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南昌大学学报(工科版)
 
2020年 42卷 3期
刊出日期：2020-09-28
论文
   
论文
205 谢樑 胡易成 陈世霞 王珺
球形钴镍双金属有机框架材料的制备及其在超级电容器中的应用
通过调节钴镍的物质的量比,用水热法合成了表面可控的球形钴镍金属有机框架（CoNi-MOF-n）。其绒毛状粗糙表面能够扩大与电解液的接触面积,加速电解液离子的传输。CoNi-MOF-0.5在0.5 A·g-1下的输出比电容达812.5 C·g-1,当电流密度增加到10 A·g-1,比电容仍能保持507 C·g-1（保持率为62.4%）。此外,当组装成非对称超级电容器（CoNi-MOF-0.5//AC）时,功率密度达375 W·kg-1时,其能量密度为53.4 Wh·kg-1。且在5 A·g-1下循环2 000圈后,容量保持率为82.4%,证明了CoNi-MOF-n电极材料在超级电容器应用中的可行性。
2020 Vol. 42 (3): 205- [摘要] ( 119 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 325 )
214 彭霖 刘小真 杨明生
水泥厂包装车间的粉尘污染特征
通过对水泥厂包装车间包装区、皮带输送区、装车区安装袋式除尘器前后的粉尘质量浓度进行检测,对比各区域的粉尘质量浓度及变化特征,同时将不同生产力下的包装区和装车区粉尘质量浓度进行比较,来探究袋式除尘器的应用效果及包装车间的粉尘污染特征。结果表明:安装除尘器前,各区域粉尘质量浓度超标严重。安装除尘器后,粉尘质量浓度平均降低率在80%～85%之间,各区域粉尘质量浓度均为合格。各区域粉尘质量浓度整体表现为装车区>包装区>输送带拐点>输送带尾部>输送带头部。当增大至1.5倍生产力时,包装区空气中定点和个体接触粉尘质量浓度增大倍数在1.23～1.40倍之间,而装车区粉尘质量浓度增大倍数在1.75～2.04倍之间,影响相对较大。
2020 Vol. 42 (3): 214- [摘要] ( 119 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 282 )
220 汪继力 李昕禹 闫峰
基于健康风险的改进内梅罗指数模型
在水质评价中,传统的内罗梅指数模型仅仅考虑了污染物的极值特征和均值特征,却忽视了重金属对人体健康的协同危害。为了解决这一问题,本研究首先基于健康风险理论,通过全面评估污染物的极值特征、均值特征以及重金属的协同效应,建立了改进的内梅罗指数模型;而后将其应用于我国南方某县的饮用水水源地水质评估,以验证模型的有效性。结果显示:1)虽然该县的重金属的极值和均值均能满足环境保护要求,但重金属的综合健康风险已经超过容许限值1×10-4 a-1。2)该县饮用水水源地春季的内梅罗指数为2.76,属于"中等"级别;夏季和秋季的内梅罗指数分别为5.08和4.63,属于"较差"级别;冬季的内梅罗指数为2.17,属于"良好"级别。3)通过引入综合健康风险指数,改进的内梅罗指数模型能够更全面地反映重金属污染物对水质的协同影响,评价结果更为科学。
2020 Vol. 42 (3): 220- [摘要] ( 133 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 289 )
224 邹义龙 冯斐 邓觅 万金保
UASB+CASS组合工艺处理啤酒生产废水
采用UASB+CASS组合工艺处理啤酒废水,介绍了工艺选择的依据、工艺流程、工艺参数、运行效果及技术经济指标。工程运行结果表明:该工艺处理效率高,最终出水CODCr、BOD5、SS、NH3-N、TP质量浓度分别为35、15、32、3.56、0.18 mg·L-1,达到GB 19821—2005《啤酒工业污染物排放标准》表1中标准要求。
2020 Vol. 42 (3): 224- [摘要] ( 165 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 308 )
228 李曰威 陈世霞 王珺
镍-氮-碳材料作为二氧化碳电催化剂的应用
为解决电催化还原二氧化碳（CO2RR）反应中产物选择性低和析氢竞争反应（HER）的影响,设计并制备了一种高效的碳基Ni-N的电催化剂,采用ZIF-8衍生的碳骨架作为Ni的载体,利用Zn离子和有机配体将Ni离子分隔以避免高温碳化过程中Ni原子发生聚集作用。同时多孔碳材料优良的导电性非常有利于电子的传输,有利于电还原反应的发生。经过电催化测试,该催化剂生产CO的法拉第效率高达99%且具备长达20 h的稳定性。
2020 Vol. 42 (3): 228- [摘要] ( 115 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 285 )
233 陈宝魁卢宏飞宋固全田钦范力
海底地震动作用下隔震桥地震反应
为确定海底地震动对跨海桥梁的影响,以跨海桥梁常使用的隔震连续梁桥为研究对象,输入4次地震中相邻陆地与海底强震台站的7组实测强震记录,通过对比墩顶位移与加速度、墩底弯矩与剪力、墩顶相邻主梁的相对位移、以及隔震支座的耗能与位移等,分析海底地震动对隔震梁桥地震反应的影响。研究表明:海底地震动作用下,结构的地震反应与支座位移均明显增大,并可能造成支座损伤等破坏。
2020 Vol. 42 (3): 233- [摘要] ( 111 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 244 )
242 刘小文查崇伦
非饱和土剪切试验颗粒流模拟
实验研究基质吸力对非饱和土的变形及强度特性影响耗时耗力,为减少实验所带来的问题,采用颗粒流理论,以颗粒黏结强度为桥梁,建立非饱和土的PFC3D直剪数值模型,模拟不同固结应力及基质吸力作用下非饱和红土的力学特性,得到其剪切应力与剪切位移的关系。基于摩尔-库伦准则,通过拟合计算得出与基质吸力相关的黏聚力c、内摩擦角φ并与实验值对比;通过黏聚力与基质吸力的关系得到φb角,数值模拟与实验值非常接近,结论验证了模拟的合理性。研究成果为非饱和土性质验证提供了新的思路。
2020 Vol. 42 (3): 242- [摘要] ( 92 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 230 )
249 汤心仪刘涛黄模佳
扭簧的扭转刚度计算及试验研究
通过建立扭转弹簧的力学分析模型,利用曲梁的弯曲理论,给出了考虑钢丝直径与扭簧回转直径之比效应的、扭簧刚度计算表达式。为检验扭簧刚度计算表达式,开展了扭簧扭转刚度的试验测量和有限元数值仿真计算研究,从6组试验测量和有限元计算结果来看,扭簧刚度计算表达式的计算结果与试验和有限元结果吻合的很好,反映了新建立的扭簧刚度计算表达式可靠性,其结果可为扭簧的刚度设计提供计算依据。
2020 Vol. 42 (3): 249- [摘要] ( 193 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 210 )
254 杜海存 谢潇宇 郭兴国 刘向伟
夏热冬冷地区热桥对低层建筑能耗的影响
考虑土壤温度以及辐射换热对热桥能耗的影响,利用THERM建立二维稳态热桥传热模型,基于有限元法得出墙体的温度分布及热流密度,进而得出墙体的传热系数值。根据等效传热系数法将该传热系数作为墙体的平均传热系数代入Design Builder中计算建筑的冷、热负荷,与不考虑热桥时的建筑冷、热负荷进行对比得出热桥对建筑能耗的影响。以夏热冬冷地区4个典型城市南昌、成都、武汉、上海为例,分析了某二层居住建筑中热桥对低层建筑能耗的影响。模拟结果表明:夏季墙体平均传热系数增大27.02%～30.28%,建筑冷负荷增大3.36%～4.63%;冬季墙体平均传热系数增大20.81%～25.00%,建筑热负荷增大6.49%～7.76%。同一季节与城市下建筑负荷变化与墙体平均传热系数变化成正相关。相同变化量下土壤温度对墙体平均传热系数的影响大于室外空气温度。
2020 Vol. 42 (3): 254- [摘要] ( 134 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 257 )
260 余海玲 郑建岚
氢氧化钙溶液浸泡后碳化对再生粗骨料的影响
通过对再生粗骨料进行物理性能测定和XRD、SEM分析,研究了氢氧化钙溶液浸泡后碳化对再生粗骨料的影响,并提出再生粗骨料碳化反应度来表征再生粗骨料的碳化效果。结果表明:氢氧化钙溶液浸泡后碳化的再生粗骨料吸水率、压碎指标较未作强化处理的再生粗骨料分别降低12.7%、15.9%;再生粗骨料内部可碳化物质在氢氧化钙溶液浸泡后增多,在碳化过程中转换为CaCO3,强化再生粗骨料的附着砂浆,从而提升再生粗骨料的宏观性能;氢氧化钙溶液浸泡的预处理方式可提高再生粗骨料的碳化效果,相比清水预浸泡处理,碳化反应度增长了3.7 g。
2020 Vol. 42 (3): 260- [摘要] ( 154 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 227 )
265 涂文锋赵士祥
基于XFEM的孔洞对裂纹扩展路径影响分析
采用扩展有限元法(XFEM)研究改进CT试样中孔洞与初始裂纹尖端的夹角(θ)、距离(L)以及孔洞半径(R)对裂纹扩展路径偏转程度的影响,为了定量表示影响程度,提出挠度影响系数的概念。结果表明:当θ=45°时,挠度影响系数达到最大;挠度影响系数随着R的增大而增大,随着L的增大而减小;在R和L共同影响下,L为主导影响因素。此外引入载荷复合比M_e来评估裂纹扩展特性,建立挠度影响系数与载荷复合比之间的联系。
2020 Vol. 42 (3): 265- [摘要] ( 97 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 258 )
273 邱剑涛 戴源德 朱孟帅 张诺晨 顾明明
波浪形扰流元件对管翅式换热器传热及压降的影响
为了进一步提高管翅式换热器在气体侧的传热性能,在矩形扰流元件对管翅式换热器强化传热以及压降影响的基础上,对特殊的波浪形扰流元件案例进行了数值分析。对比分析了1 000～1 400雷诺数范围内,矩形、上波浪形和下波浪形扰流元件以及无扰流元件案例对气体侧的传热特性以及压降的影响。结果表明:管翅式换热器的传热性能受扰流元件形状的影响较大,且在相同雷诺数下,采用下波浪形扰流元件可以显著增强气体侧的传热性能,同时又使得气体在流动过程中具有相对适中的压降。
2020 Vol. 42 (3): 273- [摘要] ( 100 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 223 )
279 陈威廖文浩刘明春
基于MPC的自动驾驶车辆横向路径跟踪控制
由于驾驶技能、生理极限等原因,人工驾驶员在转向操作中存在响应迟滞、动作超调等问题,控制性能优良的自动驾驶车辆可以改善上述问题。设计了一种基于模型预测控制(MPC)的自动驾驶车辆横向路径跟踪控制器。基于预瞄跟随理论建立了最优侧向加速度的驾驶员转向模型,以分析驾驶员方向盘操作中预瞄时间和车速对车辆跟踪参考路径的影响。基于模型预测控制算法设计了车辆横向路径跟踪控制器,利用反馈校正机制改进车辆预测模型,以处理参数不完全确定和外部干扰对模型精度带来的影响;采用松弛因子对目标函数进行处理,以保证目标函数具有可行解;进一步地,将所设计的模型预测控制器每一步的优化求解转化为带约束的二次规划问题,利用模型预测控制滚动优化的特点,求解跟踪参考路径所需的方向盘转角,作用于自动驾驶车辆。实验结果表明:预瞄时间和车速对驾驶员操控车辆跟踪参考轨迹的影响较大,MPC控制器下的车辆实际行驶轨迹与参考轨迹之间的最大横向偏差为0.085 m,小于熟练驾驶员操控的车辆,同时,MPC控制器下的车辆转向起始时刻相对于熟练驾驶员操控的车辆提前0.89 s。
2020 Vol. 42 (3): 279- [摘要] ( 246 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 239 )
289 欧国成刘小园
四维超混沌系统及其在数据加密中的应用
为解决数据安全问题,通过对超混沌系统的复杂动力学特性进行研究,设计了一种基于四维超混沌系统的数据加密算法。利用超混沌系统产生4个超混沌序列,并对超混沌序列进行移位、取模、取整、异或处理,得到加密密钥,最后对明文数据进行2次加密,得到密文数据。实验结果表明:该算法具有密钥空间大、密钥敏感性好、加解密效率高等特点,适合用于数据加密,保障数据安全。
2020 Vol. 42 (3): 289- [摘要] ( 115 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 229 )
294 梁叶子
基于FGM函数的不同贮备部件下两部件串联系统的优劣分析
基于FGM copula函数对带有不同贮备类型的两部件串联系统的优劣进行分析。分别讨论了带1个冷贮备、带1个温贮备和带1个热贮备部件的两部件串联系统的单位成本下的可靠度。并用1个实例验证了理论分析结果的有效性,得到部件FGM相依条件下,当系统的使用寿命低于7 595 h,选择对系统增加温贮备性价比更高;当对系统的使用寿命高于7 595 h,选择对系统增加热贮备性价比更高。
2020 Vol. 42 (3): 294- [摘要] ( 91 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 201 )
300 李振翮武友新
具有显著异常值的夜间模糊图像非盲去模糊
为了抑制夜间模糊图像中常出现的各类异常值对去模糊的影响,提出了一种基于联合稀疏与最大熵先验的异常值检测与去模糊算法,该算法能够有效检测分布具有稀疏性的异常值。另一类异常值-饱和像素的分布通常具有聚集性,为此设计了一种高度饱和区域周边振铃伪影修正算法作为复原图像的后处理步骤。在包含冲击噪声的数据集上测试表明,本文算法能够对不同密度的噪声有效自适应。在部分饱和模糊图像上的实验显示,本文算法复原图像的平均SSIM值相比其他先进算法提高了0.1以上。
2020 Vol. 42 (3): 300- [摘要] ( 98 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 237 )
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