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气泡动力学研究进展

力学学报 2025年

作者：张阿漫李世民李帅刘云龙哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨工程大学南海研究院哈尔滨工程大学船舶结构安全全国重点实验室

只要有流体的地方，就可能会产生气泡，气泡是气体在液体中一种常见的呈现形式，在自然界和工程界中广泛存在，在船舶与海洋、先进制造、环境与化工、生命科学和医学等许多领域均有重要应用价值，同时，在水中结构抗爆、空蚀等很多领域... 详细信息

只要有流体的地方，就可能会产生气泡，气泡是气体在液体中一种常见的呈现形式，在自然界和工程界中广泛存在，在船舶与海洋、先进制造、环境与化工、生命科学和医学等许多领域均有重要应用价值，同时，在水中结构抗爆、空蚀等很多领域气泡也是导致危害产生的根源，因此，气泡动力学是诸多领域共同关心的基础科学问题。然而，由于气泡动力学行为的复杂性，涉及边界、多气泡、流场环境、流体可压缩性、粘性、表面张力等多物理因素和环境条件的显著影响，迄今为止，仍存在复杂条件下气泡动力学理论、气泡群相互作用、气液固耦合效应、气泡损伤及防护机制等难题亟待被解决。为此，本文从气泡动力学的基本物理现象入手，深入剖析了该领域所面临的挑战，给出了存在的力学难题，综述了气泡动力学理论、数值和实验技术的研究进展与最新动态，通过对现有研究成果的系统梳理和详细分析，最后总结了气泡动力学领域未来发展趋势，并提出了潜在的研究方向和课题，旨在为气泡动力学相关研究提供基础和依据。

关键词：气泡动力学理论研究数值模拟实验技术

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基于液晶回音壁模式传感的光谱标定方法研究

光谱学与光谱分析 2025年第1期45卷 30-37页

作者：麻镇宇李晓强刘永军严云翔哈尔滨工程大学纤维集成光学教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学海洋光子材料与器件物理工业和信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学青岛创新发展中心山东青岛266000

液晶回音壁模式(WGM)传感技术结合了液晶材料的高敏感性和光学WGM的高精度特性,在物质检测、环境监测和生物医疗等领域具有广阔的应用前景。为提升传感测量的精度和灵敏度,除了改善传感器的结构特性以外,如提高品质因子、实现窄线宽、... 详细信息

液晶回音壁模式(WGM)传感技术结合了液晶材料的高敏感性和光学WGM的高精度特性,在物质检测、环境监测和生物医疗等领域具有广阔的应用前景。为提升传感测量的精度和灵敏度,除了改善传感器的结构特性以外,如提高品质因子、实现窄线宽、提升波长移动范围等,准确标定WGM光谱谱线是一个重要内容。然而,实际应用中,WGM光谱的非规则分布给谱线标定带来了挑战。本文针对此问题提出了一种基于Savitzky-Golay(SG)滤波和高斯平滑的WGM非规则光谱标定方法,并提出了光谱标定的对称性、高线性和合理性三原则。将WGM光谱标定分为规则和非规则两类。对于规则光谱,具有良好的洛伦兹线型和高斯包络轮廓,可以选择最高强度谱线或中心波长,或者具有相同自由光谱范围(FSR)的相邻模式谱线作为谐振波长。而对于非规则光谱,可以分为三类:(1)光谱缺峰和强度突变,主要由于谐振条件的损耗变化所致;(2)光谱非规则劈裂,液晶微腔中可能存在微小的缺陷或杂质,导致光谱的非对称劈裂;(3)混合型变化光谱,受到复杂测量环境的影响,可能出现多种不规则变化。通过SG滤波和高斯平滑处理,有效地恢复光谱的对称性,提升拟合线性度,实现光谱标定。为验证该方法的有效性,根据不同类型光谱标定情况,分别设计了利用液晶WGM对不同生物分子的传感实验,包括胰蛋白酶(浓度0.75~2.00μg·mL^(-1))、pH(4.55~6.86)、DNA(浓度90~490μg·mL^(-1))等。实验结果表明,采用本文方法和三原则进行液晶WGM光谱标定和谐振峰选取,传感灵敏度的线性度均在0.99以上,具有较好的可靠性和稳定性。该研究创新之处在于提出了针对液晶WGM光谱非规则分布的有效标定方法和三原则,为提高液晶WGM传感测量的准确性和有效性提供了有效解决方案和重要的理论和方法支持,具有重要的应用和理论意义。

关键词：液晶回音壁模式光谱标定 Savitzky-Golay滤波

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欠驱动无人船路径跟踪:一种有限时间正切漂角视线制导方法

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控制与决策 2025年第1期40卷 187-195页

作者：王宁贾薇吴浩峻大连海事大学轮机工程学院大连市智能船舶绿色动力控制与测试重点实验室水路交通控制全国重点实验室

海洋环境复杂多变,为提升欠驱动无人船(underactuated marine vehicle, UMV)的自主航行与故障应对能力,提出基于有限时间正切漂角视线制导的指令滤波路径跟踪控制策略.在包括内部动力学未知、时变大漂角和执行器故障的复杂情况下,该策... 详细信息

海洋环境复杂多变,为提升欠驱动无人船(underactuated marine vehicle, UMV)的自主航行与故障应对能力,提出基于有限时间正切漂角视线制导的指令滤波路径跟踪控制策略.在包括内部动力学未知、时变大漂角和执行器故障的复杂情况下,该策略可使UMV在有限时间内遵循所需的路径.首先,构建有限时间漂角观测器,用于快速精准地估计时变大漂角;随后,引入有限时间正切漂角视线制导律,不仅能提升制导性能,还能有效避免因非光滑制导指令产生高频震荡导致UMV失稳;此外,通过采用有限时间指令滤波控制技术降低计算负担,并提出滤波补偿方案减少滤波误差;最后,基于径向基函数神经网络和有限时间理论,设计自适应有限时间容错路径跟踪控制器,使得UMV的纵向速度和艏向角跟踪误差在有限时间内能够收敛到原点附近的小邻域.仿真实验验证了所提出方案的有效性和优越性.

关键词：欠驱动无人船有限时间正切漂角视线制导指令滤波路径跟踪控制神经网络

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事故序列条件下气溶胶自然沉降特性实验研究

原子能科学技术 2025年

作者：李韬谷海峰王辉孙庆洋汤添皓于建群黄宁远哈尔滨工程大学黑龙江省核动力装置性能与设备重点实验室中国核电工程有限公司

发生严重事故时反应堆堆芯熔化，大量放射性物质随蒸汽释放至安全壳内并以气溶胶的形式存在，气溶胶会在重力沉降、泳动扩散等机制下在安全壳内自然沉降。随着严重事故序列的进行，安全壳热工环境不断发生转变，气溶胶的喷放特性如喷放... 详细信息

发生严重事故时反应堆堆芯熔化，大量放射性物质随蒸汽释放至安全壳内并以气溶胶的形式存在，气溶胶会在重力沉降、泳动扩散等机制下在安全壳内自然沉降。随着严重事故序列的进行，安全壳热工环境不断发生转变，气溶胶的喷放特性如喷放时间长短、喷放速率等也会有所变化，这为安全壳内气溶胶的沉降行为带来了很大的不确定性。为探究大尺度安全壳内事故序列条件下的气溶胶的自然沉积行为，本文采用实验方法对真实事故条件下的气溶胶的自然沉降行为进行研究，重点关注气溶胶释放形式、释放时间、释放速率等因素对气溶胶自然沉降行为的影响，并初步探究了热工环境变化对气溶胶的沉降特性的影响。实验结果表明，事故条件下由于温度、压力的变化趋势一致，其对于气溶胶沉降的影响减弱。气溶胶的释放形式、释放时间、释放速率均对气溶胶浓度的变化规律产生较大影响。本文结果可为华龙一号等堆型的安全分析提供实验数据。

关键词：气溶胶自然沉降事故序列大尺度安全壳严重事故

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基于能量预检测与时频降噪的脉冲检测方法

雷达科学与技术 2025年

作者：王国丽袁晨昊杨箫邓志安哈尔滨工程大学信息与通信工程学院先进船舶通信与信息技术工业和信息化部重点实验室

为了解决现有检测算法在低信噪比下因脉冲分裂而无法准确提取到达时间与脉冲宽度的问题，本文提出基于能量预检测与时频降噪处理的脉冲检测方法。首先利用待检测信号的频谱估计出噪底功率，用于后续计算检测阈值；然后用能量检测粗定位... 详细信息

为了解决现有检测算法在低信噪比下因脉冲分裂而无法准确提取到达时间与脉冲宽度的问题，本文提出基于能量预检测与时频降噪处理的脉冲检测方法。首先利用待检测信号的频谱估计出噪底功率，用于后续计算检测阈值；然后用能量检测粗定位可能含有目标脉冲的信号段；再用分裂脉冲识别与合并模块处理各信号段，将时间邻近的低信噪比信号段合并为一段信号；再用基于同步提取变换的时频降噪方法处理低信噪比信号段，以达到时频域降噪和去除虚警脉冲的目的；最后用自相关检测提取各信号段的到达时间与脉冲宽度。仿真实验结果表明，本文脉冲检测方法能够适用于线性调频、正弦调频、巴克码调相、单频与V型调频信号多种调制类型信号，当信噪比在-1.5dB及以上时，该方法有95%以上的概率检测到脉冲并准确提取到到达时间与脉冲宽度。

关键词：脉冲检测噪底功率估计分裂脉冲识别与合并时频降噪自相关检测

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十六路超快光纤激光高效相干偏振合成

光学学报 2025年

作者：张嘉怡任博李灿常洪祥唐振强王涛郭琨谢戈辉冷进勇司磊李文雪周朴国防科技大学前沿交叉学科学院暨南大学物理与光电工程学院华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室国防科技大学南湖之光实验室国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室

超快激光相干合成（Coherent beam combination, CBC）技术是突破单路飞秒光纤激光功率极限的重要方法。本文基于随机并行梯度下降（Stochastic parallel gradient descent, SPGD）算法和光纤拉伸器进行锁相控制，实现了十六路超快光纤... 详细信息

超快激光相干合成（Coherent beam combination, CBC）技术是突破单路飞秒光纤激光功率极限的重要方法。本文基于随机并行梯度下降（Stochastic parallel gradient descent, SPGD）算法和光纤拉伸器进行锁相控制，实现了十六路超快光纤激光高效率填充孔径相干偏振合成。合成输出功率为15 W，合成效率为94%，相位控制闭环状态下锁相残差为λ/21，合成后压缩脉冲宽度为633 fs。通过进一步加入光束指向控制，可实现更高功率、更高效率的超快光纤激光相干合成输出。

关键词：超快激光光纤激光相干合成相干偏振合成

“OODA+AI”驱动的自动化领域工程科技未来人才培养——以哈尔滨工程大学智能科学与工程学院为例

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高等工程教育研究 2025年第1期 61-67页

作者：赵玉新许德新刘志林王辉哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学船舶导航与控制国家级实验教学示范中心哈尔滨工程大学智能科学与工程学院

为了服务国家教育强国人才强国战略，培养引领自动化领域未来科技创新和产业变革人才，提出了OODA循环理论为理念，人工智能技术赋能为手段，“OODA+AI”驱动教育发展的人才培养体系新路径。构建了OODA循环人才培养迁移模型，设计了人... 详细信息

为了服务国家教育强国人才强国战略，培养引领自动化领域未来科技创新和产业变革人才，提出了OODA循环理论为理念，人工智能技术赋能为手段，“OODA+AI”驱动教育发展的人才培养体系新路径。构建了OODA循环人才培养迁移模型，设计了人工智能技术融入教育教学OODA循环的方案，建设了“观察、判断、决策、执行”迭代循环的专业体系和课程体系，形成了智能多元的教学模式和方法，打造了高水平创新实验教学、高端实验教学仪器研发、智能技术应用、智慧教育赋能“两高两智”实验教学体系，为服务自动化领域未来创新型人才培养，打造助推新质生产力发展的智力引擎提供了有效支撑。

关键词： OODA循环人工智能教学改革人才培养自动化领域

外加辅助阳极的高功率脉冲磁控溅射管内Cr涂层制备及其性能分析

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中国表面工程 2025年

作者：王子嘉李宇鑫胡天时田修波巩春志张辉哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室

工业生产中管筒件内表面的工作环境恶劣，对腐蚀和磨损等方面的性能有更高要求。为改善管筒件的内表面性能，采用管尾添加辅助阳极的高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）技术对内径40 mm、长度120 mm碳钢管进行内壁Cr涂层制备。探究辅助阳极... 详细信息

工业生产中管筒件内表面的工作环境恶劣，对腐蚀和磨损等方面的性能有更高要求。为改善管筒件的内表面性能，采用管尾添加辅助阳极的高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）技术对内径40 mm、长度120 mm碳钢管进行内壁Cr涂层制备。探究辅助阳极电压对Cr靶放电特性和管内Cr沉积的可达深度、相结构及其力学性能的影响规律，分析外加辅助阳极后管内等离子体分布情况，并建立理论模型。结果表明，较高的辅助阳极电压下，基体电流有所增加，特别在管尾位置处。随着辅助阳极电压升高，管内Cr沉积可达深度整体提高，膜层致密度提升。Cr膜的涂层硬度和弹性模量均随着辅阳电压的提高先上升后下降。当辅助阳极电压40V时，Cr涂层可达深度最好，具有最高的硬度和弹性模量。在HiPIMS放电条件下，辅助阳极可以通过牵引电子实现对等离子体定向输运的调控，并显著提高管尾等离子体密度。实现了在管筒件内表面沉积Cr涂层，满足了管筒件内表面在恶劣环境下的广泛应用。

关键词：高功率脉冲磁控溅射管内壁镀膜辅助阳极等离子体分布可达深度

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钢筋螺旋肋灌浆套筒连接性能试验分析

哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 110-119页

作者：魏嘉奇李明越姜洪斌哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090 结构工程灾变与控制教育部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090

传统灌浆套筒制造过程繁琐、原材料成本高且灌浆质量难以保证,限制了中国预制装配式建筑的推广。为促进建筑行业的经济、环保和高效发展,本课题组研发了一种新型钢筋灌浆套筒连接技术,采用了“滚压螺旋肋灌浆套筒”和“类宾汉流体灌浆料... 详细信息

传统灌浆套筒制造过程繁琐、原材料成本高且灌浆质量难以保证,限制了中国预制装配式建筑的推广。为促进建筑行业的经济、环保和高效发展,本课题组研发了一种新型钢筋灌浆套筒连接技术,采用了“滚压螺旋肋灌浆套筒”和“类宾汉流体灌浆料”,钢筋与灌浆料、灌浆料与套筒之间形成了更加紧密的机械锁合,显著提高了构件连接后的承载力。该技术具有成本低廉、施工简便、灌浆质量易于保证等优点。为了探究该连接体系下钢筋的最小锚固长度及钢筋对中对接与偏置对接在连接性能上的差异,通过对34个接头试件进行单向拉伸试验,分析了试件的破坏模式及各项结构性能指标。研究结果表明:钢筋在套筒内部偏置对接与对中对接在连接性能上差别不大;滚压套筒内的内凸肋显著增强了对灌浆料滑移的阻抗作用,可提供足够的黏结锚固以达到连接性能要求。初步结果显示,在该连接方式下钢筋的最小锚固长度可采用10倍钢筋直径,并采用偏置对接方式。

关键词：螺旋肋灌浆套筒钢筋偏置对接单拉试验锚固长度黏结强度