南昌大学学报(工科版)
 
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南昌大学学报(工科版)
 
2021年 43卷 2期
刊出日期:2021-06-28

论文
   
论文
103 龚娴 彭港 谌宇楠 张凌杰 蔡悦 章萍
富硫双金属氧化物制备及其对水体铅的去除
以含硫有机物十二烷基硫酸钠(SDS)为软模板剂,成功合成了富硫层状双金属氧化物(S-LDO)。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对S-LDO的结构和形貌进行表征。通过吸附实验研究了S-LDO对Pb2+的去除性能及机制。结果表明:在25℃下,当吸附剂的投加量为1.00 g·L-1时,S-LDO对Pb2+的去除效果最佳;吸附过程符合Langmuir模型和准二级动力学模型,最大吸附量为653.59 mg·g-1。此外,结合FT-IR和SEM分析可知S-LDO对Pb2+的去除机制主要为沉淀作用。
2021 Vol. 43 (2): 103- [摘要] ( 261 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 326 )
109 刘涛 孙峰 黄美华
低铂质子交换膜燃料电池的单电池测试与工艺优化
由于铂的稀缺性,开发低铂负载的电催化剂来提高铂的利用率,对质子交换膜燃料电池(PEMFCs)的商业化具有重要意义。低铂载量膜电极的表面结构发生了很大的变化,物性参数的变化对实验室膜电极的测试带来了诸多影响。鉴于此,对低铂载量催化剂膜电极(MEA)的制备手段和测试工艺参数的优化变得十分紧迫。采用自制的质量分数为9%的铂,以碳纳米管为载体的铂基催化剂为测试对象,采用超声喷涂的方法制备膜电极。以此为基础,得出了电池在温度80℃、阴极空气流速500 mL·min-1、背压150 kPa、每毫克催化剂添加5.5μL Nafion溶液以及结构完整的碳纳米管催化剂颗粒的测试条件下可以取得理想的测试结果。为低铂载量燃料电池的实验室测试提供了新的方法和思路。
2021 Vol. 43 (2): 109- [摘要] ( 242 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 329 )
114 王一泽 熊桂龙 苏文康 刘振峰
喷动床粉体混合机混合性能的数值模拟
喷动床中粉体的混合本质上是气固两相流动问题,为研究喷动床中粉体的混合性能,采用数值模拟的方法,研究了直径为165μm的同种淀粉颗粒在喷动床混合机中的混合过程及运动行为规律。研究结果表明:在喷动床混合机中,粉体的运动区域主要包括喷射区、喷泉区和环隙区,粉体的混合主要发生在喷泉区;粉体在喷动床中循环运动的周期约为9.4 s,其中在环隙区的运动时间占整个循环周期的90%以上,粉体在喷射区和喷泉区的停留时间极短;喷动床混合机中粉体混合均匀性指数可达到0.99以上。
2021 Vol. 43 (2): 114- [摘要] ( 244 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 307 )
121 廖运来 刘莹 张越 代俊
荷叶表面润湿性的温度调控机制分析
表面性能与表面微观结构密切相关,为探索调控仿生表面微观结构的途径,以干荷叶为对象,研究温度对荷叶表面润湿性的调控作用和机制。制备了干荷叶试样,将干荷叶在不同温度和时间下进行水浴热处理,采用角接触测量仪和激光扫描显微镜,分别测量和观察处理后的干态及湿态荷叶表面的接触角和表面形貌。经30~60℃水浴热处理的湿态及干态荷叶表面的接触角略有减小,但均保持疏水的特性;经60~70℃处理的荷叶表面接触角迅速减小,湿态荷叶表面转变为亲水表面,而干态荷叶表面仍保持疏水的特性。经90℃或以上温度处理后,湿态及干态荷叶表面都表现为亲水的特性。结果表明:温度能实现对荷叶表面润湿性的调控,调控的关键转变温度范围为60~70℃;经水浴热处理后的叶面润湿性的改变,是因为表面微观形貌发生了变化,为温度调控材料表面的润湿性提供了途径。
2021 Vol. 43 (2): 121- [摘要] ( 241 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 310 )
128 彭冬根李寅蒂
基于TRNSYS的增加辅助冷却设备的地源热泵系统优化
以南昌市某建筑为研究对象,利用TRNSYS仿真平台建立了地源热泵及锅炉+冷水机组两种空调系统数学模型,对其节能性进行探讨。同时针对地源热泵系统在夏热冬冷地区因冷热负荷不平衡导致土壤温度升高,不利于系统长期稳定运行的问题,提出了控制负荷侧供水温度及地源侧出水温度两种优化策略。地源侧出水温度控制使用冷却塔辅助冷却实现,采用与地埋管并联方式运行。结果发现:地源热泵系统全年能耗相比与锅炉+冷水机组系统减少27%,而且优化后的地源热泵系统运行20年土壤温度比优化前下降了9.7℃,夏季制冷能效比上升了0.21,全年性能系数上升了0.13,系统长期运行稳定性也得到提高。
2021 Vol. 43 (2): 128- [摘要] ( 242 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 295 )
137 肖奉英 杨垂玮 李响 张雷 黄模佳
基于里兹法的输电铁塔塔脚板内力计算及其应用
有限元仿真和试验表明现行规范中给出的方形塔脚板厚设计方法过于安全,且其厚度设计是由塔脚板最大弯矩确定,为了得到新的厚度设计方法,基于四地脚螺栓方型塔脚板模型和最小势能原理的里兹法,推导出了塔脚板在拉工况作用下最大弯矩的解析解。结果表明:四地脚螺栓塔脚板的有限元仿真计算结果与该解析解结果相吻合;依据该解析解给出的四地脚螺栓塔脚板弯矩值,设计的塔脚板厚度与现有规范设计的塔脚板厚度值相比可减少30%;该塔脚板最大弯矩解析解结果与四地脚螺栓塔脚板的真型试验研究结果一致。
2021 Vol. 43 (2): 137- [摘要] ( 234 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 328 )
144 鲁煜天邱国志
杆系结构优化设计模型的快速评估方法
为提高空间钢结构初步设计过程中方案筛选的效率、节省杆件截面迭代过程的计算量,提出了一种针对空间杆系结构模型的快速评估方法,基于单一截面杆件结构模型,依据一次有限元结构分析结果估算结构用钢量,实现模型整体受力性能评估,并且以平板网架为例对该方法进行了测试。结果表明:该估算方法得到的结构用钢量与截面迭代优化后实际用钢量吻合较好,可省去多次调整杆件截面重复进行结构内力分析的过程,并提前淘汰用钢量过高的结构设计方案,最终实现结构优化效率的提高。
2021 Vol. 43 (2): 144- [摘要] ( 236 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 270 )
149 刘明春刘铠睿史鸿枫
电动轮减振系统集成设计及其模糊控制
针对电动轮驱动车辆垂向振动性能不佳的问题,提出了一种基于轮内减振系统的电动轮集成设计方案,并针对该方案进行了车辆悬架与轮内减振系统的模糊控制。在电动轮内部设计了基于减振弹簧和液压衬套的轮内减振系统,并采用粒子群优化算法对该减振系统进行了参数匹配,以减小轮毂电机所受的垂向冲击力;进一步采用模糊控制对液压衬套输出力进行控制,以提高轮内减振系统的适应性。同时,采用模糊PID控制对车辆主悬架的阻尼力进行控制,以改善车辆行驶平顺性。典型工况下仿真结果表明:所设计的轮内减振系统有效降地低了轮毂电机所受的垂向冲击力;悬架控制有效地降低了车身垂向加速度,在保证轮内减振的同时提高了车辆行驶平顺性,并具有较好的鲁棒性。
2021 Vol. 43 (2): 149- [摘要] ( 248 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 313 )
158 马国红 洪蕾 李健 余乐盛 何银水 肖文波
基于层次分析法的MIG焊焊缝几何形貌监测
焊缝的几何形貌直接决定了其残余应力分布,从而影响焊接构件的质量。为了利用焊接参数控制镀锌钢板MIG焊的焊缝成形,提出了一种结合反向传播神经网络和层次分析法的策略。通过图像处理技术提取了焊缝的特征点并计算出特征参数。通过大量焊接实验分析了焊接工艺参数和焊缝几何形貌参数之间的关系,并构造出反向传播神经网络预测模型。当模型的期望值与焊接实验值之间存在较大误差时,采用层次分析法来确定需要调整的焊接参数。结果表明:该决策方法可用于在线调整焊接参数以获得期望的焊缝,为实现焊接过程的数字化和智能化奠定了良好的基础。
2021 Vol. 43 (2): 158- [摘要] ( 248 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 330 )
165 刘建胜叶世鹏
fishbone仓储布局下的订单实时分配与拣货路径规划
在订单陆续到达的背景下,针对fishbone仓储布局设计了一种实时订单分配与路径规划算法,对多个拣货员进行订单分配与路径规划。根据订单中的货物位置和拣货员当前位置,实时将订单分配到各拣货员,再采用穿越型策略(S-shape)和返回策略对各拣货员进行路径规划;设计实验参数,在不同订单规模和订单到达率下,与时间窗分批在单个订单服务时间和总服务时间进行两方面对比。结果表明:该算法的单个订单服务时间在94%的情形下都小于时间窗分批算法,随着订单到达率的提高,该算法在总服务时间上体现出来的优势越明显。相较于时间窗分批,该算法不依赖于订单到达率以确定批次大小,在实际应用中更具可行性。
2021 Vol. 43 (2): 165- [摘要] ( 245 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 325 )
172 刘继忠王聪
基于Kinect相机的深度图像修复算法
针对Kinect相机获取深度图像存在空洞和噪声的问题,提出了一种基于联合双边滤波和中值滤波相结合的深度图像处理方法。将Kinect获得的彩色(RGB)图像和深度图像裁剪对齐,利用联合双边滤波器修复深度图像中的空洞,用中值滤波器滤除噪声。实验结果表明:与其他方法相比,所提算法能够有效填充深度图中的空洞区域,并去除图像中的噪声,能够达到更好的修复效果。
2021 Vol. 43 (2): 172- [摘要] ( 226 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 281 )
178 崔梓晗 魏昕怡 邱桃荣 邹凯
布料色卡图像检索的深度学习模型
为解决箱包领域对不同分辨率和不同旋转角度的色卡图像存在检索效果差的问题,提出基于深度学习框架(GoogleNet、AlexNet和LeNet-5)和结合稀疏化Dropout结构改进的LeNet-5学习框架的色卡图像检索模型,设计了相应的实现方法。在两个标准数据集(Brodatz、UIUC)和一个真实领域采集的布料色卡图像数据集上与传统纹理图像检索模型进行对比测试和结果分析。结果表明:对检索具有不同分辨率或者不同旋转角度的图像而言,基于深度学习的色卡图像检索模型具有更好的检索准确率,达到了在箱包领域进行色卡图像检索的实际应用要求。
2021 Vol. 43 (2): 178- [摘要] ( 243 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 307 )
187 蔡兴旺韩岭梁发云
双向3D图像传感器及其逻辑算法

针对3D拍摄设备体积较大且只能获取单一方向3D图像的问题,使用FPGA作为主控芯片构建微型化的双向3D图像传感器,实现两个方向3D图像的同步获取,并且实时输出3D合帧视频,通过监控四目同帧图像确保两个方向3D图像的正确性。利用FPGA高速并行处理能力保证数据处理的实时性,设计轮序缓存算法解决跨时钟域问题,设计四目同帧逻辑算法,同步并行处理四路数据以形成3D合帧视频。通过调试和实验可见,基于FPGA构建双向3D图像传感器可以同步获取两个方向的视差图像,能够完成四目同帧视频输出,该硬件系统设计合理且逻辑算法正确。

2021 Vol. 43 (2): 187- [摘要] ( 241 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 299 )
191 罗志峰 曹忺 王波勇 王学宗
10 kV开关柜套管内壁沿面场强计算及结构优化

针对开关柜穿墙套管面临的绝缘问题,提出了一种套管结构的优化方法。以无屏蔽结构的10 kV开关柜穿墙套管为研究对象,建立了有限元模型并提取了套管内壁的沿面电场分布。讨论了不同优化方法对套管沿面场强分布的影响,确定了将限位板端部变为斜面的优化方法,并基于电场计算结果确立了穿墙套管结构的最优参数。结果表明:在限位板端部增加沿母排方向高度为15 mm、宽度为20 mm的斜面,可有效提高套管的耐压强度,套管表面的沿面最大场强降低了44.3%,计算结果验证了优化方法的有效性。

2021 Vol. 43 (2): 191- [摘要] ( 270 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 312 )
197 曹佳佳王淳霍崇辉陶多才罗晨煜吴潇翔
考虑负荷波动与电压偏移的城市充电桩分类优化配置
为了减少城市充电桩大量建设对配电网产生的不利影响,提出了考虑负荷波动和电压偏移的城市充电桩分类优化配置模型。对城市不同功能区所需建设充电桩进行了分类,采用Monte Carlo抽样得到各类型电动汽车日总行驶距离,根据电动汽车在不同类型充电桩的充电需求比例得到各类型充电桩的日总充电需求;建立损失制和等待制排队论模型来获得充电桩数量;建立以配电网网损均值最小,负荷波动率均值最小和电压偏移之和最小的充电桩位置和容量优化配置模型,采用遗传算法求解;建立经济性和用户满意度评价指标,得到充电桩年均投资建设成本和日均用户出行成本。采用IEEE33节点配电网进行算例验证,结果表明所提方法在满足城市各类型电动汽车充电需求的前提下,可以合理选择出对配电网影响较小的充电桩优化配置方案。
2021 Vol. 43 (2): 197- [摘要] ( 279 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 334 )
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