天津大学学报(自然科学版) /zrb/oa 氧掺杂石墨烯负载的Pt<sub>4</sub>和Pt<sub>3</sub>Ni催化氧还原反应的密度泛函理论研究 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201705001 为了降低燃料电池的高成本, 必须寻找一种既能减小贵金属铂的担载量, 又能进一步提高氧还原反应催化活性的新型合金催化剂.基于密度泛函理论, 建立了Pt<sub>4</sub>和Pt<sub>3</sub>Ni正四面体结构的金属团簇模型, 选用氧掺杂石墨烯作为载体, 四面体金属团簇以正金字塔形式稳定吸附在缺陷位正上方, 在负载的金属团簇上进行氧分子的吸附和连续加氢模拟氧还原反应过程, 并进行热力学计算与分析.结果表明, 氧在Pt<sub>4</sub>-OG和Pt<sub>3</sub>Ni-OG上均以分子形式吸附并被活化, Pt<sub>3</sub>Ni-OG对氧分子的活化作用更强; 第1步加氢反应, 在Pt<sub>3</sub>Ni-OG上形成共吸附的OH*和O*时体系的能量比形成亚稳态的HOO*时低2.37 eV.热力学分析表明, 氧还原反应在Pt<sub>3</sub>Ni-OG上的主要反应路径为底位吸附路径; 在Pt金属中引入Ni, 使随后在吸附在Pt<sub>3</sub>Ni-OG上的氧分子上发生的加氢反应所需的能量降低.同时Pt<sub>3</sub>Ni-OG和Pt<sub>4</sub>-OG催化氧还原反应的自由能计算结果也表明, Pt<sub>3</sub>Ni-OG上氧还原反应中间体OH*的吸附作用减弱, 进而后续形成H<sub>2</sub>O*的反应所需的能量降低.这表明PtNi合金的氧还原反应的催化活性较Pt提高.本研究对氧还原反应高效电催化剂的设计具有指导意义. 2017年05月30 00:00 2017年05 447 452 1094467 韩金玉<sup>1,2,3</sup>, 孙梦楠<sup>1,2,3</sup>, 王华<sup>1,2,3</sup>, 祝新利<sup>1,2,3</sup>, 刘晓<sup>1,2,3</sup>, 葛庆峰<sup>1,2,3,4</sup>, 崔超男<sup>1,2,3</sup> 新型聚合物缓凝剂的合成与性能研究 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201705002 目前深井、超深井固井中大多存在封固段长、上下温差大、顶部水泥浆易出现超缓凝等问题.针对上述问题, 本文引入具有长侧链结构的单体, 设计合成了一种疏水缔合水溶性聚合物缓凝剂.采用红外光谱仪对聚合物结构进行表征, 通过R/S-CC流变仪、荧光光谱仪以及纳米粒度仪对聚合物的疏水缔合结构进行表征, 利用热失重分析仪对聚合物的热稳定性进行测试, 利用水泥浆的初终凝时间测试、早期强度发展测试、高温高压稠化测试来表征聚合物在水泥浆体系中的性能.结果表明:该疏水缔合水溶性聚合物在水溶液中存在疏水缔合结构, 并且这种结构在钙离子溶液中也存在; 该聚合物分子结构稳定, 具有良好的耐热性; 在水泥浆中能明显地改善水泥体系性能, 其在高温条件下具有良好的缓凝性, 在低温条件下对水泥石的早期强度的发展影响较小, 该聚合物在长封固段固井中具有一定的应用前景. 2017年05月30 00:00 2017年05 453 458 696475 郭锦棠<sup>1</sup>, 石英<sup>1</sup>, 于永金<sup>2</sup>, 夏修建<sup>1</sup>, 靳建州<sup>2</sup> 交变接触载荷下的铝合金微动疲劳 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201705003 针对机械工业中广泛存在的微动疲劳失效问题, 自主设计开发了一套接触载荷实时可控的微动疲劳试验系统, 研究了恒定接触载荷和交变接触载荷对6061-T651铝合金微动疲劳寿命的影响.结果表明:在交变接触载荷条件下, 存在一个临界接触载荷使得微动疲劳寿命最低, 且微动疲劳寿命随着平均接触载荷的增加呈现先减小后增加的变化行为; 在低接触载荷作用下, 交变接触载荷条件下的微动疲劳寿命明显低于恒定接触载荷条件下的微动疲劳寿命; 在高接触载荷作用下, 交变接触载荷与恒定接触载荷对微动疲劳寿命的影响相近. 2017年05月30 00:00 2017年05 459 465 1084708 陈旭, 李建军, 陈刚, 王磊 壳聚糖/羟基磷灰石复合纳米材料的研究 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201705004 采用前驱液混合并结合反相微乳液法制备了壳聚糖/羟基磷灰石复合纳米粒.利用IR光谱表征了所得复合纳米粒的化学结构, 通过Zeta粒度仪、透射电镜观察粒子粒径及形态, 通过X 射线衍射及热失重研究羟基磷灰石晶体生长情况和含量.并研究了前驱液中钙、磷离子浓度对复合纳米粒中羟基磷灰石晶体的影响.结果表明复合纳米粒中壳聚糖和羟基磷灰石相互结合紧密, 呈球形, 实现了纳米级分散.使用NaOH陈化, 可以使羟基磷灰石晶体规整性增加. 2017年05月30 00:00 2017年05 466 470 894902 姚芳莲, 周钰航, 张瑞, 李俊杰, 徐萌, 王慧 聚多巴胺辅助磁微球固定β-葡萄糖苷酶的制备与应用 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201705005 通过溶剂热法和改进的St?ber水解法制备了Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>@SiO<sub>2</sub>磁性纳米粒子, 并用透射电镜对纳米粒子进行了表征.采用聚多巴胺辅助法将β-葡萄糖苷酶固定在磁性纳米粒子上.具体考察了加酶量、多巴胺质量浓度和固定化时间等因素对酶活和酶固定率的影响规律, 获得了β-葡萄糖苷酶固定化的最适条件.结果表明, 当加酶量为50 U/g、多巴胺质量浓度为1.6 mg/mL、固定化为24 h时, 所制备的固定化β-葡萄糖苷酶活力为25.01 U/g, 明显优于传统戊二醛交联固定的β-葡萄糖苷酶活力. 2017年05月30 00:00 2017年05 471 476 828661 苏荣欣<sup>1,2,3</sup>, 杨仁俊<sup>1,2</sup>, 齐崴<sup>1,2,3</sup>, 何志敏<sup>1,2</sup> 血栓纳米抑制剂m<sub>5k</sub>-BAD-L的构建及其性能研究 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201705006 抗血栓药物种类繁多, 但主要以血液中血小板和凝血因子为靶点, 因而可能破坏正常凝血系统平衡而导致出血风险.针对该问题, 前期以胶原蛋白为靶点, 通过仿生设计已获得七肽LWWNSYY, 经实验验证该七肽能够抑制血小板表面整联蛋白α<sub>2 </sub>β<sub>1</sub>与胶原蛋白的结合, 从而抑制血小板的黏附及后续血栓形成.但是, LWWNSYY的疏水性较高导致其生物利用度较低.因此, 利用两亲性的单甲氧基聚乙二醇-丁醛(m<sub>5k</sub>-BAD)修饰LWWNSYY, 构建血栓纳米抑制剂m<sub>5k</sub>-BAD-L, 并考察其与胶原蛋白的结合特性以及抑制血小板黏附的实际效果.结果表明, m<sub>5k</sub>-BAD-L能有效改善LWWNSYY的生物利用度, 且有效结合胶原蛋白, <i>K</i><sub>d</sub>为(0.60±0.28) μmol/L, 因而有效抑制血小板黏附.研究结果有助于推动新型血栓纳米抑制剂的开发和利用. 2017年05月30 00:00 2017年05 477 482 999728 张麟, 孙娜 局部内热源热式传感器等效换热面积的影响 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201705007 从等效换热面积影响角度深入研究流体横掠含局部内热源圆柱体的对流传热模型, 将流体横掠圆柱体的传热学理论分析与热式传感器流量测量方法相结合进行探讨.针对研究采用的双探头浸入式热式质量传感器原理样机, 分析流动稳定条件下测速探头与周围流体的热平衡关系, 建立含局部内热源热式传感器的热平衡方程.同时对含局部内热源的测速探头的换热面积进行理论分析, 提出等效换热面积及等效换热面积系数的概念.等效换热面积对流量测量影响的实验验证在天津大学可调压气体流量实验装置进行, 实验管道内径50 mm, 3个实验压力分别为0.6 MPa、0.8 MPa和1.0 MPa, 气相流速范围为7~19 m/s, 探头雷诺数范围为6 436~28 499.借助Churchill &amp; Bernstein模型准则式, 获得努塞尔数等相关量, 计算等效换热面积, 根据等效换热面积的变化规律建立等效换热面积法的数学模型.对运用等效换热面积法和固定换热面积法的计算结果加以比较, 结果表明在实验的工况范围内, 考虑等效换热面积规律后, 雷诺数或质量流量的平均误差从65.86% 降到3.96% . 2017年05月30 00:00 2017年05 483 490 1238330 徐英<sup>1,2</sup>, 姚云飞<sup>1,2</sup>, 张涛<sup>1,2</sup>, 袁超<sup>1,2</sup> 高超声速飞行器模糊自适应动态面容错控制 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201705008 针对输入饱和下高超声速飞行器发生执行机构损伤故障并存在参数不确定的情况, 提出了一种基于Nussbaum增益技术的模糊自适应动态面容错控制策略.对于飞行器的高度和速度子通道, 分别设计了动态面和动态逆控制器.利用双曲正切函数逼近飞行器的输入饱和特性, 并基于中值定理将其转化为控制输入的仿射形式.对于损伤故障和参数不确定导致的控制增益未知问题, 通过引入Nussbaum增益技术既保证控制系统稳定, 又可以避免控制器奇异问题.通过设计模糊自适应系统, 在线逼近包含不确定参数与饱和逼近误差的未知函数项, 且引入范数估计思想, 使得每个模糊系统仅包含一个自适应参数, 以减小计算量.稳定性分析证明了闭环控制系统的半全局一致最终有界性, 仿真结果验证了该容错控制算法的有效性. 2017年05月30 00:00 2017年05 491 499 1665885 胡超芳<sup>1</sup>, 高志飞<sup>1</sup>, 刘运兵<sup>1</sup>, 王娜<sup>2</sup> 基于ESO和反步法的四旋翼飞行器轨迹跟踪控制 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201705009 针对欠驱动四旋翼飞行器提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)和反步法的轨迹跟踪控制策略.在外界环境干扰和系统参数摄动等不确定性的影响下, 保证空间位置和偏航角可以快速平滑地跟踪给定信号.根据系统严格反馈的结构特点, 采用反步法设计内外环路的控制器; 为避免控制过程中的复杂计算, 采用ESO对系统的复合干扰进行在线实时估计, 并在控制律中进行实时补偿; 为避免反步控制导致的“微分爆炸”问题, 减小对系统模型的依赖性, 采用了动态面策略, 以及为提高系统的鲁棒性, 引入了滑模面.稳定性分析表明闭环控制系统是全局渐进稳定的.仿真结果验证了所提控制方法的有效性和鲁棒性. 2017年05月30 00:00 2017年05 500 506 1317320 窦立谦, 芦飞 基于免疫二进制萤火虫算法的主动配电网低碳目标网架规划 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201705010 主动配电网(ADS)网架规划是一个非常复杂的大规模组合优化问题.萤火虫算法(FA)是一种新型的智能优化算法, 全局搜索能力强、算法结构简单, 而且收敛速度快.在此基础上借鉴生物免疫机制, 群体更新时考虑抗体浓度, 进一步提高种群的多样性和算法全局寻优能力, 提出了一种免疫二进制萤火虫算法(IBFA)进行主动配电网网架规划.以线路投资、运行维护、网损和碳排放环境成本最小为目标, 考虑分布式电源(DG)与柔性负荷(FL), 建立了主动配电网网架规划模型.通过与二进制粒子群优化(BPSO)算法对比求解IEEE-14节点算例, 验证了免疫萤火虫算法在全局寻优能力和收敛性方面的优越性, 同时证明分布式电源和柔性负荷是抑制碳排放、提高系统整体效益的有效方式. 2017年05月30 00:00 2017年05 507 513 889834 石季英, 薛飞, 李雅静, 杨挺, 巩莹, 马丽, 凌乐陶 分流挡渣堤体型优化研究 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201705011 在高山峡谷地带修建水电工程时, 采用修建分流挡渣堤方法来满足工程施工和环境保护的要求.以某实际工程为例, 为了减少挡渣堤工程量和保证其过水安全, 用CATIA建立了三维几何模型, 并将模型导入Flow-3D中, 采用RNG <i>k</i>-<i>ε</i> 紊流模型, 用TruVOF方法进行自由表面的追踪, 针对101 m、78 m、67 m 3种平台长度进行了三维数值模拟, 初步确定平台长度78 m; 对优化设计方案进行了详细的物理模型试验, 计算与试验结果对比表明, 计算对分流挡渣堤的模拟具有较高参考价值, 优化方案的填筑总量约43×10<sup>4</sup> m?, 比平台长度101 m方案减少约5×10<sup>4</sup> m?, 降低了分流挡渣堤的施工风险; 试验表明, 分流挡渣堤虽出现局部冲刷, 但整体稳定性良好; 进一步的试验表明, 采用综合护面措施后, 可以保证分流挡渣堤的过水安全.该研究为分流挡渣堤体型优化提供了新的方法, 具有一定的参考价值和良好的应用前景. 2017年05月30 00:00 2017年05 514 518 1238212 贺昌海, 王木涵, 李亚 河口区径流对台风暴潮影响研究 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201705012 台风暴潮-径流相互作用增大河口台风暴潮位, 从而增大台风暴潮灾害.本文基于FVCOM模式建立了河口及附近海域的台风暴潮数值模型, 并以9711台风和0608台风为风-气压场来源.依据台风期间的实测径流量过程<i>Q</i>(<i>t</i>), 设计了4个径流过程<i>q</i>(<i>t</i>), 并与<i>q</i>(<i>t</i>)=0时进行对比, 讨论了台风暴潮模拟中考虑上游径流的必要性; 研究了浙江省南部沿海椒江、欧江、飞云江和鳌江河口区径流和台风暴潮的相互作用, 并分析了径流量变化对海门、温州、瑞安和鳌江观测站台风暴潮位以及各河流口门内最大台风暴潮位包络线的影响.结果显示:径流量越大, 观测站的台风暴潮位增量越大且台风暴潮位的最大增量出现在台风登陆后; 9711台风期间椒江台风暴潮位受径流的影响较瓯江更显著; 0608台风期间飞云江台风暴潮位受径流影响较鳌江更显著.本文研究成果为河口台风暴潮防灾减灾提供有价值的参考. 2017年05月30 00:00 2017年05 519 526 1550129 孙志林<sup>1</sup>, 黄森军<sup>1</sup>, 焦建格<sup>1</sup>, 聂会<sup>2</sup> 基于fNIRS技术的脑机接口研究 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201705013 功能性近红外光谱技术(functional near-infrared spectroscopy, fNIRS)作为一种无损光学脑成像技术, 可用于构建脑机接口(brain-computer interface, BCI)以识别操作者肢体控制意图.利用fNIRS技术测量11位参试者的手臂伸展、腿部伸展和手指敲击的前额皮层(prefrontal cortex, PFC)和运动功能皮层(motor cortex, MC)的血氧变化信号, 并利用fNIRS的生理特征和支持向量机建立fNIRS-BCI分类器.结果表明手臂伸展、手指敲击和腿部伸展的四分类fNIRS-BCI平均正确率分别为89.32% 、88.66% 和91.35% ; fNIRS-BCI的运动想象动作的分类正确率不低于运动执行动作; 3种任务范式的混淆矩阵分析结果表明:运动想象诱发的脑功能活动与同侧肢体的运动执行、对侧肢体的运动想象活动产生混淆, 3种任务范式的同侧运动想象和运动执行的血氧数据检验结果存在显著差异.因此, fNIRS-BCI能有效识别运动想象和运动执行活动, 且运动想象和运动执行活动的血氧数据变化具有可分性. 2017年05月30 00:00 2017年05 527 535 1388107 焦学军, 姜劲, 潘津津, 王春慧, 张朕, 杨涵钧, 徐凤刚 一种补偿测量机<i>z</i>向运动平行度误差的方法 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201705014 针对一台在连续转动过程中利用内外两个测量架同时测量内外表面的三坐标测量机, 研究了其误差补偿.研究中发现在空间不同高度处测量结果出现较大差异的主要原因是内外测量轴的<i>z</i>向运动轴线与回转轴线之间的不平行.为了提高测量精度, 设计了一种具有上下两个标准环的标定装置, 根据两个标准环的测量结果对热误差及其引起的<i>z</i>向运动平行度误差进行补偿.为了减小温度变化的影响, 在每天开机时或温变较大时, 进行一次自动标定.实验结果表明, 该方法有效地减小了上述误差, 将不同高度间测量数据偏差控制在0.015 mm以内, 满足了测量机使用要求. 2017年05月30 00:00 2017年05 536 539 517926 武太文<sup>1</sup>, 高国防<sup>1</sup>, 刘书桂<sup>2</sup>, 赵伟<sup>1</sup>, 张国雄<sup>2</sup> 铝/钛超声波金属焊接参数的工艺优化 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201705015 通过设计交互正交试验, 以接头的拉伸载荷和信噪比为评价指标, 对铝/钛异种金属超声波焊接参数进行工艺优化. 以焊接能量、振幅、压力为参数, 设计成三因素、三水平的L<sub>27</sub>交互影响正交试验. 并对试验结果进行极差和方差分析、<i>F</i>验证和试验验证. 结果表明:焊接参数主次顺序为能量>振幅>压力, 其对拉伸载荷的贡献率分别为86%、8%、4% ; 获得最大拉伸载荷的工艺参数组合为能量950 J、振幅75 μm、压力0.552 MPa(A<sub>3</sub>B<sub>2</sub>C<sub>2</sub>); 获得最稳健拉伸载荷工艺参数组合为能量900 J、振幅70 μm、压力0.621 MPa(A<sub>1</sub>B<sub>1</sub>C<sub>3</sub>). 2017年05月30 00:00 2017年05 540 544 744188 赵玉津<sup>1</sup>, 张慧敏<sup>1</sup>, 罗震<sup>1,2</sup>, 冯梦楠<sup>1</sup>, 解龑<sup>1</sup> 二维黑磷晶体各向异性弹性的有限元分析 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201705016 利用基于原子力显微镜的悬臂梁弯曲法, 对二维黑磷晶体两个特殊晶轴方向的弹性模量进行测量.通过有限元仿真对悬臂梁结构建模计算, 分析了影响测量结果精度的因素:悬臂梁弯曲变形量-厚度比、悬臂梁的长宽比和黑磷晶体弹性模量各向异性.结果表明, 悬臂梁长宽比相对于变形量-厚度比、弹性模量各向异性, 对测量结果影响更大, 其最大相对误差达-40% .通过有限元仿真分析, 可以修正悬臂梁弯曲法力学模型中误差, 从而得到更准确的测量结果. 2017年05月30 00:00 2017年05 545 550 1364938 陶金<sup>1</sup>, 姚琲<sup>2</sup>, 孙崇玲<sup>1</sup>, 庞慰<sup>1</sup> 快速压缩机缸内温度不均匀性及其对自燃的影响 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201705017 快速压缩机中活塞运动产生涡流会导致缸内温度分布不均匀, 并对自燃时刻产生显著影响. 针对这一问题, 对不同活塞缝隙下缸内温度不均匀性及其对自燃时刻的影响进行了研究. 首先, 建立了Fluent网格模型并耦合氢气详细化学反应机理, 研究了无缝隙活塞缸内温度场及自燃过程; 然后, 对不同活塞缝隙结构进行缸内温度场的数值模拟, 确定最佳活塞缝隙结构; 最后, 对比了基于CHEMKIN、Livengood-Wu积分以及Fluent 3种方法获得的自燃时刻. 结果表明:无缝隙活塞缸内未受涡流影响区域先发生自燃, 并引发明显火焰传播.体积为原燃烧室体积9.5% 左右的活塞缝隙能很好抑制涡流产生. Livengood-Wu积分在预测快速压缩机缸内气体, 尤其是缸内受涡流影响区域气体的自燃时刻时具有较高的准确性. 2017年05月30 00:00 2017年05 551 556 930523 卫海桥, 蔡霁蕾, 商艺宝, 舒歌群, 潘家营