• 2023年第44卷第3期文章目次
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    • >国家青年/地区科学基金项目专栏
    • 虚拟GDB远程调试技术及其在硬件仿真器中的应用

      2023, 44(3):211-218. DOI: 10.7535/hbkd.2023yx03001

      摘要 (253) HTML (0) PDF 3.97 M (1636) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决当前硬件仿真器采用测试激励与探针采样调试方法导致的额外硬件资源需求增加以及调试方法复杂死板的问题,研究出一种虚拟GDB远程调试技术提高硬件仿真器的调试能力。首先,使用JTAG的消息代理器与事务处理器进行软件与硬件的信息交互,实现计算机与硬件仿真器的通信;然后,通过VPI接口实现GDB与JTAG代理器的软件信息交互,完成虚拟GDB调试;最后,在硬件仿真器中进行应用实验。结果表明,虚拟GDB远程调试系统可支持断点插入、单步运行、寄存器读写等功能,与插入探针的调试方法相比,使用虚拟GDB调试提速近百倍。虚拟GDB远程调试技术丰富了硬件仿真器的软件调试手段,增强了硬件仿真器的调试能力,提升了芯片设计验证效率。

    • >机械、电子与信息科学
    • 降低固-固界面热阻方法研究进展

      2023, 44(3):219-227. DOI: 10.7535/hbkd.2023yx03002

      摘要 (1353) HTML (0) PDF 1.51 M (1576) 评论 (0) 收藏

      摘要:降低固-固界面热阻法是一种高效且应用广泛的减小器件传热阻力的方法。根据固-固界面状态增加界面的有效接触,可强化界面热传导。首先,概述了固-固界面热阻的产生机理;其次,梳理了界面状态(平面接触和沟槽接触)、粗糙度、界面压力、热界面材料等固-固界面热阻影响因素的作用机制;第三,介绍了降低固-固界面热阻方法的最新进展;最后,分析了降低固-固界面热阻研究存在的问题,并对其研究前景进行了展望,提出未来应从界面结构、压力/平面度、固-固接触材料本身的物性参数、超薄黏合层热界面材料等单独或共同作用的方向上深化降低界面热阻的研究,为其在强化电子散热领域的应用提供理论和实验支持。

    • 分-合式微通道流动传热性能数值模拟

      2023, 44(3):228-236. DOI: 10.7535/hbkd.2023yx03003

      摘要 (1007) HTML (0) PDF 2.34 M (1452) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对矩形微通道进出口压降大、温度分布不均匀,以及分形微通道受到分形维数和分支数限制适用范围较窄的问题,结合矩形微通道和分形微通道的优势设计一种分-合式微通道散热器。使用Fluent软件对散热过程进行数值模拟,研究微通道内分支倾斜角度变化对流动和传热性能的影响。结果表明,在100 W/cm2的热流密度下,Re为970、分支倾斜角度为90°时,分-合式微通道平均温度降低了11.9 K,最高温度降低了14.2 K,Nu增加了85.7%,整体传热性能(PEC)也最佳,达到1.44。分支的引入可以增加微通道内部换热面积,同时形成新的边界层,在分支内侧产生漩涡,有效提高了微通道散热器的传热性能,为微通道的优化设计提供了新的理论依据。

    • 振荡冷却活塞温度场及热机耦合分析

      2023, 44(3):237-245. DOI: 10.7535/hbkd.2023yx03004

      摘要 (1283) HTML (0) PDF 2.40 M (1353) 评论 (0) 收藏

      摘要:为分析内冷油腔对活塞的降温效果,对振荡冷却活塞在热负荷、机械负荷及热机耦合作用下的温度场及应力应变分布规律进行研究。采用VOF(volume of fluid)多相流模型、动网格技术等对活塞内冷油腔内机油的振荡传热过程进行Fluent数值模拟,得到内冷油腔各壁面换热系数;将结果映射到活塞固体表面,对活塞分别加载热负荷、机械负荷以及热机耦合作用,对比分析活塞在内冷油腔冷却前后的温度场变化,得到其热应力、机械应力以及耦合应力的变化规律。结果表明,采用内冷油腔进行冷却后,活塞各区域温度均有不同程度下降,其中活塞最高温度下降7.5%;活塞受热机耦合作用下的最大应力小于两者单独作用的结果之和;进行油腔振荡冷却后,活塞的热应力和耦合应力也有不同程度降低。所得到的活塞在内冷油腔冷却前后的应力分布规律,可为活塞内冷油腔的优化设计提供理论参考。

    • 航班到港延误时长预测及特征分析

      2023, 44(3):246-255. DOI: 10.7535/hbkd.2023yx03005

      摘要 (284) HTML (0) PDF 2.05 M (1440) 评论 (0) 收藏

      摘要:为破除XGBoost模型的黑盒特性,增强模型的说服性,提出一种基于SHAP的可解释性航班到港延误时长预测模型。首先,对航班历史数据、天气数据进行融合,在融合数据的基础上进行异常值处理,并利用递归特征消除方法进行特征选择;其次,构建航班延误时长预测模型,利用遗传算法进行参数调优,并与目前常用的模型进行对比;最后,在航班延误时长预测的基础上结合SHAP模型,从总体特征和特征间的相互关系2个角度分析特征的重要程度。实验结果表明,经过遗传算法调优的XGBoost模型预测精度更高,其中MAE降低了8.94%,RMSE降低了19.85%,MAPE降低了6.15%,且其模型精度更高。因此,SHAP模型破除了XGBoost模型的黑盒特性,增强了模型的可解释性,可为降低航班延误时长提供技术支持。

    • >化学与化工
    • 碳掺杂pg-C3N4的制备及其光催化性能研究

      2023, 44(3):256-265. DOI: 10.7535/hbkd.2023yx03006

      摘要 (1058) HTML (0) PDF 3.23 M (1416) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高单一半导体材料的光催化活性,采用水热法制备高比表面积的多孔石墨相氮化碳(pg-C3N4),通过碳掺杂和金纳米粒子(AuNPs)负载对pg-C3N4进行改性得到Au/pg-C@C3N4复合纳米材料,并对复合材料的组成、微观结构和性能进行表征。结果显示,碳元素的引入并未破坏pg-C3N4原有的片层结构,但明显提高了pg-C3N4的比表面积(高达158.2 m2/g);AuNPs引入基体后,AuNPs的等离子共振效应可显著提高基体对可见光的吸收和光生电子-空穴的分离效率;当AuNPs含量为0.5%(质量分数)时,复合纳米材料具有最佳的光催化性能(表观反应速率常数k=0.078 4 s-1)。因此,通过碳掺杂和纳米Au负载改性pg-C3N4可制备高活性复合光催化剂,为今后进一步提高氮化碳基催化剂的催化活性提供了理论基础。

    • 羟基樟脑调控的氨基酸S/R构型相互转化

      2023, 44(3):266-276. DOI: 10.7535/hbkd.2023yx03007

      摘要 (1286) HTML (0) PDF 1.56 M (1419) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决当前通过纯化学法进行氨基酸S/R构型转化中存在的手性分子结构复杂、分子质量大以及耗费等当量重金属盐的问题,提出一种利用结构简单的2-羟基樟脑和3-羟基樟脑进行氨基酸S/R构型转化的新方法。通过对碱、溶剂和反应温度的筛选,建立最优反应体系,然后对不同侧链的外消旋以及光学纯氨基酸的构型转化进行研究。结果表明,以叔丁醇钾为碱,异丙醇为溶剂,在40 ℃下反应获得最佳转化效果,其能够兼容具有不同芳环和脂肪侧链的氨基酸,高效进行氨基酸S/R构型的相互转化,展现出优秀的立体选择性,且羟基樟脑可循环利用;机理分析表明,拆分的高立体选择性由热力学控制。新方法所用手性试剂结构简单并可循环使用,无需将氨基酸合成特定的反应底物,反应转化率和立体选择性高,为氨基酸纯化学S/R构型转化提供了一种新的途径。

    • >食品与生物科学
    • 冷水鱼固着类纤毛虫PCR检测方法探讨及感染因素分析

      2023, 44(3):277-285. DOI: 10.7535/hbkd.2023yx03008

      摘要 (278) HTML (0) PDF 1.45 M (1386) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对冷水鱼养殖中固着类纤毛虫检测难和污染源不明确、种类鉴定难的问题,对冷水鱼养殖环境中固着类纤毛虫的主要寄生种类及感染因素进行调查分析,在不同季节于河北省内采集冷水鱼和水环境样本。首先,采用形态学方法对鱼体及水环境中的固着类纤毛虫进行初步鉴定;然后,建立PCR方法进行分子水平鉴定,并进行系统发育学分析;最后,对冷水鱼感染寄生虫的原因进行分析。形态学鉴定结果表明,冷水鱼寄生的固着类纤毛虫主要有累枝虫(Epistylis sp.)和钟虫(Vorticella sp.)2类;引物设计、敏感性和特异性试验结果显示,建立的寄生虫PCR检测方法有效,测序比对和系统发育分析结果进一步验证了其形态学结果;运用已建立的PCR方法检测出固着类纤毛虫在水环境中高达94.38%,鱼体广泛寄生,感染率达到了100%;且无季节差异,水体中的虫体可能是造成鱼长期感染的原因之一。研究数据可为冷水鱼病害的科学预测、预防和治疗提供依据,同时为冷水鱼养殖产业的可持续发展提供疫病防治参考。

    • >土木建筑工程
    • 带骨式削弱弯曲型耗能梁K形偏心支撑框架抗震性能研究

      2023, 44(3):286-296. DOI: 10.7535/hbkd.2023yx03009

      摘要 (250) HTML (0) PDF 3.15 M (1307) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高弯曲型耗能梁塑性变形能力,提出一种带骨式削弱的弯曲型耗能梁[WT]K形偏心支撑结构。采用数值模拟方法研究削弱起点a、削弱深度c及耗能[WT]梁加劲肋间距等关键设计参数对带骨式削弱的弯曲型耗能梁K形偏心支撑结构抗震性能的影响,对比削弱模型与[WT]Base模型之间的承载能力、刚度及耗能能力等性能指标。结果表明,当削弱起点a取值在2hf~3hf之间、削弱深度c取值在2tf~4tf之间及加劲肋间距为0.7bf左右时,削弱模型与[WT]Base模型各性能指标相差不大。带骨式削弱设计及加劲肋间距能够使耗能梁端部翼缘更大区域出现弯曲塑性变形,提升耗能能力,为后续进行弯曲型偏心支撑结构抗震性能研究提供参考。

    • >管理科学与工程
    • 应急医疗资源保障研究综述

      2023, 44(3):297-306. DOI: 10.7535/hbkd.2023yx03010

      摘要 (262) HTML (0) PDF 1.18 M (1566) 评论 (0) 收藏

      摘要:应急医疗资源是应对突发公共卫生事件的物质基础和保障,能否根据需求及时、准确地提供应急医疗资源对于降低疫情造成的损失具有重要作用。首先,综述了应急医疗资源需求预测方法及紧迫度的评估指标体系;其次,对应急医疗资源储备的关键问题进行分析,综述了规模与轮换、政企合作、设施选址3个方面的研究现状;再次,从优化目标、时间窗等角度总结应急医疗资源调配模型,以及优化算法的研究现状;最后,对应急医疗资源保障发展趋势进行了总结和展望,指出通过大数据技术和平台提升应急医疗资源保障能力尤为重要,具体应关注3个方面:1)运用数字技术建设应急医疗资源大数据平台;2)通过大数据平台重构应急医疗资源保障系统;3)应急医疗资源保障系统重构的实现路径。

    • >新能源与节能环保
    • 基于La0.8Sr0.2Co0.2Fe0.8O3-δ/Ag双相复合敏感电极的NO2传感器研究

      2023, 44(3):307-314. DOI: 10.7535/hbkd.2023yx03011

      摘要 (179) HTML (0) PDF 3.57 M (1380) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高NO2传感器的敏感性能,采用自分相法制备La0.8Sr0.2Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF)和LSCF+0.050Ag,LSCF+0.075Ag,LSCF+0.100Ag双相敏感电极,并以YSZ为固体电解质,制备阻抗谱型NO2传感器,研究Ag的掺杂量对传感器性能的影响。结果表明,与Z′,Z″,|Z|相比,θ作为响应信号时传感器的响应恢复时间更短、响应信号更稳定;以θ为[WT]响应信号,基于LSCF,LSCF+0.050Ag,LSCF+0.075Ag和LSCF+0.100Ag敏感电极的传感器在450 ℃最佳工作温度下的灵敏度分别为11.12°,11.28°,13.62°和9.56°/10,其中LSCF+0.075Ag表现出更高的灵敏度,表现出优异的重现性和长期稳定性;此外,传感器对CH4,CO2,H2,CO和NH3表现出优异的抗干扰性能。因此,采用自分相法制备第二相分布均匀、催化活性优异的双相敏感电极材料,有效提升了传感器的灵敏度及选择性,可为高性能NO2传感器的制备提供新思路。

    • 偏心矩形盘旋套管式气冷器传热特性研究

      2023, 44(3):315-322. DOI: 10.7535/hbkd.2023yx03012

      摘要 (228) HTML (0) PDF 3.06 M (1286) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究偏心结构对二氧化碳套管式气冷器换热性能的影响,基于Fluent软件建立同心矩形盘旋套管和偏心矩形盘旋套管式气冷器,对比相同操作条件下的温度云图、速度云图和比热容云图,分析对流换热系数、湍流动能和压力曲线。数值模拟结果显示,与同心套管式气冷器相比,偏心套管式气冷器的云图偏斜程度大于同心结构,平均对流换热系数和湍流动能分别较同心结构提升了12.99%和15.38%,最大压降增大了14.85%,偏心套管总的换热性能优于同心套管。研究结果证明了偏心套管式气冷器结构优于同心套管式气冷器,为超临界CO2热泵中的矩形螺旋管缠绕气体式冷却器设计、运行以及热效率的提升提供了科学依据,对高效换热器的应用具有重要的实际意义。

主编:李铁军

创刊:1980

国际标准刊号:ISSN 1008-1542

国内统一刊号:CN 13-1225/TS

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