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当期目录

    2017年, 第51卷, 第12期 刊出日期:2017-11-30 上一期    下一期
    学报(中文)
    RP-3航空煤油替代燃料简化-优化反应动力学建模
    黄文宣,陈方,刘洪,黄小彬
    2017,51 (12):  1409-1414.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.12.001
    摘要 ( 636 )  
    针对传统化学反应机理简化方法无法兼顾精度和计算量的问题,提出了耦合化学反应机理简化和优化方法(CROM).应用CROM成功实现了对RP-3航空煤油3组分替代燃料详细化学反应机理的简化和优化,得到包含47组分、94反应的优化机理.采用优化机理,数值模拟了RP-3航空煤油在激波管和对冲火焰装置中的燃烧过程,并将模拟结果与文献实验值和文献计算值进行对比验证.结果表明,该优化机理能够准确预测RP-3航空煤油的点火延迟时间和火焰传播速度,且比文献的化学反应机理规模更小、计算效率更高,具有较高的工程应用价值.
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    基于多层次权重系数的结构动力学模型修正
    陈炉云,杨念
    2017,51 (12):  1415-1421.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.12.002
    摘要 ( 618 )  
    针对结构动力学模型修正问题,提出了一种改进的模型修正方法.在考虑模态频率因素和频率响应因素的模型修正方程基础上,建立了同时包含频率参数和结构响应参数的结构优化方程.根据复杂动力学问题中涉及的多参数因子和多层次问题,引入了多层次理论,提出了多层次权重系数问题,建立考虑多参数、多层次的结构动力学修正归一化模型.最后,以船艇基座结构为对象,开展了基座的模型修正数值计算.计算结果表明,所提出的方法可为复杂结构模型修正问题的研究提供新思路.
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    基于密度泛函理论的过渡金属酞菁配合物氧还原反应催化能力
    周苏,姜缜,DE LILE J R
    2017,51 (12):  1422-1427.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.12.003
    摘要 ( 623 )  
    通过分析钛酞菁(TiPc)、铁酞菁(FePc)、钴酞菁(CoPc)、铜酞菁(CuPc)和镍酞菁(NiPc)5种过渡金属酞菁配合物(TMPcs)的O2吸附能、OH吸附能、H2O2吸附能和H2O吸附能,发现TMPcs的氧还原能力与O2吸附能有一定关系,O2吸附能越大,其氧还原反应催化能力越强.基于密度泛函理论(DFT)和量子力学原理,计算了TiPc的相关吸附能,结果显示:在5种TMPcs中TiPc的O2吸附能力最强;TiPc的O2吸附能大于其OH吸附能;TiPc的O2吸附能远大于其H2O吸附能.在分析TMPcs反应机理的基础上,根据氧还原反应中吉布斯自由能的变化,比较TiPc、FePc、CoPc和Pt作为催化剂的4种情况,理论计算结果表明,TiPc作为催化剂的氧还原反应过程中没有明显的能垒,且速率控制步骤的能垒为零.由此可得,TiPc的氧还原催化能力优于已有实验结果的其他TMPcs和Pt,有可能替代Pt作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)的氧化还原催化剂.
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    中厚背水金属靶板抗钝头弹高速侵彻机制分析
    陈长海1,侯海量1,张元豪1,朱锡1,戴文喜2
    2017,51 (12):  1428-1434.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.12.004
    摘要 ( 723 )  
    为探讨中厚背水金属靶板抗高速钝头弹垂直侵彻机制,根据不同的受力状态及耗能机制,结合中厚背水靶板抗高速侵彻特点,将高速钝头弹垂直侵彻中厚背水金属靶板的过程分为压缩镦粗、剪切压缩和剪切扰动3个阶段.基于3阶段侵彻机制,建立了钝头弹高速侵彻中厚背水金属靶板的瞬时余速计算模型.采用该模型计算了质量为3.3g的立方体破片弹丸侵彻厚度为5mm背水钢板的瞬时余速,理论计算值与实验结果及相应的模拟计算结果均吻合较好.由于计算模型考虑了靶后水介质的动支撑作用和动能耗散等效应,对高速钝头弹侵彻中厚背水金属靶板的瞬时余速能进行更合理的预测,具有一定的理论价值和工程应用价值.
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    迭代去噪收缩阈值算法重构压缩全息
    白彩娟1,刘静1,蒋晓瑜2,张国贤1,黄开宇1
    2017,51 (12):  1435-1442.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.12.005
    摘要 ( 827 )  
    为了解决全息图像数据在传输过程中占用大量内存并在一定程度上增加设计成本的问题,在数字全息成像技术中,应用压缩感知理论,提出了一种基于迭代去噪收缩阈值算法(IDNST)的数字全息重构方法.IDNST算法引入了去噪迭代因子和正则化收缩因子,利用前2次迭代的值、不断更新的迭代参数以及不断收缩的正则化参数来获得新的迭代值,加快了收敛速度,提高了全息图像的重构精度.仿真结果表明,所提出方法能够高概率地恢复出原始图像.
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    最大熵方法求解分数布朗运动驱动的Fokker-Planck方程
    彭凌a,谢富纪b
    2017,51 (12):  1443-1447.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.12.006
    摘要 ( 561 )  
    采用最大熵方法求解由分数布朗运动驱动的 Fokker-Planck方程,得到了该方程的近似解.此外,还以分数布朗运动驱动的O-U过程为例,用最大熵方法对其进行数值分析,验证了所得的理论结果.
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    铜绿假单胞菌SJTD-1的磷酸化蛋白质组学
    邢雪娇a,李文婷b,侯敬丽c,刘建华b
    2017,51 (12):  1448-1455.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.12.007
    摘要 ( 523 )  
    制备了铜绿假单胞菌SJTD-1菌株的蛋白质组酶解产物,并利用二氧化钛磁珠从酶解产物中富集磷酸化肽.首次利用纳升液相色谱-质谱技术鉴定磷酸化肽的磷酸化位点,最终共鉴定获得13条磷酸化肽,分别来自12个磷酸化蛋白,其中有7个磷酸化蛋白在假单胞菌中是首次发现.分析鉴定到的磷酸化蛋白,发现大多与DNA复制、物质转运、能量代谢等密切相关.这是首次对铜绿假单胞菌SJTD-1菌株进行磷酸化蛋白质组学分析,为SJTD-1在DNA复制、物质和能量代谢以及细胞膜转运等方面的研究奠定基础.
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    基于功能性近红外光谱技术的脑机接口
    焦学军,张朕,姜劲,王春慧,杨涵钧,徐凤刚,曹勇,傅嘉豪
    2017,51 (12):  1456-1463.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.12.008
    摘要 ( 660 )  
    为了探究功能性近红外光谱技术(fNIRS)对相同动作的运动想象和运动执行区分可行性以及前额皮层对运动想象和运动执行分类准确率的影响,研究测量了15位受试者手臂伸展和手指敲击的运动想象过程和运动执行过程的前额皮层和运动功能皮层的血氧变化信号.提取均值,斜率,二次项系数和近似熵特征建立基于支持向量机的四分类模型.对应于手臂伸展和手指敲击的四分类模型,分别实现了87.65%和87.58%的分类准确率.相对于单独运动功能皮层区域建立的运动功能皮层-fNIRS-脑机接口,引入前额皮层血氧变化信息能显著提高脑机接口分类性能,且对手指敲击动作的提高效果大于手臂伸展动作.因此,前额皮层区域的血氧响应生理特征能提高fNIRS-脑机接口的分辨性能,同时验证了fNIRS-脑机接口应用于多种肢体动作脑功能活动提取的可行性.
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    浅海环境下低频声信号传播特性研究
    祝捍皓1,郑广学1,张海刚2,郑红1,林建民1,汤云峰1
    2017,51 (12):  1464-1472.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.12.009
    摘要 ( 754 )  
    针对典型浅海海洋环境下的低频声传播问题,以快速场方法为建模手段,以声能流为研究对象,结合具体算例模拟研究了不同浅海环境参数对低频声信号传播特性的影响规律.研究结果表明:矢量场中质点垂直振速传播衰减远大于同点声压与水平振速传播损失;海洋环境参数、声源参数、海底声学参数均对低频声信号传播具有重要影响,其中又以海底声速对声能量传播特性的影响最为显著.
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    多约束受扰追踪的微分对策滚动时域轨迹优化
    程瑞锋1,刘卫东1,高立娥1,康智强2
    2017,51 (12):  1473-1479.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.12.010
    摘要 ( 574 )  
    针对复杂洋流干扰环境下水下多约束追踪问题,提出一种滚动时域非线性微分对策控制策略.基于智能体自导探测信息,建立水下追踪相对运动模型与追踪过程约束.通过分析追踪特性,确立以相对运动信息为变量的微分对策模型,结合零效控制和滚动预测算法的实施,设计出一种考虑过程约束和干扰的具有终端约束的水下追踪制导律.对不同期望终端交会角进行追踪的仿真结果表明,该制导策略能有效对抗干扰、实时调整约束,具有良好的时效性和较强的鲁棒性.
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    自主水下航行器载荷侧向分离三维运动仿真分析
    杜晓旭,崔航
    2017,51 (12):  1480-1487.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.12.011
    摘要 ( 577 )  
    为了对自主水下航行器(AUV)载荷侧向分离安全性进行研究,建立了AUV载荷侧向分离三维运动模型.基于多刚体系统笛卡尔动力学理论,考虑了侧向分离过程中载荷与运载器之间的耦合运动关系,采用带拉格朗日乘子的多体系统动力学方程,建立载荷侧向分离三维运动模型;基于刚体动力学理论,采用牛顿-欧拉方法,建立AUV载荷侧向分离后载荷与运载器的单刚体运动模型.为避免求解过程中出现约束违约现象,采用约束违约稳定法对AUV载荷侧向分离多体系统运动方程进行处理,采用四阶龙格库塔积分算法对一定工况下载荷侧向分离运动进行仿真,结果表明所建立的AUV载荷侧向分离三维运动模型是有效的.
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    空化器直径对超空泡航行器空泡性能的影响
    李懿霖,宋保维
    2017,51 (12):  1488-1492.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.12.012
    摘要 ( 655 )  
    为探索空化器直径对超空泡航行器受力性能和空泡性能的影响,针对具体超空泡航行器模型,建立计算流体力学(CFD)模拟数学模型,并进行了模拟分析.分析结果表明:航行器阻力系数随着空化数的增加,先缓慢线性增加到临界空化数,随后快速非线性增加;空化器直径越大,全空化状态下航行器的阻力系数、临界空化数和航行器在大空化数下的阻力系数越大,并且航行器产生空泡的能力越强.
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    深水半潜式平台的涡激运动I.关键特性研究
    单铁兵,沈志平
    2017,51 (12):  1493-1503.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.12.013
    摘要 ( 688 )  
    采用数值计算和模型试验相结合的方法对深水半潜式平台涡激运动特性进行了系统研究.模型试验在拖曳水池内开展,采用4点水平系泊方式;数值计算选用黏性流的计算流体力学方法,建立适用于研究平台涡激运动的分析方法,开发合理的网格划分模式,引入网格变形和重构技术解决非线性的流固耦合问题;研究半潜式平台在不同来流角度下的横荡运动、纵向偏移特征;深入研究涡激锁定现象,给出不同角度下的漩涡锁定区间,获得涡激锁定的相关特性;研究平台涡激响应随折合速度所经历的演化过程;揭示了平台涡激运动随时间变化的发展阶段,分析各阶段漩涡泄放的特点.
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    深水半潜式平台的涡激运动II.船型优化研究
    沈志平,单铁兵,潘方豪,张海彬,王璞
    2017,51 (12):  1504-1511.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.12.014
    摘要 ( 778 )  
    基于CFD数值计算方法对深水半潜式平台的涡激运动开展优化研究,提出一种能够抑制涡激运动的半潜平台新形式,并应用模型试验进行对比验证.研究了新型平台和传统型平台的涡激运动特征,对纵向偏移、横荡响应的幅值和分布规律,锁定区间等关键因素进行对比分析;研究了各方向耦合作用下平台的轨迹特征;详细分析了新型平台的减涡机制,从平台泄涡结构和涡激响应的均匀性、稳定性以及响应幅值等方面展开研究,阐述立柱的横剖面形状,排列形式等对平台涡激运动性能的影响.研究表明,这种“立柱的横剖面形状为梯形,呈外八字对称排列”的新型平台形式对抑制平台涡激运动具有积极影响,有助于减少或延缓强非线性涡激运动对系泊、立管系统的破坏作用.
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    基于海气耦合模型的渤海湾风暴潮数值模拟
    李勇1,2,陈鑫3,田立柱1,2,李建芬1,2
    2017,51 (12):  1512-1519.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.12.015
    摘要 ( 538 )  
    为了更加准确地对渤海湾沿岸的风暴潮进行数值模拟,研究构建了WRF-ROMS相耦合的海气耦合计算模型,耦合模型能在更加真实的动力环境下研究大气与海洋之间的相互作用.耦合过程中利用开源的耦合器和网格重建程序实现了海洋模式和大气模式之间实时的数据交换.基于所构建的海气耦合模型模拟了2003年10月中旬发生在渤海湾的一次典型寒潮.研究表明,海气耦合模型能够较好地模拟出渤海湾风暴潮期间温度场、风场、潮位以及潮流场的变化特征.强冷空气南下所形成的持续偏东大风是引发渤海湾寒潮的主要强迫动力,这是由渤海湾的地形以及岸线分布特点决定的.偏东持续性大风导致的风应力增水作用与天文大潮相叠加容易产生大型风暴潮,给渤海湾近岸地区的社会经济和人民生命财产带来巨大的安全隐患.
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    基于多目标遗传算法的多星座选星方法
    徐小钧1,2,马利华1,艾国祥1
    2017,51 (12):  1520-1528.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.12.016
    摘要 ( 801 )  
    为了提高接收机导航定位的实时性,需要从大量的可见卫星中选取几何布局较好的星座组合进行定位解算.提出多星座选星可以作为有约束条件的离散型多目标优化问题求解,并基于NSGA-II遗传算法提出了一种多星座选星方法.该方法能综合优化几何精度因子(GDOP)和选星数目,可以在减少接收机运算量的同时获得良好的定位精度.仿真结果表明,利用该方法在静态和动态情况下均有良好的有效性和实时性.
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