大连理工大学学报杂志

大连理工大学学报杂志2023年第3期

• 基于贝叶斯推断的卫星螺栓连接结构动力学参数识别

  路森浩,顾乃建,武文华

  在卫星等航天器结构运行过程中，螺栓连接结构会导致卫星刚度损失和能量耗散．对于某卫星螺栓连接结构开展了含能量耗散与滞回效应的动力学参数识别分析方法研究．首先针对螺栓连接结构的力学特征给出了含动力学耗散的Bouc-Wen(B-W)模型，并推导其在不同荷载下的方程新式．进而分别构建了力锤激励冲击加载和激振器周期加载试验系统，基于贝叶斯推断模型开展了螺栓连接结构动力学参数反演识别研究，给出表征Bouc-Wen模型的螺栓连接结构动力学参数及其在周期荷载下的滞回曲线．最后，基于Bouc-Wen模型计算了不同荷载下卫星螺栓连接结构的加速度．通过计算方程新式计算数据与实测数据之间的均方误差对比两种方法的拟合程度，结果表明两者的均方误差较小，所提方法在解决卫星螺栓连接结构动力学参数识别方面具有可行性和准确性．

• 间歇冷却结晶过程的CFD-PBM数值模拟

  覃渫兰,张磊,都健

  溶液结晶是一项重要的工业操作，被广泛用于各个领域．针对扑热息痛-乙醇体系，结合计算流体动力学、结晶动力学和粒数衡算模型建立了CFD-PBM耦合模型，模拟搅拌结晶器中的间歇冷却结晶过程．与实验进行对比表明，模拟结果和实验结果有较好的一致性．探究晶种加入、破碎过程、搅拌速度和降温速率对粒度分布的影响，得出如下结论：适当加入晶种可以避免新晶体成核造成的高过饱和度，从而获得具有平均粒径大、颗粒数多的粒度分布；采用合适的破碎模型，考虑更为全面的结晶动力学模型，能够提高产品粒度分布的预测能力；随着搅拌速度增大，颗粒数增加，颗粒的平均粒径减小；线性降温速率减小，产生的颗粒数减少，但颗粒的平均粒径增大．

• 太阳池型钾石盐热溶槽底层溶液提取和补充实验

  汤毅慧,赵启文,屠兰英,陈得清,赵榕

  太阳池型钾石盐热溶槽运行稳定后，采取合理方法提取和补充溶液是其实际应用的重要环节，影响其运行效率的主要因素为单次取补液量、取补液速率和补液管位置．为探索取补液最优方法，通过实验考察了单次取补液量、取补液速率和补液管位置对太阳池型钾石盐热溶槽性能的影响．结果表明：太阳池型钾石盐热溶槽运行至第6d时其密度、盐度与温度处于稳定状态，在15℃左右室温下运行稳定后其最高温度达到36.7℃；单次取补液量越大、取补液速率越快，热溶槽底层溶液温度下降越多，恢复时间越长，对盐梯度层的破坏也越明显．实验得出取补液最优方法：连续操作单次取补液量1000mL，间歇操作单次取补液量2000mL；取液管位置在热溶槽底部，补液管位置在距热溶槽底部150mm处；取补液速率1.243mL/s，太阳池型钾石盐热溶槽能够稳定运行，且单位时间内取补液量较大．

• 大连市大气中VOCs非靶标筛查与其臭氧生成潜势研究

  韩明哲,环久峰,乔显亮,孙畅,席金杨

  为了更全面地识别大气中挥发性有机物(VOCs)，通过建立VOCs高分辨谱库、优化匹配指数阈值、综合使用电子轰击和化学电离获取分子离子峰等步骤，采用气相色谱-静电场轨道阱高分辨质谱(GC-Orbitrap/MS)建立了环境空气中VOCs的非靶标筛查方法．结果表明，在大连市植物源和交通源采样点环境空气样品中共识别出244种化合物，其中148种的定性水平符合1级或2a级．对识别出的VOCs进行定量与半定量分析，发现交通源和植物源采样点样品的φ(TVOCs)平均值分别为(21.02±7.12)×10-9和(15.96±4.20)×10-9．应用最大增量反应活性(MIR)法评估了VOCs的臭氧生成潜势(OFP)，芳香烃和含氧挥发性有机物对两类采样点样品OFP的贡献率均较高，筛查出了一些以往受关注较少的VOCs，包含这部分VOCs后估算的OFP可增加11%以上．

• 基于线性规划的大连湾海域环境容量分析

  谭馨,项学敏,高范,环久峰,安津诺

  基于非结构化网格的MIKE21模型，在水动力(HD)模型的基础上叠加对流扩散(Transport)模块，考虑陆源排污口的影响，建立了大连湾海域二维污染物输运模型，对化学需氧量(COD)、溶解无机氮(DIN)、活性磷酸盐(PO3-4-P)环境容量进行了数值模拟．综合海洋功能区划要求和环境现状，采用线性规划的排海通量最优化法计算了各排污口的环境容量，提出了排污治理建议．结果表明大连湾内排污口的COD、DIN、PO3-4-P环境容量分别为17349.1、1532.7、148.7t/a．COD仍有排污空间，多个排污口的DIN和PO3-4-P呈超负荷状态．污水处理厂是主要的超标排放源，需优先进行削减控制．研究为合理有效利用海域环境容量资源、制定环境管理决策提供了参考．

• 餐厨垃圾酸碱度对黑水虻灭活致病菌效率影响

  金宁,姜慧敏,任苗苗,张守玉,刘燕霞,鲁红旭,许建强,贺高红,徐卫平

  黑水虻处理是近年发展起来的一种有机垃圾资源化方法，然而不同底物和处理方式下，致病菌的灭活规律存在较大差异，亟待研究和阐释．以沙门氏菌和大肠杆菌O157为模式致病菌，以不同初始pH条件下餐厨垃圾中致病菌的灭活规律为研究对象，分析致病菌灭活的主要因素和强化方法．结果发现，沙门氏菌在1~4d被灭活，大肠杆菌O157在2~6d被灭活，环境微生物以及物料酸性条件是致病菌灭活的主要因素．黑水虻是垃圾减量化的主要动力，但并不是致病菌灭活的主要因素．pH6.0、8.0的条件比pH5.3、10.0、12.0更具有优势，表现为较快的致病菌灭活速度、较高的黑水虻抗菌肽抑菌活性以及较快的幼虫生长速率．综上，黑水虻能够在减量化餐厨垃圾的同时灭活致病菌，初始pH6.0~8.0的条件值得应用和推广．

• 废轮胎热解油轻质馏分成分分布与柠檬烯提纯

  薛麟嘉,李爱民,张宇琳

  通过减压精馏的方式富集了废轮胎热解油的轻质馏分，并通过常压精馏的方式将轻质馏分分为6段，系统地研究了甲苯、乙苯、二甲苯、对伞花烃和柠檬烯等高价值物质的分布情况；随后使用乙二醇-环丁砜作为二元萃取剂针对柠檬烯富集馏分进行提纯研究．结果表明：甲苯主要分布在100~120℃馏段，乙苯和二甲苯主要分布在120~140℃馏段，柠檬烯和对伞花烃主要分布在160~180℃馏段．柠檬烯提纯方面，在20℃，乙二醇与环丁砜的质量比为3∶1，剂与油的质量比为5∶1的条件下对柠檬烯富集馏分进行10级萃取实验，可完全去除非烃类杂质，芳香烃杂质的质量分数下降至24.99%，柠檬烯的质量分数从33.81%提升至48.03%，柠檬烯萃取提纯的效果优于精馏提纯的效果．

• 基于ALE的充气式海上围栏系统气囊单元优化设计

  卢正起,李楷,常松亮,苑志江,蒋晓刚

  针对充气式海上围栏系统的气囊单元选型，在单层单气室气囊的基础上提出单层多气室气囊、双层多气室气囊两种改进型，建立静水海域中小艇以10、20、30m/s的初速度垂直撞击气囊中部3种典型拦截场景．基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)算法，应用有限元软件LS-DYNA进行数值模拟，通过小艇的最大碰撞力、最大反向加速度、单元失效比等数据，分析单层单气室气囊、单层多气室气囊、双层多气室气囊3种气囊单元对来袭小艇的拦截效果，发现双层多气室气囊的拦截能力最强．借助正交试验进一步优化双层多气室气囊的设计参数．通过优化后的结果发现，优化后的双层多气室气囊的最大碰撞力相比原设计方案提高了9%，显著提高了气囊的拦截能力．

• 考虑集卡到港时间延迟的堆场起重机动态调度研究

  王耀宗,胡志华,田曦丹,陈婉婷

  在集装箱码头的集港作业中，集卡延迟到港可能导致已制订堆场起重机作业计划变得次优甚至不可行．因此，及时为延迟到港任务更新作业计划具有必要性．考虑集卡到港时间延迟的堆场起重机动态调度问题，基于任务批次分配策略，将调度期划分为多个时段，在每个时段内生成作业计划．以完成时间最短为目标，建立起重机调度混合整数规划优化模型，并提出下界推导模型．提出迭代重优化框架，每当任务延迟到港，就会重优化相应批次的作业计划．在框架内，设计遗传算法求解各批次原有作业计划；设计贪婪插入算法重优化带延迟到港的任务，更新原有计划．实验结果表明，模型、下界推导模型具有正确性和有效性，算法具备良好的求解性能；缩短调度时段长度有利于快速生成起重机作业计划；延迟到港箱量占比越大，作业时间越长，且随着调度时段长度减小，这一影响逐渐弱化．

• 植物基生物质油对老化沥青再生效果研究

  李宁利,冯丽平,栗培龙

  为了探究生物质油作为再生剂的可行性，研究不同种类生物质油对老化沥青的再生效果．通过沥青三大指标试验和布氏旋转黏度试验对生物质油再生沥青的物理性能进行评价；通过傅里叶变换红外光谱试验分析不同种类生物质油的官能团结构，探究生物质油再生效果存在差异性的原因．结果表明：老化沥青中掺入10%的生物质油能有效改善其物理性能，提高针入度与延度，降低软化点与黏度．不同种类生物质油对老化沥青的再生效果不同，蓖麻类和果木类生物质油的再生效果最好，稻壳类和毛竹类生物质油次之，棉籽类生物质油的再生效果最差．红外光谱试验表明5种生物质油含有相同的官能团结构，蓖麻类和果木类生物质油含有较多的芳香族化合物，芳香族化合物的强度影响再生效果．5种生物质油对70#老化沥青的推荐掺量应控制在10%以下；对于90#老化沥青，蓖麻类与果木类生物质油的掺量应控制在10%以下，稻壳类、棉籽类与毛竹类生物质油的掺量需提高．

• 氯氧镁水泥固化淤泥力学性能试验与微观机理研究

  孙阳,刘文化,李吴刚,洪国钱,桑进,陶阳

  绿色低碳的氯氧镁水泥(MOC)在淤泥固化中具有较好的应用前景．目前，MOC固化淤泥领域对于MOC净浆中认为的较优水氯比区间(n(H2O)/n(MgCl2)=12~21)研究较少，相关反应机理尚不明确．选取5组满足该区间的水氯比(n(H2O)/n(MgCl2)=16，17，18，19，20)，通过无侧限抗压强度(UCS)、酸碱度(pH)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等试验，研究了水氯比、MgO掺量以及养护龄期对MOC固化淤泥力学性能以及微观机理的影响．结果表明：MOC固化淤泥的最优水氯比为17；MOC固化淤泥早强显著，但14d后无侧限抗压强度会有所下降；相同水氯比下，MgO掺量越高，生成的产物越多，无侧限抗压强度越大，pH也越高；MOC固化淤泥的产物以三相(3Mg(OH)2·MgCl2·8H?2O)为主，并含有少量五相产物(5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O)．研究成果可为MOC在淤泥固化领域中的应用提供理论支撑．

• 泥浆SAP脱水试验研究

  张金利,翟浩宇,侯栋友

  通过试验研究了高吸水性聚合物(SAP)对泥浆的脱水效果．确定了SAP在自来水、海水、泥浆中的吸水量．探讨了泥浆初始含水率、SAP消耗率及脱水次数等因素对泥浆脱水效果的影响．建立了SAP消耗率与泥浆含水率间的试验关系．为分析脱水后的土样强度，开展了快剪与无侧限抗压强度试验．对SAP回收利用方法进行了初步探讨．试验结果表明，SAP在自来水、海水、1倍液限泥浆、1.5倍液限泥浆中的吸水量分别为155、18、13、43g/g，表明溶液阳离子种类与水的存在状态显著影响SAP吸水量．SAP在泥浆中吸水时，可在8~12h达到最大吸水量，脱水效率较高．当泥浆初始含水率分别为42.3%与63.5%(对应1倍与1.5倍液限)时，经SAP板4次与11次处理后，对应SAP消耗量分别占干土质量的0.33%与0.95%，含水率均可降到约35%，SAP消耗量少，脱水效果明显．快剪与无侧限抗压强度试验结果表明，脱水后，快剪强度参数cq=11.5~12.7kPa，φq=4.9°~5.8°，无侧限抗压强度qu=20.9~24.6kPa，强度提高较大，与真空预压法相比，SAP脱水快，脱水效果优．SAP水凝胶在5.0%NaCl溶液浸泡30min，后轻热干燥，可有效回收SAP．