机械工程

• 基于CFD的工业炉甲醇燃烧器旋流火焰优化

  杜慧勇;任家毅;李可;李民;邹立;魏东硕;

  为提高甲醇旋流燃烧器的燃烧效率，降低NO排放，通过数值模拟对甲醇旋流燃烧器的燃烧状态和NO排放进行了研究，并结合试验结果进行了对比和优化。通过激光粒度仪探究甲醇喷雾雾化效果和粒径分布特性，为数值模拟中甲醇液滴的离散相模型提供甲醇喷雾粒径参数，结果显示模拟喷雾粒径与试验高度吻合。重点分析了不同叶片角度下燃烧室内的速度分布、温度分布及NO质量浓度分布。研究结果表明：速度分布方面，随叶片角度增加，混合器的轴向速度受到抑制；叶片角度α=40°及α=60°时燃烧室内形成稳定回流区，显著改善甲醇与空气的混合效果。温度分布方面，小角度工况下高温区集中且温度较低，底部存在明显低温区；大角度工况下高温区范围扩大，温度显著提升，底部温度均匀性改善。燃烧效率随叶片角度增大而提高，但角度超过40°后提升效果减弱。燃烧室内及出口处NO生成质量浓度随叶片角度增大而升高。旋流器叶片角度对燃烧室内速度、温度、NO分布及燃烧效率均有显著影响，α=40°时在多方面表现较优。

  2025年05期 v.46;No.216 1-9+117页 [查看摘要][在线阅读][下载 1096K]
  [下载次数：14 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 声学黑洞局域共振复合结构的宽频振动抑制研究

  杨传猛;于洪涛;鲁霁雯;李亮;郑大远;

  为突破声学黑洞减振机制的局限性，实现梁、板类结构在更宽频率范围内的振动抑制，提出了一种将内嵌式局域共振单元与声学黑洞依次排列形成的复合结构。通过数值模拟与实验验证，系统分析了复合结构的带隙特性与振动衰减特性。结果表明：该复合结构在低频范围内形成了局域共振带隙，在424.4～676.2 Hz有效抑制了弯曲波传播；在高频区域，复合结构中声学黑洞的能量聚集效应使其振动衰减性能优于单一局域共振结构。此外，材料的阻尼效应也可进一步拓宽结构的减振频带。在宽频范围内具有显著的振动抑制效果，兼具低频带隙特性与726.25 Hz以上的高频能量聚集优势。

  2025年05期 v.46;No.216 10-16+25+117-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 586K]
  [下载次数：109 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ]

材料科学与工程

• 响应面法优化复合改性沥青及其抑烟机理研究

  娄可可;王思彤;肖鹏;张新;

  为系统揭示多因素耦合作用下沥青烟气的释放特性，解决单一抑烟剂效率低、协同机制不明等问题，探究不同条件下沥青烟气的排放规律和烟气组分，利用响应曲面法进行多目标优化设计，建立抑烟率、针入度、软化点、延度和抑烟剂配比多目标优化模型，计算最佳掺量，分析复合抑烟剂对沥青的作用效果与协同机理。结果表明：搅拌速率对沥青烟气产生速率影响为先提高后趋于平缓；随温度升高，沥青烟气产生速率分为缓慢增长阶段、快速增长阶段、缓慢增长阶段；不同沥青烟气产生量随加热时间的延长而增长；70#和90#沥青产烟量高于30#硬质沥青，SBS改性沥青产烟量最低，不同种类沥青的烟气释放量与成分存在差异。当氢氧化镁(Mg(OH)_2)质量分数4.38%、可膨胀石墨(EG)质量分数2.19%、活性炭(C)质量分数3%时，抑烟率达到82.52%,结构分布均匀，以物理改性为主。

  2025年05期 v.46;No.216 17-25+118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1069K]
  [下载次数：43 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

信息与控制工程

• 基于柱面校正和加权融合的柱形标签拼接方法

  王敏;田子康;曹小萌;曹冉;吴佳;

  针对西林瓶圆柱形标签图像拼接出现的图像不完整且形变和重影现象严重问题，提出了一种基于柱面校正和加权融合的柱形标签图像拼接方法。首先通过柱面校正算法展开弯曲标签图像，使用相位相关算法粗略提取标签图像的重叠区域，然后分别采用加速稳健特征(SURF)算法和随机抽样一致(RANSAC)算法提取重叠区域特征点和剔除误匹配点，最后结合动态规划缝合线搜索准则和非线性加权融合算法实现西林瓶圆柱形标签图像的无缝拼接。实验结果表明：该算法不仅加快了图像配准的速度，而且有效避免了重影和拼接线的产生，能够较好地展开曲面的标签图像，大幅提高了图像质量，有助于圆柱形标签信息的提取。

  2025年05期 v.46;No.216 26-31+39+119页 [查看摘要][在线阅读][下载 337K]
  [下载次数：9 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 加载蝴蝶形超表面天线罩的高增益微带天线

  杨文龙;武哲;云宇;刘能武;马令坤;

  一种蝴蝶形增益增强型天线的超表面结构，由5×5阵列单元结构作为天线罩，以适当距离放置在辐射天线的正上方时，微带贴片天线增益可以得到大幅增强，同时工作带宽也得到提升。天线罩通过调整电磁波的相位分布和能量再分配来实现辐射方向的优化。超表面结构经过开矩形槽和切割三角形来实现相位的均匀分配，使辐射波束能量更加集中，从而显著提升增益。在中心频率5 GHz处，天线增益从7.33 dBi提升到16.24 dBi,工作带宽从4.81～5.09 GHz(5.6%)展宽到4.66～5.09 GHz(8.0%)。天线罩也可拓展于其他类型的天线，实现特定天线的工作频带展宽和辐射增益增强。

  2025年05期 v.46;No.216 32-39+119页 [查看摘要][在线阅读][下载 1114K]
  [下载次数：25 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ]

• 基于轻量级高分辨率网络的金属产品质量检测方法

  韩俊嘉;段成璞;黄景涛;

  传统人工检测存在标准不一、易受疲劳干扰等问题，而现有基于实时目标检测算法的深度学习方法因下采样操作会导致特征细节的丢失，且计算复杂度高，难以达到精准的要求。针对微观特征和计算量问题，提出一种轻量级高分辨率网络检测方法。该方法通过全程高分辨率特征保持架构保留细微缺陷信号，结合深度可分离卷积实现轻量化设计，引入条件通道加权机制优化多分辨率特征融合，并提出全局空间特征提取方法强化上下文关联。实验表明：该网络在NEU-DET和GC10-DET数据集上的mAP_(50)分别达到79.6%和70.9%,参数量仅为5.3M,GFLOPs为7.1,在双路RTX4090显卡上的FPS达117,相较此前的基准模型在检测精度和计算效率上均展现显著优势。消融实验验证了各模块的有效性，为金属表面缺陷的工业实时检测提供了高精度、低功耗的解决方案。

  2025年05期 v.46;No.216 40-50+119-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 477K]
  [下载次数：23 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

土木与建筑工程

• 干湿循环下改良洛阳膨胀土力学特性

  马建军;张玉刚;王超圣;程树凯;赵明冲;

  为探究水泥对洛阳膨胀土的改良效果，揭示干湿循环下洛阳膨胀土强度劣化规律及裂隙演化特征，对干湿循环下不同水泥占比的洛阳膨胀土进行了室内试验，引入灰色关联度和随机森林方法，建立膨胀土宏观-细观分析模型。结果表明：掺入水泥改变了洛阳膨胀土土体组成成分，显著降低了自由膨胀率，水泥掺量(质量分数)为6%时，膨胀土转化为非膨胀土。随着水泥掺量的增加，膨胀土的密实度、无侧限抗压强度和弹性模量均先增后减，试样由塑性破坏向脆性破坏转变。随着干湿循环次数的增加，改良膨胀土的强度和弹性模量均呈非线性递减趋势并趋于稳定。确定最佳水泥掺量为6%。裂隙指标与抗压强度明显相关，其中平均裂隙宽度关联性最强。建立随机森林模型进行回归分析，模型预测结果准确，效果优异。

  2025年05期 v.46;No.216 51-60+120-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 925K]
  [下载次数：138 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 大跨径重型钢箱梁整体智能提升工程关键技术

  徐红玉;栗明亮;朱书红;李文杰;

  以福宜高速小屯特大桥项目为工程背景，探讨了大跨径重型钢箱梁整体智能提升施工中的关键技术，采用有限元法研究了钢箱梁同步提升状态和不同步提升状态下的力学性能，结合现场监测数据分析了钢箱梁提升状态下的力学特性。结合试提升、微动提升等施工方法，提出了避免出现极端状态的钢箱梁整体智能提升方案，在现有同步提升液压系统的基础上增加对位系统，实现钢箱梁空中姿态和各构件应力的精准控制，可为同类工程施工提供一定参考。

  2025年05期 v.46;No.216 61-69+121页 [查看摘要][在线阅读][下载 1038K]
  [下载次数：43 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 间隙式消能防落梁一体化装置设计及试验研究

  雷广义;李冲;申丹阳;贾俊峰;王志强;

  为解决中小跨径梁桥在强震下主梁位移过大和落梁的问题，提出一种间隙式消能防落梁一体化装置，目的是实现中小震下的消能减震和强震时的限位功能，以及满足正常使用时温度作用下的小位移需求。首先，通过变幅循环加载试验研究了装置的滞回行为，分析其耗能效果。然后，通过低速和快速性能试验探究了装置阻尼力与加载速率的关系。之后，通过疲劳试验验证了地震作用下装置的疲劳性能。最后，研究了不同摩擦材料对装置力学性能的影响。结果表明：所提出的消能防落梁装置滞回曲线饱满，耗能稳定。聚四氟乙烯材料表现出较好的稳定性，各加载速率条件下装置阻尼力基本无变化，但阻尼力较小。相反，所选择的2种聚酯类材料均可产生较大的阻尼力，但装置阻尼力随加载速率增大而下降，最大下降幅度分别为13.4%和24.1%,且在疲劳试验中阻尼力下降约21.3%和28.4%。所提出的新型防落梁装置，间隙特征明显，降低了对摩擦材料耐久性的要求，可为减震限位装置提供更经济的选择方案。

  2025年05期 v.46;No.216 70-77+95+121-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 922K]
  [下载次数：53 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

农业科学

• 单体大幅宽铧式犁犁体曲面仿生减阻设计与试验

  周浩;秦志宇;王学振;王升升;李康泰;邓国梁;闫海波;

  为解决铧式犁耕作犁耕阻力大和能耗高的问题，以穿山甲鳞片和鲨鱼盾鳞结构为仿生原型，设计一种耦合仿生铧式犁犁体曲面。以摩尔-库仑土壤剪切理论为基础，通过理论分析明确了犁耕阻力的组成及作用机制，重点针对土壤与犁体表面的摩擦阻力开展仿生减阻。通过离散元仿真与田间试验相结合的方法，验证了耦合仿生铧式犁犁体曲面的减阻效果与仿真结果的可靠性。仿真结果显示：在1.5 m·s~(-1)的耕作速度和150 mm的耕作深度下，耦合仿生铧式犁较传统铧式犁减阻14.75%,土壤扰动面积增加4.22%,表明耦合仿生铧式犁犁体在显著降低犁耕阻力的同时，保证了对土壤的有效扰动。田间试验结果显示：耦合仿生铧式犁较传统铧式犁减阻13.57%,土壤扰动面积增加2.62%。田间试验结果与仿真结果高度吻合，验证了仿生设计的减阻效果与仿真模型的可靠性。研究结果为单体大幅宽铧式犁犁体的曲面减阻设计提供了理论依据与技术方案。

  2025年05期 v.46;No.216 78-85+122页 [查看摘要][在线阅读][下载 619K]
  [下载次数：89 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 基于改进PointNet++的奶牛乳头参数自动检测方法

  孙军蕊;赵凯旋;王锦锦;高颂;年悦;江世界;

  奶牛乳头参数是线性评分的重要组成部分，但由于乳头目标较小且形态复杂，为实现多个乳头参数的快速精准检测，提出了基于改进PointNet++网络模型的奶牛乳头线性评分参数自动检测方法。首先，利用Kinect DK相机获取奶牛场景的RGB-D数据，并基于融合深度信息的ORB-SLAM2算法实现三维重构。然后，针对奶牛乳头目标小、分割难的特点，引入Heatblock注意力机制提升PointNet++网络模型对乳头的分割精度。最后，采用点云处理和主成分分析方法计算奶牛乳头长度、前后乳房高度差以及前后乳头间的距离等参数。结果表明：改进模型分割精确率达95.7%,平均交并比为80.2%,奶牛乳头参数误差均小于3.85%。该方法具有自动化程度高、精度高且对奶牛应激小的特点，能够满足奶牛乳头参数自动检测的使用需求。

  2025年05期 v.46;No.216 86-95+122-123页 [查看摘要][在线阅读][下载 860K]
  [下载次数：82 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

理学

• 基于分解—集成与误差修正的LNG价格混合预测模型研究

  秦青;苗坤霖;孙力帆;

  液化天然气价格序列的非线性和非平稳特征限制了传统模型的预测精度。为此构建“模态分解—序列重构—异质建模—误差修正”混合预测模型：采用变分模态分解将原始价格序列分解为多个模态，利用样本熵聚类重构为低频和中频子序列，分别运用ARIMA模型和集成注意力机制的GRU网络进行预测，最后引入XGBoost对残差进行二次修正。针对中国LNG日度出厂价格的单步滚动预测实验表明：该模型在所有对比实验中表现最优，相较最佳基准模型GRU-Attention, MAE降低44%,且Diebold-Mariano检验证实其预测优势具有显著性。消融分析验证了误差修正模块的有效性，不同市场情境下的测试进一步证明了模型的稳健性。

  2025年05期 v.46;No.216 96-104+123页 [查看摘要][在线阅读][下载 931K]
  [下载次数：8 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 稿约

  <正>《河南科技大学学报（自然科学版）》是由河南省教育厅主管、河南科技大学主办的综合性自然科学学术期刊，原刊名《洛阳工学院学报》，1964年创刊，1980年复刊；国际标准连续出版物号：ISSN 1672-6871，国内统一连续出版物号：CN 41-1362/N。本刊为双月刊，大16开，112页，双月末出版，国内外公开发行，邮发代号36-285。读者可在当地邮局，或本刊编辑部订阅。

  2025年05期 v.46;No.216 8页 [查看摘要][在线阅读][下载 461K]
  [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 来稿须知

  <正>来稿要求立论正确，论据充足，数据可靠，图表清晰。文稿字数（含图、表）一般要求6 000～10 000字（A4纸5～10面）。文责自负，谢绝抄袭及一稿多投等学术不端行为。1.题名：中文题名应简明、具体、确切，一般不超过20个汉字。英文题名应与中文题名的含义保持一致，一般不宜超过10个实词，不用非公认的缩写词。2.作者及单位：中英文作者姓名、中英文作者单位名称、中英文单位所在省市名及邮政编码。英文部分的国内作者姓名用汉语拼音，姓前名后，作者单位的英文名称用全称，省市名用汉语拼音。

  2025年05期 v.46;No.216 105页 [查看摘要][在线阅读][下载 599K]
  [下载次数：2 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
下载本期数据