2025年, 第42卷, 第03期　
刊出日期：2025-03-25

  

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  桨叶结构对KR脱硫混合效果影响的数值模拟

  操瑞宏, 程功, 廖建军, 钟巍, 仇圣桃, 王海军

  安徽工业大学学报（自然科学版）. 2025, 42(03): 235-244.

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  为了改善KR脱硫过程中脱硫剂利用率低的问题，设计4种利于工业实现的桨叶结构以改善KR脱硫混合效果。采用数值模拟方法，以速度场、湍动能、混匀时间以及脱硫剂分布为表征，分析铁水的卷吸能力与混合效果。通过对比4种桨叶结构的铁水流动特征，探究桨叶结构对KR脱硫混合效果的影响规律。结果表明：搅拌桨旋转作用下桨叶底部铁水形成速度不超过0.6 m/s的弱流区，斜叶桨虽然能够增强铁水卷吸能力，但对弱流区的改善作用有限；桨叶叶数参数对弱流区的影响强于桨叶倾角参数，三叶桨可有效提升铁水动力学性能并减小弱流区体积。斜叶桨具有局部快速混合的优势，而直叶桨更适合铁水包整体混合需求；直四叶桨的铁水混匀时间最短，在转速90 r/min下为49.48 s，较斜四叶桨与直三叶桨分别缩短了2.8%,2.7%。斜叶桨因涡流卷吸效应较强易导致脱硫剂团聚，直四叶桨底部脱硫剂占比约为斜四叶桨的2倍，更有利于铁水与脱硫剂混合，从而显著提高KR脱硫混合效果。
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  SrFe₁₂O₁₉/Ag₃PO₄纳米复合物的微波吸收性能

  崔彩云, 闫铭文, 张佳雪, 韩世昌

  安徽工业大学学报（自然科学版）. 2025, 42(03): 245-252.

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  针对电磁辐射和电磁干扰对电子设备运行和人体健康的潜在危害，采用水热法制备M型六角锶铁氧体(SrFe₁₂O₁₉)纳米片，并通过离子交换法将不同掺量的磷酸银（Ag₃PO₄）纳米颗粒附着在锶铁氧体表面，制备SrFe₁₂O₁₉/Ag₃PO₄系列纳米复合电磁屏蔽材料。采用X射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）表征材料的晶体结构及微观形貌，采用振动样品磁强计（VSM）和网络矢量分析仪（VNA）分别测试材料的磁性能和电磁波吸收性能，探讨磷酸银附着量对纳米复合材料微波吸收性能的影响。结果表明：Ag₃PO₄纳米颗粒均匀分布在六角锶铁氧体片表面，且其负载量随Ag₃PO₄含量的增加而显著提高。当Ag₃PO₄质量分数为3%、吸波涂层厚度为5.0 mm时，复合材料在7.3 GHz处的最小反射损耗达-23.6 d B；当吸波涂层厚度增至5.5 mm时，反射损耗<-5.0 GHz的有效吸收带宽达4.0 GHz（3.9～7.9 GHz），证实出SrFe₁₂O₁₉/Ag₃PO₄纳米复合材料在微波吸收领域具有优异的性能表现和较好的应用前景。
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  基于蚁群算法的产品形态优化设计

  肖旺群, 王紫雯, 朱飞跃

  安徽工业大学学报（自然科学版）. 2025, 42(03): 253-262.

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  为高效精准地进行产品形态优化设计，构建基于蚁群算法的产品形态优化设计模型，通过建立节点选择概率公式、动态贡献值更新方程和多目标适应度函数，并利用Matlab系统实现模型的运算。以水陆两栖消防供排水机器人为工程应用实例，基于广泛收集的15个代表性图片样本与3个感性意象词汇(合理的、智能的、灵巧的)样本，运用感性工学理论建立感性意象量表评价体系，并对样本进行形态解构。在Matlab系统中完成数据预处理、算法参数设置和迭代运算后，输出最优形态组合方案并进行三维呈现。最后利用虚拟现实(VR)仿真实验对输出方案进行分析评价，获得11组有效评价验数据。结果表明：优化方案2在3个感性意象维度的评价均值分别提升至4.82(合理的)、4.91(智能的)和4.91(灵巧的)，显著优于基准方案，设计的产品更加符合用户的感性需求，充分验证了该模型在实现产品形态与用户感性需求精准匹配方面的工程实用价值。
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  基于优化VMD与TCN-ISE-Pyraformer的短期电力负荷预测

  张翾, 李红月

  安徽工业大学学报（自然科学版）. 2025, 42(03): 263-275.

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  针对传统预测模型在捕捉多特征负荷数据时难以兼顾全局和局部特征的问题，提出一种基于麻雀搜索算法(SSA)优化变分模态分解(VMD)与改进挤压–激励(ISE)模块、时序卷积网络(TCN)和Pyraformer的组合预测模型。首先，采用SSA优化VMD参数，将波动性较强的动态负荷序列分解为多个平稳的模态分量，以降低原始数据的非平稳性；随后，将分解得到的本征模态函数输入TCN以提取局部特征，并通过ISE模块自适应分配权重，有效抑制噪声干扰；最后，将加权后的特征输入Pyraformer以捕获全局特征，并输出最终的预测结果。为验证模型性能，采用2个地区的真实电力负荷数据集进行仿真实验。结果表明：在2个算例中，该模型的决定系数分别达0.994 9与0.984 2，均优于对比模型。这一结果验证了所提模型在同时捕捉多特征负荷数据全局和局部特征方面的优势，展现出更高的预测精度和稳定性。
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  货物关联性和优先级约束下的多目标异构AGV调度问题研究

  唐静, 孟祥虎, 黄文, 高伟

  安徽工业大学学报（自然科学版）. 2025, 42(03): 276-286.

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  针对复杂多目标异构自动引导车调度问题（MOSPHA-CP），综合考虑货物关联性与优先级，建立融合违约成本、客户信誉度、拣选时间要求、货物需求量及客户等级等优先级因素的多目标优化模型。为高效求解该问题，提出一种改进的混合变邻域搜索算法（hybrid variable neighborhood search,HVNS），其采用两阶段聚类与随机成本最优机制生成高质量的初始解，通过关联性破坏重组机制实现邻域扰动以避免早熟收敛，并结合多种邻域变换操作执行全局搜索以获得优质的可行解。采用IACO,GAVNS及改进的HVNS算法进行仿真实验，基于求解质量、收敛性、帕累托前沿等性能指标比较验证改进算法求解MOSPHA-CP的有效性。结果表明：改进HVNS在解质量上较对比算法提升30%⁴0%，且收敛性和帕累托前沿指标均表现出显著优势，验证了该算法求解MOSPHA-CP的有效性。
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  动态事件触发二阶多智能体系统的预定时间比例一致性

  李诺, 马小陆, 洪鹏, 佘胜安, 谭毅波

  安徽工业大学学报（自然科学版）. 2025, 42(03): 287-297+305.

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  针对一般线性二阶多智能体系统的协同控制问题，提出一种基于动态事件触发的分布式预定时间控制策略，重点解决系统在用户自定义时间内实现比例一致性的关键技术难题。通过反推法设计控制协议，在位置和速度状态中引入比例参数，使各智能体在预定时间内快速实现比例一致，并可通过参数配置灵活实现普通一致性、二分一致性或分群一致性等多样化协同模式；同时构建基于内部动态变量的时变触发机制，实现事件触发条件的动态调整，降低系统能量耗散及控制器更新频次。基于代数图论、线性矩阵不等式以及Lyapunov稳定性理论，严格证明系统在预定时间内的收敛性及触发机制无Zeno行为的特性。数值仿真结果表明：相较于固定时间控制策略，本文策略的收敛时间更易获取和调节，收敛时间更接近预估值，且收敛速率及整体系统性能指标更优；与静态事件触发控制策略相比，在保证相同通信性能的前提下可有效降低系统能耗。特别地，本文研究利用生成式模型预测多智能体动态演化趋势、结合强化学习自主调节比例参数配置，增强了系统对未知扰动的适应能力。因此，本文研究不仅为多智能体系统协同控制提供了理论严谨的解决方案，同时为生成式人工智能技术的集成提供了潜在接口。
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  一种基于卷积神经网络的轻量级焊缝缺陷识别算法

  徐飞虎, 李丹, 赵文杰

  安徽工业大学学报（自然科学版）. 2025, 42(03): 298-305.

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  针对传统焊缝缺陷检测方法在处理大量工业数据时存在识别效率和准确率低的问题，提出一种基于卷积神经网络的轻量级焊缝缺陷识别算法。该算法在原MobileNetV3基础上引入fire模块以减小参数量，并结合通道注意力(ECA)模块增强特征通道学习能力，从而优化计算资源分配并提升特征提取性能。为验证所提算法的有效性，将其与常见分类模型算法在焊缝缺陷测试数据集上进行对比实验。结果表明：相比于其他分类模型算法，所提算法在fire模块的轻量化设计和ECA模块的特征增强双重作用下，对工业场景中常见的凹陷、孔洞、毛刺等缺陷的平均识别准确率达98.50%，较原算法显著提升。同时，改进的MobileNetv3算法在保持较高识别准确率的情况下，模型参数量和浮点运算量显著降低，使其适合部署在计算资源有限的工业检测设备上。本文研究为智能制造领域的实时质量检测提供了切实可行的解决方案。
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  半环Markov性质的研究

  牛晓慧, 李文喜

  安徽工业大学学报（自然科学版）. 2025, 42(03): 306-311.

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  为进一步简化信息论中的复杂问题，利用Shirshov算法对特定生成关系进行约化，给出Markov链反向链和子链保持Markov性的简化代数证明；在基于半环的Markov链刻画基础上，研究Markov随机场的代数表征，通过Shirshov算法计算出Markov随机场生成关系的Gr?bner–Shirshov基，进而得到半环Markov标准型。基于该标准型，提出随机变量构成Markov随机场的代数判据，并给出联合熵、条件熵和互信息等信息量的标准型表示。最后，通过具体实例计算Markov随机场生成关系的Gr?bner–Shirshov基及标准型，证明了随机变量（X₁,X₂,X₃,X₄）构成该Markov随机场的充要条件，即为当且仅当任意p∈K₄, y_p=θ，其中K₄={9,10,11}。
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  冻融-溶蚀作用下低钙高强熟料水泥混凝土损伤规律研究

  孙大将, 陈德鹏, 吕忠, 吴旻

  安徽工业大学学报（自然科学版）. 2025, 42(03): 312-321.

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  以低钙高强熟料水泥和碎石等为原料制备低钙高强熟料水泥混凝土，通过冻融和溶液浸泡法对混凝土进行冻融及冻融-溶蚀试验，测定质量损失率、相对动弹性模量和钙离子溶出率等损伤指标，研究低钙高强熟料水泥混凝土在单一冻融和冻融-溶蚀作用下的宏观损伤规律及微观结构劣化演化规律，并基于Weibull分布理论构建冻融-溶蚀作用下混凝土损伤模型评估其失效概率。结果表明：相较于普通水泥混凝土，低钙高强熟料水泥混凝土在冻融-溶蚀协同作用下的质量损失率较大，但其相对动弹性模量损失、钙离子溶出率及微观结构损伤程度显著降低；2种混凝土三因素损伤度演变均符合Weibull分布规律，低钙高强熟料水泥混凝土展现出更优异的抗冻能力和抗溶蚀性能。
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  基于GA-PSO-BP的装配式建筑施工安全风险评价及实证研究

  何叶荣, 吕畅, 范志豪

  安徽工业大学学报（自然科学版）. 2025, 42(03): 322-331.

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  为有效防控装配式建筑施工过程中的安全风险，提出一种基于GA-PSO-BP神经网络的智能安全评价模型。从人员、物料（包括机械、设备等）、技术、管理和环境等五个方面，结合相关系数法从初始36项待选指标中筛选出25项关键指标，构建装配式建筑施工安全评价指标体系。在模型构建方面，将遗传算法(GA)的全局搜索能力和粒子群算法(PSO)的快速收敛特性相结合，形成GA-PSO的混合优化算法，用于确定BP神经网络的最优初始权值和阈值参数区间。通过对比仿真实验和工程案例验证GA-PSO-BP模型的适用性。结果表明：GA-PSO-BP模型在提升精度与收敛效率方面表现出显著优势，平均误差率仅为0.94%，较传统BP神经网络(3.28%)、GA-BP(2.14%)及PSO-BP模型(2.80%)显著降低，且该模型仅需42次迭代即可达到最优解。工程实例中，本文模型输出的安全等级评估结果 (4级)与专家评分结果及实际施工状态高度一致，表明其能够有效应对复杂施工场景的动态性与非线性特征。本文研究为装配式建筑施工安全提供了一种高精度、高效率的智能评价工具，其构建的指标体系和模型框架也可为其他类型建筑工程的安全管理提供参考。
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  风险投资背景与退出时机选择

  徐虹, 征凡凡

  安徽工业大学学报（自然科学版）. 2025, 42(03): 332-343.

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  以2009—2020年深市中小板和创业板IPO企业为研究样本，通过手工收集的风险投资退出数据，实证分析国有与非国有风险投资背景对退出时机选择的影响，并探讨减持新规实施与注册制改革的调节作用。此外，进一步从风险投资机构持股比例以及创业企业股权集中度层面对调节效应进行异质性分析。结果表明：与非国有风险投资相比，国有风险投资在IPO后退出创业企业的时间更晚；减持新规与注册制改革进一步强化了国有风险投资的延迟退出效应，且这种效应在高持股比的风险投资机构以及低股权集中度的创业企业中更为突出；国有风险投资机构在维护创业资本市场稳定发展中发挥重要作用，以完善资本市场为目标的政府监管政策若能实现优化升级，将有助于更好地发挥国有风险投资机构的政策导向功能，从而增强市场活力。为此，监管部门需要精准施策，通过建立健全差异化的退出机制和信息披露制度，既可防范上市后资本无序退出对企业经营的冲击，又可有效遏制短期套利行为，切实维护市场公平秩序，提升资本配置效率。
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  基于成对样本比较的相对贫困识别特征正交筛选方法

  常志朋, 陈闻鹤

  安徽工业大学学报（自然科学版）. 2025, 42(03): 344-351.

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  为解决相对贫困识别特征筛选问题，提出一种基于成对样本比较的正交筛选方法。采用成对比较方式收集“存在相对贫困”和“不存在相对贫困”两类成对样本集；基于同类样本拉近、非同类样本推远的思想设计特征子集评估函数，且采用正交试验筛选特征。为验证方法有效性，以大别山区356户建档立卡农户和212户非建档立卡农户为样本，随机构建四组成对样本集筛选四组关键特征，采用逻辑回归、决策树、支持向量机、深度神经网络、随机森林、Boosting和朴素贝叶斯7种分类器进行性能测试。结果表明：除决策树分类器外，其余6种分类器在四组关键特征上的识别准确率、灵敏度、特异度和AUC值均超过90%；不同样本集筛选的特征识别性能差异较小，四组关键特征均能达到全特征集的识别效果。本文方法原理简单、操作便捷，适用于缺乏相对贫困划分标准或难以制定相对贫困划分标准的情形，能有效筛选识别特征。