上海工程技术大学学报

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2025 年 4 期目次

2025, 39(4): 1-2.

摘要:

[摘要](10) [HTML全文] (6) [PDF 382KB](1)

黄志超, 王岩松, 袁涛, 刘宁宁

2025, 39(4): 375-381. doi: 10.12299/jsues.24-0162

摘要:
基于ADAMS建立雨刮片细化模型，分析雨刷片振动特性；利用Virtual.Lab建立前挡风玻璃与车厢腔体声−固耦合有限元模型，分析雨刮−风窗系统摩擦噪声传递至驾驶员位置的声压级，研究转速、摩擦模型及雨刮片扭转刚度对系统摩擦噪声特性的影响；通过实车雨刮−风窗系统试验验证仿真模型有效性。结果表明，建立的雨刮片细化模型和声−固耦合有限元模型与试验结果吻合，针对系统的3种摩擦噪声，转速、摩擦模型及雨刮片扭转刚度分别产生不同影响。

[摘要](14) [HTML全文] (6) [PDF 1832KB](1)

基于机器学习的汽车阻力系数预测研究

张红伟, 袁子厚, 杜焱铭, 郑兴任

2025, 39(4): 382-388. doi: 10.12299/jsues.24-0187

摘要:
扩散器是一种先进的空气动力学改进装置，通过有效引导气流来降低车辆的阻力系数。为降低汽车空气动力学性能开发的时间成本，将其安装在Ahmed模型侧面，扩散器的特征尺寸作为设计变量，阻力系数为响应值。采用最优拉丁超立方实验设计(DOE)方法生成DOE矩阵。再运用Fluent求解每组实验方案的阻力系数仿真值。构建数据集后，应用于径向基函数(RBF)、极端随机树(Extra Trees)、极限梯度提升树(XGBoost)、粒子群优化−反向传播(PSO-BP)等模型，结果表明PSO-BP模型预测精度最佳，RBF模型最差。通过Extra Trees算法分析5个设计变量对阻力系数的影响程度，影响最大的变量为X₁，影响最小的变量为X₅，由此可得机器学习应用于汽车空气动力学设计的可行性。

[摘要](16) [HTML全文] (6) [PDF 1608KB](1)

基于PreScan的目标穿行AEB控制策略

张炳力, 左云杰, 王怿昕, 黄钟晗, 李韧, 曹丽松

2025, 39(4): 389-395. doi: 10.12299/jsues.25-0136

摘要:
针对车辆在直行过程中与穿行目标的运动关系，提出一种自动紧急制动(AEB)控制策略。将目标相对车辆的运动分解为横向和纵向分量，基于碰撞时间(TTC)算法定义危险系数以确立预警判断条件，并设计动态触发宽度和动态TTC阈值，当系统发出预警且驾驶员未介入时，采用分速分级制动策略。基于变论域模糊PI算法构建下层控制器，实现对本车期望加速度的精准跟随。同时，利用PreScan建立车辆逆纵向动力学模型，将其转化为实际操作。通过PreScan与Matlab对该策略进行仿真验证分析，结果显示，在基于C-NCAP的测试场景下，该策略能有效避免碰撞。

[摘要](13) [HTML全文] (5) [PDF 835KB](1)

基于CFD方法的扑翼飞行器鸟翼设计与分析

张海波, 邱文倩, 颜存玥, 李传昌

2025, 39(4): 396-402, 450. doi: 10.12299/jsues.24-0397

摘要:
提出一种采用双“S”形对偶力矩传动机构的扑翼飞行器，为提高其运动性能，基于CFD方法对扑翼模型进行深入分析与优化。重点调整翼型的几何设计，包含前缘半径、后缘角、翼展长度以及翼型厚度等关键参数，以获得更优的气动升阻比。在ANSYS软件中利用优化后的网格算法生成高质量网格，并采用动网格技术对飞行器的运动过程进行流体力学仿真，分析飞行器在不同飞行姿态下的压力云图和速度云图，验证改进后的飞行器结构。结果表明，改进后的翼型能够有效减少压力集中并抑制涡流。

[摘要](12) [HTML全文] (6) [PDF 3475KB](1)

景观河道水体污染特征及生态风险评价：以上海市北潮港为例

顾敦罡, 曹洋, 王艺圳, 刘在伟, 严丽丽, 李光辉

2025, 39(4): 403-408, 427. doi: 10.12299/jsues.24-0223

摘要:
为推进城市景观河道水质高标准改善，以上海市北潮港为典型代表，对河道上覆水和表层沉积物开展为期一年的监测，识别污染特征并评估生态风险。结果表明：北潮港上覆水水质和沉积物污染程度在节制闸两侧呈现明显差异；上覆水稳定处于水质指数良好等级，沉积物存在较严重的有机质和营养盐累积，重金属潜在生态风险处于中风险等级。生态修复工程的实施对上覆水水质有显著提升，但未能削减沉积物中污染物含量。雨污混接造成的溢流污染和沉积物内源污染释放可能是北潮港主要污染因子BOD₅、总磷和总氮的来源。

[摘要](12) [HTML全文] (6) [PDF 1712KB](1)

基于活性炭阴极材料的锌离子混合超级电容器

李帅帅, 黄倩楠, 李文尧

2025, 39(4): 409-413, 484. doi: 10.12299/jsues.24-0179

摘要:
为应对传统能源的不可持续及相关的环境问题，新能源储能器件日益得到重视。超级电容器因功率密度高、使用寿命长和绿色环保等特点受到广泛关注。以活性炭为阴极，分别在有机和水系电解液中组装CR2032型纽扣电池。在扫描速率为0.1 mV/s时，两种电解液对应的比电容分别为143.44和156.58 F/g；在电流密度为0.1 A/g时，两种电解液对应的比电容分别为79.54和95.92 F/g。有机体系中最大电位窗口达1.8 V；600次循环后，其比电容和库伦循环效率保持率均优于水系，表现出更好的稳定性，但水系的阻抗性能更加优异。

[摘要](14) [HTML全文] (7) [PDF 1738KB](1)

铁过载对大鼠十二指肠铁代谢和健康的影响

蒋淑侠, 束羽佳, 郭时惠, 单宏丽, 马文强

2025, 39(4): 414-419. doi: 10.12299/jsues.24-0379

摘要:
铁是维持各种生理功能所必需的微量营养素，但过量的铁因其氧化还原活性具有高度毒性。将6 ~ 7周龄雄性SD大鼠随机分为对照组和铁过载组，分别给予生理盐水和150 mg/kg右旋糖酐铁连续处理4周。结果发现，铁过载显著降低大鼠体质量，增加血清铁、转铁蛋白结合铁、铁蛋白含量和转铁蛋白饱和度。铁过载组大鼠十二指肠、肝脏和脾脏铁含量显著增加，而十二指肠绒毛长度及其与隐窝深度的比值显著下降。此外，铁过载大鼠表现出与吸收和储存相关的DCYTB、DMT1、FTL和FTH的表达上调，但FPN和血清铁蛋白水平没有显著变化。以上结果表明，铁过载通过上调十二指肠铁吸收和储存蛋白表达，诱发十二指肠铁沉积和肠道损伤，为铁过载引起的十二指肠健康问题提供了理论证据。

[摘要](13) [HTML全文] (6) [PDF 1277KB](1)

M_0.3Co_2.7O₄固溶体纳米晶催化净化碳烟颗粒性能研究

张念陈, 王晨, 韩梦宇, 孙红华, 王金果

2025, 39(4): 420-427. doi: 10.12299/jsues.24-0128

摘要:
采用水热法制备了过渡金属离子M (M = Cu、Ni)掺杂的M_0.3Co_2.7O₄固溶体纳米晶，系统研究了过渡金属离子M掺杂对Co₃O₄纳米晶催化净化碳烟颗粒的调控作用。研究表明，Cu_0.3Co_2.7O₄固溶体纳米晶具有最佳碳烟催化净化性能，其T_m为421 ℃、CO₂选择性为100%。主要原因在于：1) Cu离子掺杂抑制了Co₃O₄晶体生长，提高了材料比表面积，进而扩大了催化剂与碳烟颗粒的接触界面；2) Cu离子掺杂提高了催化剂表面Co³⁺的物质的量比，并使催化剂形成较多缺陷位点，有利于氧物种吸附活化；3) Cu离子掺杂提高了催化剂的氧化还原能力，不但增强了活性氧物种的生成能力，而且促进了NO氧化生成NO₂，进而提高碳烟催化净化性能。Cu_0.3Co_2.7O₄固溶体纳米晶同时表现出良好的催化净化碳烟稳定性，为构筑高效柴油机碳烟净化催化剂提供了理论依据。

[摘要](13) [HTML全文] (6) [PDF 2511KB](1)

压电驱动纳米定位平台迟滞补偿与速度位置正反馈谐振控制

司马津甫, 赖磊捷

2025, 39(4): 428-434. doi: 10.12299/jsues.24-0201

摘要:
为解决压电驱动纳米定位平台的迟滞问题与低阻尼谐振问题，构建了三自由度压电驱动纳米定位平台实验系统，分析定位平台的迟滞和谐振特性。建立率相关Prandtl-Ishlinskii迟滞模型，对逆模型进行参数辨识，通过开环和闭环前馈补偿实验验证了模型的有效性和准确性。采用基于巴特沃斯滤波器形式的极点配置方法，设计了积分跟踪控制器和速度−位置正反馈阻尼控制器的参数，并验证了阻尼控制器的有效性。通过复合控制方法进行轨迹跟踪实验，实验结果表明，该方法显著提升了压电定位台的跟踪精度与速度，证明所提控制方法的有效性。

[摘要](13) [HTML全文] (7) [PDF 1740KB](1)

数据驱动的机械设备健康状态监控及故障诊断

张美华, 陶然

2025, 39(4): 435-441. doi: 10.12299/jsues.24-0180

摘要:
针对机械设备故障数据利用不完全、传统健康状态监控及故障诊断方法存在局限的问题，构建一种数据驱动的设备健康状态监控及故障诊断系统架构。提出一种基于数字孪生的健康状态监控方法，结合机械设备脆弱性监控健康状态。研究一种数据驱动的故障诊断方法，运用非线性核映射算法分析故障的历史数据，确定设备异常边界，通过分析相关实时数据确定设备是否异常及导致异常的关键因素。最后以某装配生产线机械手臂为例进行实证分析，结果表明，所提方法可有效识别导致设备异常的性能参数，提高了车间对机器故障的动态响应能力。

[摘要](11) [HTML全文] (8) [PDF 1485KB](1)

基于A*算法与螺旋线优化策略的堆高机自主作业路径规划

何维瀚, 崔国华, 卢声耀, 张若平

2025, 39(4): 442-450. doi: 10.12299/jsues.24-0166

摘要:
集装箱堆场作业环境复杂，实现无人堆高机精准停位是亟须解决的关键问题。对此，设计了基于改进A*算法与多项式螺旋曲线结合的混合策略。首先，基于堆高机作业工况及抓取作业流程，设计多目标点改进A*全局规划算法，通过单次规划依次通过多个给定的目标点；其次，根据非完整约束条件，在靠近最终目标点处设计基于多项式螺旋线的局部规划。选取多种典型作业场景，对提出的算法进行仿真实验及分析。研究结果表明，该策略能使堆高机在全局路径中依次通过多个目标点，并经局部规划调整后满足作业目标点的约束，符合作业要求。

[摘要](15) [HTML全文] (8) [PDF 2417KB](1)

基于融合改进算法的建筑机器人地图构建

薛慧, 张振山, 张艳伟, 朱姿娜, 崔国华, 卢声耀

2025, 39(4): 451-457. doi: 10.12299/jsues.24-0169

摘要:
建筑环境具有非结构化、大工作空间、施工工艺流程受现场环境影响明显等特点。针对建筑机器人定位和地图构建时，位姿估计不准确、地图显示不完整、高度动态场景下残影较多等问题，融合双激光雷达、惯性测量单元(IMU)和轮式里程计等多传感器，以Cartographer算法为基础框架，采用扩展卡尔曼滤波算法对多传感器融合优化，获得更准确的位姿估计；从原始激光点云数据中过滤剔除动态障碍物点云，提高地图构建的质量。实验结果表明，提出的数据融合Cartographer改进算法提高了地图质量和定位精度，可以满足建筑作业环境下地图构建需求。

[摘要](13) [HTML全文] (5) [PDF 2279KB](1)

基于数字融合的海上漂浮式光伏运动发电分析

刘波, 彭乐乐, 陈玉洁, 汪佳男

2025, 39(4): 458-465. doi: 10.12299/jsues.24-0055

摘要:
相比陆基式光伏发电系统，海上漂浮式光伏系统发电耦合了运动特征，输出功率呈现复杂随机性。为获取海上漂浮式光伏系统的发电运动特征，提出一种“一次测量三层融合”的数字化方法，即利用运动、环境、组件和发电数据表征系统耦合因素，通过测量获取运动数据，依次实现运动到环境、环境到组件、组件到发电的三层数据融合，并通过搭建实验系统，验证数字融合方法的有效性。结果表明，与实测数据相比，融合方法的最大偏差为1.11 W，最大相对偏差为1%。相较于静态时，运动造成系统整体功率减少1.14 W，降低5.06%；功率最大减少3.27 W，最大降低13.30%，为提高海上漂浮式光伏发电效率提供了有效途径。

[摘要](10) [HTML全文] (7) [PDF 4858KB](1)

空气取水装置冷凝翅片优化及取水实验研究

徐从辉, 夏鹏

2025, 39(4): 466-470. doi: 10.12299/jsues.24-0168

摘要:
实验探究空气取水装置取水效率的影响因素，结果表明处理风机风速、环境空气温度和相对湿度都会影响装置的取水效率。实验中发现，翅片表面的冷凝水产生后未能及时滴落，而是黏附在翅片间形成水桥，这对装置的取水效率产生负面影响。为提高装置的取水效率，对冷凝翅片进行优化。使用COMSOL软件建模进行仿真分析，优化半导体制冷型空气取水装置的冷凝翅片结构，并在翅片表面涂覆疏水性材料，促使冷凝水快速滴落，提高了装置的取水效率。

[摘要](15) [HTML全文] (7) [PDF 2575KB](1)

方形电池模组对称蛇形流道液冷板热特性研究

章正哲, 张恒运, 张健胜, 赵灿

2025, 39(4): 471-476. doi: 10.12299/jsues.24-0204

摘要:
提出一种新型对称蛇形流道结构用于电池模组的热管理。采用数值模拟方法研究1 × 6串联方形电池模组底部散热性能，并与直流道液冷板换热性能对比。通过调整对称蛇形流道的结构参数（如流道数量、支流道宽度及二次流结构），研究其换热效果。结果表明，增加流道数量可提升散热性能，但导致进出口压降显著增大；增大支流道宽度能有效改善散热性能。其中，缩短型二次流结构散热性能最佳。当采用5流道、支流道宽度24 mm的缩短型二次流结构时，最大温差和压降分别下降23.84%和59.02%，均温性能和压差均优于直流道液冷板。

[摘要](12) [HTML全文] (5) [PDF 1182KB](1)

CH₄/CO₂重整产物分布及转化率热力学分析

邱李培, 王莎, 胡斌, 闫金彪, 沈骏

2025, 39(4): 477-484. doi: 10.12299/jsues.24-0202

摘要:
基于吉布斯自由能最小化原理，采用HSC Chemistry软件对CH₄/CO₂重整反应过程进行热力学分析，系统探讨反应温度、压力、进料比(n(CH₄)/n(CO₂)物质的量比)、O₂进量和H₂O进量等关键参数对系统平衡时各产物分布及反应物转化率的影响规律。研究表明，当温度为1137 K，压力为101.325 kPa，n(CH₄)/n(CO₂)为1.20，n(O₂)/n(CH₄)为0.10和n(H₂O)/n(CH₄)为0.07时，最有利于CH₄/CO₂的转化和H₂/CO的生成。CH₄/CO₂重整作为许多化学合成链中的上游反应，能有效利用CH₄和CO₂两大温室气体，生产了一种重要的化学原料——合成气(H₂/CO)。研究结果不仅有利于相关工业的发展，而且对全球气候的可持续发展提供有益参考。

[摘要](12) [HTML全文] (6) [PDF 1451KB](2)

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2025年第39卷第4期

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