大连理工大学学报杂志

大连理工大学学报杂志2023年第1期

• 厚度和掺杂对蛋托型石墨烯光电性质影响模拟研究

  王铭键,谭振权,刘立钊

  石墨烯因其独特的结构特点和优异的性能受到了人们的广泛关注．在合成与应用石墨烯的过程中，本征缺陷和杂原子的引入也会显著改变石墨烯的结构和性质，并且打开石墨烯的带隙，从而能够使其更好地应用于电子设备领域．通过构建一系列不同厚度的蛋托型石墨烯并对其进行掺杂，探究厚度和杂原子对其光电性质的影响．密度泛函理论计算结果表明，厚度和掺杂都可以实现蛋托型石墨烯导电性的调控，其中氮掺杂可以显著提高材料导电性，实现半导体到金属性的转变．同时，氮掺杂和硼掺杂会分别引起蛋托型石墨烯光吸收峰的蓝移和红移，实现光学检测．

• 印防己毒素对中年雌雄小鼠焦虑水平及学习记忆能力影响

  段梦思,项楚钦,李镜娇,亢婷,施艳芬,付玉

  印防己毒素(picrotoxin，PTX)常用于研究衰老相关疾病．为探讨PTX对中年雌雄小鼠焦虑水平及学习记忆能力的影响，以8~11月龄的C57BL/6小鼠为研究对象，实验分为雌雄PTX实验组、雌雄生理盐水对照组．实验前30min注射PTX(0.18mg/kg)，之后采用旷场、Y迷宫、Morris水迷宫实验等范式检测小鼠焦虑水平及学习记忆能力．旷场实验显示PTX显著降低了雄性小鼠在中心区的停留时间，即增加了雄性小鼠的焦虑样行为；Y迷宫实验显示PTX增加了雌性小鼠在新异臂的探索时间和次数，即增加了雌性小鼠的空间识别记忆能力；Morris水迷宫实验显示PTX降低了雌性小鼠的逃逸潜伏期并增加了其在目标象限的探索次数，即增加了雌性小鼠的空间记忆能力．长期注射PTX后Y迷宫实验显示，PTX增强了雌雄小鼠在新异臂的探索距离，即增强了雌雄小鼠的空间识别记忆能力．这些结果表明PTX能够增强雌性小鼠的空间记忆能力，但会影响雄性小鼠的活动能力及引起焦虑，PTX长期注射能够改善雄性小鼠的空间记忆能力．

• 含不凝气体水蒸气竖直管内冷凝传质传热研究

  黄雅楠,任婧杰,宋利滨,李涌泉,毕明树

  针对竖直管内含不凝气体水蒸气冷凝传质传热过程开展研究．基于ANSYSFluent软件平台建立了多相多组分三维数值计算模型，通过将管内中心轴线和壁面上多点温度分布与Kuhn试验结果进行对比，验证了模型的可靠性．在此基础上，考察了混合气体进口温度、速度、压力以及不凝气体体积分数对管内冷凝传热过程的影响规律，并基于不凝气体体积分数修正，提出了竖直管内含不凝气体水蒸气冷凝传热关联式，关联式误差范围为-20%～18%；同时，探究了不凝气体对水蒸气冷凝传质过程的影响规律，发现冷凝水率和平均传质速率随不凝气体体积分数的增大呈现先增大后减小的趋势，少量不凝气体具有促进水蒸气冷凝的作用，不凝气体体积分数为23.2%左右时，冷凝水率和平均传质速率最高．研究结果可为含不凝气体水蒸气的传热关联式和传质模拟研究提供参考．

• 三相卧螺离心机性能分析及结构改进

  张伟健,胡大鹏

  油水砂三相卧螺离心机具有能耗低、污染小、操作简便等诸多优点，适合油泥资源回收再利用．目前，在关于三相卧螺分离理论及其数值模拟方面已有了大量研究．进一步地，采用计算流体力学软件Fluent三相流Mixture模型，对油水砂三相卧螺离心机的分离性能进行研究，提出结构上的改进(增设导油孔)，并与传统结构进行对比．通过理论分析和数值模拟，油相回收率从59.4%提高到83.0%，最后用实验验证其正确性．研究成果为含油污泥处理工业化应用提供了有力依据．

• 连续卸船机取料装置换舱路径规划研究

  王欣,刘雪莲,姜鑫,于效民

  为实现连续卸船机无人化、智能化作业，提出基于改进的快速扩展随机树(RRT)算法对连续卸船机取料装置的换舱路径进行避障路径规划．改进的RRT算法在双向快速扩展随机树(Bi-RRT)基础上，引入概率偏置因子并通过限制采样点范围来提高算法的收敛速度和搜索效率；通过对父节点的重新选择和重新布线操作，并采用粒子群算法对路径进行优化，从而提高规划出的路径质量；最后采用贝塞尔曲线对规划出的路径进行平滑处理，得到最终路径．连续卸船机取料装置的路径规划研究为实现连续卸船机全自动化作业提供了可能．

• 风力机叶片表面覆冰影响因素分析

  孔祥逸,张宝峰,于东玮,纪杨,韩雪阳,刘晨阳,张大勇

  我国低温高海拔地区的风能资源十分丰富,风力机在该环境下运行时会产生叶片表面覆冰现象,不仅降低风力机的发电效率,严重时会影响结构安全性能.采用Fluent与FENSAP-ICE相结合的方法对风力机叶片表面覆冰问题进行数值模拟分析,明确环境温度、来流速度、水滴等主要环境因素影响下叶片表面覆冰发展规律.结果表明,环境温度从-5℃降低到-20℃的过程中,覆冰质量随温度的降低呈线性增长,增长幅度约为0.74kg/℃;当温度继续降低时,覆冰质量增长幅度降低为0.228kg/℃.来流速度、空气中水含量(LWC)与水滴直径(MVD)的增加均使覆冰质量呈线性提高,覆冰质量增长幅度分别约为0.236kg·s/m、8.529kg·m3/g、0.512kg/μm.降低环境温度、增大来流速度和LWC会增加叶片覆冰面积,但增大MVD会使覆冰面积减小.

• 基于自由变形技术的海上风电安装船减阻优化

  黄亚南, 陈蒙乐, 司萌, 李飞虎, 冯珺

  通过提高海上风电安装船的快速性,可大大缩短海上风电项目的投入周期.如何在装载量不变甚至增大的情况下减小其航行阻力,是亟待解决的一个重点问题.基于自由变形(FFD)技术及计算流体力学(CFD)方法,对目标船型艉部型线进行优化,通过建立设计变量与总阻力的BP神经网络(BPNN)模型,清晰地展现出变量的相关关系,得出了阻力性能优良的船体艉部形状及型线设计方案.通过CFD方法对优化船型进行数值仿真,验证了优化流程的正确性及优化结果的可靠性,为风电安装船的全船型线优化提供了经验与技术支持.

• 基于AMPSO-SVM的沥青路面使用性能评价

  李海莲,杨斯媛,司金忠,张茗

  传统的沥青路面使用性能评价模型主要针对路面服务情况进行评价，无法对路面的养护决策提供有力支持．为克服这一问题，提出了基于AMPSO-SVM的沥青路面使用性能评价模型．根据路面养护性质确定训练集标签，在支持向量机(supportvectormachine，SVM)对数据集的训练中引入自适应变异粒子群算法(adaptivemutationparticleswarmoptimization，AMPSO)，增加了变异操作，克服了参数寻优过程中容易陷入局部极值点的问题．最后，与规范的评价结果进行对比分析，证明了AMPSO-SVM评价模型的可行性，评价结果也可为路面的养护决策提供一定的支持．

• 装配式节段梁UHPC湿接缝界面力学性能数值模拟分析

  殷雨时,杨纪,苏庆田,张冠华,易富,王吉忠

  为解决装配式节段梁菱形湿接缝抗剪性能弱、接缝界面易剥离、耐久性差等诸多工程实际问题，设计了一种“干”字形超高性能混凝土(UHPC)湿接缝，采用ABAQUS有限元软件分析接缝构造形式、接缝配筋率和接缝结合面粗糙度对UHPC湿接缝界面力学性能影响规律．研究结果表明：基于Traction-Separation结合面的有限元模型可较好模拟节段梁湿接缝界面力学性能；提出的“干”字形接缝界面力学性能显著优于菱形接缝，界面切向剪应力集中面积远小于菱形接缝，正弯矩受拉区钢筋和UHPC剥离位移最大可减小约83.7%；“干”字形湿接缝界面黏结正应力并不随着配筋率增加而同比例提高，配筋率对界面切向剪应力影响呈双峰效应；湿接缝配筋率建议取4.8%；配筋率和界面粗糙度对湿接缝界面法向剥离位移影响较小，可忽略不计．

• 基于变分模态分解与注意力机制的海洋风速预测

  章靖凯,顾宏,秦攀,余向军

  海洋风速预测对远洋航行安全与航线规划具有重大影响．风速同时受多种外在自然因素影响，表现出强烈的非线性、非平稳性与随机性等特性，使得预测准确性受到极大考验．为提高风速预测准确性，创新性地提出一种基于变分模态分解与融合注意力机制的神经网络的风速预测方法．首先，利用变分模态分解将风速序列分解为一系列调幅调频信号，以降低数据复杂度，有效提取特征并提高噪声鲁棒性，减少风速自身对预测准确性的影响．其次，对分解后的不同模态子序列利用融合注意力机制的神经网络进行风速预测．最后，用实测数据验证所提方法的有效性．与其他典型风速预测模型相比，所提方法可有效提高风速预测准确性．

• 基于双曲正切特征和双特征融合神经网络的调制方式识别

  张兆军,高银锐,邱天爽,李芃芃,栾声扬,陈薇

  由于调制方式识别能够在先验知识不足的情况下判断接收信号的调制类型，故而在各类无线通信系统中起到重要作用，许多学者也围绕该问题进行了深入的研究，并在高斯噪声条件下取得了诸多进展．但是，由于自然或人为因素，有时候噪声中会出现尖峰，导致其具有脉冲性．此时，就无法继续采用高斯模型对其进行描述，因为相关的方法会发生严重的性能退化或者完全失效．为了解决该问题，首先借助双曲正切函数提出了两类改进的特征；然后基于注意力机制和门控循环单元等设计了一种双特征融合的深度神经网络作为分类器；最后，在模式识别框架下提出了一种新的调制方式识别方法．实验结果表明，所提方法能够有效抑制高斯和非高斯混合噪声，同时取得良好的调制方式识别结果．

• 饱和输入下一类多项式系统的数据驱动控制

  楼旭阳,张智豪

  研究了饱和输入下一类多项式系统的数据驱动控制问题．针对一类受噪声影响的未知多项式系统，设计了一种直接基于数据驱动的饱和控制器实现系统镇定，其中系统噪声具体形式未知但存在二次型上界．首先，在随机输入作用下离线采集系统的输入与输出数据．然后，通过采集到的离线数据以及平方和方法确定系统状态反馈控制器增益，引入的饱和约束机制可以对控制输入进行限幅．最后，通过在vanderPol振荡器系统中的数值仿真和电路实验验证了所提出控制策略的有效性．