Journal of Zhejiang University

Current Issue: <JZUS-A>

Journal of Zhejiang University-SCIENCE A (Applied Physics & Engineering)

ISSNs 1673-565X (Print); 1862-1775 (Online); CN 33-1236/O4; started in 2000,Monthly.

JZUS-A is a peer-reviewed physical and engineering journal, indexed by SCI-E, Ei Compendex, INSPEC, CA, SA, JST, AJ, ZM, CABI, ZR, CSA, etc. It mainly covers research in Applied Physics, Mechanical and Civil Engineering, Environmental Science and Energy, Materials Science and Chemical Engineering, etc.

Impact factor: 0.408 (2011), 0.527 (2012), 0.608 (2013), 0.882 (2014), 0.941 (2015), 1.214 (2016), 1.215 (2017), 1.369 (2018).

Journal of Zhejiang University SCIENCE A

ISSN 1673-565X(Print), 1862-1775(Online), Monthly

2017 Vol.18 No.2 P.83-162

<<< CONTENTS >>>

Articles

Stationary response of stochastically excited nonlinear systems with continuous-time Markov jump

Shan-shan Pan, Wei-qiu Zhu, Rong-chun Hu, Rong-hua Huan

DOI: 10.1631/jzus.A1600176 Downloaded: 2527 Clicked: 5180 Cited: 0 Commented: 0(p.83-91) <Full Text> <PPT> 1930

Chinese summary <55> 随機激勵下(xià)連續時間馬爾科夫跳變非線性系統的平穩響應研究

目的：提出一(yī)種預測随機激勵下(xià)連續時間馬爾科夫跳變非線性系統的平穩響應的近似方法。
創新點：1. 得到了含有馬爾科夫跳變參數的關于能量的平均Itô方程；2. 建立了含有馬爾科夫跳變參數的平均Itô方程相應的FPK方程。
方法：1. 将一(yī)個随機激勵的馬爾科夫跳變非線性系統由狀态方程轉化爲等價的Itô方程，并根據Itô微分(fēn)法則給出哈密頓量（系統總能量）的Itô方程；2. 通過随機平均法，得到關于系統能量的平均Itô方程；3. 推導并求解相應的FPK方程。
結論：1. 跳變規律對馬爾科夫跳變非線性系統随機響應具有重要影響；2. 理論結果與數字模拟結果吻合驗證了理論方法的準确性。

關鍵詞組：非線性系統；連續時間馬爾科夫跳變；随機激勵；随機平均

Assessment of the phase synchronization effect in modal testing during operation

Zhi Chao Ong, Hong Cheet Lim, Shin Yee Khoo, Zubaidah Ismail, Keen Kuan Kong, Abdul Ghaffar Abdul Rahman

DOI: 10.1631/jzus.A1600003 Downloaded: 2428 Clicked: 3696 Cited: 1 Commented: 0(p.92-105) <Full Text> <PPT> 1948

Chinese summary <45> 相位同步對工(gōng)況下(xià)模态測試的影響評估分(fēn)析

目的：通過研究證明激勵信号的相位信息對同步激勵模态分(fēn)析的重要性：當各激勵信号的相位信息非一(yī)緻時，采用較少次數的時間平均即可實現對非激勵-響應信号的濾除。
創新點：通過對比采用一(yī)緻相位激勵信号和非一(yī)緻相位激勵信号下(xià)的頻(pín)率響應函數，證明了當各激勵信号的相位信息非一(yī)緻時，采用較少次數的時間平均足以實現對非激勵-響應信号的濾除。
方法：基于非一(yī)緻相位信号的同步激勵模态分(fēn)析法。
結論：基于同步激勵時間平均技術，通過對比采用一(yī)緻相位激勵信号和非一(yī)緻相位激勵信号下(xià)的頻(pín)率響應函數，證明了當各激勵信号的相位信息非一(yī)緻時，采用較少次數的時間平均足以實現對非激勵-響應信号的濾除。在仿真試驗中(zhōng)，非同步信号成分(fēn)的濾除效果提升了98.48%；模态分(fēn)析試驗中(zhōng)，濾除效果提升了95.22%。

關鍵詞組：實驗模态分(fēn)析；振動；同步激勵模态分(fēn)析；同步激勵時間平均；模态試驗；相位同步

Preliminary experimental study on solid-fuel rocket scramjet combustor

Zhong Lv, Zhi-xun Xia, Bing Liu, Li-ya Huang

DOI: 10.1631/jzus.A1600489 Downloaded: 2698 Clicked: 4001 Cited: 0 Commented: 0(p.106-112) <Full Text> <PPT> 1838

Chinese summary <45> 固體(tǐ)火(huǒ)箭超燃沖壓發動機燃燒室初步實驗研究

目的：通過發動機直連式實驗，驗證燃氣發生(shēng)器産生(shēng)的富燃燃氣可以在超聲速氣流中(zhōng)二次燃燒，進而證明固體(tǐ)火(huǒ)箭超燃沖壓發動機方案的可行性，并初步評估固體(tǐ)火(huǒ)箭超燃沖壓發動機燃燒室的工(gōng)作性能。
創新點： 1. 提出固體(tǐ)火(huǒ)箭超燃沖壓發動機構型方案，并開(kāi)展固體(tǐ)火(huǒ)箭超燃沖壓發動機燃燒室直連式實驗研究；2. 驗證了固體(tǐ)火(huǒ)箭超燃沖壓發動機構型可行；3. 初步評估了固體(tǐ)火(huǒ)箭超燃沖壓發動機燃燒室的工(gōng)作性能。
方法：1. 通過直連式實驗測定固體(tǐ)火(huǒ)箭超燃沖壓發動機燃燒室的工(gōng)作參數（圖2、3和4）；2. 通過實驗現象（圖8）和數據處理，确定燃氣發生(shēng)器産生(shēng)的富燃燃氣可以在超聲速燃燒室中(zhōng)燃燒，進而确定固體(tǐ)火(huǒ)箭超燃沖壓發動機方案的可行性；3. 初步确定發動機燃燒室的工(gōng)作性能（公式（6）和（7））。
結論： 1. 燃氣發生(shēng)器中(zhōng)産生(shēng)的富燃燃氣可以在超聲速燃燒室中(zhōng)燃燒，固體(tǐ)火(huǒ)箭超燃沖壓發動機構型方案可行；2. 初步評估了固體(tǐ)火(huǒ)箭超燃沖壓發動機燃燒室的工(gōng)作性能，總壓恢複系數約爲0.6，燃燒效率約爲90%；3.燃氣發生(shēng)器産生(shēng)的部分(fēn)一(yī)次燃氣沉積于燃氣發生(shēng)器喉部，使燃氣發生(shēng)器的工(gōng)作壓力增加，進而引起富燃燃氣質量流量的增加；4. 燃燒室中(zhōng)的總壓損失主要集中(zhōng)在富燃燃氣入口處，總壓損失主要由射流引起的激波和燃氣二次燃燒引起。

關鍵詞組：固體(tǐ)燃料；火(huǒ)箭超燃沖壓發動機；雙燃燒室；直連式實驗

Coal type identification based on the emission spectra of a furnace flame

Feng Yin, Zhi-hao Luo, Yuan Li, Ming-xi Zhou, Hao Zhou

DOI: 10.1631/jzus.A1500306 Downloaded: 2939 Clicked: 4476 Cited: 0 Commented: 0(p.113-123) <Full Text> <PPT> 1883

Chinese summary <30> 基于爐膛火(huǒ)焰發射光譜的煤種識别

目的：爲解決煤種頻(pín)繁變化造成的燃燒閉環優化難題，研究在燃燒器出口實時辨識鍋爐入爐燃燒煤種的方法。
創新點：1. 通過火(huǒ)焰發射光譜機理研究獲取可排除燃燒工(gōng)況與測量采樣等幹擾因素的算法規則；2. 提出基于煤粉火(huǒ)焰光譜中(zhōng)Na和K元素原子發射光譜相對強度特征的煤種辨識方法。
方法：1. 通過光纖光譜儀獲取鍋爐各層燃燒器入口火(huǒ)焰光譜信号；2. 利用同波長下(xià)原子光譜與連續輻射光譜的相對關系，消去(qù)火(huǒ)焰溫度、工(gōng)況與環境的影響；3. 以補償後Na和K元素原子發射光譜強度的特征比值表征不同煤種在火(huǒ)焰中(zhōng)的元素含量特征，實現煤種的在線辨識。
結論：1. 利用煤粉火(huǒ)焰光譜特征實現入爐煤種的實時辨識具有良好的工(gōng)況穩定性與可複現性；2. 從算法機理中(zhōng)消除環境影響，降低了測量系統校驗的複雜(zá)性。

關鍵詞組：在線辨識；火(huǒ)焰發射光譜；堿金屬；譜線強度

A numerical method for analyzing the permeability of heterogeneous geomaterials based on digital image processing

Long Yan, Qing-xiang Meng, Wei-ya Xu, Huan-ling Wang, Qiang Zhang, Jiu-chang Zhang, Ru-bin Wang

DOI: 10.1631/jzus.A1500335 Downloaded: 2945 Clicked: 5357 Cited: 0 Commented: 0(p.124-137) <Full Text> <PPT> 1946

Chinese summary <31> 基于數字圖像的非均勻岩土材料滲透系數研究

目的：建立一(yī)種較爲快速和快速确定非均勻岩土材料滲透系數的方法。
創新點：建立了一(yī)種可以從圖像到數值模型的數字圖像方法：通過拍照、CT等手段獲取岩土材料的圖像，進而通過數值分(fēn)析确定等效參數。
方法：1. 将采集到彩色圖像從RGB空間轉化到HSI空間，選取識别度較高的空間進行二值化處理；2. 獲取二值化圖像後采用鄰域标記算法标記，結合本文提出的算法提取邊界（圖9和10）；3. 結合邊界修正算法對鋸齒狀邊界進行修正（圖11）；4. 确定表征細觀幾何模型（圖12和表1）；5. 繪制網格開(kāi)展數值分(fēn)析，确定宏觀參數。
結論：1. 基于數值圖像的非均勻岩土材料滲透系數确定方法可以較爲準确地估算滲透系數，可以爲工(gōng)程設計提供初步依據。2. 非均勻岩土材料具有明顯的尺寸效應，随着尺寸增加，滲透率的變化逐漸趨于穩定；當材料視爲岩石和土體(tǐ)的二元介質時，兩種性質差異在10倍以内對宏觀特性的影響較大(dà)，大(dà)于10倍之後影響減弱。3. 岩土材料滲透率随着内部塊石含量的增加而減小(xiǎo)，但是内部塊石的形态對滲透率也有一(yī)定的影響。

關鍵詞組：非均質岩土材料；數字圖像；宏觀滲透系數；尺寸效應

Fabrication of composite nanofiltration membranes by dopamine-assisted poly(ethylene imine) deposition and cross-linking

Pei-bin Zhang, Cui-jing Liu, Jian Sun, Bao-ku Zhu, Li-ping Zhu

DOI: 10.1631/jzus.A1600308 Downloaded: 3389 Clicked: 3981 Cited: 0 Commented: 0(p.138-150) <Full Text> <PPT> 1763

Chinese summary <29> 多巴胺輔助聚乙烯亞胺沉積交聯的複合納濾膜制備

目的：利用多巴胺改性構建一(yī)種簡單制備荷正電複合納濾膜，解決多巴胺類改性材料耐堿性差的問題。
創新點：1. 利用共沉積技術與交聯反應成功制備了荷正電複合納濾膜；相較于傳統多巴胺改性膜，該複合膜的穩定性大(dà)大(dà)提高。2. 經過測試表征，制備得到的納濾膜的分(fēn)離(lí)尺寸屬于疏松納濾膜範圍，可用于相應尺度的分(fēn)離(lí)領域。
方法：1. 通過多巴胺與聚乙烯亞胺共沉積，首先實現二者的表面沉積，随後通過交聯劑交聯制備複合膜（圖1）；2. 對改性膜前後表面理化性質進行相應表征（表2和圖3~6）；3. 通過測試通量和截留等性能及分(fēn)析相關納濾模型，表征該複合膜分(fēn)離(lí)性能（圖7和8，公式（5）和（7））；4. 通過長期分(fēn)離(lí)測試及堿性溶液清洗，測試複合膜的穩定性和耐堿性。
結論：1. 成功制備了具有荷正電性的複合納濾膜；2. 通過通量和截留數據拟合分(fēn)析得出該膜截留尺寸在1.5 nm和2 nm之間，屬于疏松納濾膜，可用于相應尺度分(fēn)離(lí)；3. 該複合膜具有良好的穩定性及耐堿性，應用範圍更廣。

關鍵詞組：多巴胺；共沉積；納濾膜；耐堿性

Characteristics and origins of a typical heavy haze episode in Baotou, China: implications for the spatial distribution of industrial sources

Bi-xin Chen, Si Wang, Wei-dong Yang, Ren-chang Yan, Xuan Chen, Qing-yu Zhang

DOI: 10.1631/jzus.A1500284 Downloaded: 2453 Clicked: 3944 Cited: 1 Commented: 0(p.151-162) <Full Text> <PPT> 1772

Chinese summary <31> 包頭市重灰霾特征分(fēn)析及對重工(gōng)業布局的啓示

目的：工(gōng)業排放(fàng)是大(dà)氣中(zhōng)PM2.5的重要來源，是灰霾形成的主要貢獻者之一(yī)。通過分(fēn)析包頭市一(yī)次典型灰霾時段的污染來源及特征，研究本地工(gōng)業布局在此次灰霾時段對灰霾形成的影響，并讨論城市工(gōng)業布局的合理性。
創新點：針對我(wǒ)國典型重工(gōng)業城市包頭市進行案例分(fēn)析，研究本地城區灰霾形成的原因及重工(gōng)業布局對灰霾形成的影響，并爲合理布局工(gōng)業提供了新的啓示。
方法：1. 結合污染物(wù)觀測數據、衛星遙感數據及後向軌迹模式的結果，揭示此次重灰霾發生(shēng)時段的污染特征，找出此次重灰霾的主要來源。2. 采用風向條件概率函數研究城區高濃度PM2.5與本地重工(gōng)業布局間的關系。
結論：1. 在此次重灰霾時段，PM2.5濃度的變化趨勢與其他污染物(wù)相似，說明污染主要來自人爲源，且在同樣發生(shēng)重灰霾的情況下(xià)，PM2.5占PM10的比例較其他沿海城市低，說明粗顆粒物(wù)對包頭PM10污染的貢獻較其他城市大(dà)。2. 結合衛星遙感數據與後向軌迹模式的結果，可以排除外(wài)來污染物(wù)的輸入，并斷定形成此次重灰霾的主要原因爲本地人爲源。3. 風向條件概率函數分(fēn)析結果顯示本地重工(gōng)業分(fēn)布以及低風速的西南(nán)風（非盛行風）是造成此次重灰霾發生(shēng)的主要原因。4. 揭示了包頭市在布局重工(gōng)業或進行高強度的工(gōng)業活動時不能隻考慮避開(kāi)盛行風，因爲出現次數不多的低風速非盛行風同樣會引起重灰霾的爆發；這可爲包頭市乃至其他工(gōng)業城市在進一(yī)步調整工(gōng)業布局時提供參考。

關鍵詞組：空氣污染；灰霾；工(gōng)業布局；後向軌迹；風向條件概率函數