大连理工大学学报杂志

大连理工大学学报杂志2024年第4期

• 基于铑催化亲核环化/炔烃芳基化的3-烯基吲哚合成

  李锦晨,叶智识

  3-烯基吲哚是一类重要的生物碱骨架，广泛存在于天然产物、药物及生理活性化合物．为发展高效且简洁的3-烯基吲哚合成方法，采用了铑催化亲核环化/炔烃芳基化串联反应．首先利用N-(2-(环丙基乙炔基)苯基)-4-甲基苯磺酰胺为模型底物，探索邻氨基苯乙炔类化合物胺铑化形成的3-吲哚铑中间体与模型底物另一分子中炔基的插入反应．通过金属前体、配体和溶剂等反应条件的系统优化，发现在以Rh(COD)2BF4为金属前体，4，5-二(二-叔丁基膦)-9，9-二甲基氧杂蒽(tBuXantphos)为配体，四氢呋喃(THF)为溶剂，80℃下反应获得了94%的产率和24∶1的区域选择性．反应表明其具有优秀的底物普适性和良好的官能团兼容性，从中等到优秀的产率和从良好到优秀的区域选择性．机理研究表明磺酰基在反应中具有定位导向作用，不但促进3-吲哚铑中间体与炔烃插入反应，而且控制反应的区域选择性．

• 基于流程模拟的脱矿胜利褐煤水蒸气气化研究

  朱宏跃,路荣荣,班延鹏,周丹,刘一鸣

  采用AspenPlusV14建立了固定床煤气化炉的稳态流程模型，对脱矿胜利褐煤(SL+)及其加氢氧化钠样品(SL+-NaOH)水蒸气气化过程进行模拟研究．依据实验数据对所建模型进行了准确性验证，证明该模型预测的合成气收率与实验值吻合较好．基于该模型，研究了汽煤比和气化温度对合成气组成和有效气(CO+H?2)收率的影响．结果表明，SL+气化合成气中有效气摩尔分数随汽煤比的增大先增大后减小，在汽煤比为0.74时达到最大值75.7%．气化温度对两种煤样的有效气组成影响较大．SL+-NaOH中H2和CO2的产量明显增加，而CO产量相较于SL+明显减少．

• 污泥焚烧灰中磷在超临界CO2水热液中迁移转化

  刘心怡,李爱民,傅泽刚

  基于超临界CO2水热液具有强酸性，且传质性能好，易于分离回收和可调控等优点，提出了超临界CO2水热液浸出污泥焚烧灰(incineratedsewagesludgeash，ISSA)中磷的新方法．研究了ISSA中磷在超临界CO2水热液中的迁移转化行为．考察了ISSA中磷形态及其矿物相，研究了压力、反应时间和液固比对ISSA中磷迁移转化的影响，并分析了超临界CO2优秀的传质效果、反应中碳酸盐的生成以及ISSA表面反应位点的增加对ISSA中磷迁移转化速率的影响．结果表明：ISSA中磷含量高，且以非磷灰石无机磷(NAIP)为主；在压力为8.7MPa、反应时间为60min、液固比为20mL/g的超临界CO2水热液中，ISSA中磷的浸出率可达67.5%．该方法可替代目前酸碱顺序提取中的酸浸出工艺，在大幅缩短磷浸出时间的同时，提高了磷的浸出率，并彻底避免了重金属的浸出．该研究能够为绿色高效磷回收技术的开发提供理论依据和数据支持．

• 基于改进机器学习的PM2.5浓度预测模型研究

  丁成亮,郑洪波

  针对现有机器学习模型预测PM2.5浓度存在模型过于复杂、没有考虑时空信息和缺失值填补不准确而导致模型性能下降的问题，利用随机森林取代统计学方法填补缺失值，并纳入时空因素提升模型精度．建立了综合遥感数据、气象及协同污染物数据，适用于沿海城市的PM2.5浓度预测模型(K-means-RF-XGBoost模型)，模型预测耗时仅为BP神经网络的4%．利用2019年大连市实时监测数据对模型PM2.5浓度预测进行训练和测试，结果表明，建立的K-means-RF-XGBoost模型预测PM2.5浓度有很高的准确性，与没有考虑时空信息的同种模型相比均方根误差(erms)降低了约48%，决定系数(R2)提升了约10%；能有效地预测高PM2.5浓度并适用于波动范围大的情况，如春季模型在测试集中R2可达0.935；同时在日级预测上表现优异，R2可达0.819．该研究为沿海城市PM2.5浓度预测提供了新思路．

• 混合制冷工质波转子结构性能优化

  张璐伟,代玉强,张德聪,俞宁

  将波转子嵌入自复叠制冷循环中，利用运动激波和膨胀波可以在设备通道内实现体积功的直接交换，缩短了高低压流股的能量传递路径，对提升制冷系统的能效有益．采用数值计算，完成了膨胀比为1.8、增压比为1.25条件下R134a/R23混合制冷工质的波转子波图．考虑到波转子设备出入口流体速度在周向的分量会对设备性能产生影响，完成了出入口的倾斜角度优化．研究发现，在转动方向上中压出口倾斜6°、高压入口倾斜3°、低压入口倾斜2°的结构，可使波转子的理论引射率自33.20%提升至37.29%，达到了小膨胀比下波转子的最优引射性能．根据波图，高低压流股的交界面轴向耗散较小，在原有尺寸基础上，轴向尺寸缩短50%时未发现引射率急剧下降现象，该结论对缩短波转子轴向尺寸具有重要意义．

• 可变厚度机翼气动特性优化方法

  徐凯,段富海

  为了使飞行器在不同飞行状态下均保持良好气动特性，提出了一种可变厚度机翼气动特性优化方法．首先，以NACA0012为设计翼型，采用CST方法将翼型参数化，利用Isight集成XFoil对目标翼型优化，得到优化后翼型参数并进行气动特性分析；其次，基于优化结果，利用Fluent对翼型气动特性进行分析，得到翼型变截面厚度变化前后表面压力分布情况．结果表明，对于NACA0012翼型，在飞行马赫数为0.3、迎角为10°时，变形优化后可以使升阻比提高13.06%．

• 基于模糊终端滑模控制器的路径跟踪横向控制策略

  葛程,李伟东,黄振柱,何精武,马草原

  为了解决智能车辆采用传统滑模控制器(SMC)时跟踪精度较差和稳定性欠佳的问题，提出了一种基于模糊终端滑模控制器(FTSMC)的路径跟踪横向控制策略．首先，建立了车辆二自由度动力学模型和路径跟踪误差模型，并采用改进的指数趋近律设计了终端滑模控制器(TSMC)．其次，为解决SMC抖振问题，通过模糊逻辑在线优化指数趋近律中的边界层，并基于Lyapunov稳定性理论证明了控制系统的稳定性．最后，建立了Matlab/Simulink和Carsim联合仿真模型，验证了所提控制策略的有效性．结果表明，在低、高车速两种工况下，FTSMC的横向位移偏差最大值分别降低了14.4%和23.3%，横摆角偏差最大值分别降低了11.0%和18.9%，抖振现象得到了显著的抑制．

• 珊瑚砂抗剪强度及颗粒破碎影响因素试验研究

  娄昕骐,刘文化,李吴刚

  珊瑚砂质脆易破碎，其力学与变形特性有别于石英砂．为研究粒径、预压缩对珊瑚砂抗剪强度及颗粒破碎的影响，对珊瑚砂试样进行了侧限压缩试验与三轴剪切试验．同时探讨了珊瑚砂-石英砂混合物在三轴剪切状态下的力学和变形特性．结果表明，破碎后的珊瑚砂颗粒主要集中在较原粒径小一级的粒径中；初始粒径越小，颗粒团簇现象越明显；粒径对颗粒破碎影响较大，大于1mm粒径的珊瑚砂颗粒破碎尤为明显；破碎后的珊瑚砂颗粒粒径主要集中在大于0.25mm的范围内．预压缩(颗粒破碎)会导致珊瑚砂内摩擦角增大，掺入石英砂对珊瑚砂内摩擦角影响很小，预压缩和掺入石英砂都会减小珊瑚砂的假黏聚力，石英砂掺量越多，假黏聚力降低越明显；预压缩、增加石英砂掺量和增大粒径都会减小颗粒团簇程度，同时增大颗粒破碎程度．

• 空投方舱入水静力分析研究

  李铁骊,周燹,黄珍秋,林焰

  针对降落伞空投方舱入水问题进行了静力分析，以得到典型载况下的最佳入水角．确定了方舱主尺度及船型参数．首先，假定入水角，计算不同吃水深度下的静水力特性；然后，假定重心高度，计算艏部和艉部入水时的复原力矩，得到复原力矩曲面图谱；最后，通过计算超载、满载和空载3种典型载况下的倾覆力矩，进一步确定入水静力平衡曲线，得出3种典型载况下的最佳入水角．结果表明：在艏部入水时，超载下最佳入水角为38°，满载下最佳入水角在10°~90°，空载下最佳入水角为12°；在艉部入水时，超载下最佳入水角为58°，满载下最佳入水角为55°，空载下最佳入水角为51°．并可将结果用于约束其他载况下的最佳入水角．通过空投方舱入水角要求可约束某一载况下重心高度可行域，为后续设计和空投入水提供技术参考数据．

• 导管螺旋桨瞬时尾部涡演化数值研究

  葛泽昊,王彧,刘政沅,刘辉,周波

  导管螺旋桨是目前船舶的主要推进装置之一．导管可以减弱梢涡作用，提供部分推力．基于分离涡模拟方法，对导管螺旋桨的瞬时尾部流场及功率谱密度进行了计算，对比分析了导管螺旋桨瞬时尾部流场涡量、压强、动能的演化情况．计算结果表明，加速型导管增强了螺旋桨周围的周向流动，从而有助于回收涡流动能，提高推进效率；导管可以延迟梢涡收缩，减小收缩的程度，起到抑制梢涡的作用；尾部流场动能谱分析定量描述了尾部涡结构的演变，观察到尾部涡结构的分组与配对现象；导管螺旋桨在特征频率附近的动能谱振幅明显减小、衰减加快．

• AlGaN/GaN HEMT小信号放大电路设计及放大增益预测

  叶宇帆,张贺秋,夏晓川,郭文平,黄慧诗,梁晓华,梁红伟

  采用计算机辅助设计技术(TCAD)对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件进行了仿真,并利用Multisim设计了AlGaN/GaNHEMT器件的低频小信号放大电路.由于GaN材料的宽带隙和高载流子迁移率,HEMT器件可以在空间科学应用中取代Si基MOSFET.TCAD的仿真结果通过与测试结果的比较进行了修正.通过Multisim仿真结果与搭建的AlGaN/GaNHEMT共源共栅放大电路的测试结果对放大电路的放大特性进行了验证.以此为基础,利用TCAD模拟改变了结构参数的器件特性并采用改进了结构参数的AlGaN/GaNHEMT设计共源共栅放大电路.仿真结果表明,该放大电路在低频和室温下的电压放大能力可达6200倍.

• 基于毫米波雷达点云数据的室内人员信息检测

  赵亮,李论

  在使用毫米波雷达进行室内人员信息检测时，其信号处理阶段采用的静态杂波滤除算法有效地滤除了检测区域中包括墙壁、地面、桌椅等在内的静止目标，实现了对运动人员的检测，但同时会导致静止人员被漏检．为此提出按照径向速度把点云数据划分为动态数据和静态数据，先剔除动态数据，然后累积剩余的静态数据．在达到指定的累积帧数时，进行密度聚类，以簇的数量作为人员的数量，簇的中心坐标作为人员的位置．通过实验，验证了所提出方法的有效性，在室内办公场景下，人员数量统计平均绝对误差为0.81，人员位置估计均方根误差为0.1m．

• 一种基于KPCA-SCSO-SVM的装甲车发动机状态评估方法

  李英顺,于昂,姬宏基,李茂,郭占男

  润滑油在发动机各部件间流动时，不仅发挥其应有的功能，同时也承载了丰富的关于发动机运行状况的信息，能够有效地反映发动机状态．以某型装甲车底盘发动机为对象，提出一种对润滑油信息进行分析以实现发动机状态评估的方法．该方法基于核主成分分析(KPCA)和沙猫群优化(SCSO)算法优化的支持向量机(SVM)，使用KPCA对收集的油液数据进行降维处理，得到的降维数据作为SVM的输入．随后，应用SCSO算法优化SVM的关键参数，建立状态评估模型．通过实际数据的实验验证及与其他几种状态评估模型的比较，结果显示该方法准确率达到了97.35%，能有效评估发动机状态，从而为发动机的维护提供重要参考．

• 半直线上三阶多点边值问题共振情形下可解性

  杜睿娟

  运用Mawhin重合度理论,讨论一类半直线上三阶多点边值问题(q(t)x″(t))'=f(t,x(t),x'(t),x″(t)),a.e.t∈[0,+∞);x(0)=Σmi=1αix(ξi),x'(0)=Σnj=1βjx'(ηj),limt→+∞q(t)x″(t)=0在dimKerL=2共振情形下的可解性,获得了该边值问题至少存在一个解的充分条件.这里f:[0,1]×R3→R满足L1[0,+∞)-Carathéodory条件,αi,βj∈R(1≤i≤m,1≤j≤n),0<ξ1<ξ2<…<ξm<+∞,0<η1<η2<…<ηn0,q(t)∈C[0,+∞)∩C2(0,+∞),1/q(t)∈L1[0,+∞).