大连理工大学学报杂志

大连理工大学学报杂志2020年第3期

• 平流层飞艇对转螺旋桨推进性能研究

  张宇,王晓亮,马影

  为研究平流层飞艇对转螺旋桨安装参数对推进性能的影响,探寻其效率提升的内因,使用混合网格技术进行计算域离散,采用基于RANS方程和SST湍流模型的求解器,建立了多重参考系模型,通过与由片条理论和遗传算法优化所得结果对比,验证了数值方法的准确性.对以ClarkY翼型设计的对转螺旋桨推进性能进行了研究,分析了在不同前进比J和不同螺旋桨间距L情况下,对转螺旋桨推力系数、扭矩系数和效率的变化.结果表明,在产生相同推力的情况下,对转螺旋桨效率较单桨提高13.3%,综合扭矩仅为单桨的4.8%;随着L的增大,推力系数和扭矩系数均有所上升,当J=0.5时,效率最高;绝大多数情况下,综合扭矩低于9N·m,对转螺旋桨前、后桨的推力比期望值为1.29.

• Ag纳米晶对La2O3/g-C3N4催化剂光催化性能影响

  王彦卫,朱正如,姜俊超

  使用简单光还原方法将Ag纳米晶与La2O3/g-C3N4光催化剂复合．使用XRD、FESEM、TEM、FTIR、XPS、PL和DRS等技术表征光催化剂的表面特性和光电化学性质．通过Ag-La2O3/g-C3N4在氙灯照射下降解盐酸四环素的实验，考察了Ag纳米晶的引入对催化剂光催化性能的影响．研究表明，Ag-La2O3/g-C3N4复合光催化剂对盐酸四环素的光催化降解率达到92.32%．这一反应过程可分为高浓度和低浓度阶段，分别遵循零级和一级动力学模型．通过进一步推测，指出空穴、电子衍生的超氧自由基和羟基自由基是降解盐酸四环素的重要活性物质．Ag纳米晶的表面等离子共振(SPR)效应和电子聚集能力促进活性物质生成．

• 考虑NOx排放的制氢操作参数多目标优化

  高宠明, 叶昊天, 邹雄, 韩志忠, 董宏光

  综合考虑环保要求与经济性指标的化工装置工艺参数优化具有重要意义,天然气蒸汽转化制氢作为最重要的氢气生产装置正在成为制氢领域未来的发展方向.采用过程模拟的方法对天然气蒸汽转化制氢装置进行建模,并计算分析装置水碳比与反应温度对装置氢气产量、制氢成本及NOx排放量的影响,利用MATLAB回归多元函数模型,采用归一化法构建经济性与NOx排放量之间的目标函数.计算结果表明,多目标优化很大程度上取决于经济性权重的选取,当经济性权重α=0.5时,最优操作条件为反应温度857.7℃,水碳比2.76,此时NOx排放量减少了24.76%,经济费用仅增加0.64%.

• 基于代理模型的直流道质子交换膜燃料电池优化设计

  陈超,王硕,兰海兵,杨林林,吴私,宋学官

  质子交换膜燃料电池是一种可以将储存在燃料中的化学能转化为电能的装置．应用Kriging代理模型结合遗传算法对流道宽、流道高和岸宽3个几何参数进行了优化设计，以质子交换膜燃料电池的净功率作为优化的目标函数来评价质子交换膜燃料电池的性能．数值模拟应用了商业软件ANSYSFLUENT．优化后的质子交换膜燃料电池流道内具有更高的压力，使更多的反应气体参加电化学反应，因此优化后的质子交换膜燃料电池的性能得到了提高．

• 不确定环境下再制造系统能耗瓶颈漂移分析

  薛政,李涛,彭世通

  针对再制造系统在不确定性环境下产生瓶颈漂移,导致能耗瓶颈工序难以识别的问题,在阐述废旧产品回收的不确定性的基础上,考虑各工序加工时间以及加工功率的动态变化,提出了增值能耗这一能耗瓶颈指数;通过Arena软件模拟仿真再制造车间的加工工艺路线,对系统能耗瓶颈指数进行实时监测,分析系统能耗瓶颈指数及其波动性,实现能耗瓶颈漂移的可视化,揭示能耗瓶颈漂移规律.采用正交试验方法研究不确定性因素改变对系统能耗瓶颈的敏感性分析.以发动机连杆再制造系统为例,进行能耗瓶颈漂移的案例研究.结果表明:能耗瓶颈指数和能耗瓶颈漂移分析方法能够为再制造系统能耗瓶颈判定和能耗瓶颈漂移特性的分析提供准确和有效的理论基础.

• 六角端面六角头螺栓扭矩系数理论计算

  刘盛循,张大平,邓小伟,余征跃

  螺栓紧固件在工程中得到广泛应用，其扭矩系数反映了在拧紧过程中预紧力与扭矩之间的关系．目前螺栓扭矩系数的研究大多集中于圆环端面螺栓，对于其他端面类型螺栓的研究相对较少．通过受力分析，建立了六角端面六角头螺栓的力学模型．利用圆环端面扭矩的计算公式，推导出六角端面六角头螺栓预紧力与扭矩的关系，并给出扭矩系数的精确计算公式．然后采用拧紧试验机对不同尺寸螺栓的扭矩系数进行实验测量，将理论结果与实测结果相比较，结果表明，理论结果与实验结果相吻合．

• 基于灰色关联度的铁路道砟表面形态指标研究

  潘飞,童晓莹,边疆,徐鹏程

  道砟作为直接承受铁路轨道荷载的材料，需要有较好的表面形态和抗磨耗能力．以新建铁路用一级碎石道砟为研究对象，通过洛杉矶磨耗试验改变道砟的表面形态，利用图像处理软件确定出面积、等效椭圆长轴长度、等效椭圆短轴长度、费雷特最大直径、费雷特最小直径、轴向系数、圆度和Angularity(P)8个表面形态指标；对不同磨耗次数下各评价指标的变化趋势和不同粒径的损失百分比进行分析，进一步结合灰色关联分析理论提出最优评价指标和具体要求．结果表明：各评价指标值都随着磨耗次数的增加逐渐减小，最终趋于稳定状态；16~25mm与56~63mm粒径的道砟在洛杉矶磨耗试验中最易被磨耗．结合灰色关联度计算结果，最后确定出Angularity(P)、轴向系数和圆度为道砟表面形态的最优评价指标．

• 不同乳液对聚合物水玻璃基防水涂料力学性能作用机理

  李文政,王丹,常钧

  利用磨细矿粉与水玻璃的碱激发反应，使用高弹性苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液作为原材料制备了一种新型防水涂料，主要对比分析3种共聚物乳液对防水涂料力学性能的影响，并从反应过程、矿物组成、微观结构等方面探究影响其力学性能的内在原因．研究结果表明：BATFRS-300S乳液更适用于该新型防水涂膜，且具有优异的力学性能．这是由于其反应程度最大，生成更多的C-S-H凝胶．C-S-H凝胶、方解石及羧酸钙的生成为防水涂料提供主要强度，乳液为防水涂料提供柔性．该防水涂料力学性能优良，弥补了现有刚性防水涂料延展性不良的问题和柔性防水涂料施工工艺等方面的不足，并由于使用矿粉替代水泥作为原材料，生产过程绿色环保，具有良好的应用前景．

• 基于改进离散粒子群算法的危化品仓库垛位布局优化研究

  戴波,林双双,张岩,刘学君

  堆垛是危化品仓储的重要方式之一，其布局优化是带有特殊约束的非确定性多项式难题(NP-hard)．为此建立了以仓储利用率为目标函数，危化品仓储安全距离为约束条件的仓储堆垛布局优化数学模型．针对此问题的非二进制离散特性，提出了符合危化品垛位布局优化问题的离散粒子群算法，该算法重新定义了速度与位置更新公式，设计了最高水平线分层排放策略，实现了危化品仓库安全约束条件下适应度函数的计算，优化了垛位与通道位置的布局．实验表明：该算法在满足危化品仓储安全的条件下，可有效提高货物堆垛仓储的利用率．

• 基于Gamma分布的交通流时间序列分割模型

  王本超,李丹,秦攀,顾宏

  准确获取交通流量变化点,对后续的交通流预测、分类及多时段控制具有重要意义.鉴于交通流时间序列的非负性及异方差性,采用Gamma分布拟合交通流时间序列,并对其进行有效分割.针对多元交通流时间序列,首先利用非负主成分分析方法实现降维并提取特征序列,之后利用最大似然估计得到Gamma分布参数,通过不同参数的Gamma分布拟合特征序列的不同片段,并由赤池信息准则(AIC)确定最优分割边界及分割阶数.实验结果表明,所建立的分割模型能够反映不同时段的交通流变化,与现有分割方法相比,取得了更好的分割结果.

• 基于动态核主元分析的电缆接头故障检测方法

  张起,李学渊,李鹏,曹敏

  针对环网柜电缆接头故障发生前后时刻的时间相关性较强,且故障的发生是一个非线性过程,将动态核主元分析应用于环网柜电缆接头故障检测并建立故障检测模型.该模型可以在解决非线性变量难以分离的同时提取变量之间的动态自相关特性,并通过建立动态核主元在线监测模型及时检测故障的发生.最后对采集的环网柜电缆接头故障数据进行实验分析,实验结果证明所提方法能有效地检测出环网柜电缆接头故障的发生,且检测精度和误报率均优于之前的算法.

• 面向风险评估的关键系统识别

  杨宏宇,秦赓

  为有效识别关键业务系统并评估业务系统对全业务流程造成的安全风险和影响，提出一种全业务流程关键业务系统识别模型．首先，建立业务流程关联树与业务流程关联网络，得到评价属性矩阵与系统关联度矩阵．其次，由评价属性矩阵与系统关联度矩阵构造关联评价属性矩阵，改进优劣解距离法(techniquefororderpreferencebysimilaritytoanidealsolution，TOPSIS)中加权方法和相对接近度计算方法，基于TOPSIS改进方法计算业务系统的重要性系数，进而识别全业务流程中关键业务系统．最后，评估业务系统发生信息安全事件时对全业务流程连续性的影响．实验结果表明,该方法能够准确地识别出全业务流程中的关键业务系统，有助于高效评估业务系统对全业务流程造成的影响．

• 基于边缘响应和自相似的红外与可见光图像区域特征匹配方法

  王琦,胡小鹏,王凡

  红外与可见光图像的匹配是计算机视觉中一项重要的研究课题.由于红外与可见光光谱的差异,图像之间的相似性较低,图像匹配正确率较低.根据红外与可见光图像区域形状相似特点,提出了一种基于边缘响应和自相似区域特征匹配方法.该方法首先计算红外与可见光图像的边缘响应并检测区域特征,然后提取区域形状并建立区域形状的自相似描述,最后对区域特征进行匹配.实验结果表明,该方法在特征检测可重复率和特征匹配准确率等方面均具有良好的性能.

• 具预警状态的两相同部件并联冗余可修复系统可靠度研究

  周莉,魏连锁,芦雪娟

  研究了具有预警状态的两相同部件并联冗余可修复系统的可靠度．可修复系统的可靠度是指系统在规定条件下和时间内完成规定功能的概率．利用泛函分析理论及c0半群理论将原系统的偏微分、积分方程组转化成Banach空间中抽象的Cauchy问题，得到系统的瞬态可靠度和稳态可用度；并证明了该系统具有可靠性和零状态可控性．最后利用Maple软件模拟出系统瞬态可靠度和稳态可用度相应的图形．结果表明：数值模拟和数值计算所得的结论和上述理论证明的结果是一致的，从而可以为两相同部件并联等一类可修复系统的最优控制研究提供参考依据．