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可变厚度机翼气动特性优化方法

大连理工大学学报 2024年第4期64卷 368-375页

作者：徐凯段富海大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024

为了使飞行器在不同飞行状态下均保持良好气动特性,提出了一种可变厚度机翼气动特性优化方法.首先,以NACA0012为设计翼型,采用CST方法将翼型参数化,利用Isight集成XFoil对目标翼型优化,得到优化后翼型参数并进行气动特性分析;其次,基于... 详细信息

为了使飞行器在不同飞行状态下均保持良好气动特性,提出了一种可变厚度机翼气动特性优化方法.首先,以NACA0012为设计翼型,采用CST方法将翼型参数化,利用Isight集成XFoil对目标翼型优化,得到优化后翼型参数并进行气动特性分析;其次,基于优化结果,利用Fluent对翼型气动特性进行分析,得到翼型变截面厚度变化前后表面压力分布情况.结果表明,对于NACA0012翼型,在飞行马赫数为0.3、迎角为10°时,变形优化后可以使升阻比提高13.06%.

关键词：变形机翼 CST参数化翼型优化气动分析

基于欧拉壁面液膜模型的管内蒸汽冷凝流动和液膜特性的数值模拟研究

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工程热物理学报 2024年第3期45卷 764-768页

作者：谷雨龚路远郭亚丽沈胜强大连理工大学辽宁省海水淡化重点实验室大连116024

采用ANSYS FLUENT软件建立了基于欧拉壁面液膜模型的光滑管内蒸汽冷凝流动过程的三维数学模型。模拟管长为500 mm,内径为38 mm。模拟工况为入口蒸汽饱和温度分别为70℃,总传热温差为5℃和7℃,入口蒸汽速度为1420 m/s。模拟结果表明,液... 详细信息

采用ANSYS FLUENT软件建立了基于欧拉壁面液膜模型的光滑管内蒸汽冷凝流动过程的三维数学模型。模拟管长为500 mm,内径为38 mm。模拟工况为入口蒸汽饱和温度分别为70℃,总传热温差为5℃和7℃,入口蒸汽速度为1420 m/s。模拟结果表明,液膜厚度在管道底部随着流动距离的增加而增加,液膜厚度在管顶部先增大后趋于稳定,更大的蒸汽入口速度产生更高的液膜厚度。液膜流动速度在管道底部随着流动距离的增加而增加,液膜流动速度在管顶部先增大后缓慢降低,更大的蒸汽入口速度产生更高的液膜流动速度。

关键词：数值模拟冷凝液膜欧拉壁面液膜

基于GA-FCM-ANFIS的不稳定水质条件下混凝投药预测方法

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中国农村水利水电 2024年

作者：郭喜峰孟铭宁一肖乐沈阳建筑大学电气与控制工程学院大连理工大学控制科学与工程学院

净水厂实际工艺过程中水质复杂多变且存在水质检测仪器故障导致水质参数缺失问题，确定混凝剂的投加量面临挑战。烧杯搅拌实验或人工控制过量投药的传统方法容易带来金属离子超标等水质风险，危害用户健康并降低经济效益。为解决上述问... 详细信息

净水厂实际工艺过程中水质复杂多变且存在水质检测仪器故障导致水质参数缺失问题，确定混凝剂的投加量面临挑战。烧杯搅拌实验或人工控制过量投药的传统方法容易带来金属离子超标等水质风险，危害用户健康并降低经济效益。为解决上述问题，将遗传算法优化的模糊C均值聚类（GA-FCM）与自适应模糊推理系统（ANFIS）相结合构建预测模型。该模型依靠模糊规则带来的推理能力和神经网络的自适应能力实现在不稳定水质情况下混凝剂投药量的精准预测。通过Pearson相关系数法筛选输入水质指标，提高模型运行效率和泛化能力；使用遗传算法确定FCM聚类的最佳参数，提升聚类效果并生成更精准的模糊规则；通过反向传播和岭回归混合的方法调整网络参数，处理非线性部分的同时优化后件网络的权重。将中国东北部某净水厂作为案例进行研究，实验结果表明对比传统线性回归和机器学习模型，GA-FCM-ANFIS在不稳定水质情况下拥有更好的预测性能。对比其他耦合模型，在参数缺失情况下GA-FCM-ANFIS的预测精度明显更高。水质突变情况下预测评估指标R2、RMSE、MAE和MAPE分别为0.93、2.79、2.33和3.71%；参数缺失情况下R2、RMSE、MAE和MAPE分别为0.89、3.07、2.57和4.06%。所提模型能够显著提高预测精度，作为确定混凝剂投加量的可靠方法。

关键词：混凝投药水质突变参数缺失模糊系统神经网络

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桥梁承载能力多水准可靠度评定方法

东南大学学报（自然科学版） 2024年第1期54卷 36-43页

作者：郑旭伊廷华杨东辉李宏男周海俊大连理工大学土木工程学院大连116024 深圳大学土木与交通工程学院深圳518060

为在中国桥梁评定规范中引入“保守设计,非保守评定”的思想,提出一种“新-旧桥”两水准可靠度评定方法.对比分析了中、美桥梁评定规范分析检算公式、评定可靠指标和分项系数的异同,并将美国规范通过折减活载分项系数调整评定可靠度的... 详细信息

为在中国桥梁评定规范中引入“保守设计,非保守评定”的思想,提出一种“新-旧桥”两水准可靠度评定方法.对比分析了中、美桥梁评定规范分析检算公式、评定可靠指标和分项系数的异同,并将美国规范通过折减活载分项系数调整评定可靠度的方法引入中国规范中.首先提出了将新桥设计可靠指标折减0.5作为旧桥评定可靠指标的方法,之后通过一次二阶矩方法对不同受力形式、不同荷载运营状况的评定活载分项系数进行校准,给出了“新桥1.4,旧桥1.2”的评定活载分项系数取值建议,最后通过一个RC简支T梁桥评定算例验证了方法的可行性.结果显示,所提出评定方法与规范方法相比最不利需求能力比降低了0.07,实现了在役旧桥的非保守评定.

关键词：公路桥梁承载能力评定极限状态可靠指标分项系数

基于机器学习的船舶水润滑轴承结构多目标优化研究

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中国造船 2024年第4期 133-144页

作者：刘辉于鹏法陈紫起大连理工大学船舶工程学院

水润滑轴承是船舶轴系安全稳定运转的重要支撑部件，通过优化轴承结构以提升轴承性能是保证船舶安全航行的有效措施。采用PSO-BP神经网络建立水润滑轴承承载力和摩擦力预测模型，应用NSGA-Ⅱ以预测模型承载力最大和摩擦力最小为优化目... 详细信息

水润滑轴承是船舶轴系安全稳定运转的重要支撑部件，通过优化轴承结构以提升轴承性能是保证船舶安全航行的有效措施。采用PSO-BP神经网络建立水润滑轴承承载力和摩擦力预测模型，应用NSGA-Ⅱ以预测模型承载力最大和摩擦力最小为优化目标，优化预测模型的输入值使目标函数达到最优，得到轴承的Pareto解，通过TOPSIS方法选取Pareto解集的最优非劣解。结果表明：优化后的轴承承载力较原始设计值提高了38.17%，摩擦力降低了2.23%；预测模型的优化结果与将优化参数输入仿真模型计算得到的结果相比，误差小于7%。

关键词：水润滑轴承结构优化 PSO-BP神经网络 NSGA-Ⅱ TOPSIS方法

基于卷积神经网络的偶联反应催化剂及速率常数预测方法

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过程工程学报 2024年第7期24卷 833-842页

作者：杨婷董亚超都健大连理工大学化工学院辽宁大连116086

交叉偶联反应是现代有机合成中碳-碳键生成最有效的方法之一,有效地对催化剂进行筛选、优化对于提高药物、精细化学品的研发效率有重要作用。针对Suzuki-Miyaura及Buchwald-Hartwig交叉偶联反应建立了基于有机反应数据库的卷积神经网络... 详细信息

交叉偶联反应是现代有机合成中碳-碳键生成最有效的方法之一,有效地对催化剂进行筛选、优化对于提高药物、精细化学品的研发效率有重要作用。针对Suzuki-Miyaura及Buchwald-Hartwig交叉偶联反应建立了基于有机反应数据库的卷积神经网络模型及相关方法,用于适宜反应的催化剂(含配体)预测和速率常数预测,同时基于随机森林算法建立对比模型。结果表明,基于卷积神经网络的催化剂预测模型在Suzuki-Miyaura交叉偶联反应数据集中前三准确率达85%,在Buchwald-Hartwig交叉偶联反应数据集中前三准确率达92%,能够正确推荐反应催化剂。获得模型推荐的催化剂后,基于催化剂的结构特征使用ECFP4分子指纹及K-Means算法对反应进行聚类分析,在此基础上进行反应速率常数预测。将催化剂文本生成随机数字标签,与反应物、产物的ECFP4分子指纹进行拼接,形成描述整个反应的反应指纹作为模型的输入。为划分为3个聚类的数据集与原数据集分别建立速率常数预测模型并进行对比。结果表明,在两类交叉偶联反应数据集上使用聚类方法的速率常数预测模型性能有显著提高。基于卷积神经网络的交叉偶联反应催化剂及速率常数预测方法有望应用于其他有机合成反应,并进一步将形成的模型用于反应条件控制及优化。

关键词：交叉偶联反应催化剂及配体预测反应速率常数预测卷积神经网络

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湿热老化后CFRP力学性能的细观表征方法

机械工程学报 2024年

作者：张家豪韩啸张宇翔马建立吴承伟郭杏林大连理工大学工程力学系

碳纤维增强复合材料(Carbon fibre reinforced polymer, CFRP)因其高比强度、高比模量、低热膨胀系数以及较好的结构稳定性，被广泛应用在航空航天、海洋工程、汽车工业等相关领域。但在CFRP结构的长期服役过程中，湿热环境会造成CFRP... 详细信息

碳纤维增强复合材料(Carbon fibre reinforced polymer, CFRP)因其高比强度、高比模量、低热膨胀系数以及较好的结构稳定性，被广泛应用在航空航天、海洋工程、汽车工业等相关领域。但在CFRP结构的长期服役过程中，湿热环境会造成CFRP材料的老化，对结构耐久性和可靠性产生显著影响。提出一种基于纳米压痕试验的CFRP力学性能表征方法。通过对湿热老化后的CFRP试件截面开展纳米压痕测试，获得了细观尺度下CFRP基体在不同吸湿状态下的力学性能分布规律。发现局部吸湿浓度越高，模量和硬度越低。进一步，将代表性体积单胞(Representative volume element, RVE)模型仿真与纳米压痕试验获得的弹性模量进行对比，验证了该试验方法的有效性，为CFRP多尺度模型材料参数提供了细观尺度的有效表征方法。该方法还适用于其他类型复合材料的细观尺度表征。

关键词：复合材料湿热老化纳米压痕约化模量多尺度建模

考虑非线性行为相似的高层结构动力试验模型简化设计方法研究

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振动与冲击 2024年第3期43卷 14-26页

作者：王睿董志骞李钢余丁浩张晗大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

随着物理试验技术的快速发展,结构模型试验可较准确获得结构在环境荷载作用下的动力响应,但在土-结相互作用、区域群体结构、大型复杂结构的风洞、拟静力及动力等模型试验问题研究中,简单、实用、准确的结构试验简化模型仍是研究的重点... 详细信息

随着物理试验技术的快速发展,结构模型试验可较准确获得结构在环境荷载作用下的动力响应,但在土-结相互作用、区域群体结构、大型复杂结构的风洞、拟静力及动力等模型试验问题研究中,简单、实用、准确的结构试验简化模型仍是研究的重点。针对现有模型简化方法中非线性力学参数标定复杂、试验可行性不足等问题,提出了一种考虑非线性行为相似的高层结构动力试验模型简化设计方法,将模拟高层结构的弯、剪恢复力模型分解为线性和非线性行为的组合,其中结构非线性行为采用库仑摩擦模型模拟,因其参数简单,具有一定物理意义,可直接适用于缩尺模型动力试验研究中。基于上述理论方法,将弯剪耦合模型和平扭摩擦装置有效结合,提出了用于缩尺动力试验的物理模型设计方法及等效刚度、屈服后刚度和承载力等参数的计算方法,并建立了对应的“层间双剪切、双弯曲弹簧”力学计算模型,可通过模型试验结果较好地预测原型结构弹性及非线性阶段的动力响应。以某高层结构为例,通过数值模拟和振动台试验验证了该方法的准确性和可行性。

关键词：高层结构简化模型非线性模型试验小缩尺比数值模拟

考虑建筑不规则性的适度精细化区域震害模拟方法

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建筑结构学报 2024年第6期45卷 178-191页

作者：陈文越余丁浩李钢大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

目前,区域中存在大量的体型不规则建筑,在遭受地震作用时会产生平扭耦联效应,导致损伤加重。然而,现阶段的区域震害模拟方法以二维层间模型为主,难以考虑建筑结构的空间不规则特性。而精细化有限元模拟方法不适用于量大面广且数据模糊... 详细信息

目前,区域中存在大量的体型不规则建筑,在遭受地震作用时会产生平扭耦联效应,导致损伤加重。然而,现阶段的区域震害模拟方法以二维层间模型为主,难以考虑建筑结构的空间不规则特性。而精细化有限元模拟方法不适用于量大面广且数据模糊程度高的区域建筑震害模拟。为此,提出考虑建筑结构不规则特性且适用于区域尺度建筑群震害模拟的适度精细化高效分析方法。建立能够模拟楼层内抗侧刚度平面不规则特性的适度精细化层单元模型,通过不同层单元的串联组合实现对结构竖向不规则特性的模拟。考虑到区域建筑数量庞大,提出了两级加速动力分析方法,以减少震害模拟计算耗时,该方法在单体结构层级构建结构的摄动式隔离非线性动力控制方程提升震害模拟计算效率,进一步结合OpenMP并行方法开展区域震害模拟,实现整体层级的计算效率加速。数值算例及某区域震害模拟表明,所提方法有可靠的准确性和高效性,并且不规则结构的平扭耦联效应会导致区域建筑的震害损伤加重。

关键词：不规则建筑平扭耦联效应适度精细化层单元两级加速动力分析方法区域震害模拟