最新刊期
      2007 年 第 39 卷 2 期

        水利与土木工程

      • 2007, 39(2): 1-8.
        摘要：中文摘要: 为了建立湖泊富营养化预测模型，选择了与水质富营养化关系密切的工业废水排放量、城市生活污水排放量、农业面源污染负荷比等影响因子及工业废水达标排放率、生活污水处理率等因素作为湖泊富营养化的预测建模指标，建立了基于投影寻踪回归（PPR）的富营养状态的综合指数预测模型。通过把PPR模型表示为直观的参数矩阵形式，用对参数矩阵的优化运算替代传统PPR的多重平滑回归计算技术，简化了运算。结合太湖周边社会、经济影响因子有关资料和太湖水质指标数据，采用粒子群算法(PSO)和免疫进化算法(IEA)对模型中的参数进行优化，得到优化后适用于太湖富营养化综合指数的PPR预测模型。对太湖未来的富营养状态发展趋势进行了预测，结果表明，若不加大治理力度，未来5～30年内太湖富营养化有逐渐加重趋势，因而提出了防治太湖富营养化进一步恶化的调控方案，可为太湖水质富营养化的治理和决策提供参考依据。  
        关键词：粒子群算法;免疫进化算法;投影寻踪;水质;富营养化;预测   
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      • 2007, 39(2): 14-19.
        摘要：中文摘要: 单一明渠水流由于边壁和自由水面的影响，主流区内时均流速沿垂线方向的分布存在多种形式。本试验借用声速多普勒流速仪 (Sontec ADV)，测试了不同卵砾石床沙组合条件下的床面时均流速结构。试验表明：垂线流速分布主要受床面糙度R/Ks和水流流态的双重影响，佛汝德数和相对糙度在一定程度上决定了其归属于单一对数分布还是S形曲线分布，而S型曲线的转捩位置Z/H值与相对糙度R/Ks具有较好的相关性。  
        关键词：流速分布;相对糙度;佛汝德数;卵砾石床面   
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      • 2007, 39(2): 20-24.
        摘要：中文摘要: 根据土的变形特点，采用双标量描述土的各向同性弹性损伤，将土看成是由两种材料组成的复合体，一种材料的柔度矩阵仅与土的弹性模量有关，而另一种材料的柔度矩阵仅与土的剪切模量有关。分别定义各自的损伤变量，并根据等效应力原理建立各自的损伤本构方程，最后通过合成获得了土的弹性非线性损伤本构方程，并根据土的三轴试验结果确定损伤演化方程，在此基础上建立了一个土的弹性非线性各向同性损伤模型。将其运用到地基沉降计算中，与实测结果进行比较，验证了本模型的正确性。  
        关键词：双标量损伤;各向同性;弹性非线性损伤模型   
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      • 2007, 39(2): 30-35.
        摘要：中文摘要: 位于小底坡、低佛氏数泄洪洞上的掺气坎，其体型设计往往存在较大难度。为了查明小底坡、低佛氏数泄洪洞掺气坎体型优化设计的一般规律，采用大比尺的模型试验，对三维掺气坎进行了系统研究。小底坡上的掺气坎，可用过坎射流最高点至底板的距离Tmax和空腔回水作为其体型优化的主要目标，良好的掺气坎应使空腔回水最少时Tmax也较小。试验结果表明：Tmax的主要影响因素为平均坎高及掺气坎横断面的型式，平均坎高愈小，Tmax愈小；横断面为凸型的凸型坎，可以减弱出射水流横断面上水面线的凹形分布，能使Tmax相对较小；空腔回水的主要影响因素为平均坎高及坎高差，适当增加平均坎高及横向坎高差，对消除空腔回水有利；在小底坡掺气坎体型优化中，三维掺气坎较二维连续坎有明显的优势，特别是凸型坎，容易达到空腔回水少，同时Tmax也较小的优化目标。  
        关键词：泄洪洞;掺气减蚀;掺气坎;凸型坎;体型优化   
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      • 2007, 39(2): 36-40.
        摘要：中文摘要: 原设计方案试验发现溢洪道进口产生串通旋涡，为消除有害旋涡，在环形堰口对称布置3个防涡墩，结果表明消涡效果良好，可有效降低堰上水位，增大流量系数。采用RNG k-ε紊流模型对有无防涡墩两种情况进行模拟，再现了漏斗状吸气旋涡，计算结果与测量数据吻合良好，验证了旋涡模拟的可行性。从环量的角度分析了防涡墩的消涡作用，发现旋涡的形成存在一个环量随时间递增的过程，而防涡墩的设置可大幅度减小水流环量。对旋涡稳定时水面环量和涡量的变化规律也进行了分析，随着半径的增大，环量相应增大，涡量则减小。  
        关键词：立轴旋涡;数值模拟;防涡墩;环量   
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      • 2007, 39(2): 41-46.
        摘要：中文摘要: 竖井旋流泄洪洞作为一种较新的泄洪洞布置形式，用传统的模型试验方法仍难以揭示其复杂的水流特性，为了探索采用数值模拟的方法来研究竖井旋流泄洪洞水力特性的可行性，用Fluent商用计算软件，对某电站竖井旋流泄洪洞进行了数值模拟研究，得到了泄流能力、竖井空腔、井壁压强分布、井壁水流空化数、总消能率等，并将部分计算结果与试验结果进行了比较，两者符合较好，表明采用数值模拟的方法研究竖井旋流泄洪洞是可行的，在进行体型优化过程中，可以采用数值模拟的方法对体型进行初选。通过对沿程断面的能量的分析计算，竖井旋流的消能主要为两部分，一是沿程能量损失，一是水垫消能。数值模拟暂时不能正确反映竖井底部的掺气及下平段的空气逸出、掺气水深、洞顶余幅等，相关的研究需借助其它手段进行更深入的研究。  
        关键词：泄洪洞;竖井;旋流   
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      • 2007, 39(2): 47-54.
        摘要：中文摘要: 为描述天然介质的复杂构成，引入指示函数模型，推导了双重介质参数均值、方差和协方差函数的表达式，提出了拟单介质的概念，然后将基于Karhunnen Loeve展开的谱方法应用于双重介质饱和-非饱和流随机分析中，分别模拟了双重介质和拟单介质的饱和－非饱和流运动，分析了饱和水力传导度（Ks）和土壤孔隙分布参数α的变异性对双重介质和拟单介质之间等效性的影响。结果表明：双重介质变异参数总体方差的增大并不会导致KL展开截断阶数的增加;如果仅考虑Ks或α的空间变异性，Ks或α的总体方差越大，拟单介质模型预测的水头方差准确性越差；当两种介质的Ks或α显著不同且各自具有小方差时，拟单介质可以代替双重介质；参数α比Ks更大程度影响等效性。如果同时考虑Ks和α的空间变异性，Ks或α均值差异越大，等效性越差，Ks或α的总体方差与等效性之间的相关关系不明显。  
        关键词：双重介质;空间变异性;水头;方差   
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      • 2007, 39(2): 55-60.
        摘要：中文摘要: 洪水随机模拟是防洪安全设计的新途径。利用Gumbel-Hougaard Copula 构造边缘分布为PIII型分布的两变量联合分布，用以描述洪峰和洪量。根据该联合分布进行随机抽样同时模拟洪峰和洪量系列并转化成洪水过程线，从而建立一种新的洪水过程随机模拟方法。该方法用峰量联合分布代替单独的洪峰和洪量的分布，能够考虑洪峰和洪量之间的相关性，克服了分离处理峰、量的缺点。与现有的洪水随机模拟模型相比，如季节性一阶自回归模型和典型解集模型，文中提出的模型所模拟的洪峰和洪量统计特征的相对平均偏差和相对均方误差等指标均较优，能够更好地保持实测系列洪峰和洪量的统计特征。  
        关键词：随机模拟;洪水过程;Copula;联合分布   
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      • 2007, 39(2): 66-71.
        摘要：中文摘要: 为了改善某市污水厂出水水质，对常规SBR法工艺进行技术改造（将悬浮载体活性污泥法工艺应用到SBR工艺曝气池中）。对比平行实验期出水的COD、BOD5、NH+4－N、T－P等化学指标和生物相，检测是否达到预期效果。试验结果显示投加了悬浮填料的SBR池较普通的SBR池活性污泥系统内的生物种类、存在方式及基质的分配与传质方式都有明显的改善，表现出良好的耐水量和水质冲击的能力，出水的COD、BOD5、NH+4－N、T－P的去除率分别由原来的67.9%、81.6%、56.4%、62.5%提高到78.4%、88.9%、69.2%、74.2%。文中实验研究是针对变水位SBR工艺等间歇式曝气池，突破了悬浮填料工艺主要应用于恒水位连续式曝气池，这对于已建水厂的技术改进具有很强的实用性。  
        关键词：多孔悬浮填料SBR工艺;COD;BOD5;NH+4－N;T－P   
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      • 2007, 39(2): 72-76.
        摘要：中文摘要: 建立组合式的完整颈椎段三维有限元模型，进行生物力学分析。利用高度集成的三维图像处理软件MIMICS对CT图片进行预处理，导入大型有限元分析软件ABAQUS中三维重建后得到较为精细的三维有限元实体。颈椎段三维有限元整体模型包括节点35089个,壳单元21894个，4面体单元109746个,弹簧单元226个。模型较精确地模拟了颈椎的椎体，关节面，椎间盘，连接韧带。并针对下颈椎段的3种基本生理状态（轴向压缩，前屈，后伸）进行了有限元分析，并与实验数据及现有同类有限元模型的分析结果进行了比较，验证了模型的合理性。从模型的精细程度和计算结果的准确程度来看，该模型可以较好地模拟退行性颈椎的生物力学特性。  
        关键词：组合式;三维有限元模型;颈椎;应力分析   
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        化学工程

      • 2007, 39(2): 87-91.
        摘要：中文摘要: 用静态法测定了温度为30～60 ℃，压力为0.3～0.9 MPa时丙烯在醇水质量比分别为7 ∶3、8∶2、9∶1 及1∶0的甲醇、异丙醇和仲丁醇水溶液中的溶解度数据。比较了丙烯在这3种醇水溶液（相同浓度）中的溶解度大小：仲丁醇＞异丙醇＞甲醇。此外，醇水溶液中醇的含量越大，丙烯的溶解度就越大。计算了丙烯在甲醇、异丙醇、仲丁醇三种醇水溶液中溶解过程的热力学函数值，主要是溶解焓和溶解熵，醇溶液浓度的增加对溶解焓的影响大于溶解熵。从溶解热力学函数、溶解度参数、缔合溶液的空腔假说等方面探讨了3种醇溶剂中溶解度差异的原因，解释了一些相关的溶解现象。丙烯溶解度关联的偏差及溶解度随醇浓度变化的“S”形曲线是由于醇水溶液明显偏离理想溶液所致。  
        关键词：丙烯溶解度;热力学函数;溶解度参数;空腔理论   
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        材料科学与工程

      • 2007, 39(2): 92-97.
        摘要：中文摘要: 为了系统地研究聚天冬氨酸酯（PAE）聚脲涂层的老化性能，采用扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、Fourier变换红外光谱（FTIR）和电化学阻抗谱（EIS），考察了涂层经盐雾老化以及紫外线/盐雾循环老化后的表面形貌、结构形态和电化学阻抗性质。研究结果表明，单纯盐雾老化对涂层表面形貌和结构形态没有产生明显影响，因此，盐雾老化25周后涂层仍具有较高的电化学阻抗。相反，在紫外线/盐雾循环老化条件下，涂层电化学阻抗随着暴露时间的延长明显降低，暴露25周后阻抗谱表现为多个时间常数。表面形貌研究发现，循环老化25周后，聚脲分子链断裂，结构有序度降低；此外，涂层表面粗糙度增加、软段相产生微裂纹、硬段形状发生改变，结构形貌破坏严重。研究结果显示出PAE涂层具有较好地抵抗盐雾老化的能力，而在紫外线/盐雾循环老化后的耐蚀性降低。  
        关键词：涂层老化;聚脲;加速气候老化;原子力显微镜;结构形态   
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      • 2007, 39(2): 103-106.
        摘要：中文摘要: 金刚石膜具有优异的电学、热学性质，均匀的大面积金刚石膜是其在电子领域工业化应用的前提。利用自行设计微波等离子体化学气相沉积装置在直径51 mm和76 mm硅片上制备金刚石薄膜。用扫描电子显微镜观察所得金刚石膜的表面形貌，用ZC36高阻仪测量金刚石薄膜的电阻率。通过电阻率和形貌的均匀性判断金刚石薄膜的均匀性。结果表明，基片位置的变化引起沉积温度和含碳基团的种类、浓度与原子氢浓度的改变，从而影响了金刚石薄膜的形核和生长过程，最终影响金刚石膜的均匀性。直径51 mm金刚石薄膜表面形貌比直径76 mm的薄膜更均匀，但两种尺寸金刚石膜中间和四周的电阻率数值都接近，达到108 Ω·cm，电阻率均匀性好。  
        关键词：金刚石膜;微波等离子体化学气相沉积;电阻率;均匀性   
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      • 2007, 39(2): 111-115.
        摘要：中文摘要: 采用微波谐振腔法对钛精矿、焦炭、氧化钛精矿、复合添加剂的吸波特性（εr"）进行研究，同时测定其温升曲线。通过对波谱图的衰减值和相对频移分析表明，钛精矿和焦炭具有良好的吸波特性，氧化钛精矿和复合添加剂对微波的吸收能力较差；钛精矿含碳球团具有良好的吸波特性，经微波还原的金属化球团吸波特性好于钛精矿含碳球团吸波特性。温升行为的结果和波谱图的检测结果相吻合。  
        关键词：微波;钛精矿;温升行为;吸波特性   
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        信息工程

      • 2007, 39(2): 116-120.
        摘要：中文摘要: 在分析基本面向属性归纳算法不足的基础上,针对中药方剂数据挖掘的特征提出基于面向关联属性概化层次的优化技术及算法。根据中医理论为各关联的维度创建概化层次及概念树，利用关联属性阈值与多基准属性阈值的相关性以提高归纳概化的效率和发现知识的准确率。实现面向关联属性归纳的中药方剂知识发现分析系统。通过实验验证了新算法的有效性，在相同条件下较传统算法的效率提高了27%以上。新系统能更快发现符合中医理论的领域知识和规则。  
        关键词：数据挖掘;面向关联属性归纳;多基准属性阈值;中医药知识发现   
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      • 2007, 39(2): 121-126.
        摘要：中文摘要: 传统基因表达式编程采用静态适应度函数，影响了后期进化速度和整体质量。提出了远缘繁殖策略和动态适应度函数策略，远亲繁殖并及时变换评估个体的标准，增加多样性并有利于选择优质个体；实验表明，将远缘繁殖和动态适应度函数策略结合，有效地改善了传统GEP的性能，进化代数平均下降达10%，平均最高适应度值提高7%～14%，最高适应度提高达7%以上，进化的成功率提高达30%以上。  
        关键词：基因表达式编程;多样性;适应度函数;强变异   
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      • 2007, 39(2): 133-139.
        摘要：中文摘要: 为了更有效地计算科学与工程领域所涉及的大量符号行列式计算，基于降维算法和并行行列式计算，呈现了一个混合的符号行列式计算算法。新算法将多变元的符号行列式转化为仅有两个变元的并行行列式计算。更重要的是，新算法大大提高了原并行算法的并行度。实验结果表明，新算法有效地减少了中间过程的膨胀，因此更能处理多变元的且阶数较高的符号行列式。  
        关键词：符号行列式;降维算法;并行计算;结式   
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      • 2007, 39(2): 140-144.
        摘要：中文摘要: 为了管理多应用层系统中的资源权限，充分利用RBAC在安全管理中的优势，提出了一个将RBAC融于多应用层的安全模型——Multi RBAC。它将RBAC合理实施到系统的各个应用层，管理位于不同应用层的系统资源权限。由于角色由各应用层的资源访问权限来定义，使角色划分更加合理、粒度更小，也更容易实现权限最小原则。同时，可充分结合各种先进的RBAC模型，满足多应用层下各种安全需求。在实现上，应用Multi RBAC成功开发并实施了一套CIMS安全管理系统，表明该模型是可行的。  
        关键词：基于角色的访问控制;安全模型;应用层;多应用层CIMS系统   
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      • 2007, 39(2): 145-149.
        摘要：中文摘要: 为了在网络通信中更有效地保护用户的隐私，基于Ahn的工作提出了一种改进的k-匿名消息传输协议。首先利用秘密共享技术为群内每个用户建立会话密钥，并使这些密钥之和为0。然后每个用户在一轮通信中只需广播一个用其会话密钥加密的消息，最后将所有广播数据乘到一起就可以获得真正的匿名消息。为保障系统公平性，利用秘密输入不可区分的知识证明技术构建了一种具有常数级轮复杂度的子协议。改进后传输子协议的计算和通信复杂度降低为原来的1/M（M为群内用户数），而公平性子协议的复杂度降低为原来的1/λ（λ为安全参数），并且可以证明改进协议的匿名性建立在判定性Diffie Hellman假设基础之上。  
        关键词：匿名通信;k-匿名性;知识证明;判定性Diffie Hellman假设   
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      • 2007, 39(2): 150-155.
        摘要：中文摘要: 生物芯片扫描仪扫描结果图像包含了多个高密度的微斑点阵列，为了满足嵌入式生物芯片扫描仪智能化、自动化要求，提出了一种生物芯片图像全自动定位的算法。首先对图像做基于形态学的腐蚀算法预处理，以及图像轮廓提取；采用投影法做行、列方向投影，将2维灰度矩阵转换为一维灰度和序列，结合离散傅立叶变换和功率谱运算，估计斑点的行、列间距；利用行、列间距,在1维灰度和序列中实现分段搜索，获取光斑中心粗定位；利用轮廓图像投影后出现双次峰的现象，估算斑点直径；最后，依据重心法调整斑点中心，同时采用自适应变步长搜索斑点半径，最终实现生物芯片扫描图像的精确定位和分割。本算法用C语言实现，测试平台Pentium 4 2.2 GHz，处理一幅16×19斑点阵列的图像，算法用时1.8 s，定位准确率达到100%。  
        关键词：生物芯片;图像定位;图像分割   
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        发布时间：2023-11-28

        机械工程

      • 2007, 39(2): 160-163.
        摘要：中文摘要: 利用人体参数的静态设计和生物力学参数的动态设计完成的直升机防坠毁试验假人具有中国人的人体参数，达到了形态的相似性，生物力学的仿真性和结构的等效性。对研制的假人进行了标定，标定的结果证明了我们研制的假人在主要指标方面已达到国外同类试验用假人的要求。  
        关键词：直升机防坠毁试验假人;假人标定;生物力学参数   
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        发布时间：2023-11-28
      • 2007, 39(2): 164-169.
        摘要：中文摘要: 为了将智能技术有效地应用在CAD设计领域，提出了一种支持基于特征的产品变型设计和改写知识自学习的混合案例推理机制。该混合机制以CBR为基础，综合了模糊集理论和SCBR（secondary CBR）技术。其中模糊集理论被用来进行相似性匹配从而降低噪音在案例检索时的干扰，SCBR技术用来实施对案例的修改和重用。应用实例表明，在变型设计中使用这种混合机制可以为设计人员提供有效的设计决策并降低其对相关领域知识的依赖程度。  
        关键词：混合案例推理;变型设计;CBR;模糊集;SCBR   
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        发布时间：2023-11-28
      • 2007, 39(2): 170-174.
        摘要：中文摘要: 针对锥面风挡玻璃的加工过程中关键的受拉弯曲阶段，提出了一种新的成型控制方法，建立了该控制方法的三维模型，并由此获得了准确的成型算法。推导出了钢绳的牵拉位移与玻璃弯曲形成的包角以及钢绳牵拉速度与弯曲的角速度之间的函数关系，为具体成型过程的控制提供了依据。该方法能够有效保证成形的位置精度、加工速度和玻璃前后两端弯曲形成的包角同步。通过与旧的成型方法及其算法的比较，进一步说明了本方法的优点。该方法在实际的加工成型系统中得到了应用和验证。  
        关键词：风挡玻璃;弯曲成形;包角;成型控制   
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        发布时间：2023-11-28
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