2017年, 第43卷, 第3期　刊出日期：2017-07-29

  

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船舶与海洋工程
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  正横规则波中游艇操纵运动仿真

  李笑晨，尹勇，周宏宇，张秀凤

  大连海事大学学报. 2017, 43(3): 1-6. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2017.03.001

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  针对游艇与常规排水型船舶在高速运动时所受水动力存在明显差别的问题，提出一种提高游艇模拟器中游艇运动数学模型仿真精度的方法.以某游艇为研究对象，结合国内外研究现状，将船舶操纵性方程与耐波性方程有机结合，建立正横规则波中游艇4自由度运动数学模型.采用查洁法对船体水动力进行计算，并通过编程实现.最后，将仿真结果与船模试验数据进行对比验证.结果表明，该模型误差较小，满足游艇模拟器对游艇运动仿真精度的指标要求，具有工程实用价值.

交通运输工程
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  基于航行经验的内河稀疏AIS轨迹估计方法

  黄亮,刘益，文元桥，耿晓巧，孙腾达

  大连海事大学学报. 2017, 43(3): 7-13. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2017.03.002

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  内河航行环境中AIS信号拥塞和丢失现象严重，导致船舶AIS轨迹稀疏不连续，而传统的采用数值分析方法拟合船舶丢失运动轨迹，无法适应地形弯曲复杂的内河航道水域，容易出现穿越陆岸的问题.为此，本文提出一种基于航行经验的内河船舶轨迹估计方法，针对稀疏轨迹的相邻采样点，基于空间一致性、时间一致性和航向一致性，提取有效的他船航行轨迹，通过核密度估计方法建模航行经验—航行热度分布；然后，考虑船舶运动趋势，计算得到基于航行热度的最优路径，并将其作为近似估计轨迹.选取三种典型内河航道场景进行稀疏轨迹还原实验.结果表明，本文方法能够很好地适应内河航道的复杂地形.

船舶与海洋工程
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  基于虚拟现实技术的自由降落式救生艇培训系统

  邱绍杨，任鸿翔，尹金岗

  大连海事大学学报. 2017, 43(3): 14-18. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2017.03.003

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  分析自由降落式救生艇虚拟培训系统的功能需求，设计单人与虚拟人间、多人间的两种协同工作方式；建立吊艇臂的运动数学模型，模拟吊艇臂与液压顶柱之间的关联运动；应用并改进经典的质点-弹簧系统模型，较逼真地模拟了救生艇中不同材料柔性绳索的运动效果；应用三维建模软件和Unity3D引擎构建火灾、大风浪天气以及沉船等海上场景，可模拟救生演习的一系列过程.研发的自由降落式救生艇虚拟培训系统运行稳定，培训效果良好.

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  舟山海域海上搜救演习及目标跟踪预报结果分析

  赵强，舒志光，朱龙，汤志华，吕翠兰，龙绍桥

  大连海事大学学报. 2017, 43(3): 19-24. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2017.03.004

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  为检验海上搜救预报模型，国家海洋局东海分局在舟山岛北部的黄泽洋海域进行了海上搜救演习，基于预报风场、流场，采用Leeway搜救模型对搜救目标的轨迹进行预报模拟.搜救目标受潮流和风的影响，漂移轨迹总体为东南—西北走向并呈顺时针旋转的螺旋.搜救模拟结果基本反映了这种漂移特征，但仍存在一定误差，这种误差主要是由海流预报误差导致的.通过后报模拟试验发现，Leeway模型在目标物逆风漂流阶段，特别是流速较小或转向时段的模拟准确度相对较低.

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  基于GHS软件的液压同步提升打捞计算与分析

  张增猛，杨天笑，侯交义，宁大勇，弓永军

  大连海事大学学报. 2017, 43(3): 25-30. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2017.03.005

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  在研究液压同步提升打捞过程中，根据沉船在扳正和提升时的受力特点，建立扳正、提升、出水三个状态下的沉船受力力学模型.以一艘沉船为例，通过GHS软件的多体模块进行仿真分析，模拟出沉船与驳船之间的相互作用，计算出扳正过程中搁坐力变化情况、打捞过程中各阶段不同位置处的钢丝绳提升力变化情况，以及沉船船体纵向最大剪力与纵向最大弯矩在打捞过程中的变化情况.研究发现, 沉船的位姿变化、重量分布，以及搁坐点和提升点的位置会对提升力产生影响. 此外，随着打捞过程的进行，沉船船体所受最大剪力与最大弯矩不断增大.

交通运输工程
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  基于R聚类和变异系数的原油水上过驳风险评价指标体系

  崔文罡，范厚明，马梦知

  大连海事大学学报. 2017, 43(3): 31-37. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2017.03.006

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  为保障原油锚地水上过驳作业的安全，及时发现作业过程中存在的风险，在文献检索、专家访谈和实地调研的基础上，确定初步的原油水上过驳风险评价指标.设计、发放调查问卷，对返回问卷获得的数据应用聚类分析和变异系数分析相结合的方法,对所确定的初步指标进行筛选，并根据专家对指标筛选结果的反馈意见，完善原油水上过驳风险评价指标体系.以钦州港为例进行实证分析. 结果表明，构建的原油水上过驳风险评价指标体系是可靠的.研究成果既可为原油水上过驳风险评价等相关理论研究提供参考，也可为原油水上过驳作业安全的相关决策提供依据.

船舶与海洋工程
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  波浪能聚集装置尺度参数研究与设计

  苏焱，邱昊，王高阳，李超，吕宁，王东辉

  大连海事大学学报. 2017, 43(3): 38-42. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2017.03.007

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  针对我国波浪能开发受近海低波能密度海况限制的现状，提出一种具有喇叭状开口的聚波水道，利用其聚集波浪，提高水道内波能密度.定义聚波水道在中心线上的投影长度为特征尺度，采用Star-CCM+软件仿真与模型实验相结合的方法，研究特征尺度与入射波波长之比对增波效果的影响.对比分析表明，在收缩段入口与出口宽度一定条件下，入射波波长为特征尺度2倍时，聚波水道增波效果最佳，波高增幅达53.12%.相较于依托特殊地形的聚波方式，聚波水道不受地形限制，有助于提高波浪能发电装置在我国周边低波能密度海域的适用性.

交通运输工程
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  考虑风险的模糊Shapley港航联盟收益分配

  赖成寿，吕靖，高天航

  大连海事大学学报. 2017, 43(3): 43-49. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2017.03.008

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  针对盟员投入不确定会导致联盟收益模糊性问题，提出模糊Shapely收益分配策略.构建不同竞合情形下的合作博弈双层规划模型，以模型输出结果构造三角模糊数支付函数，并进行模糊Shapely收益分配.考虑盟员面临的风险程度不同，运用模糊层次分析法测算成员的风险因子，并基于该因子对模糊Shapely收益进行修正.算例结果表明，新策略满足联盟形成机制，同时保证收益分配更加科学合理.提出的分配策略解决了联盟收益不确定性时收益分配不合理的问题.

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  基于熵权法的东北航道LNG船舶经济效益评价

  于涛，丁一，林国龙

  大连海事大学学报. 2017, 43(3): 50-57. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2017.03.009

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  为深入研究东北航道LNG船舶的经济效益，在分析东北航道通航现状以及北极资源的基础上，结合我国天然气供需状况，对通航北极东北航道和通航传统航道运输LNG的船舶经济效益进行比较.选择船舶营运指标、船舶经济指标、船舶投资指标构建船舶经济效益综合评价指标体系，采用熵权法对评价指标赋权，建立基于熵权法的LNG船舶经济效益评价模型.选取8个舱容为12.5万m³~16万m³的LNG船舶进行经济效益论证，并与主成分分析法结果进行对比.结果表明：舱容为14万m³的LNG船舶通航东北航道综合经济效益最佳; 熵权法能够对LNG船舶经济效益做出科学评价，为东北航道LNG船舶经济效益评价提供了一种可行的评价方法.

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  集装箱码头AGV电量非饱和状态下的调度优化

  傅正堂，胡志华，宗康

  大连海事大学学报. 2017, 43(3): 58-62. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2017.03.010

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  对AGV电量非饱和状态下电池放电的非线性特征进行研究，区分AGV重载与空载的耗电差异，对该问题建立数学模型并使用CPLEX进行实例求解.结果表明，本文的AGV调度方案较传统AGV调度方式，使用车辆数下降17%，单车卸箱、装箱的平均个数分别增加21.43%和25%，可有效解决不饱和电量下的AGV调度问题，实施效果更优.

热能与动力
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  静叶叶顶部分间隙高度对压气机性能影响的数值研究

  徐文峰，孙鹏，钟兢军

  大连海事大学学报. 2017, 43(3): 63-70. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2017.03.011

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  通过CFD数值模拟方法，对近失速工况下跨音速压气机静叶叶顶前部开设不同高度间隙改型进行研究，分别讨论压气机静叶叶顶前部设置50%弦长，不同高度间隙对静叶气动性能的影响.研究结果表明：在近失速工况下，由叶顶间隙产生的泄漏流可吹离吸力面和角区内的低能流体，抑制吸力面分离，减轻流道堵塞，使静叶流道内通流能力增强，扩压能力得到提升，提高了叶片的加载能力.但在设计工况下，泄露流增加了流动损失，导致效率降低.静叶叶顶前缘间隙高度对压气机性能影响较大，随着间隙的增加，泄漏流量增大，泄漏涡影响范围变大，损失增加；而间隙过小，产生的泄漏流对角区分离的抑制效果不明显，因此，存在一个最佳间隙值.

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  轴流压气机平面叶栅气动特性的数值研究

  李大春，杨凌，高宇，钟兢军

  大连海事大学学报. 2017, 43(3): 71-77. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2017.03.012

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  以轴流压气机DMU37动叶根部5%叶高典型截面叶型为研究对象，采用Fluent软件，计算分析不同冲角和进口等熵马赫数下叶栅流场损失及气动特性.结果表明：同一冲角下，进口等熵马赫数的提高增加了叶片负荷和扩压能力，同时也使出口总压损失增加，失速冲角范围变小；相同进口马赫数时，随着冲角增加,出口总压损失先减小后增大，-4°冲角时总压损失最小.同时，验证了轴流压气机平面叶栅马赫数、冲角损失特性规律具有相似性，并且，叶栅端壁区域受进口马赫数和冲角变化影响较大.

船舶与海洋工程
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  基于HHT的柴油机气阀漏气特征参数提取方法

  胡磊，余永华，张舒，杨建国

  大连海事大学学报. 2017, 43(3): 78-82. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2017.03.013

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  以WP10.240型柴油机为研究对象，通过测量其不同气阀漏气状态的缸盖声发射信号，选取声发射信号有效分析段，并利用HHT时频分析方法进行非平稳信号的时频能量图和时频熵分析，提取气阀漏气时频特征参数.研究表明：气阀漏气越严重，HHT时频能量分布越均匀；时频熵对气阀漏气较敏感，随着气阀漏气程度的增加，其时频熵呈增大趋势.

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  一种应用数据挖掘技术评估柴油机性能的方法

  孙峰，黄连忠，刘伊凡，陈伟南

  大连海事大学学报. 2017, 43(3): 83-88. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2017.03.014

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  以船舶航速、主机转速、主机功率、主机油耗率作为数据基础，利用柴油机在不同转速下负荷和油耗率变化关系来描述柴油机性能.首先，根据航速、转速的数据特征，对船舶不同航行状态进行区分；然后，提出k值自适应的k均值聚类方法，对定速航行状态时的船舶航行数据进行聚类分析；最后，使用多项式拟合得到柴油机在不同转速时负荷和油耗率的变化关系.通过数据挖掘获得的柴油机性能描述，既可以作为柴油机性能评估的标准，又可为船舶智能能效技术的研究提供基础.

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  基于深度信念网络的轮机实操智能评估方法

  段尊雷，任光，李烨

  大连海事大学学报. 2017, 43(3): 89-94. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2017.03.015

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  结合我国推进船员实操评估电子化、智能化的任务，提出基于深度信念网络的轮机实操智能评估方法.针对轮机实操评估的特点，给出了确定网络层次结构的具体方法.在提取大量的实操数据作为训练数据的基础上，通过逐层贪婪训练算法对限制玻尔兹曼机逐层训练，最后经BP算法对网络微调后形成评估模型. 在仿真实验中，分别对带回归模块的深度自编码网络、BP神经网络和该模型的预测效果进行对比验证.结果表明，该模型评估效果比较客观、公正，评估误差最小，且避免了多层神经网络过早陷入局部最优的问题.

控制
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  基于Web的船舶辅锅炉自动评估系统

  董祯臻，张宁，沈智鹏

  大连海事大学学报. 2017, 43(3): 95-100. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2017.03.016

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  针对船舶辅锅炉实物系统操作环境风险高、维护费用大以及其在操作考试和自动评估方面功能不足等限制因素，提出一种基于Web的船舶辅锅炉自动评估系统.该系统采用Web技术，解决实物系统弊端的同时为学员随时随地学习提供了可能性.试题导入机制的自动出题、随机组卷及动态改变操作初始状态的功能为考试带来了公平性和灵活性，提出一种基于专家系统评分规则的评估算法并应用于仿真系统中；采用变量评判数据库来存储每道题目的评分项情况，并选用合适的隶属函数计算变量的隶属度；操作结束时自动打分并提供可查询的操作结果反馈.实例操作结果与专家打分一致，验证了该算法的可行性.

电子信息
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  经验模式分解后海杂波的分形特性

  杨勇虎，李颖

  大连海事大学学报. 2017, 43(3): 101-106. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2017.03.017

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  针对实测海杂波数据信号进行分析，判定海杂波信号具有多重分形的特性.鉴于海杂波是一种非线性非平稳性的雷达回波信号，充分发挥经验模式分解（EMD）的优势，并结合多重分形的特性，提出一种新的海杂波背景下的目标检测方法.首先，使用EMD方法将海杂波信号分解为若干个固有模态函数分量（IMF）；然后，利用多重分形趋势起伏分析法(MF-DFA)求主IMF分量的广义Hurst指数；最后，通过实测的海杂波数据进行训练和测试.研究结果表明，该方法可有效实现海杂波下的目标探测，且性能优于经典时域和分数阶傅里叶变换(FRFT)域下的广义Hurst指数的目标检测方法.

交通运输工程
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  VTS中心布局及雷达站选址—配置双层规划模型

  艾云飞，曹德胜，沈兵，吕靖

  大连海事大学学报. 2017, 43(3): 107-111. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2017.03.018

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  研究VTS中心布局及雷达站选址-配置问题，建立双层规划优化模型：上层规划模型解决雷达站的选址及雷达配置问题，下层规划模型解决VTS中心布局问题.针对模型设计双层遗传算法求解.算例结果显示，双层遗传算法能够找到问题的满意解.将程序运行100次，计算结果具有稳定性.将VTS中心布局及雷达站选址-配置集成考虑，可以有效避免雷达站的重复建设问题，同时，也实现了整个区域的完全覆盖.

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  基于灰色关联度的辽宁近海海域生态环境承载力评价

  沈思祎，钮尔轩，孟斌

  大连海事大学学报. 2017, 43(3): 112-118. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2017.03.019

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  分析近海海域生态环境的支持及制约因素，结合近海海域生态环境现状，从环境质量、生态结构、人类活动三方面出发，综合考虑海洋性特征，通过灰色关联度及相关性对指标进行筛选赋权，构建包含18个指标在内的近海海域生态环境承载能力评价模型，良好地解决了现有文献在指标筛选及赋权时存在的问题，保证了评价结果的“质量”及“完整”.实证结果表明：2008—2014年，大连市近海海域生态系统承载力均处于首位；2012—2014年，鞍山市排名第二；营口市近海海域生态系统承载力处于末位.人类活动权重之和为0.414，是影响近海海域生态环境承载力的首要因素.

材料
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  纳米MoS₂复合陶瓷层结构与性能

  刘泽泽，朱新河，马春生，程东，张祥，严志军

  大连海事大学学报. 2017, 43(3): 119-123. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2017.03.020

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  为提高铝合金的表面硬度并降低其在摩擦磨损过程中的摩擦系数，在电解液中添加二硫化钼纳米粒子，利用微弧氧化技术在ZL109铝合金表面制备出含有二硫化钼的复合陶瓷层，且其表现出良好的摩擦学性能.添加二硫化钼纳米粒子后，陶瓷层的表面粗糙度降低，但是硬度未发生明显改变.在摩擦磨损试验中，复合陶瓷层的摩擦系数相对普通陶瓷层有所降低.在二硫化钼纳米粒子质量浓度为5g/L时，陶瓷层的摩擦系数最低，相对普通陶瓷层下降47%.

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  阴离子膜燃料电池阴极Co₃O₄/C催化剂的制备及ORR性能

  王东超，黄乃宝，孙银，张俊杰，詹溯

  大连海事大学学报. 2017, 43(3): 124-128. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2017.03.021

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  为降低阴离子膜燃料电池阴极氧还原反应（oxygen reduction reaction, ORR）催化剂的成本，通过简单的超声方法制备碳担载纳米Co₃O₄（Co₃O₄/C）催化剂，通过XRD、SEM手段对其结构、形貌进行表征，并评价其催化氧还原性能.结果表明，Co₃O₄/C催化剂在碱性溶液中表现出良好的ORR催化活性：随着Co₃O₄含量增加，催化活性先增加后减小；Co₃O₄含量达50%时，催化性能达到最佳，此时，氧还原反应的极化电流密度为2.93 mA·cm^-2（@-0.8 V），氧还原反应的电子转移数为2.51.与传统的Co₃O₄/C相比，本实验采用超声法制备的Co₃O₄/C催化剂合成方法简单、成本低，且有较高的氧还原活性，因此，在阴离子膜燃料电池阴极催化剂中有良好的应用前景.