大连理工大学学报杂志

大连理工大学学报杂志2023年第4期

• 具有烯/炔烃分离性能的钴金属有机笼功能化石墨烯

  王赫,王铭,刘艺伟,段春迎

  为实现乙烯/乙炔高效分离，以联苯胺-吡啶-2-甲醛形成的双臂二齿有机配体与钴离子配位自组装合成了四面体金属有机笼(MOCs)：Co4(LBA)6(ClO4)8(Co-LBA，LBA=\-4，4′-二胺，N4，N4′-二(2-吡啶亚甲基))．结构分析表明Co-LBA的窗口尺寸(0.4nm)恰好处于乙炔动力学直径(0.334nm)和乙烯动力学直径(0.418nm)之间．为避免Co-LBA微孔结构对乙炔吸附动力学的限制，进一步通过浸渍法将其分散到氧化石墨烯(GO)基底上，煅烧得到稳定的多级结构Co-LBA功能化石墨烯材料(Co-LBA@rGO)．透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和N?2吸附结果表明，在Co-LBA@rGO复合材料中，Co-LBA保持笼状结构且高度分散在石墨烯层间，从而使材料同时具有微孔和介孔两种分子扩散通道．在室温条件下，Co-LBA@rGO展示出显著的选择性吸附乙炔能力，p/p0为0.5时乙炔与乙烯吸附量比达到12.5，具有潜在的烯/炔烃分离应用前景．

• 气波两相作用规律及增压特性研究

  唐志鹏,代玉强,李陌晗

  波转子作为一种非定常流动设备，工作时膨胀侧和压缩侧被接触面隔开，可以实现传统压缩机无法完成的两相增压过程．有机工质在波转子内会发生复杂的相变流动，其气波作用规律及增压特性研究是一项重要工作．为此建立了有机工质两相激波管数值求解模型，计算得到了激波管内气波两相作用规律及增压特性．结果表明：两相激波管闪蒸增压过程中，不仅发生了液体闪蒸，还存在气体再冷凝现象；对于纯液相闪蒸增压，在初始压比为6的情况下，R134a的一次增压比可以达到1.7，且在相同条件下R134a的二次增压比要比R23的高17.4%；对于不同液相体积分数下的闪蒸增压，部分液相闪蒸随着液相体积分数的增加，增压效应逐渐减小．

• 真实气体非定常波系交互作用求解方法

  李陌晗,代玉强,张德聪,俞宁

  真实气体气波相互作用效应在气波类机械的设计中至关重要，波系之间的相交反射直接影响设备的工作过程．目前由于真实气体非定常波系理论较为匮乏，设计者不得不先采用理想气体模型进行初步估计，然后利用计算流体力学(CFD)进行校正，消耗了大量的计算资源和时间．为此建立了真实气体非定常波交互作用求解方法．首先给出了跨越单一波的计算方法，对于激波采用Rankin-Hugoniot关系迭代波后温度，对于膨胀波利用Simpson公式对黎曼不变量进行数值积分求解波后气流速度．随后给出了简单波与激波的相遇、反射等作用的计算方法．计算结果与CFD模拟的压力和温度具有较好的一致性，并且在计算时间上比CFD有明显的优势．

• 电辅助缓解MXene膜污染及电化学清洗膜再生

  余慧,魏高亮,张奇,陈硕

  膜污染是膜分离技术在水处理应用中的突出问题．利用MXene(Ti3C2Tx)高导电性的优势，构建电辅助MXene膜分离体系，在膜上施加负电压，以缓解膜分离腐殖酸过程中的膜污染及对污染后的膜进行清洗再生，并探究了其作用机理．结果表明，膜分离腐殖酸过程中施加-2V电压在稳定阶段的膜通量比不加电时增加了18.5%，在污染后的膜上施加-3V电压能够高效实现膜清洗再生，-3V处理10min膜通量恢复率达到92%以上，且不对膜造成损伤．机理研究表明，低电压(-2V槽压)下道南效应增强，使膜对腐殖酸的静电斥力增大，缓解膜污染，高电压(-3V槽压)下增强的道南效应与析氢反应共同作用，大幅提升的静电斥力能够快速实现原位膜再生．

• 粉煤灰制备轻质多孔保温材料研究

  黄加兴,李爱民,王雪雪

  在建筑外墙上使用保温材料可有效减少建筑物内外的热量交换，降低能耗．针对无机保温材料密度较大、隔热性能较差的问题，以粉煤灰为原料，通过添加SiC发泡剂和Na2CO3、MgO等助熔剂制备轻质多孔保温材料，通过正交实验选择合适的烧制条件．结果表明，当SiC添加量为0.8%，Na2CO3和MgO添加量均为6.0%，烧制温度为1200℃，升温速率为10℃/min，保温时间为10min时，制备了表观密度仅为0.30g/cm3的样品，其导热系数低至0.16W/(m·K)，抗压强度为0.67MPa，且内部气孔大小及分布十分均匀，可作为建筑物外墙的保温材料．研究为制备轻质多孔无机保温材料提供了实验数据支持，为粉煤灰的高值化利用提供了新的途径．

• 高超声速飞行器布雷顿循环PCHE中CO2换热特性数值研究

  王彦红,孙文清,东明,李素芬,李洪伟

  基于高超声速飞行器布雷顿循环中印刷电路板换热器(PCHE)的应用，对PCHE通道中的超临界换热进行了数值研究．阐述了热侧运行参数和冷侧运行参数对换热的影响机制．考察了热侧流体温度、流线和湍动能的分布情况．评价了热侧流、壁面流和通道综合换热系数，建立了热侧换热关联式．计算结果表明：热侧压力提高、热侧进口温度下降、冷侧进口温度减小，均导致热侧换热增强．局部高湍动能是强化换热的原因．提高热侧参数可使通道的耗散性更小．

• 基于聚类分析及灰色关联度的船舶系缆力影响因素分析

  麻云平,李楷,郑奕,刘松,王运龙

  为研究风、浪、流、涌以及船舶装载状态等因素对码头系泊船舶缆绳受力影响的相对大小及线性关联程度，基于水动力计算软件AQWA计算获得400组不同影响因素组合下的缆绳受力数据，运用机器学习中常用的无监督学习算法k-means++算法以及灰色关联分析方法，分析缆绳受力与影响因素的内在联系．根据分析结果，获得了各因素对不同位置缆绳受力影响的相对大小及线性关联程度．该方法可用于优化系泊缆绳的布置方案．

• 基于改进YOLOv5模型的船舶焊缝缺陷检测方法

  高翔,李楷,衣正尧,周玉松,陆丛红

  当前船舶焊缝缺陷检测主要是通过人工目视的手段检查焊缝的射线探伤图像进行的，存在耗时长、工作量大、效率低的问题，为此提出了一种基于改进YOLOv5模型的船舶焊缝缺陷检测方法．首先对1152张船舶焊缝射线图像进行标注，建立船舶焊缝射线图像数据集；然后根据船舶焊缝缺陷几何尺寸小、特征不明显的特点，对YOLOv5模型进行改进．通过对图像进行正弦灰度变换，提高缺陷处的对比度．加入卷积注意力模块(CBAM)，增大感兴趣区域的权重．增加检测尺度，提高对微小目标的检测精度．计算对比检测结果表明，使用改进的YOLOv5模型对船舶焊缝缺陷进行识别，使精确度从95.3%提高到98.4%，召回率从77.5%提高到77.9%，交并比为0.5时的平均精确度从81.5%提高到84.2%，证明该方法可以有效地改进船舶焊缝缺陷检测的效果．

• 渔船减阻球鼻艏模型优化研究

  张亚,庞洪祯,徐梦婷,刘冰清,白世阳

  为探究球鼻艏变化对渔船水动力性能的影响，在母型船直立艏方案的基础上，以总阻力为优化目标，进行增设球鼻艏设计．首先对渔船进行参数化建模，采用自由变形(FFD)方法对艏部的几何参数进行改造；然后使用拉丁超立方设计方法进行采样，将CFD数值模拟与BP神经网络相结合，建立以高度精确的数值模拟为优化特征的母型船预测模型；最后利用遗传算法对渔船进行目标优化，寻求总阻力优解的设计点．结果表明：基本船型配合增设优解的球鼻艏后，在3种航速情况下，总阻力分别减小0.30%、0.58%、1.02%．

• C9石油树脂对3D打印沥青性能影响研究

  龚芳媛,程雪佼,方冰杰,拜佳威

  SBS/胶粉复合改性3D打印沥青作为裂缝修补材料存在相容性不足的问题．为改善其储存稳定性并保证其高温性能，选用不同掺量的C9石油树脂对3D打印沥青进行改性．根据针入度、软化点、延度、锥入度、弹性恢复率、177℃旋转黏度等试验，研究C9石油树脂对3D打印沥青物理性能的影响；采用离析试验评价C9石油树脂对3D打印沥青相容性的影响；通过温度扫描试验和多重应力蠕变恢复试验探究C9石油树脂对3D打印沥青流变性能的影响；借助傅里叶变换红外光谱仪和荧光显微镜进一步分析3D打印沥青微观结构．宏、微观试验结果表明，当C9石油树脂掺量从0%增加至4%，3D打印沥青的针入度和锥入度分别减小5.7%和6.3%，软化点和177℃旋转黏度分别提升1.25℃和0.42Pa·s，延度和弹性恢复率小幅降低；3D打印沥青的48h软化点差值从6.7℃降至1.6℃，相容性得到有效改善；3D打印沥青的高温稳定性和抗永久变形能力增强；3D打印沥青中芳香酚含量增加，聚合物改性剂均匀分布、充分结合形成更稳固的空间结构，此过程主要表现为物理改性．推荐3D打印沥青中C9石油树脂的最佳掺量为4%．

• 基于车辆超载预警系统的导电混凝土导电性能研究

  冉武平,虞晨曦,胡政,张祖盼,杨李程,艾贤臣

  通过正交实验设计，进行了基于车辆超载预警系统的不同导电材料掺量比条件下导电混凝土导电性能探究．实验结果表明：1.2MPa荷载以内，导电性能随着荷载的增大而增强，但增强趋势逐步衰减；通过压敏性分析，得出钢纤维体积分数0.15%、石墨体积分数1.00%、碳纤维体积分数0.35%、硅灰质量分数3.50%为导电材料的最佳掺量比；4种导电材料对导电混凝土压敏性和电阻的影响由强到弱分别为钢纤维、硅灰、石墨、碳纤维和硅灰、钢纤维、碳纤维、石墨；随着碾压次数的增多，试件的压敏性降低而压力敏感特性趋于稳定，第4次实验后压敏性下降3.5%，电流-荷载曲线均呈现先增大后减小的趋势．

• 基于两步特征加权的模糊支持向量机算法

  鞠哲,宋一明

  提出一种基于两步特征加权的模糊支持向量机算法．首先，利用信息增益算法获取样本的特征权重．然后，计算最大权重的特征与其他特征间的斯皮尔曼相关系数，并将二者相乘后再与原有的特征权重相加，得到新的特征权重，减少弱相关和不相关特征对分类造成的影响．最后，在设计样本模糊隶属度时，不仅考虑样本与类中心的距离，还引入了样本间的亲和度，并将二者进行融合，以此减弱样本分布不均对分类精度的影响．在UCI数据集上的实验表明，与现有流行的几种模糊支持向量机算法相比，所提算法在准确率和F1值上得到了提升．