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期刊信息/Journal information
工程科学学报
北京科技大学
工程科学学报

北京科技大学

徐金梧

月刊

2095-9389

xuebaozr@ustb.edu.cn

010-62332875

100083

北京海淀区学院路30号

工程科学学报/Journal Chinese Journal of EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是由教育部主管、北京科技大学主办的学术类科技期刊。国内外公开发行，主要刊载矿业与环境工程、冶金工程、材料科学与工程、机械工程等与冶金工业相关的学科领域的最新研究成果，为中文核心期刊（冶金工业类）及中国科技论文统计源期刊。目前，已经被EI、CA、MA、《剑桥科学文摘社网站》、俄罗斯《文摘杂志》、德国《数学文摘》等国内外著名检索刊物或数据库列为收录源期刊，先后荣获首届国家期刊奖、中国期刊方阵“双高期刊”、第二、三届国家期刊奖百种重点期刊等多项大奖。
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    基于危险天气不确定性的最小风险路径规划方法

    王岩韬赵昕颐
    887-896页
    查看更多>>摘要：为降低飞行过程中遭遇危险天气的概率,同时避免大范围绕飞导致的路径与耗油增加,针对航路中的雷暴、积冰和颠簸天气,使用数值预报和概率预报,面向航前飞行计划,提出一种基于危险天气不确定性的最小风险路径规划方法.首先,基于概率预报数据使用配料法和C-F模型计算雷暴发生概率,基于数值预报数据计算积冰预测指数和颠簸预测指数;然后,融合多类型危险天气,提出一种具备风险标识的栅格化地图;在此基础上,改进传统路径最短的规划算法,构建以风险最小化为目标的Dijkstra和A*算法;最后,使用2023年4月3日华中地区强对流天气预测数据建立风险地图,使用上述改进算法与传统Dijkstra、A*和RRT算法进行路径规划并对比分析.结果表明,传统Dijkstra和A*算法可计算得到最短飞行路径,而改进的A*算法可计算得到总风险最小路径;若综合考虑飞行风险与路径长度,改进的Dijkstra算法最为适合.

    危险天气概率预报不确定性推理飞行路径规划风险最小化

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    基于Swin Transformer和图形推理的结直肠息肉分割方法

    梁礼明何安军阳渊吴健...
    897-907页
    查看更多>>摘要：针对结直肠息肉图像分割中病灶区域尺度变化大、边缘模糊以及息肉与正常组织对比度低等问题,导致病变区域分割精度低和分割边界存在伪影,提出一种基于Swin Transformer和图形推理的自适应网络.该网络一是利用Swin Transformer编码器逐层提取输入图像的全局上下文信息,弱化背景信息干扰,多尺度分析病变区域的显著性特点.二是提出全局与局部特征交互模块增强网络对复杂病灶的空间感知能力,突出待分割目标的关键位置信息,精准定位目标.三是通过区域引导图推理模块以图循环递推的方式挖掘先验信息之间的高阶显性关系,促进图间信息传递.四是设计面向边缘细节的边缘约束图推理模块,整合边缘细节,改善分割效果,提高分割精度.在CVC-ClinicDB、Kvasir、CVC-ColonDB和ETIS数据集上进行实验,其Dice系数分别为0.939,0.926,0.810和0.788,平均交并比分别为0.889,0.879,0.731和0.710,分割性能优于现有方法.仿真实验结果表明,对于形态结构复杂、对比度低和边缘模糊的结直肠息肉图像均有较高的分割精度.

    结直肠息肉SwinTransformer全局与局部特征交互区域引导图推理边缘约束图推理

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    基于多目标粒子群优化的污水处理系统自适应评判控制

    王鼎赵慧玲李鑫
    908-917页
    查看更多>>摘要：考虑到城市污水处理系统存在保证出水水质达标和降低能耗的需要,将其运行过程视为一个多目标优化控制问题.针对此问题,提出一种基于多目标粒子群优化(Multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)算法的污水处理系统自适应评判控制方案,该方案分为上层优化和底层跟踪控制两部分.首先,污水处理过程存在非线性、多变量、大时变等特点,结合数据驱动思想对入水及出水组分数据进行分析,构建关于出水水质和运行能耗的多目标优化模型.采用径向基函数(Radial basis function,RBF)神经网络进行建模,并与反向传播(Back propagation,BP)神经网络进行了对比.然后,结合MOPSO算法强大的优化能力,采用MOPSO算法对优化目标进行求解,并设计一个决策方式从最优解集中选出偏好解,作为溶解氧与硝态氮浓度的最优设定值.接下来,底层跟踪控制部分采用基于自适应动态规划的辅助控制器对比例-积分-微分算法的控制策略进行补充,弥补了传统控制算法自适应能力差的不足.此外,比例-积分-微分算法也为自适应动态规划算法提供了初始的稳定控制策略,克服了学习算法前期控制效果差的缺陷,保证了污水处理过程的安全性和可靠性.最终,该控制器成功实现了对最优设定值的跟踪控制.将所提算法在污水处理基准仿真平台上进行验证,结果表明所提算法能有效地提高污水处理过程的运行性能,不仅能保证出水水质达标,同时能有效地降低污水处理过程产生的能耗.

    污水处理多目标优化自适应评判跟踪控制神经网络

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    碎石土路基填料压实及渗透特性

    李慎刚石云方刘晋宁蒋琛...
    918-926页
    查看更多>>摘要：为揭示碎石土路基填料在压实及渗透过程中的颗粒破碎、流失规律,对不同含石量及含水率的碎石土试样进行击实及击实后的渗透试验.结果表明:对于碎石为硬岩、细颗粒为砂类土的碎石土试样,在碎石质量分数(简称含石量)为60％时达到最大干密度;击实破碎前后的粒径分布具有良好的分形特征,分形维数D与干密度呈现正相关,破碎最优分形维数区间粗颗粒为2.23～2.25、细颗粒为2.43～2.45;建立了分形维数D与含石量和含水率的关系式可以对分形维数D进行预测并进一步估计压实效果;破碎率Bg与分形维数D也有良好的线性关系,含石量不超过60％时,粗、细颗粒的分形维数D均随颗粒破碎率Bg的增加而增加;渗透侵蚀对分形维数D的影响受含石量的影响较大,60％含石量时,分形维数差值随含水率的增大先减小后增大,与渗透系数的变化趋势相同.含石量和含水率是影响颗粒破碎、流失的两个重要因素,但相对于含水率而言,含石量对颗粒破碎、流失的影响更加显著,分形维数D与各配比试样的击实、渗透试验结果的相关性良好,能够较好地反映碎石土试样的压实及渗透特性,可进一步揭示碎石土路基的压实机理,也可为路基工程施工提供参考.

    碎石土击实试验颗粒破碎分形维数渗透侵蚀

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    基于摄影测量的三轴土体剪切带演化规律

    牟春梅李刘悦夏燚
    927-936页
    查看更多>>摘要：为实现土样局部变形的定向研究,同时优化土样的变形测量精度,将数字图像测量与三轴试验结合,在不对仪器做大型改造的条件下,运用摄影测量技术改良试验.以桂林地区红黏土为研究对象,试验全程对土样全表面进行受力变形监测,并还原土样的三维重构模型,以此研究其应力应变关系、局部应变特性、剪切带演化规律.研究结果表明:(1)土样表面的剪切带内外区域具有截然不同的变形特征,带外区域变形较为均匀且变形量趋于稳定,而带内区域变形不均匀且变形量不断加剧;(2)根据土样表面不同区域间的局部应变差异,确定了剪切带开始形成、停止扩张及完全贯穿的临界状态,提出了一种判别剪切带发展阶段的方法;(3)根据判别方法,将剪切带的演化过程拆分为压缩变形、表面扩张、延伸贯穿、相对滑移四个阶段,并分析了各个阶段不同的变形规律与破坏机理.经摄影测量技术改良的三轴试验,能够得到更准确的土体局部本构关系和变形特性,为探索土的应变局部化现象提供了一种精确且经济的研究方案.

    剪切带摄影测量三轴试验局部应变红黏土

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    复合纳米流体强化换热研究进展

    吴俊杰马丽侯竣升李栋宇...
    937-948页
    查看更多>>摘要：随着科学技术的进步,电子器件、太阳能和机械加工等系统均趋向于高功率和微型化发展.然而,这些系统内部产生的热量也随之增加,导致系统过热甚至烧毁,因此,亟需发展高效热管理系统,以及时带走系统热量.近年来,多种新型热管理技术被广泛研究和应用,其中,复合纳米流体强化换热技术因具有效果显著、成本低廉和无额外能耗等优势而备受关注,成为研究和应用的热点之一.本文对复合纳米流体强化换热技术的研究进展进行全面综述.首先总结了近年来复合纳米流体制备的研究现状,然后分析了复合纳米流体的一般性能、传热性能及相关影响因素,着重讨论了复合纳米流体强化换热机制.此外,还介绍了复合纳米流体在微电子、太阳能装置及散热器等领域的应用.最后,讨论了复合纳米流体强化换热技术目前面临的挑战,并提出了未来的发展方向.

    复合纳米流体强化换热复合纳米颗粒微电子散热器

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    失效锂离子电池石墨负极回收利用研究进展

    丁云集史志胜张深根
    949-962页
    查看更多>>摘要：新能源汽车产业发展是实现我国"双碳"战略的重要举措.石墨因其高导电率、高容量和高稳定性等优点,成为当前主流的负极材料,其需求量和报废量增长迅速.废石墨负极因含多种金属、黏结剂、电解液等,具有污染性和资源性双重特点,其高效清洁回收利用成为人们研究的热点与重点问题.首先介绍了全球石墨矿产资源分布及其消费结构,表明我国石墨资源较为丰富(约占全球15.7％),但产量与消费量全球第一,分别达到65.4％和86.6％,且电池负极消费比重日益增长.为提高石墨负极利用水平,系统综述了石墨负极回收利用研究进展,阐述了石墨负极的再生方法,包括物理法、湿法浸出、火法及其他方法.为进一步提高再生石墨负极的电化学性能,改性技术(如元素掺杂、碳包覆、复合等方法)也受到人们的广泛关注.此外,还概括了石墨负极合成的其他新型功能材料,如石墨烯及氧化石墨烯、电容器、吸附剂和催化剂等,为石墨负极高值利用提供了新的选择.最后,总结了负极石墨材料回收利用的技术瓶颈和面临的挑战,为其绿色高效循环利用提供了研究思路和发展方向.

    石墨负极失效锂离子电池再生回收再利用

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    钢渣去除酸性矿山废水中硫酸盐的机理研究

    曹端宁王叶雷张硕田成...
    963-971页
    查看更多>>摘要：我国酸性矿山废水(AMD)中硫酸盐含量普遍较高,寻找一种有效去除废水中硫酸盐的方法,对于酸性矿山废水的治理具有重要意义.鉴于转炉钢渣处理AMD具有较好的应用前景,本文采用单因素实验方法分析了硫酸盐在钢渣处理AMD中的去除效果及机理,结果表明钢渣粒度、废水pH值、固液比、硫酸盐浓度会影响硫酸盐去除效率.当钢渣粒径小于75μm,体系pH为2,固液比为70 g·L-1时,初始硫酸盐质量浓度为2000 mg·L-1时,硫酸盐的去除率最高为79.15％,吸附量分为36.79 mg·g-1;动力学分析及机理分析表明,硫酸盐的去除符合准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型,钢渣与硫酸盐间的作用以多层化学吸附为主,同时伴随化学沉淀、静电吸附和表面络合作用.

    钢渣酸性矿山废水硫酸盐吸附机理资源化利用

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    《工程科学学报》征稿简则

    972页
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