进行3层分解,同时用遗传算法优化S_Kohonen神经网络对乒乓球常见的6种动作进行识别.实验结果表明:该运动识别方法离线平均识别率为99.17%,实时平均识别率为91.67%,待机功耗为0.28 mW,运行模式功耗为14 mW,识别时间为2 ms,证明该方法识别迅速、功耗低、识别准确率高.
  • 基于核偏差估计航天目标退化图像快速反卷积
    华夏,徐卓帆,时愈,洪汉玉 p57-62
    提出了一种基于核偏差估计的航天目标图像快速盲反卷积算法,基于自然图像的梯度具有长尾分布的特点,引入超拉普拉斯先验,针对模糊航天退化图像模糊核估计不精确的情况,在概率模型里添加一个关于点扩散函数的偏差估计用于补偿已知点扩散函数和真实的点扩散函数之间的误差,以增加算法的鲁棒性.该算法不仅减少了反卷积过程中时间复杂度高的问题,而且相较于其他快速算法更能保证图像恢复质量.该算法与目前图像去模糊方法相比具有较好的性能,并且与传统梯度先验模型在频域求解相比,能有效抑制阶梯效应衍生的截断条纹.
  • 基于半耦合字典的快速图像超分辨率重建算法
    刘杰平,陈栋,马丽红 p63-68
    为了提高图像超分辨率重建的效率与质量,考虑到高、低分辨率稀疏表示系数的不同,改进了锚定邻域回归算法,并结合半耦合字典学习算法提出了一种快速图像超分辨率重建算法.首先采用半耦合字典学习算法得到高分辨率字典、低分辨率字典及映射矩阵;再采用岭回归算法求解低分辨率稀疏表示系数,并根据高分辨率稀疏表示系数与低分辨率稀疏表示系数之间的映射关系,得到高分辨率稀疏表示系数;然后,根据输入图像块特征寻找字典中与其最相关的字典原子,计算该字典原子所对应的投影矩阵,进行超分辨率重建.仿真结果表明:提出的算法不仅在重建速度上表现更快,重建图像的质量也得到提高,在客观指标和主观效果上均取得更好的效果.
  • MMV模型下无源双基雷达低空目标微动特征提取
    张群,屈筱钰,李开明,苏令华 p69-74
    基于频分复用模式下的正交频分复用信号外辐射源双基雷达模型,对带旋翼低空目标进行回波建模,得到目标微动参数与回波微多普勒参数间的关系.在此基础上,针对数据缺损条件下的低空目标回波,采用基于多重观测矢量(MMV)模型并结合稀疏重构方法,实现了目标微动特征参数的提取.仿真结果表明:针对低空微动目标,该方法提取参数的均方误差可达到10-3量级.相比于单重观测矢量模型,该方法能更加准确实现数据缺损条件下的微动参数提取,耗时随模型重数的增加而减少,可为实际环境下低空目标微多普勒特征提取提供参考和借鉴.
  • SDM-EONs中分层图辅助的资源分配策略
    吕翊,叶玉龙,张婳,杨坤融 p75-80
    为降低空分复用弹性光网络(SDM-EONs)资源分配过程中的芯间串扰,并减少光路频繁拆建所产生的时间和频谱维度碎片,提出了一种分层图辅助的路由、纤芯和频谱分配策略.该策略主要分为离线预测与在线调度两个阶段:首先结合网络中业务序列的时间特性,利用基于门控循环单元的循环神经网络模型完成未来业务属性的离线预测;然后根据图染色理论建立考虑芯间串扰的分层图架构三维网络资源模型;最后利用离线预测结果和分层间的不同特性,设计综合度量时间和频谱维度的自适应在线资源分配算法,从而实现资源的高效调度.仿真结果表明:该策略在提高资源利用率的同时,显著降低了网络芯间串扰和阻塞率.
  • 基于光谱技术的水污染物检测与仿真研究
    王先培,刘宇飞,田猛,赵乐 p81-85
    提出一种基于光谱技术的水污染物质量浓度的检测与仿真方法,结合机器学习可最终实现对水污染物的定性分析和定量检测.通过偏最小二乘法选取合适的波段建立标准模型,利用合适的主成分数定量分析湖水中两种污染物氨氮和化学需氧量的质量浓度.以武汉东湖为例,选取不同区段的3个水样作为待测水样.对于氨氮,选取标准溶液在188.477~189.935 nm之间的11个波点建立标准模型,采用3个主成分进行预测,3个待测水样的氨氮质量浓度分别为103.939,37.291,15.592 mg/L.对于化学需氧量,选取标准溶液在235.785~237.210 nm之间的11个波点建立标准模型,采用1个主成分进行预测,其中2个待测水样的化学需氧量质量浓度较低,另一个浓度为19.421 mg/L.通过与国家标准对比表明:东湖氨氮含量严重超标,化学需氧量轻微超标.
  • 岩-土复合地层隧道施工引起建筑物沉降计算
    李涛,崔远,刘波,刘学成 p86-91
    基于随机介质理论,考虑岩层与土层性质的差异性,将地层分为岩层与土层两部分,建立了双层介质计算模型.该模型首先利用沉降预测公式,计算得到岩土分界面的沉降曲线,然后将该沉降曲线与岩土分界面所围成的区域视为“不等厚开挖”,获得土层沉降规律.在考虑基础埋深与结构刚度对建筑物变形影响的基础上,经推导得到了建筑物沉降计算公式.最后以贵阳地铁2号线观兴区间暗挖隧道下穿建筑物工程为背景,对比分析了计算值与实测值.结果表明:所建立的双层介质计算模型考虑了岩层与土层两种介质的差异性,计算所得的建筑物沉降值与实测相符.
  • 无砟轨道板端上拱变形影响规律研究
    高亮,何宁,任西冲,钟阳龙 p92-97
    为探明CRTSⅡ型板式无砟轨道层间黏结状态与板间接缝状态对轨道板端上拱变形的影响规律,基于有限元方法和内聚力理论建立了可同时考虑层间和板间黏结状态的上拱非线性分析模型,对不同的层间黏结状态与不同的板间接缝状态下轨道板端的上拱变形情况进行了研究.研究结果表明:层间界面强度和断裂能的增加有利于抑制轨道板上拱变形,界面刚度的增加会导致层间损伤的加速产生;层间初始离缝存在于轨道板端部时会加速轨道板上拱变形,但在极端高温荷载下初始离缝范围并不影响轨道板的最终上拱幅度;板中离缝相比于板边离缝对轨道板的上拱变形更为不利;在窄接缝损伤超过60%后,轨道板上拱位移增加速度有明显提升;窄接缝损伤高度对轨道板上拱的影响明显大于损伤长度对其的影响;轨道板端与宽窄接缝的黏结界面离缝后,轨道板上拱位移有所增大.
  • 变电站主接线系统地震易损性分析
    郑山锁,汪靖,贺金川,刘晓航 p98-103
    在传统变电站地震易损性分析的基础上,引入了电力元件的概念,以综合考虑建筑结构、电气设备对变电站系统地震易损性的影响.从系统层面定义变电站破坏等级,以输出线路连通状态为指标评估变电站系统破坏状态.针对变电站系统的特点,在传统warshall算法的基础上进行改进,提出适用于变电站系统网络连通性分析的高效算法,并将该算法应用于变电站系统地震易损性分析.通过一个算例分析对所提的改进算法和易损性方法进行了验证,分析结果表明:在多遇地震作用下,变电站系统以基本完好和轻微破坏为主,罕遇地震作用下,变电站系统震害情况严重,以中等破坏和毁坏为主;变电站系统震害情况随地震强度的增大而逐渐加剧;增加主接线系统的输出线路数量有助于提高变电站抗震可靠性.
  • 基于多路径传递的水电站厂房流激振动分析
    伍鹤皋,周星,石长征,张智敏 p104-109
    为研究水电站厂房流激振动传导机制,对振动传递路径进行了分析,采用重整化群(RNG)k-ε模型对混流式水轮机蜗壳、导叶、转轮及尾水管全流道进行了三维非定常湍流计算.基于湍流计算结果对转轮部件上的脉动压力进行了积分计算,给出了解析计算和数值模拟相结合的轴向水推力脉动特性计算方法,并沿着蜗壳/尾水管厂房结构、转轮轴系机架基础厂房结构这两条振动传递路径对厂房振动进行了计算分析.结果表明:整个流道内压力脉动程度较大的区域主要集中在尾水管直锥段以及弯肘段,频率主要为0.83和1.02 Hz,即转频的1/5和1/4,受尾水管低频涡带向上游传播影响,蜗壳区也出现了低频脉动压力;轴向水推力是机组垂直动荷载的重要部分,具有明显的脉动特性,转轮上冠与顶盖、转轮下环与基础环之间的空腔压力是形成轴向水推力的主要组成部分;蜗壳/尾水管厂房结构这条振动传递路径是最直接也是作用最明显的,是厂房振动的主要诱因.
  • 城市雨水口流场及紊动特性试验研究
    董柏良,夏军强 p110-115
    基于具有上下两层结构的城市洪水综合试验平台,使用三维超声多普勒流速仪(ADV)测量较大水深条件下雨水口周边流速与紊动强度的三维分布.试验结果表明:当来流水深较大时雨水口中心会出现一地漏漩涡,来流与漩涡共同作用引起雨水口周边流速显著增加.漩涡中心处流速相对较大且流速纵向分量与来流方向相同侧平均流速大于相反侧,各试验工况条件下最大流速均位于雨水口下游边缘附近.雨水口引起的漩涡增大了水体的紊动强度,紊动强度的平面分布与流速平面分布较为类似,工况2条件下平均湍流动能由水槽进口处0.004 m2/s2增加至雨水口下游边缘处0.145 m2/s2.水体剧烈的紊动效应使底床摩阻的影响相对减弱,流速沿垂线呈常数型和线性型分布,不符合明渠水流对数型的分布特征.
  • 改性NCC对EP树脂的力学性能及耐热性的影响
    巩桂芬,邢韵,卢馨,王凡宇 p116-120
    通过酸解法制备纳米晶纤维素(NCC),再采用N,N-羰基二咪唑(CDI)为活化剂,环氧氯丙烷(ECH)为改性剂,通过化学取代法得到含有环氧基的纳米晶纤维素(记为ENCI),利用原位聚合法将ENCI掺杂在环氧树脂基体中制备ENCI/EP纳米复合材料.采用红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光衍射(XRD)等手段对改性产物进行分析和表征.将改性后纳米晶纤维素作为增强相分散在环氧树脂中制备纳米复合材料,研究改性纳米晶纤维素添加量对复合材料力学性能及热稳定性的影响.分析表明:与空白环氧树脂相比,NCC/EP和ENCI/EP纳米复合材料力学性能明显提高,以ENCI/EP复合材料效果最为显著.热失重测试分析表明耐热性能也得到提高.
  • 水环境中新型污染物糖精的臭氧降解研究
    马晓雁,朱丽丹,贾佳,单依雯 p121-126
    从反应动力学及影响因素角度系统地探讨臭氧对糖精(SAC)的降解效果.结果表明:SAC的臭氧氧化降解反应符合拟一级动力学模型,温度为20℃,pH为7,SAC初始质量浓度为20 mg/L,臭氧投加量为7.9 mg/L条件下,60 min后SAC完全降解,总有机碳(TOC)去除率为82.34%.臭氧投加量增加有利于SAC的降解,但臭氧的利用效率降低;SAC初始质量浓度越高,反应速率越慢,但降解效果受臭氧投加量的限制;pH值由酸性升高至微碱性,反应速率大幅上升;反应温度由10℃升至30℃,降解速率提高164%;水中常见阴离子对SAC降解有一定抑制作用,其中的抑制作用最明显,随后是和,且随着浓度的增加而增加.SAC的臭氧氧化降解遵循·OH氧化的机理.
  • 柔性淹没植被的排列方式对水流特性的影响
    樊新建,雷鹏,王成,刘光耀 p127-132
    采用塑料草模拟河道中的柔性淹没植被,通过室内高精度水槽试验,用三维声学多普勒流速仪对同种淹没度、不同排列方式下柔性淹没植被的水流特性进行测量研究,得到柔性淹没植被时均纵向流速、垂向紊动强度、雷诺应力沿相对水深的分布特征.结果表明:在植被层外部,两种排列方式下时均纵向流速符合“J”形分布,垂向紊动强度、雷诺应力呈递增趋势,近似线性分布;在植被层内部,梅花形排列方式下阻水效应及雷诺应力较之矩形排列明显,矩形排列方式下垂向紊动强度较之梅花形排列剧烈.

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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