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期刊信息/Journal information
合肥工业大学学报（自然科学版）
合肥工业大学学报（自然科学版）

何晓雄

月刊

1003-5060

XBZK@hfut.edu.cn

0551-62901305；62905639

230009

合肥市屯溪路193号

合肥工业大学学报（自然科学版）/Journal Journal of Hefei University of Technology(Natural Science)CSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是以基础理论、应用科学和工程技术为主的综合性学术刊物，主要刊登精密仪器、机械与汽车工程、材料科学与工程、电气工程、计算机与信息、土木建筑工程、建筑学、资源与环境科学、化学工程、管理工程、生物与食品工程、应用数学、应用物理以及新兴科学技术等学科论文、科研成果、学术讨论、专题综述及动态报道，本刊主要面向高等院校师生、科研人员和广大科技工作者。本刊在国内学术界和工程技术界有较大影响。本刊先后荣获安徽省优秀学报、安徽省优秀期刊、华东地区优秀期刊及全国高校优秀学报称号。本刊被认定为《中国科学引文数据库》、《中国学术期刊综合评价数据库》刊源，并由《中国期刊网》、《中国学术期刊（光盘版）》全文收录。本刊2000年荣获《CAJ-CD》执行优秀奖。
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    ZIF-8-DMTD@ALG气凝胶制备及对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)吸附性能研究

    侯慧郭志强周剑吴新苗...
    1585-1594,1622页
    查看更多>>摘要：文章利用合成后改性法将2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑(DMTD)引入沸石咪唑酯骨架材料(ZIF-8),通过共混法将其与海藻酸钠(ALG)复合成功制备出ZIF-8-DMTD@ALG气凝胶.ZIF-8-DMTD@ALG气凝胶解决了粉末状吸附剂易团聚和难以回收的问题,DMTD的引入为ZIF-8-DMTD@ALG气凝胶带来丰富的官能团,从而提高其吸附性能.静态批量吸附实验表明:ZIF-8-DMTD@ALG气凝胶对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附均遵循准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型;Langmuir模型拟合出的ZIF-8-DMTD@ALG对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的最大吸附容量分别达到352.101、170.592 mg/g.离子强度实验和循环吸附实验表明ZIF-8-DMTD@ALG气凝胶具有良好的耐盐性能和再生能力.表征技术和批量吸附实验结果揭示了ZIF-8-DMTD@ALG气凝胶主要通过络合作用吸附Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ),少量的离子交换和静电作用也对吸附做出了贡献.该研究结果表明ZIF-8-DMTD@ALG气凝胶具有制备简单、回收容易和吸附能力强等优点,在实际污水处理领域有良好的应用前景.

    合成后改性法ZIF-8气凝胶海藻酸钠(ALG)吸附

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    高架斜坡及车辆诱导效应对污染物传播与暴露风险研究

    俞欣刘晓平张光伟祝健...
    1595-1600页
    查看更多>>摘要：文章以带有坡度路面高架的城市街谷为研究对象,基于数值模拟技术,选用CO作为车辆尾气的典型代表物,采用吸入分数和个人吸入分数评估道路附近居民和行人的CO暴露风险,探究高架斜坡和车辆诱导效应对气流组织和污染物扩散的综合影响,并考虑街谷高宽比和车辆在斜坡行驶时排放差异影响.结果表明,街谷内带有坡度高架路面对于污染物扩散及分布有显著影响,高架斜坡两侧较高位置处的最大无量纲质量浓度Kc值可达到较低位置处的6倍以上,对于该类高架周边高层建筑用户产生较大影响.在引入车辆运动效应下,同类场景高架桥面上方的建筑物表面质量浓度显著高出1～2个数量级,表明车辆诱导效应不容忽视.街谷高宽比H/W为3时的迎风面质量浓度显著高于其他情况下的质量浓度,质量浓度相差1～2个数量级,高宽比越大越不利于污染物的扩散.

    高架斜坡街道峡谷车辆诱导效应污染物吸入分数

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    环巢湖某典型圩区营养盐输出特征研究

    鲍楠楠索改弟冯慧云蒋锦刚...
    1601-1607,1647页
    查看更多>>摘要：以巢湖富营养化治理和生态修复为目标的环湖圩区污染防控应首先进行圩区排放营养盐负荷量和排水量、水质及时空变化特征的全方位观测研究.文章选择环巢湖典型圩区同大圩,对圩内9座排灌站自2020年6月至2021年6月期间的各次排水进行水量水质监测记录,同时每7～10 d对排灌站前池水进行取样检测,共获得968个样品,取得水样氮磷质量浓度数据5 171个.结果表明:同大圩观测年内向巢湖排水1.06× 108 m3,排水总氮(total nitrogen,TN)、总磷(total phosphorus,TP)的年均质量浓度分别为(3.988±4.748)mg/L、(0.236±0.184)mg/L.近一半次数的排水氨氮和TP质量浓度同时符合地表Ⅲ类要求,但仍有16％排水的TP质量浓度0.4 mg/L,9％排水的氨氮质量浓度、60％以上排水的TN质量浓度超过2.0 mg/L,其中部分时点氮磷质量浓度极高,对受纳河道感官和水质造成冲击.圩区排水氮磷质量浓度受降水和施肥共同影响,强降水引起的水土流失使排水颗粒态磷增加,而施肥后降水则可能引起显著的氮流失.同大圩一年间排放TN、NO3-N、TP的排放量分别为57.39、348.76、173.84、32.46 t,6-10月稻季TN、TP排放量分别占到全年排放量的66％、90％.排水量是决定排放负荷量的主要因素,圩区污染防控的重点首先是减少排水量,其次是削减排水氮磷质量浓度,据此提出了相应的策略举措建议.

    巢湖圩区同大圩氮磷排放负荷

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    车载PEMFC空气供给系统OER控制研究

    王宇宁张纯瑞宋福豪
    1608-1616页
    查看更多>>摘要：过氧比(oxygen excess ratio,OER)是质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)输出性能及安全性的重要影响参数,控制OER达到最优值可有效提高系统输出的净功率.针对PEMFC空气供给系统OER控制问题,文章利用MATLAB/Simulink平台建立PEMFC空气供给系统四阶模型,并进行系统动力学特性分析,验证模型有效性;设计3种控制器对OER进行控制,包括前馈比例-积分-微分(feedforward proportion integration differentiation,FF+PID)控制器、前馈自适应模糊 PID(feedforward self-adaptive fuzzy PID,FF+SFPID)控制器及滑模控制器(sliding mode controller,SMC).在输入扰动的情况下,对比分析了定OER及最优OER下不同控制器的控制效果.仿真结果表明,SMC对于OER的控制具有更短的调节时间且未出现超调现象,抗干扰能力更强,在动态特性和稳态特性上均优于其他2种控制器.

    质子交换膜燃料电池(PEMFC)过氧比(OER)前馈PID前馈自适应模糊PID滑模控制

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    基于遗传算法的电动涡旋压缩机结构参数优化

    潘淑丽唐景春孙东方周培...
    1617-1622页
    查看更多>>摘要：为了降低电动汽车空调系统的耗能,提高电动汽车续航能力,文章使用遗传算法对电动压缩机涡旋盘的主要结构参数进行优化设计,并运用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法对电动涡旋压缩机内部工质的流动进行计算和分析.仿真计算和压缩机性能试验结果表明,在相同的压缩机吸气容积和运行工况条件下,通过优化涡旋盘的相关结构参数,压缩机的外压缩指示功降低60.71％,压缩中心腔排气温度降低1～2 K;分析电动涡旋压缩机工作时的内部流场可知,结构参数优化后的涡旋盘在一定程度上减少了因气体涡流而导致的流动功耗,降低了电动涡旋压缩机的压缩总功耗,在压缩机制冷量不变的情况下,优化后输入电功率降幅为2.68％.

    涡旋压缩机遗传算法流场分析结构优化

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    面向对象的稠密机知识驱动设计方法研究

    李非凡董玉德袁中行白杨...
    1623-1629页
    查看更多>>摘要：针对稠密机结构复杂、关联参数众多和设计过程繁琐导致的传统设计方式效率低下问题,文章提出一种面向对象的稠密机知识驱动设计方法.该方法基于参数化原理,采用知识工程(knowledge based engi-neering,KBE)技 术模拟专家设计,利用面向对象的思想进行知识表达,并针对基于案例的推理(case-based reasoning,CBR)提出一种新的案例选择方法.利用构建的稠密机辅助设计系统进行验证,结果表明,面向对象的知识驱动设计方法能显著缩短稠密机的设计周期、规范设计过程、提高设计质量.文章所提方法对于稠密机及其他工业产品的智能化、自动化设计具有一定的参考价值.

    稠密机参数化设计知识工程(KBE)辅助设计二次开发

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    基于WS2纳米片和聚乙烯咔唑纳米复合材料的忆阻器的阻变行为

    邹鹏飞曹青阳芳熊礼苗...
    1630-1635页
    查看更多>>摘要：文章介绍基于单层WS2纳米片和聚乙烯咔唑(PVK)纳米材料的Ag/WS2-PVK/Cu忆阻器,并研究PVK质量分数对忆阻器Ⅰ-Ⅴ特性的影响.Ag/WS2-PVK/Cu忆阻器表现为一次写入多次读取(write-once read-many-times,WORM)的阻变行为,随着PVK质量分数的增加,VSET逐渐增加,开关比略有增加然后减小.Ⅰ-Ⅴ双对数曲线证实了器件的开关机制是陷阱控制的空间电荷限制电流机制,并用能带图进行了解释,研究结果为过渡金属硫化物忆阻器开关性能的设计和优化提供了理论依据.

    忆阻器WS2纳米片阻变行为聚乙烯咔唑(PVK)聚合物纳米复合材料

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    含初始裂纹的V型切口复合材料应力场和疲劳评估方法研究

    谌伟高翔徐双喜邱屿...
    1636-1641,1692页
    查看更多>>摘要：在结构连接甚至微结构中大量存在切口,切口附近的应力集中现象会明显降低结构的承载能力,严重影响结构的疲劳性能.文章对含切口复合材料结构的切口应力场和疲劳评估方法进行研究,推导含初始裂纹复合材料V型切口应力场半解析简易公式,并通过试验验证了简易公式能有效地反映构件的受力情况,表明该简易公式能精确地预报切口根部应力场和应力强度因子.最后基于V型切口板裂纹扩展试验数据,结合Pairs公式和应力场简易评估公式,拟合得到各向异性材料含初始裂纹的双边V型切口构件的裂纹扩展模型.

    各向异性材料初始裂纹切口应力场应力强度因子裂纹扩展模型

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    高精度Ω型辐射结构的微纳加工

    王欣然徐南阳马钰于志飞...
    1642-1647页
    查看更多>>摘要：微波辐射结构的均匀性以及精度是影响金刚石固态自旋量子态调控实验灵敏度的直接因素,因此利用微纳工艺制备出高精度、均匀性良好的微波辐射结构显得尤为重要.文章提出一种新的微纳加工流程,基于CSTMWS软件Ω槽线模型仿真,通过光学曝光和磁控溅射微纳工艺方法完成具有高精度图形尺寸和致密均匀金属层辐射结构的实物制备.该辐射结构在量子调控Rabi振荡实验得到验证.实验中在输入约为1 W电流功率的条件下,在2.8 GHz频点处出现频率约为14.2 MHz的Rabi振荡现象,辐射结构沿着NV轴切面投影方向产生大小约7.17×10-4 T的有效交变磁场.该文提出的微纳工艺流程相比于传统的电化学镀铜方法,能较大幅度地缩减步骤流程,有效地提升辐射结构的图形精度和均匀性,更加契合量子精密测量实验需求.

    辐射结构NV色心微纳加工光学曝光磁控溅射

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    用于ICP的近似KD-Tree搜索加速器设计及FPGA实现

    郑凯磊陈强肖昊
    1648-1654页
    查看更多>>摘要：为了加速迭代最近点(iterative closest point,ICP)算法中k近邻(k-nearest neighbor,KNN)搜索过程,文章根据近似K维树(K-dimensional tree,KD-Tree)数据结构,基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)提出一种高性能的KNN搜索加速器;分析近似KD-Tree数据结构的可行性,结果表明该数据结构能够满足ICP算法精度要求,并提高计算的并行度和性能;为了解决近似KD-Tree建树过程耗费时间长的问题,设计基于分治归并排序的具有反馈数据通路的树构建计算模块,该模块可在8.95 ms内计算出256个空间的树节点并完成树构建;为了优化点云暴力搜索过程,设计一种高吞吐率的点云搜索模块,可以在0.49 ms内完成近30 000个点的最近点搜索.研究结果表明,与相关的设计相比,该文提出的硬件加速方法可以有效降低KNN搜索时间复杂度,提高算法性能.

    K维树(KD-Tree)迭代最近点(ICP)算法三维重建硬件加速现场可编程门阵列(FPGA)

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