上海交通大学学报

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彭佳杰, 潘权稳, 葛天舒, 王如竹

2020,54 (7): 661-667.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.019

摘要 ( 917 )

PDF(1839KB) ( 488 )

由太阳能热驱动的吸附式冷热联供系统可以输出温度适宜的冷风和生活用水，且无需冷水回路和冷水驱动水泵，可满足小型化应用的需求.为了探究该系统的运行性能及其影响因素，对1种由2个吸附床、1个冷凝器和1个重力热管型蒸发器组成的硅胶-水吸附式冷风机进行了实验研究，确定了机组的动态运行特性.结果表明，机组能够有效利用62～85℃范围内的太阳能热水，系统的冷量为0.95～2.76kW，制冷性能系数为0.24～0.46，综合性能系数为 1.48～2.40，机组单个循环最佳制冷时间为750s.当驱动热水、冷却水和冷风的进口平均温度分别为85.1℃、29.9℃和29.5℃时，冷风和冷却水的出口平均温度分别为22.4℃和40.1℃.实验结果为高效利用太阳能实现冷热联供提供参考依据.

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反向传播神经网络对多结构翅片管换热器变工况性能预测适应性研究

李强林, 曾炜杰, 田镇, 谷波

2020,54 (7): 668-673.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.147

摘要 ( 887 )

PDF(1690KB) ( 368 )

基于多结构翅片管换热器变工况实验数据，研究神经网络模型在水-空气翅片管换热器性能预测方面的可行性.建立2排管、3排管翅片管换热器在制冷、制热工况下的反向传播神经网络模型，优化并确定单隐含层和双隐含层情况下较优的网络结构，模型预测误差达到1%左右.以指定结构翅片管换热器数据作为测试集，对比单隐含层和双隐含层网络模型在性能预测方面的效果.研究结果表明：对于制冷工况，双隐含层模型不能提高模型精度，反而会因为过拟合导致部分参数的预测精度降低；对于制热工况，双隐含层模型在预测结果精度上有明显的提高.

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基于支持向量机回归的曲面零件涡流测距标定方法

陶正瑞, 党嘉强, 徐锦泱, 安庆龙, 陈明, 王力, 任斐

2020,54 (7): 674-681.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.99.010

摘要 ( 843 )

PDF(3728KB) ( 346 )

以燃料贮箱筒段外表面聚氨酯泡沫层厚度测量精度要求为例，开展4种常见曲率筒段试件标定试验；提出基于支持向量机回归的涡流测距标定方法，建立提离距离预测模型(LDPM)，用于曲面零件涡流测距；研究曲率对涡流测距测量误差的影响规律.根据测量误差产生的原因将测量误差分为两部分：表面曲率误差和其他误差，分析误差分量在传感器量程范围内相对大小的变化规律，为曲面测量误差补偿提供参考依据.此外，对比分析LDPM与常用标定方法获得的标定函数在测量精度、计算速率方面的优劣，为曲面零件涡流测距选用何种标定方法提供建议.研究结果表明：LDPM在传感器量程初始阶段，表面曲率误差对曲率不敏感；在量程中点附近，表面曲率误差绝对值随着曲率的增加，先减小后上升；在终点区域，表面曲率误差绝对值随着曲率的增加而上升.在整个量程范围内的不同测量区间，其他误差保持不变.此外，LDPM可以将测量误差控制在［-0.5, 0.5］mm，精度与5项多峰高斯拟合相当，高于4次多项式拟合，能够满足厚度测量精度要求，无损检测操作方便.

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三丝焊接参数对电弧形态特征的影响

马晓丽, 徐琛, 王伟成, 华学明

2020,54 (7): 682-687.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.028

摘要 ( 818 )

PDF(3850KB) ( 331 )

由于电磁力的作用，多丝焊接多电弧与常规的单丝焊接电弧有显著不同的形态特征，电弧稳定性也受到直接影响.通过三丝焊接实验，借助高速摄影系统，量化研究了不同焊接电流组合和焊丝距离组合对电弧形态特征的影响.电弧形态参数包括电弧的高度、面积和偏移量，将三者的波动性作为评价电弧稳定性的3个参数.结果表明，电弧高度无明显波动，其值与焊接电流有关，与焊丝距离无关.采用大电流焊接时，熔池金属较多，导致“潜弧现象”的发生，电弧高度和面积均减小；大电流条件下的电弧抗干扰能力强，电弧偏移量小，电弧燃烧稳定.焊丝距离的改变对中间电弧面积的影响最直接，而对引导电弧和跟随电弧面积的影响较小.总体来说，随着焊丝距离的增大，电弧干扰作用和电弧偏移量减小，电弧稳定性提高.

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螺旋管内单相流动周向非均匀传热现象的数值模拟

王瑞, 肖瑶, 顾汉洋, 叶亚楠

2020,54 (7): 688-696.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.077

摘要 ( 856 )

PDF(4281KB) ( 503 )

采用Reynolds应力模型针对螺旋管内的单相流动周向非均匀传热现象开展数值模拟研究.基于与螺旋管传热实验数据的对比，验证该数值计算的正确性.研究发现：螺旋管周向传热分布随着重力加速度与离心力加速度之比(?)的变化而变化.导致这种现象的原因可能是螺旋管周向传热分布受离心力和重力的共同作用，?的变化引起了合力方向的变化，进而影响了螺旋管的周向传热分布；?是影响螺旋管单相流动周向传热分布的主要因素；分析总结管壁周向温度分布随加速度比、螺旋直径、螺旋升角、螺旋管水力学直径等参数的变化规律及其成因.

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网络化倒立摆系统的偏差攻击及其检测方法

徐彬彬, 洪榛, 赵磊, 俞立

2020,54 (7): 697-704.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.174

摘要 ( 749 )

PDF(2183KB) ( 331 )

为解决网络化控制系统数据完整性的攻击问题，设计了基于网络化倒立摆平台状态信息的偏差攻击，并提出了对应的检测方法.利用Ettercap工具对平台网络成功入侵，对位置数据进行了偏差攻击；结合支持向量机(SVM)方法，使用LibSVM分类器，对倒立摆系统的4种状态信息进行训练、建模和数据分类，并与K最近邻、决策树方法进行对比；在平台上验证了所提出的方法.仿真和实验结果表明，所设计的攻击方法能够改变系统的稳定状态，与常用的机器学习方法相比，SVM在偏差攻击检测的二分类问题上更加优越，能较好地区分掺杂在数据的虚假数据.

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采用机器学习算法的技术机会挖掘模型及应用

包清临, 柴华奇, 赵嵩正, 王吉林

2020,54 (7): 705-717.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.99.007

摘要 ( 934 )

PDF(1789KB) ( 295 )

现有技术机会挖掘结果的应用性较低，究其原因，一是样本量较小，二是挖掘过程缺乏对技术应用前景的评估.为解决这一问题，以提升挖掘结果的应用性为目标，以海量专利为样本，在现有研究的基础上，加入对技术应用前景的评估，提出三维的专利预测模型.采用机器学习下的PLSA算法，结合Hadoop平台下的MapReduce计算框架，运用专利文本挖掘，构建专利预测模型的技术维和功效维；采用熵权和TOPSIS法构建专利预测模型的价值维；基于MapReduce计算框架填充专利预测模型的单元项.并以DII数据库中钛领域1999～2018年 133508 例专利文本为样本应用了专利预测模型.结果显示，该模型在钛领域内共挖掘出了3个优先级和2个次级的技术机会，可以按优先顺序对技术机会进行开发.该模型丰富了技术机会挖掘的方法，为创新主体指明了更为准确和前景化的技术研发方向.

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考虑平板车合作运输的船舶分段堆场间调度

李柏鹤, 蒋祖华, 陶宁蓉, 孟令通, 郑虹

2020,54 (7): 718-727.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.339

摘要 ( 889 )

PDF(1443KB) ( 314 )

针对船厂运输任务分段的平板车缺乏有效调度的现状，以多种类型平板车和任务分段的承重约束、任务时间窗约束作为约束条件，并考虑实际运输时单个大型分段质量超出现有单个平板车最大承重能力的情况，采用多个平板车合作运输的策略解决该问题.建立以平板车完成任务的空载行驶时间以及平板车的等待时间权重和作为优化目标的模型，设计禁忌搜索算法对模型进行求解.最后以某船厂实际数据为例，对模型的应用进行实例验证.研究结果表明，所提方法可以求解较优的调度方案，并解决大型分段的运输，以实现资源的高效利用.

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变密度流体层中气泡浮升运动的数值模拟

李乾, 楼映中, 贺治国

2020,54 (7): 728-735.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.211

摘要 ( 959 )

PDF(2555KB) ( 213 )

本文开发了一种耦合气体和两层不同密度液体的直接模拟数值模型，以研究变密度流体层中气泡浮升的运动特性.基于高精度空间离散的5阶加权本质无振荡格式和时间离散的3阶Runge-Kutta格式，提出一种多水平集函数耦合的数值方法，实现了气液相界面和各液体表面的捕捉以及交界面处密度和黏度的计算.模型用已有文献的计算结果进行了验证，并应用于水、油两层流体中气泡运动的研究，有效地捕捉了复杂条件下气泡浮升运动的精细结构.研究发现：相较于均匀密度流体层中的运动，气泡在变密度流体层中运动时，其下方的压差液柱更容易在底部发生断裂分离；气泡上方液体的厚度较大，则气泡处于水下变形阶段的时间就越长，并使气泡底部的形态更趋向于扁平.

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汽轮机基础选型及结构抗震性能

王威, 陆思逵, 杨成忠, 徐嗣华, 陈锦剑

2020,54 (7): 736-744.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.302

摘要 ( 986 )

PDF(4373KB) ( 332 )

为确定某核电汽轮机的基础形式以及明确其结构的抗震性能，本文通过LS-DYNA有限元程序建立了某汽轮机整体结构的三维有限元模型，就基础选型问题以及汽轮机整体的抗震性能进行了综合分析.结果表明：目前核电设备常选用的刚性基础和弹簧基础中，弹簧基础较刚性基础有更好的抗震性能，更适合作为该汽轮机的基础；采用弹簧基础作为该汽轮机的基础结构，在8度设防烈度多遇地震水准下，该汽轮机整体结构可以满足结构抗震要求，而在8度设防烈度罕遇地震水准下，该汽轮机部分结构变形过大且内力不满足自身强度要求及抗震要求，应加强相应结构的抗震性能.

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基于圆弧斜缝处理机匣的压气机叶顶泄漏流实验和数值研究

吴亚东, 李涛, 张永杰

2020,54 (7): 745-755.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.040

摘要 ( 843 )

PDF(6090KB) ( 260 )

为研究处理机匣对压气机总体性能、叶顶流动非定常性以及旋转不稳定性的影响，基于圆弧斜缝处理机匣对一台单级低速轴流压气机叶顶泄漏流进行被动控制.通过实验对不同工况下的叶顶脉动压力进行频谱分析，并对比机匣处理前后压气机性能以及转子叶顶区域流场特性的变化.结果表明：圆弧斜缝处理机匣能够使压气机获得6.8%的失速裕度提升量，抑制旋转不稳定性现象对应的频谱上的宽频带凸起，推迟泄漏涡的起始位置，进而消除了跨越相邻叶片周向传播的流动现象.斜缝内形成的回流能够抽吸低速流体，减少流道堵塞，改善叶顶的通流能力.

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燃料分级比例对双燃料燃烧室燃烧性能的影响

刘爱虢, 陈炫任, 杨宇东, 陈雷, 王成军

2020,54 (7): 756-764.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.132

摘要 ( 894 )

PDF(3055KB) ( 402 )

通过数值与试验相结合的方法对一种双燃料低污染燃烧室的流场和燃烧特性进行了研究.利用Fluent软件对该低污染燃烧室进行了数值模拟，对燃烧室的点火、熄火特性进行了试验测试，在燃烧室进口参数一定的情况下，改变值班级和主燃级燃料能量的分配比例，对比分析主燃级能量比例对燃烧特性的影响.结果表明，所研究的低污染燃烧室头部存在中心回流区、角落回流区以及唇口回流区；燃烧室的点火、熄火特性满足要求；燃料分级比例对污染物排放具有较大的影响，在双燃料的设计点和单独使用气体燃料时，CO和NOx排放均达到了燃烧室的设计要求.

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基于多层节点模型的平流层浮空器热力学分析

邓小龙, 麻震宇, 杨希祥, 朱炳杰

2020,54 (7): 765-770.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.013

摘要 ( 790 )

PDF(1020KB) ( 496 )

基于两节点热力学模型，研究多层节点模型的平流层浮空器热特性分析方法.对美国国家航空航天局的超长航时气球的仿真结果表明：多层节点模型可给出囊体不同部位的温度分布及氦气温度随时间的变化规律；高空气球囊体顶部和底部的昼夜温差明显小于平流层飞艇内氦气的昼夜温差；高纬度飞行时的氦气温差更小，降低驻空高度可降低氦气温度.研究结果对平流层浮空器热控设计具有重要的参考价值.

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