2020年, 第46卷, 第1期　刊出日期：2020-03-31

  

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船舶与海洋工程
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  基于改进粒子群优化算法的无人水面艇动态避碰方法

  范云生，郑鲲鹏，赵永生

  大连海事大学学报. 2020, 46(1): 1-9. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2020.01.001

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  针对“蓝信”号无人水面艇的动态避碰问题，提出一种基于改进粒子群优化算法的动态避碰方法.首先，考虑障碍物轮廓的长宽比不同，将障碍物膨化为圆形和椭圆形，并采用速度障碍原理求取避碰模型，同时，在避碰过程中加入国际海上避碰规则约束；其次，对粒子群优化算法进行自适应改进，使其针对避碰策略的求取能够快速收敛到最优解，提高算法的收敛速度与精度，满足避碰算法的快速性要求；最后，搭建虚拟视景仿真平台，模拟航行中的海洋环境，以“蓝信”号无人水面艇为模拟对象，对所提出的避碰算法进行仿真验证.仿真结果表明了该避碰方法的可行性和有效性，为无人水面艇的自主动态避碰提供了一种可行和有效的解决途径.

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  STF切片理论的实用数值计算方法改进

  吴海鹏，刘寅东

  大连海事大学学报. 2020, 46(1): 10-19. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2020.01.002

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  根据STF切片理论, 建立船舶在斜浪规则波下直航运动的五个自由度耦合方程，并考虑航速及球鼻艏对水动力系数的影响加以修正.此外，针对原计算公式中横摇阻尼系数项不考虑流体黏性的问题，引入Ikeda半经验公式对该项进行非线性修正，采用辛普森积分法和四阶龙格-库塔微分法分别对船舶水动力系数和各自由度随时间历程的变化进行数值计算. 以Wigley系列船型和某教学实习船为例，将水动力系数、波浪扰动力及力矩和各自由度运动幅值与相关试验值、其他文献结果以及商业软件数值仿真结果对比.结果表明，经过非线性修正后，横摇运动响应结果与商业软件数值仿真结果更加逼近，其他自由度的运动响应结果与对应的试验值和其他文献结果也都较为吻合，证明了本文计算方法的可行性，且具有一定的实用价值.

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  基于ADRC的并联三自由度船载稳定平台稳定控制律设计

  许猛，杜佳璐，贺广健，孙玉清，李东海

  大连海事大学学报. 2020, 46(1): 20-28. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2020.01.003

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  针对存在动态不确定与未知时变外界扰动下的并联三自由度船载稳定平台稳定控制问题，采用自抗扰控制（Active Disturbance Rejection Control, ADRC）技术，构造扩张状态观测器,实时估计由船载稳定平台动态不确定、未知时变外界扰动以及平台各自由度运动状态变量间的耦合构成的总扰动;设计船载稳定平台PID反馈控制律，并将总扰动的估计前馈至控制输入端补偿船载稳定平台的总扰动，以实现平台的稳定控制.理论分析表明,设计的基于ADRC的船载稳定平台稳定控制律可使其上支撑面在惯性空间保持平稳，并保证船载稳定平台闭环控制系统中所有信号一致最终有界.仿真实验结果验证了设计的基于ADRC的船载稳定平台稳定控制律的有效性以及对未知时变外界扰动的鲁棒性.

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  基于船舶领域的珠江口通航风险评估

  陈毕伍，沙正荣，吴建生，雷虎

  大连海事大学学报. 2020, 46(1): 29-38. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2020.01.004

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  针对珠江口通航水域的交通安全状况，基于动态船舶领域及相关计算模型，建立船舶航行密度、交通冲突和矢量动能风险子模型,并且通过挖掘分析事故数据和船舶动态数据，对载运易发生事故的特殊货物船舶进行附加风险加权; 然后,对四项风险因子进行耦合，建立系统性的珠江口通航风险评估模型;最后,针对水域内船舶实时营运状态，率定相关计算参数，运用该耦合模型计算得出“珠江口通航风险综合指数”，并将风险指数分为4级.验证分析表明，该通航风险评估模型比较客观实际，可为海事监管提供技术支撑.

交通运输工程
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  不同冰情影响下的北极船舶航速优化

  李振福，关静荣，齐昕

  大连海事大学学报. 2020, 46(1): 39-46. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2020.01.005

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  为便于北极航行运营决策，在考虑冰区气象条件的基础上，为保证船舶安全性，降低船舶成本，建立不同冰情影响下的北极船舶航速优化模型.鉴于北极航运与冰区通航有严格的时间窗约束，利用离散时间元法，建立有向无环图，利用最短路径算法进行求解，极大地提高了模型求解精度.通过改变冰密集度，求得不同冰情下使航次总成本最小的最优航速，解决冰区航线航行经济性选择问题，可以进一步为北极航线船舶运营提供决策支持.

船舶与海洋工程
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  基于AHP和TOPSIS法的甲板和舰载机旋翼流场质量排序

  陈天佑，孙鹏，丁小娟，李想

  大连海事大学学报. 2020, 46(1): 47-56. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2020.01.006

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  为能够较便捷地对舰船甲板气流场进行系统评价，采用层次分析法（AHP）确定评估指标权重值，运用基于优劣解距离法（TOPSIS）对舰船甲板流场进行排序，进而分析关键点λ置和指标权重值变化对停机坪流场质量评价结果的影响.研究结果表明：该方法可以直接给出不同风速和风向条件下甲板流场质量排序；对于舰船甲板区域，TOPSIS法的评估结果与研究关键点位置的选取有关；对于停机坪区域，改变停机坪中关键点λ置和评估指标权重值，不会对TOPSIS法的评估结果产生明显影响，但是运用优化后的各个指标权重计算出的流场优劣特点更加突出.

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  恶劣海况下的船舶电力推进系统控制策略仿真

  廖林豪，高海波，林治国，熊留青，陈亚杰，王琦

  大连海事大学学报. 2020, 46(1): 57-65. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2020.01.007

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  针对恶劣海况下电力推进系统常规控制策略适应性不足的问题，提出抗过旋控制策略.首先, 分析恶劣海况下螺旋桨出入水现象对螺旋桨产生的推力和转矩的影响，提出恶劣海况下带动态限速模块的抗过旋控制策略（抗过旋控制策略#1）和带吸气(ventilation)识别模块的抗过旋控制策略（抗过旋控制策略#2），并在后者中设计三种吸气效应识别器来侦测吸气效应；然后, 在Matlab/Simulink环境中搭建船舶电力推进控制系统仿真模型; 最后, 设计恶劣海况下的仿真实验，比较常规控制策略与抗过旋控制策略之间的性能优劣.仿真实验结果表明，在恶劣海况下，带吸气识别模块的抗过旋控制策略拥有优良的控制性能.

交通运输工程
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  基于两阶段博弈理论的物流节点城市合作机制

  李晶，贺思雨，林进

  大连海事大学学报. 2020, 46(1): 66-74. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2020.01.008

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  为探讨不同层级物流节点城市间合作问题，构建两阶段演化博弈模型，从宏观层面寻求上级政府推动节点城市间实现协作的均衡条件，从微观层面探讨相同及不同层级节点城市政府间实现合作的均衡条件，并以辽宁省为例对物流节点城市间的协调机制进行实证分析.结果表明，上级政府对节点城市采取鼓励策略是最理想的状态，节点城市选择协作策略在很大程度上取决于上级政府确定的参数大小，通过改变博弈初始状态、调节政府补贴和共同收益可以实现物流节点城市政府的合作.在此基础上提出相关建议与措施，旨在为物流节点城市之间合作提供决策参考.

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  轴辐式中国国内煤炭运输网络构建

  王文雅，李振福

  大连海事大学学报. 2020, 46(1): 75-88. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2020.01.009

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  提出轴辐式中国国内煤炭运输网络结构，构造一个同时考虑经济因素和环境因素的双目标轴辐式煤炭运输网络优化模型.应用精英策略非支配排序的遗传算法(NSGA-II)，设定10个算例，并对比多目标粒子群优化算法（MOPSO）和多目标和声搜索算法（MOHS）对模型进行求解.结果表明，轴辐式煤炭运输网络优化模型有效，相比于MOPSO、MOHS算法，NSGA-II算法能够在更短的时间内生成较高质量的最优解，并且所得最优解二氧化碳的总排放量更少.

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  巡回牧师策略下的编队海上补给规划

  吴翀，董鹏，余鹏，李弘扬

  大连海事大学学报. 2020, 46(1): 89-96. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2020.01.010

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  为有效规划巡回牧师(CR)策略下的海上补给过程，首先,根据CR策略下的海上补给特点，分析海上补给流程，介绍了汇合点的概念、计算方法以及出入库排队情况，并阐明了平时、战时不同环境下的补给规划目标；然后，分别建立海上补给整数非线性规划模型和多智能体仿真模型，设定典型的海上补给案例，分析数据并带入模型，通过LINGO和Anylogic仿真平台分别对模型进行求解，将两个模型的求解结果进行比较分析.结果表明，整数规划模型与多智能体仿真模型能够有效实现问题求解，对于优化CR策略下的海上补给过程均具有较好的适用性，其中多智能体仿真模型优化效率更高.

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  自动化码头支架式单悬臂箱区下场桥调度

  张雨亭，梁承姬，胡筱渊

  大连海事大学学报. 2020, 46(1): 97-106. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2020.01.011

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  为提高自动化码头的箱区作业效率，提出支架式单悬臂箱区布局方案，在此基础上进行场桥调度.考虑场桥间的安全距离及支架缓冲区数量约束，建立整数规划模型，并设计遗传算法对模型进行求解，并对两种布局下场桥调度进行对比.结果表明，在支架式单悬臂箱区布局下，场桥作业效率提高14.50%，场桥等待时间减少65.99%.支架式单悬臂箱区布局可更好地解决多场桥联合作业的优化问题，提高箱区作业效率，为自动化码头箱区规划提供了新思路.

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  基于EEMD-PSO-LSSVM的中国沿海散货运价指数预测

  贾红雨，周晨昕，王宇涵，林岩

  大连海事大学学报. 2020, 46(1): 107-113. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2020.01.012

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  针对中国沿海散货运价指数(CBFI)预测对精度的要求，从内在波动特性角度出发，提出一种基于集合经验模态分解（EEMD）粒子群优化算法（PSO）最小二乘法支持向量机（LSSVM）的组合预测模型.对比LSSVM、PSO-LSSVM、EMD-PSO-LSSVM三种预测模型，EEMD可对CBFI序列中波动较大数据进行降噪分解，保留序列的内在波动特性，且预测精度有一定提升，预测性能更佳.

能源与动力工程
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  非轴对称弯掠静叶对畸变流场影响的数值研究

  时洪奇，孙鹏，陈天佑，丁小娟，黄龙盛

  大连海事大学学报. 2020, 46(1): 114-123. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2020.01.013

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  为探究非轴对称弯掠静叶在压气机中应用的可行性以及弯掠静叶参数对畸变流场的改善效果，以扇形叶栅试验件为研究对象，采用计算数值模拟方法，研究非轴对称弯掠静叶几何参数对畸变流场的影响.在受进口畸变影响较为严重的位置，设置正弯、反弯、前掠、后掠静叶，构成不同非轴对称静叶造型方案，探究其对静叶流场的改善.结果表明：最佳反弯方案Nbow-0.5-10可使流场损失减小2.75%；前掠对于根部损失可起到较好的抑制作用；后掠对根部损失改善效果略逊于前掠，但有利于减小主流区的损失.

船舶与海洋工程
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  三种空化模型下挤压油膜阻尼器空化流场特性对比

  王清智，崔颖，吴照，王永亮

  大连海事大学学报. 2020, 46(1): 124-130. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2020.01.014

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  为准确预测挤压油膜阻尼器空化流场特性，基于ANSYSFluent软件建立非同心型挤压油膜阻尼器三维非定常空化流场求解模型.分别采用Zwart-Gerber-Belamri（Z-G-B）、Schnerr-Sauer(S-S)及Singhal三种空化模型计算得到挤压油膜阻尼器各测点的压力结果，并将其与实验数据进行对比，比较了三种空化模型下阻尼器内的油膜压力与气穴分布、流场中的气穴比以及油膜力特性.结果表明，三种空化模型中S-S模型的数值结果与试验数据最为吻合，适用于描述挤压油膜阻尼器空化流场特性，为挤压油膜阻尼器空化流场模拟提供了可靠的模型和方法.

材料
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  白炭黑的表面改性和性能研究

  孙睿婷，段诗博，廖明义

  大连海事大学学报. 2020, 46(1): 131-136. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2020.01.015

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  为提高白炭黑对有机高分子的亲和性，利用偶联剂同时拥有亲油基和亲水基的结构特性，对白炭黑颗粒表面进行改性.考察了改性时间、温度、pH和偶联剂与白炭黑的质量比对白炭黑表面改性情况的影响.通过红外光谱、热失重、氮气吸脱附、接触角、活化度及沉降体积测试等手段对改性前后白炭黑结构及改性效果进行表征.结果表明，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）的改性效果明显优于γ-巯丙基乙氧基双(丙烷基-六乙氧基-硅氧烷)（Si747-)和双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物（Si69）.以无水乙醇为改性剂，当KH570与白炭黑的质量比为14％、改性温度为50 ℃、pH为7、改性反应6 h时，活化度达到最大.改性后偶联剂接枝在白炭黑表面，亲水性降低、分散性提高，表面浸润性得到明显改善，拓宽了白炭黑在工业中的应用范围.