2017年, 第44卷, 第2期　刊出日期：2017-03-20

  

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化学与化学工程
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  北京市局部大气沉降颗粒表面成分分析

  陈婧, 陈东梁, 许声弟, 张东胜, 杨剑锋, 徐鹏

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(2): 1-7. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.02.001

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  采用X射线光电子能谱（XPS）对大气沉降颗粒表面元素组成和元素的存在形式进行分析，发现其表面含有Al、Ca、Si等地壳元素和C、N、O等轻元素。Al、Si、Ca等地壳元素的原子数分数总和高达16.4%，表明大气颗粒物的沉降过程伴随着地壳元素的累积；元素S与N的原子数分数比值接近1，表明没有足够的碱性物质NH₃中和酸性物质SO₄^2-，沉降颗粒表面呈现酸性。结合高分辨率XPS图谱分析，发现沉降颗粒物表面的含碳物质以有机含碳化合物为主，同时存在少量的无定型碳；而氮元素则主要来源于以NO_x、NH₄⁺为主的无机氮和以吡啶氮为主的有机氮。
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  甲醇-甲乙酮-1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐物系等压汽液相平衡数据的测定及分析

  李卓, 李群生, 朱久娟, 曹达鹏, 罗成静彦

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(2): 8-12. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.02.002

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  考察了离子液体1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐（[EMIM][NTf₂]）对甲醇-甲乙酮共沸物系等压汽液相平衡的影响。首先测得了101.3 kPa下甲醇-甲乙酮-[EMIM][NTf₂]三元体系的等压汽液相平衡数据，然后用非随机双液（NRTL）模型进行了关联，平均相对偏差为1.39%，表明了NRTL模型对含离子液体三元体系的良好适用性。经NRTL模型计算，在[EMIM][NTf₂]的摩尔分数为0.047时可消除甲醇-甲乙酮共沸点。实验结果表明：[EMIM][NTf₂]的加入对甲醇-甲乙酮体系表现出极强的盐效应，改变了体系的汽液相平衡，提高了甲醇对甲乙酮相对挥发度。因此[EMIM][NTf₂]可作为甲醇-甲乙酮萃取精馏的萃取剂。
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  基于二元回归法准确快速预测天然气纯组分黏度

  王巍, 赵朔, 王晓放, 徐宝鹏, 徐瑞铎

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(2): 13-19. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.02.003

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  为了准确快速预测天然气纯组分的黏度，基于多元函数微积分计算原理，提出了一种新的天然气纯组分黏度的二元回归分析方法，将黏度拟合为温度和压力表示的函数μ=f（T，p）。在所研究的温度、压力范围内（230 K≤T≤450 K，p≤20 MPa），根据定温下黏度的μ-p曲线簇变化规律，以纯组分的临界温度T_c的范围为基准，将天然气各组分分为3类：T_c≤230 K，T_c≥450 K和230 K < T_c < 450 K，并针对前两类组分，分别以CH₄、iC₅H₁₂为例，对其黏度数据进行回归分析，得到黏度与温度、压力的函数关系式。将回归分析预测结果分别与数据源reference fluid properties（REFPROP）软件及实验数据对比，结果表明：预测结果与REFPROP及实验数据的平均相对误差均小于1%，满足工程精度要求。
材料科学与工程
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  增韧剂对长纤维增强PA66复合材料性能的影响

  金泽宇, 信春玲, 曹敏华, 闫宝瑞, 任峰, 何亚东

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(2): 20-25. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.02.004

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  采用熔融浸渍法制备了长玻璃纤维增强PA66复合材料，通过对树脂熔体黏度、预浸料浸渍程度和纤维断裂率、材料力学性能进行测试及扫描电子显微镜（SEM）观察，分别研究了不同含量的增韧剂乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐（POE-g-MAH）和乙烯-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯（POE-g-GMA）对复合材料性能的影响。实验结果表明：随着含量的提高，两种增韧剂均能够使长玻璃纤维增强PA66复合材料的冲击强度增大，树脂与纤维界面的结合程度提升，其中POE-g-GMA的增韧及界面改善效果更为明显，可有效提升复合材料的力学性能。
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  天然海水中氨基酸复合缓蚀剂对黄铜缓蚀性能的研究

  张杰, 张鑫, 王翠, 徐会会, 侯保荣

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(2): 26-34. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.02.005

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  采用动电位极化和交流阻抗法测定海水环境中L-半胱氨酸及赖氨酸对黄铜试样的缓蚀性能，然后将这两种氨基酸分别与葡萄糖酸钠复配，研究其缓蚀协同作用。结果表明：单独使用L-半胱氨酸及赖氨酸，缓蚀效率最高分别为87.5%和89.93%；与葡萄糖酸钠复配后，两组复合缓蚀剂的缓蚀性能均显著提高，缓蚀效率分别达到97.35%和98.62%；两种氨基酸缓蚀剂在黄铜表面的吸附均遵从Langmuir吸附等温线。葡萄糖酸钠的加入弥补了单独使用氨基酸缓蚀剂吸附膜致密性差的缺陷，另外扫描电镜实验结果也显示缓蚀剂的加入明显抑制了金属的腐蚀。
生物技术与环境工程
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  降低酶联核酸适配体分析方法中非特异性吸附的分析研究

  王赛, 魏潇, 刘佳蕙, 董益阳, 苏海佳, 谭天伟

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(2): 35-41. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.02.006

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  以检测蜂蜜中的四环素残留为例，构建间接竞争酶联核酸适体分析法（ic-ELAA），就ic-ELAA中非特异性吸附的影响因素进行分析，探讨降低非特异性吸附的措施。结果表明：选择2 μg/mL四环素-牛血清蛋白在10 mmol/L Tris-HCl（pH 8.0）中过夜包被，次日用0.5 g/mL酪蛋白封闭1 h，竞争反应后用6 μg/mL链霉亲和素-辣根过氧化物酶催化颜色反应放大竞争效果，最后采用450 nm和630 nm双波长读数，可得到灵敏度为0.035 ng/mL的竞争曲线。同时，根据长期实验经验，提出其他降低非特异性吸附的注意事项。
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  单细胞微米炭球的制备及其对盐酸四环素的吸附性能研究

  苟海刚, 王浩宁, 杨莉, 李锋, 关卫省

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(2): 42-48. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.02.007

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  以酵母菌为原料，通过预处理-炭化-活化工艺制备了单细胞微米炭球，并利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）和氮气吸附脱附（BET）等手段对单细胞微米炭球的结构演变进行探究。结果表明：所制得的单细胞微米炭球为黑色粉末，系无定形炭结构;单细胞微米炭球保持了酵母细胞椭圆形的形貌，分散均匀且形貌一致，平均尺寸约为1.81 μm×1.03 μm，比表面积达到1.61×10⁴ cm²/g，孔径集中在0.9、29和36 nm附近，具有丰富的孔结构。通过进一步考察单细胞微米炭球对盐酸四环素的吸附行为，证实所获得的单细胞微米炭球对四环素具有较好的吸附去除效果，吸附容量可达23.73 mg/g，符合Freundlich等温吸附模型。
机电工程和信息科学
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  多丸片固着磨料研磨高精密光学元件的参数优化

  杜婷婷, 张亚军, 庄俭, 杨于光

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(2): 49-56. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.02.008

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  为了增强固结磨料研磨去除的可控性和确定性，提高光学元件的研磨加工精度和效率，以高精度光学元件为研究对象，分析了行星转动加工方式的多丸片固结磨料研磨的去除特性及参数优化。首先基于Preston方程分析了在研磨接触区域的相对速度、接触时间，并在利用ANSYS求得应力分布规律的基础上建立了多丸片固结磨料研磨的材料去除函数模型；引入趋近因子概念，通过对比去除函数归一化图形，对6种抛光盘模型的运动偏心比和速度比参数进行了优化，获得了多丸片固结磨料抛光盘的最大去除深度和去除量。
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  飞力ITT潜水搅拌器机械密封腔强化流动特性分析

  薛才红, 高洪波, 王玉莹, 李双喜

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(2): 57-62. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.02.009

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  利用Fluent流场分析软件，建立了机械密封强化流动密封腔和普通密封腔流场模型，对比分析了两种密封腔内流场特性；并采用正交试验，综合考虑叶轮结构对密封腔内流场特性的影响，分析了以搅拌功率为优化对象时叶轮结构参数的优化组合。结果表明：叶轮能够增强密封腔内流体的流动效果，减小密封腔内流动死区面积，增大强制涡流区域面积；叶轮外径对密封腔流场特性的影响程度最大，叶片倾角最小。
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  内外双层锥面熔体微分静电纺丝实验研究

  陈宏波, 杨卫民, 李好义, 秦永新, 张艳萍, 谭晶

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(2): 63-69. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.02.010

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  为了进一步提高单喷头纤维的产量，在熔体微分静电纺丝的基础上，设计开发了一种结合内外锥面的双层熔体微分静电纺丝装置。通过COMSOL Multiphysics数值仿真软件对其电场进行对比分析，得出增加的内层锥面对外层电场有一定的削弱作用。通过实验分析了内层锥面伸出距离对内外层射流的影响，找到了最佳参数，并且在此参数下，验证了不同电压下的纺丝效果，结果表明，随着电压的增加，内外层锥面电场增加程度相同，内外层纤维直径达到了均匀分布。最后分别采用吹风和吸风辅助对纤维进行了细化，为静电纺丝法制备超细纤维的产业化提供参考。
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  基于凸包算法的指尖识别方法

  高晨, 张亚军

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(2): 70-75. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.02.011

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  针对现有指尖检测方法容易受背景的干扰，并且指尖误判点较多的情况，提出了一种基于凸包分析的指尖检测算法。首先，为减少类肤色背景和光照对手部轮廓提取的影响，采用YCbCr肤色模型和背景差分法相结合的方法提取手部轮廓；然后采用快速凸包算法获得手部轮廓的凸包，并利用凸包顶点和缺陷点计算出掌心的坐标，根据凸包缺陷深度和手指几何特征及曲率特征检测手指指尖；最后采用有灯光和类肤色背景干扰的环境，而不是背景单一的环境进行实验，验证了所提算法的鲁棒性。实验结果表明，该算法可以有效识别出指尖数目和手掌的位置，实现简单的数字手势（0~5）的识别，具有较强的鲁棒性。
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  U型或浮头式换热器管板中的热应力及其主要影响因素研究

  刘久逸, 钱才富

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(2): 76-80. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.02.012

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  采用有限元法研究了U型或浮头式换热器管板中的热应力，并考察了管板厚度及管壳程对流换热系数的影响。研究结果表明，对于U型或浮头式换热器，管板内仍存在较大的热应力，这是由于管板上换热管中热量传递造成的，并且当管板较厚时这种应力更为突出；在管程走热流体时，管板两侧表面存在拉伸热应力，降低管板厚度可以有效地降低由热载荷引起的管板壳程侧表面热应力，壳程侧表面热应力可由40 MPa降至-13 MPa；壳程传热系数对管板温度场的影响明显，在换热器设计中使对流换热系数较低的介质走壳程有利于降低管板的热应力。
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  基于自编码神经网络的Single-Pass聚类事件识别算法

  李芳, 戴龙龙, 江志英, 李顺子

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(2): 81-86. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.02.013

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  针对传统Single-Pass聚类算法存在的缺陷，提出了一种基于自编码神经网络的Single-Pass聚类算法。通过多个深层的隐藏层对原始数据进行降维，以更好地提取出原始数据的特征信息；并通过对边缘文本重计算来降低误检率，提高聚类精度。实验结果表明，该算法相比传统Single-Pass算法具有更高的聚类准确度，解决了聚类结果受数据顺序影响的问题。
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  基于余弦相似度的复杂网络故障检测方法及应用

  耿志强, 胡海霞, 韩永明

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(2): 87-94. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.02.014

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  提出一种基于余弦相似度的复杂网络故障检测方法。利用余弦相似度确定变量之间的相关性，得到邻接矩阵，进而构建变量之间的网络模型；结合系统的网络拓扑结构，计算相应的复杂网络度量指标，对比故障状态与无故障状态下的网络结构与度量指标的差异，确定故障源；最后利用Tennessee-Eastman（TE）过程故障检测实例，结果表明，与偏相关系数方法对比，本文所提方法能有效且更准确地检测出故障。
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  磁流变阻尼器多目标靶向抑制四跨转子轴系过临界转速振动实验研究

  杨秀峰, 何立东

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(2): 95-102. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.02.015

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  针对四跨转子轴系过临界转速易发生振动过大且各跨转子之间耦合振动复杂的问题，研究了基于磁流变阻尼器的多目标靶向在线振动控制方法。搭建四跨转子轴系实验台，设计新型磁流变阻尼器并应用于自主开发的多目标靶向在线控制系统。模拟试车过程，研究了通入磁流变阻尼器内不同大小电流时，四跨转子轴系各跨转子振动的变化情况；由于四跨转子轴系过临界转速时耦合振动剧烈，因此提出基于转速的多目标靶向在线控制方法，采用在轴系中各跨转子临界转速附近开启、非临界转速关闭阻尼器的靶向分段控制策略，来实现在线抑制转子轴系过各阶临界转速时的振动。结果表明：磁流变阻尼器能抑制各跨转子过临界转速时的振动，且电流较大时抑振效果较好；应用带有多目标靶向在线控制系统的磁流变阻尼器能使四跨转子轴系在全转速范围振动较小，运行平稳。
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  纤维增强薄壁注塑件翘曲变形耦合有限元分析

  江青松, 柳和生, 熊爱华, 黄兴元

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(2): 103-107. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.02.016

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  基于耦合有限元分析方法，运用模流分析软件Moldflow和结构分析软件Abaqus进行联合仿真，计算了脱模后薄壁塑件的应力分布和翘曲变形情况，并通过对比验证了该方法的有效性，随后考察了主要工艺参数和壁厚对翘曲变形的影响。研究结果表明：随着翘曲变形的产生塑件内的残余应力随之减小；在考察的工艺参数范围内，壁厚是影响翘曲变形的主要因素，随着壁厚的增加，翘曲变形量减小，而工艺参数对翘曲变形的影响则相对较小；但随着壁厚持续增加，因塑件刚度的增加，壁厚对翘曲变形的影响程度随之减小。该结果与文献结论一致。
管理与数理科学
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  Woodpile结构中Y型波导的非平面优化

  严彬, 冯志芳, 付婷婷

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(2): 108-113. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.02.017

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  为了探究光子晶体中堆叠方向上的可调谐性，在三维光子晶体（Woodpile结构）中，利用Woodpile结构的空间特性设计、模拟和分析Y型波导的传输特性，对Y型波导进行了平面和非平面的优化设计。研究结果表明，非平面的优化设计可以很好地调节导模的范围，实现波导良好的传输特性，在光学器件集成方面具有重要的应用价值。
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  基于遗憾理论的有限理性租赁决策分析

  刘斌, 宋玲玲, 王璇

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(2): 114-118. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.02.018

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  随着设备技术更新和市场需求波动加剧，投资者需要在不确定情形下选择租赁还是购买的投资决策以获得生产能力。由于投资者的有限理性，传统意义上的概率预期最优方案可能偏离实际最优方案。基于心理学和行为科学，针对投资者在不确定环境下规避遗憾的决策行为特征，本文应用最小最大相对遗憾理论建立租赁决策模型，并设计了租赁投资决策的有限理性固定决策规则。分析结果显示该策略相对最优策略的相对遗憾小于1，并且有限理性租赁策略案例应用分析证明了本文方法的实际应用价值。
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  基于可信性均值-方差-偏度-正弦熵的投资组合模型

  蔡小龙, 周荣喜, 郑庆华

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(2): 119-123. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.02.019

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  通过引入可信性理论和偏度约束，分别建立了同时满足随机不确定和模糊不确定情形的均值-方差-偏度-正弦熵多目标投资组合优化模型（Mult-M-V-S-SE）和含有收益及风险系数的单目标投资组合优化模型（M-V-S-SE）；然后运用马尔科夫方法预测模糊收益率，利用遗传算法优化模型投资策略，通过上海证券交易所数据进行实证比较。结果表明：Mult-M-V-S-SE和M-V-S-SE两模型效果均超过均匀投资策略（MEAN）；M-V-S-SE模型灵活且稳定，更具有优势，在满足投资者需求的同时可实现更高的累计收益。
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  二元半规范双小波框架滤波器的构造

  孟明会, 崔丽鸿, 白欣叶, 王海峰

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(2): 124-128. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.02.020

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  多元双小波框架的构造由于其较大的自由度和计算的复杂性，一直是小波框架研究内容的难点问题之一。本文提出了一类具有规范滤波器的二元双小波框架的构造方案。具体地，对给定的一对低通滤波器组，利用混合酉扩展原理，首先建立可以生成半规范双小波框架的高通滤波器对的最小数目，然后根据滤波器和多相矩阵之间的关系，给出了构造双小波框架滤波器的具体方案。