上海大学学报(自然科学版)

2021年第27卷第4期电子期刊

2021, 27(4): 0.

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水翼多模态的空化结构演化与空腔溃灭压力的耦合特性

朱兵, 杨朴

2021, 27(4): 611-634. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2297

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采用可压缩的数值方法计算了不同空化数下绕流水翼的空化流场, 分析了非定常空化流动中空化结构的脱落模式、溃灭过程, 以及压力波的释放、传播及其与残腔的耦合特征. 结果表明: 可压缩数值模型能够捕捉局部腔体溃灭时压力波的释放、传播和回弹现象; 不同空化数下存在不同的腔体脱落、溃灭模式; 在特定的空化数下, 可能会在一个大的空化结构脱落循环周期内包含多个动力学演化过程, 空化结构的溃灭也会诱导多个压力脉动峰值, 并对剩余残腔总体产生抑制作用; 由凝聚激波诱导的残余腔体溃灭具有持续时间长、压力脉动幅值小的特点; 而大尺度云空化脱落腔体溃灭时释放的压力波持续时间短、脉动幅值大, 这些都可能造成机械结构振动和空蚀破坏.

尖晶石氧化物能量和结构的第一性原理计算和机器学习

李一航, 肖斌, 唐宇超, 刘馥, 王小梦, 刘轶

2021, 27(4): 635-649. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2251

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正尖晶石氧化物AB$_{2}$O$_{4}$结构, 可通过对A和B位点分别置换73种元素产生5 329种原子构型. 利用高通量第一性原理方法计算了这5 329种正立方尖晶石氧化物结构的形成能和晶格常数, 并提出了“中心-环境”(center-environment, CE)特征模型, 构建同时包含局部成分和结构信息的特征作为机器学习(machine learning, ML)方法的输入变量. 结合第一性原理计算数据, 使用随机森林算法开发了机器学习模型, 准确有效地预测了尖晶石氧化物结构的形成能和晶格常数. 通过比较机器学习预测的假想结构与实验结构的形成能, 预测出了361种更稳定的新尖晶石氧化物结构. 讨论了与尖晶石氧化物稳定性相关的“好”与“坏”的构成元素, 有助于指导实验合成新的、稳定的尖晶石氧化物.

Thiele型张量连分式插值及其在张量指数计算中的应用

蒋祥龙, 顾传青

2021, 27(4): 650-658. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2182

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提出了Thiele型广义张量有理逼近的一种连分式插值方法, 并用该方法计算了张量指数函数的值, 由此来说明这种连分式插值方法的有效性.

单晶 LiTaO₃ 折射率和声学物理常数的布里渊散射

吴丙心, 王贤洋, 王旭, 吴永全

2021, 27(4): 659-665. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2162

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通过布里渊散射技术, 在背散射几何设置下, 原位获得了钽酸锂(LiTaO₃ )单晶样品的折射率. 结合对称散射几何设置, 通过对同一块 X-cut LiTaO₃ 单晶样品进行测试, 得到了其全部独立的声学物理常数(6 个弹性常数、4 个压电常数和 2 个介电常数). 实验结果与文献报道结果吻合很好.

纳米氧化锰的低氧压法制备及其对磷的吸附性能

胥俊, 杨培元, 焦正, 王林军, 汪宏斌

2021, 27(4): 666-676. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2184

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设计了一种基于工业连轧生产线的低氧压法, 通过控制含锰冷轧板的气氛露点制备了纳米氧化锰磷吸附剂, 并研究了吸附剂的吸附性能. 结果表明: 纳米氧化锰磷吸附剂具有很好的热稳定性, 最佳吸附时间为24 h, 最佳投加量为3.6 g/L, 且在强酸环境下有着非常优秀的吸附性能; 试验所得数据与准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型拟合良好, 在温度为30 ${^\circ}$C, pH值为1.5的环境下其最大吸附能力约为8.3 mg/g.

一种基于电学法的高准度水汽透过率测试模型

李泽文, 张建华, 郭爱英

2021, 27(4): 677-685. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2174

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针对传统电学法水汽透过率(water vapor transmission rate, WVTR)测试高精度、低准度的问题, 提出了一种电流分布特性修正的高准度 WVTR 测试模型, 并基于此测试模型设计了一套完整的、易于使用的 WVTR 测试系统. 系统硬件采用了便于维护的高适应性夹具、全封闭测试环境等设计, 软件采用了多线程、时间误差补偿、自适应修正等算法. 理论分析和实际测试结果表明, 修正后的 WVTR 测试模型及测试系统实现了兼具使用成本低和高精度、高准度的设计目标.

镧氧化物/膨胀石墨复合吸附剂的制备、除磷性能及机理

靳苏皖, 牛维亚, 张玲, 毛纤勇

2021, 27(4): 686-695. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2176

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为了获得除磷性能更优的吸附剂, 以负载 LaOH 的膨胀石墨(expanded graphite-LaOH, EG-LaOH)为前驱体, 分别于 340, 500 和 750 ${^\circ}$C 下焙烧制备了镧氧化物/膨胀石墨复合吸附剂 EG-LaO-340, EG-LaO-500 和 EG-LaO-750. 通过吸附动力学和等温线实验, 考察了 EG-LaO-340, EG-LaO-500 和 EG-LaO-750 的除磷性能. 结果发现, 制备温度不同对吸附剂的除磷性能影响明显, 其中 EG-LaO-340 的吸附速率和吸附容量均为最优. 通过研究热力学参数和溶液初始 pH 对吸附容量的影响, 以及扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)和傅里叶变换红外(Fouier transform infrared, FTIR)光谱的分析进一步探讨了 EG-LaO-340 的除磷机理. 结果表明: 该吸附是一个能够自发进行的吸热过程; 吸附除磷主要通过静电作用、离子交换作用和路易斯酸碱作用实现.

不同种类的ZnO纳米颗粒对人胃黏膜上皮细胞离子吸收的影响

王咪咪, 吴明红, 王艳丽

2021, 27(4): 696-705. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2170

摘要 ( 1662 )

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研究了不同种类低浓度ZnO纳米颗粒(nanoparticles, NPs)对人胃黏膜上皮细胞(gastric epithelium cells-1, GES-1)吸收Fe$^{3+}$, Ca$^{2+}$和Mg$^{2+}$的影响. 结果表明: ZnO NPs对Fe$^{3+}$吸收浓度的影响最为显著; 3种离子的浓度变化与ZnO NPs的粒径和质量浓度有关, 其中50 nm的ZnO NPs对离子吸收的影响最大, 且在ZnO NPs质量浓度为15 mg/L时细胞的离子吸收浓度达到最高; ZnO NPs的亲水和亲油特性对离子吸收无明显影响. 最后, 通过检测与不同种类ZnO NPs共同培养的GES-1的细胞活力以及活性氧(reactive oxygen species, ROS)水平, 对影响离子吸收的机理进行了讨论.

金属有机骨架衍生的 NiFe₂O₄/Co₉S₈复合催化剂的合成及其电催化析氧性能

王尚岱, 黄守双, 胡张军, 陈志文

2021, 27(4): 706-716. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2154

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以金属有机骨架(metal-organic frameworks, MOFs)化合物为前驱体, 通过退火、硫化等后续处理方法成功制备了由 NiFe₂O₄ 纳米棒与 Co₉S₈空心球组装而成的杂化纳米结构. 该复合催化剂因具有较大的比表面积以及各组分间强力的协同作用, 在电催化析氧反应(oxygen evolution reaction, OER)中表现出了优异的催化活性. 在 1 mol/L KOH 电解质中, 当电流密度达到 10 mA/cm² 时, 仅需 290 mV 的过电位, 且 Tafel 斜率仅为 63.02 mV/dec. 此外, 1 000 次循环伏安(cyclic voltammetry, CV)测试后仍然具有良好的催化活性, 表明该复合催化剂具有优异的稳定性. 研究成果不仅为设计廉价、高效且稳定的析氧催化剂提供了设计思路, 也为其他新型纳米复合材料的合成和应用奠定了基础.

大气环保技术线上推广的影响因素分析

刘兆香, 王树堂, 王京, 唐艳冬, 张晓岚, 高丽莉, 孙家良

2021, 27(4): 717-729. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2203

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信息网络技术的迅猛发展, 使得大气环保技术线上推广成为必然, 但目前平台建设仍在起步阶段, 对平台影响因素的分析数据极少, 不利于平台的建立和推广. 采用类比法和调研法, 对线上平台用户行为以及用户需求进行分析. 研究发现: 北京、江苏、福建、山东的用户对线上平台的关注度位居前四, 分别占总浏览量(page view, PV)的 12.69%, 9.6%, 8.73% 和 8.49%; 平台中大气环保技术来源前三位的分别是中国、韩国和美国, 其中中国技术占比达 61%; 我国环保技术发展迅速, 但用户对国外技术关注度较高, 对国内技术的浏览量仅占 10%; 用户关注度首位的大气污染治理技术为脱硝技术; 政府型平台公信力最强, 而商业型平台资源丰富, 但是公信力较低. 综合上述分析, 得出线上技术推广影响因素主要有技术推广的平台影响力、完整度、友好度、价值度 4 个方面. 因此, 在大气环保技术线上推广平台建设中, 首先要解决平台自身的推广问题, 同时保障平台中各技术、企业、内容等信息的完整、规范和价值提升, 如此才能提升线上推广平台的实际使用价值.

高校校园噪声监测及评价——以上海大学宝山校区为例

徐雪丽, 曹丽娜, 董纤凌, 石相, 李阳, 韦松良, 李政, 李函烨, 董绍东, 牛应虎, 李远航, 董鹏, 白宇星, 张晓岚, 郝莹, 朱晨光, 陈学萍

2021, 27(4): 730-740. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2185

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为监测及评价上海大学宝山校区的校园噪声, 营造良好的学习生活声环境, 对校园学习工作区、生活区、运动区 3 个功能区的 10 个有代表性的地点进行了连续 7 天的噪声监测. 采用等效连续 A 声级法和噪声污染指数法对监测数据进行分析, 并按照国家声环境质量标准进行评价. 结果发现: 上海大学宝山校区校园生活区的夜间声环境质量相对较好; 运动区的夜间噪声量较大, 在一定程度上影响了在校学生和教职工的工作、学习和生活; 山明食堂昼间以及风雨操场昼夜间的声环境超标严重; 机自楼全天声环境质量良好. 由此可知, 上海大学宝山校区的校园声环境质量状况总体较好, 基本能够满足在校人员的学习、工作、生活等要求.

RAFT 分散聚合诱导自组装制备 PDMA_s-PS_x 嵌段共聚物纳米颗粒

梁海洋, 杨永启, 张玲

2021, 27(4): 741-748. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2166

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可逆加成-断裂-链转移(reversible addition-fragmentation-chain transfer, RAFT)聚合诱导自组装(polymerization-induced self-assembly, PISA)是制备具有特定形貌嵌段共聚物纳米颗粒的高效手段. 以苯乙烯(styrene, St)为分散聚合的单体, PDMA$_{23}$ 和 PDMA$_{38}$ 为大分子链转移剂(chain transfer agent, CTA), 乙醇为溶剂, 在 70 $^{\circ}$C 下探究了纳米颗粒的形貌随不同聚合度(degree of ploymerizations, DPs)的转变情况. 由实验结果可知: 以 PDMA$_{23}$ 为链转移剂, 可调控苯乙烯的聚合度, 得到球、虫、囊泡、复合囊泡等形貌; 以 PDMA$_{38}$ 为链转移剂, 可在较宽的聚合度范围内得到均匀的球形纳米颗粒.

不同合作情形下跨境电商双渠道供应链的策略

周会军, 严伟, 何军良, 李辉

2021, 27(4): 749-765. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2254

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考虑产品责任成本和质量改进对跨境电商双渠道供应链企业决策及利润的影响, 基于由境外供应商和境内零售商组成的跨境电商双渠道供应链结构, 分别构建了不合作、单向合作和双向合作的Stackelberg决策模型, 对比分析了不同合作情形下供应链企业的定价决策、质量选择决策以及利润. 研究结果表明: 3种合作情形均能降低境外供应商境内零售渠道的批发价格, 其中境外供应商和境内零售商的双向合作可使批发价格降到最低; 单向合作只能增加其中一方企业的利润, 均不能实现Pareto改进; 双向合作可以实现Pareto改进, 但是双方合作的空间较小.

基于模糊非支配排序遗传算法的多车型快速路交通拥堵和排放优化

陈娟, 荆昊, 孙向阳

2021, 27(4): 766-784. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2244

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以优化城市多车型快速路交通系统拥堵和排放为目标, 综合考虑了走行时间(total time spent, TTS)、走行距离(total travel distance, TTD)、匝道排队、尾气排放和燃油消耗这5个性能指标, 改进了多车型快速路宏观交通流模型Multi-class METANET和多车型排放模型Multi-class VT-macro. 提出了一个新的高维多目标优化算法——模糊非支配排序遗传算法(fuzzy non-dominated sorting genetic algorithm, FNSGA-Ⅲ), 对快速路的匝道汇入率和主路的可变限速(variable speed limit, VSL)值进行了优化, 实现了缓解主路和匝道交通拥堵以及节能减排的目标. 提出的FNSGA-Ⅲ算法, 基于自适应模糊推理系统(adaptive network-base fuzzy inference system, ANFIS), 对下一时刻高维多目标优化的超平面进行预测, 能够有效引导算法在迭代过程中的进化方向, 提高算法的收敛速度. 基于上海市广中路实际路网进行仿真实验. 结果表明, 与现有的单目标遗传算法和高维多目标NSGA-Ⅲ算法相比, FNSGA-Ⅲ算法结合改进的多车型宏观交通流模型, 可以更合理地设置期望速度与匝道控制策略, 更为有效地环缓解快速路的交通拥堵和排放.

我国科技创新与金融发展的耦合协同测度——基于 VIF-变异系数的筛选

朱佳慧, 于丽英

2021, 27(4): 785-794. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2169

摘要 ( 1843 )

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基于科技创新和金融发展的内涵, 建立了包含 89 个指标的初步评价体系, 并以我国28 个省市的数据为基础, 运用 VIF-变异系数法, 确定了耦合协同测度指标体系. 构建了科技创新与金融发展耦合协同测度模型, 对我国总体及 15 个试点地区近 10 年的科技创新和金融发展进行耦合协同测度及评价. 研究结果表明: 从总体上看, 我国科技创新和金融发展综合发展指数呈上升趋势, 科技创新与金融发展两系统耦合度较低, 耦合协同度由高度不协同发展逐渐转变为低度协同发展; 从区域上看, 试点地区的耦合协同度稳步提高且高于总体水平, 东部地区的耦合协同度高于中西部地区. 这说明试点地区的科技金融发展态势较好, 但东部和中西部地区的科技金融发展存在不同步、不均衡现象.

混凝土水化放热模型的实验分析和计算

李东, 张晔琛

2021, 27(4): 795-802. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2181

摘要 ( 2973 )

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大体积混凝土因早期水化热引起的温度场会导致开裂, 影响结构安全和正常使用, 其中混凝土热学参数的准确性会直接影响混凝土温度场计算的准确性. 从胶凝材料水化反应机理出发, 基于化学反应动力学原理及不同矿物组成的水泥水化热实验数据, 提出了一种考虑粉煤灰掺入和温度影响的混凝土水化放热模型. 该模型可以准确地反映混凝土水化放热量及温升随龄期的变化, 且与实测值吻合良好.

有限理性视角下突发事件社会舆论传播阶段的演化博弈分析与控制

李明琨, 李慧, 何海龙, 葛艺博

2021, 27(4): 803-814. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2178

摘要 ( 2002 )

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社会公众对待突发事件的有限理性使得舆论传播具有较大的不确定性. 为保持社会稳定发展, 突发事件的社会舆论控制是政府部门关注与研究的重点. 基于局中人有限理性视角, 通过构造处罚博弈和激励博弈模型, 比较分析了政府对舆论传播行为实施处罚及对事件发展给予正面宣传的不同策略, 以演化博弈法推演了社会公众群体在突发事件舆论传播中的行为演化方向. 结果表明, 政府部门在舆论传播初期阶段加大处罚力度或加大正面激励力度将更有效地增加社会公众传播舆论的成本, 或增大社会公众不传播舆论的心理收益, 从而达到控制舆情传播的效果. 通过结合“昆山反杀案”及山东“辱母杀人案”等实例, 分析比较了社会公众的初始状态及演变方向, 验证了在突发事件舆论传播的初期阶段实施阶段控制策略的有效性. 研究结论也说明, 将问题解决于萌芽阶段, “防微杜渐”、“未雨绸缪”等是实践中对突发事件舆论传播进行阶段控制的重要方法.

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