2025年, 第0卷, 第09期　
刊出日期：2025-09-25

  

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  通道结构对分形微通道换热性能的影响

  夏国栋, 刘贺征, 马丹丹

  北京工业大学学报. 2025, 0(09): 1017-1032.

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  摘摇要:微通道散热器是应对电子器件散热的有效方法,但目前常规通道存在功耗大等问题。分形结构被认为是质能运输效率最高结构之一。按照Murray定律和“黄金比例phi冶设计Y型和追-Y型微通道的结构,得到4种微通道:追-Y-M、Y-M、追-Y-phi、Y-phi。研究采用Fluent进行数值模拟,结果表明,phi型结构比Murray型结构底面温度低;追型结构比Y型结构的底面温度分布更均匀。引入性能系数(coefficient of performance,COP)来评价各结构的综合性能,追-Y-M的COP相较于Y-M增长了约3%,追-Y-phi和Y-phi的COP都小于Y-M,前者减小约6%,后者减小约18%。
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  钴铬钼基高熵合金薄膜的耐腐蚀性与耐磨性

  王波, 戴铭成, 张丽霞, 齐艳飞, 汤云晖

  北京工业大学学报. 2025, 0(09): 1024-1032.

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  钴铬钼合金在做为人工关节应用于人体时会产生磨粒降低使用寿命以及影响人体健康的金属离子,为了寻找性能更为优异的医用材料,延长人工关节的使用寿命,采用扇形复合靶,通过磁控溅射技术在硅片上制备了钴铬钼基高熵合金薄膜,并对其微观结构以及耐腐蚀性和耐磨性进行了深入研究。结果表明:随着组成元素的增加,混合熵与原子半径相对标准差呈增大趋势,混合焓一直处于较低水平,其中七元高熵合金薄膜具有最优的耐磨性和耐腐蚀性。混合熵的增加降低了合金的吉布斯自由能,提高了合金薄膜的化学稳定性。导致更强的非晶倾向、更低的体系自由能,所以表现出更优良的耐腐蚀性、耐磨特性以及相关力学性质。另外,添加的Zr、Nb元素有助于减小晶体颗粒尺度,降低表面的粗糙度,从而增强了合金的耐腐蚀性与耐磨性。该研究可为高熵合金薄膜在人工关节领域的应用提供参考。
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  多角度磁巴克豪森噪声系统励磁磁场的优化设计研究

  强志鹏, 吴斌, 李鹏, 刘秀成

  北京工业大学学报. 2025, 0(09): 1033-1042.

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  多角度磁巴克豪森噪声系统可以通过控制磁场角度,快速对铁磁性材料磁晶各向异性进行检测。该装置中励磁磁场的均匀性和角度偏差是影响检测结果准确性的重要因素。该文对励磁磁场进行了优化研究,仿真与实验定量分析对比了三磁极励磁与四磁极励磁的磁场均匀性与磁场角度偏差,并对X60管线钢和B50A470无取向硅钢磁晶各向异性进行检测。结果表明,相同条件下四磁极励磁时优于三磁极励磁,其中心区域磁场更为均匀,磁场角度偏差值小于8°,磁场均匀性优于93%,磁晶各向异性检测结果更加精准。研究结果对磁巴克豪森噪声在磁晶各向异性检测中的应用具有重要意义。
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  基于深度复数网络的城市自来水管道泄漏检测的降噪方法

  陈双叶, 申宇杰, 任东杰, 吕超, 石晓川, 张智武, 张玥一

  北京工业大学学报. 2025, 0(09): 1043-1052.

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  针对使用基于声信号的方法在城市环境下进行自来水管道泄漏检测和定位时,传统降噪方法需要手工设置固定的阈值,并且无法适用于信号和噪声频带重叠的情况,提出一种基于深度复数网络模块的降噪方法。该方法将信号变换到时频域中,同时,利用其模值和相位信息自动学习信号和噪声的特征,输出一个自适应掩膜用来估计干净信号的频谱,再将其变换回时域,从而实现降噪功能。结果表明,该方法与现有的自适应降噪方法相比,降噪后的音频在提升独立音频源分离信噪比(scale invariant source to noise ratio,SISNR)、泄漏音频分类准确率及减小泄漏点定位的误差方面都取得了更好的效果。
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  基于邻域差异的逐节点自适应滤波图神经网络

  孙艳丰, 李文谦

  北京工业大学学报. 2025, 0(09): 1053-1062.

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  为了提升图神经网络在异质图上的节点表示学习能力,从节点邻域差异的角度出发构造了一个简单有效的组合滤波器图网络学习模型,使得滤波器参数可以逐节点自适应学习。该模型通过节点和其邻居的相似度差异学习滤波器的低通和高通滤波系数,之后通过维度自适应门控信号融合中间层学习使节点能学习更鲁棒的高阶表示。通过自适应调节节点对低频和高频信息的获取比例和正负信号的聚合,更好地学习到异质图的节点表示。实验结果表明,提出的方法在节点分类任务中与其他先进方法对比,在性能上具有优势,并有助于缓解过平滑现象。
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  基于改进CycleGAN的花粉灰度图像着色方法

  石宝, 周昊, 武文红

  北京工业大学学报. 2025, 0(09): 1063-1070.

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  针对生成式对抗网络对灰度图像着色时出现的颜色溢出和着色图像细节不足等问题,提出一种基于循环一致生成对抗网络(cycle-consistent generative adversarial networks,CycleGAN)的花粉灰度图像着色方法。该方法从无监督学习的角度出发,采用CycleGAN对图像进行着色。为解决花粉灰度图像着色中的着色不连续和着色图像不细腻等问题,引入了非局部模块,以便有效获取图像的全局信息表征。此外,还引入自注意力机制,以此帮助网络更准确地判断像素点之间的空间位置关系,进而增强着色模型的学习能力。实验结果表明,该方法获得的峰值信噪比、结构相似性指数和平均主观意见分分别为28.673、0.956、4.567,在测试集上生成的彩色图像质量更好。该方法不仅有效地解决了颜色溢出和着色不连续等问题,还丰富了图像的细节信息。
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  侧向近爆荷载下RC梁动力响应及破坏形态分析

  闫秋实, 梁伟豪

  北京工业大学学报. 2025, 0(09): 1071-1079.

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  为探究钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)梁在侧向近爆荷载下的动力响应和破坏形态,基于通用显式有限元分析软件LS鄄DYNA建立RC梁数值模型展开数值分析,并与竖向近爆荷载作用时RC梁进行对比,分析比例距离、惯性矩、荷载作用面积及不对称配筋对RC梁动力响应和破坏形态的影响。通过改进等效单自由度法进一步分析RC梁承受侧向近爆荷载时的动力响应发现:随着比例距离的减小,RC梁的动力响应逐渐增大;由于惯性矩和荷载作用面积的影响,侧向起爆时的峰值位移是竖向起爆时的4～5倍;侧向起爆时RC梁不对称配筋对位移影响较小;改进的等效单自由度(single degree of freedom,SDOF)法可用于侧向近爆荷载作用下RC梁的动力响应计算,结果可靠且计算效率高;竖向起爆时,随着比例距离的减小,RC梁的破坏形态由弯曲破坏逐渐转变为弯剪破坏,随着比例距离的减小剪力影响越来越大;侧向起爆时,随着比例距离的减小,RC梁的破坏形态由弯曲破坏逐渐转变为局部破坏,配筋率高的侧面可以更好地抑制混凝土裂缝的产生和发展;竖向起爆时RC梁具有更强的抗爆性能,RC梁承受侧向爆炸荷载时会发生更严重的破坏,对结构的影响更大,因此需重视侧向爆炸荷载下RC梁的工程防护研究。
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  正弯矩循环加载下盾构管片接头损伤特性数值模拟研究

  赵旭, 谢伟杰, 黄景琦, 杜修力, 赵密, 曹胜涛, 张凤琳

  北京工业大学学报. 2025, 0(09): 1080-1091.

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  为了探究正弯矩循环荷载对管片接头力学性能的影响,以某地铁线单层衬砌管片接头为研究对象,建立三维精细化的盾构管片接头数值模型,在与已有单向正弯矩下管片接头力学破坏试验对比验证的基础上,开展单向正弯矩循环加载下管片接头全过程破坏数值模拟,研究管片接头破坏模式、滞回、骨架、刚度退化以及耗能能力等循环力学性能,并进一步探讨轴力和螺栓预紧力对管片接头循环力学性能的影响规律。研究结果表明:1)管片接头在单向正弯矩循环加载作用下的破坏过程可划分为5个阶段,即弹性段、塑性硬化段、承载力第1次下降阶段、平台段及第2次下降破坏段;2)循环加载显著降低了管片接头的承载能力,并存在明显的强度与刚度下降等损伤累积特征;3)轴力减弱了接头滞回曲线的捏拢效应,提高了峰值弯矩及延性性能,而螺栓预紧力对接头滞回曲线捏拢效应影响较小,并会降低接头峰值弯矩和提高接头延性性能。
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  钢渣-钢纤维水泥基复合材料的自感知性能

  周中一, 洪雅妮, 庞新龙, 王涛

  北京工业大学学报. 2025, 0(09): 1092-1101.

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  为了研究钢渣对硅砂的替代率、钢渣粒径和钢纤维掺量对该复合材料力学性能和自感知性能的影响,进行了不同配合比的水泥基自感知复合材料力学性能和自感知性能试验,结果表明:钢渣粒径对自感知复合材料抗压强度的影响显著;极化效应会引起试件电阻大幅增加进而干扰压阻效应测试中电阻的测量,通电一定时间后极化效应趋于稳定,电阻不再增加;增加钢纤维含量可缩短极化稳定时间,针对钢渣、钢纤维自感知复合材料,建议预极化处理时间为20 min以减小极化效应的不利影响;增加钢纤维掺量可提高复合材料应力感知灵敏度,应力传感灵敏度最高为13.6×10^-4MPa。
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  温度作用下千米级桥有砟轨道力学与变形特征

  蔡小培, 杨憬帆, 刘万里, 牛留斌

  北京工业大学学报. 2025, 0(09): 1102-1110.

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  为研究高速铁路千米级桥有砟轨道线路力学与变形特征,基于梁-轨相互作用原理,建立了无缝线路-有砟轨道-千米级跨度桥梁空间耦合模型。分析了悬索桥构件温差对线路受力变形规律的影响,提出了线路的垂向变形特征,并采用中点弦测法和基线矢距差法评估了线路平顺性。结果表明:在主梁梁端铺设伸缩调节器可以确保桥上轨道温度和稳定性满足规范要求;悬索桥主梁和主缆的温差是影响无缝线路纵向力的主要因素,吊杆与桥塔温度变化对线路的影响极小;影响悬索桥上线路线形的因素依次为主缆、桥塔、吊杆和主梁温差,线路变形敏感区域集中在主桥跨中和主塔区域;温度作用下线路高低不平顺集中在桥墩、桥塔和桥梁跨中区域。该成果可为千米级悬索桥上无缝线路设计及运维提供借鉴。
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  生活垃圾焚烧厂典型恶臭源恶臭物质排放特征分析

  李娟, 李金香, 郑海涛, 刘嘉林, 沈秀娥, 郇宁

  北京工业大学学报. 2025, 0(09): 1111-1120.

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  摘摇要:焚烧在成为城市生活垃圾处理主要方式的同时,伴随着一定的恶臭问题,引起了较为广泛的社会关注。为研究生活垃圾焚烧厂典型恶臭源恶臭污染物的排放现状,采样分析了某垃圾焚烧厂不同采样点恶臭气体的物质组成及主要组分含量,并对各采样点物质谱的相似性结果进行计算分析。结果表明,在定量分析的116种物质中,共检测出94种气态恶臭污染物,包括氨、硫化氢、氯化氢和91种挥发性有机物（volatile organic compounds,VOCs）物质,其中,垃圾运输通道检出的物质种类数为29种,卸料平台为61种,渗滤液处理站除臭塔废气排口为58种,焚烧炉废气排口为54种,下风向厂界处为66种。焚烧厂5个采样点恶臭总质量浓度分别为0.50±0.03、0.60±0.03、18.8±0.90、6.80±0.40和0.60±0.05 mg/³,渗滤液处理站除臭塔废气排口中含硫物质质量浓度最高,为14.14 mg/m³,焚烧炉废气排口中含氧化合物和卤素化合物检出浓度较高,2个排口间的恶臭物质组成特征最为相似。根据恶臭物质浓度和阈稀释倍数排名并结合相似性分析得到,以氨、硫化氢、二硫化碳、氯化氢、含氧化合物、烷烃和苯系物为代表的23种物质为焚烧厂恶臭源中的主要恶臭物质,因此,焚烧厂应重视并加强对这些主要恶臭物质的去除,以减少恶臭源对环境的影响。
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  薄膜铌酸锂复杂波导的光刻工艺参数优化

  石照耀, 唐长发, 杨登才, 杨锋, 李子琰

  北京工业大学学报. 2025, 0(09): 1121-1128.

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  摘摇要:近年来不断有新技术应用于光刻来提升光刻分辨率,由于研究和资金等方面的问题,其技术难度呈指数级增长,研究如何改进光刻工艺技术,寻找更优秀的工艺方法,已成为当前优化光刻图形、提升光刻最小分辨率的研究方向。提出了一种光刻参数优化方法,该方法通过定义最大允许时差的概念,来表征光刻工艺参数之间的相互关系。选用图案线宽为1.5、2.0、2.5μm的掩模版,用优化前后的光刻参数在SUSS MJB4光刻机下套刻。经过实验测试,用优化后光刻参数套刻得到的线条宽度窄于同样条件下未优化光刻参数套刻得到的线条宽度。