- 郭文强;张新宇;
为在保障航行安全的前提下，实现自主船舶与传统船舶的协同进出港作业并最大化航道通过能力，本文针对港口混行交通场景，设计一种自主船舶编队控制策略，并构建了稳健的宏观建模框架，用于量化分析该编队策略对航道通过能力的提升效应。模型引入协作式编队与随机式编队两种策略，在不同交通需求和自主船舶渗透率条件下开展对比分析。结果表明：在中等渗透率下，自主船舶编队策略对航道通过能力影响较小，而在高渗透率下影响显著；协作式编队在提升通过能力方面优于随机式编队。自主船舶编队策略可有效提升混行场景下的航道通过能力，为未来港口及航道交通管理优化提供理论支撑与技术参考。
2025年04期 v.51;No.204 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1997K] - 黄照然;晏燕;袁航;
船舶轨迹预测是智能航运的核心技术，但现有模型在处理长序列数据时存在计算开销大、全局时空依赖关系建模能力不足及隐私保护缺失等问题。为此，本文提出基于Mamba-Transformer融合的船舶轨迹预测与差分隐私保护方案。该方案在轨迹预测模块中设计了双路径并行结构，通过Mamba分支的线性扩展能力高效捕捉长程时序依赖，借助Transformer分支强大的全局建模能力提取轨迹的宏观模式，并通过本文设计的分层多头注意力模块实现二者深度融合，进而同时有效捕获轨迹的局部航行细节与全局分布模式。此外，针对实时轨迹预测相比延时发布隐私泄露风险更高的特点，所提方案在模型输出层引入差分隐私保护机制，其设计的基于时间衰减的隐私预算分配策略显著提升了隐私保护下的发布轨迹的效用。基于丹麦海事数据集的实验结果表明，本文所提方案在船舶轨迹预测精度上较现有方法实现了显著提升；同时，通过引入灵活的差分隐私机制，为高精度预测结果提供了严格的隐私保障。
2025年04期 v.51;No.204 10-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 2909K] - 邓英杰;王博;徐艺菲;马冉祺;李茯波;
为解决RRT~*算法在固定风场环境下，难以有效处理无人帆船路径优化中存在的非凸、非对称成本问题的局限性，本文以最小化航行时间为目标，提出一种基于改进RRT~*的无人帆船路径规划算法。首先，设计基于Beta分布的自适应采样策略，建立具有方向偏好性的非均匀采样机制，实现目标导向区域的偏置采样。其次，提出结合船速实时反馈动态调整扩展步长的策略，优化搜索效率。再次，构建多项式插值模型模拟帆船在不同风向下的速度，建立航速与风向角的定量关系，以实现航行时间的精确计算。最后，采用二分法优化航行路径以进一步缩短航行时间，并通过贝塞尔曲线实现路径平滑。在MATLAB R2024环境中进行仿真验证，结果表明：在固定风场的不同场景中，改进RRT~*算法相较RRT~*和Q-RRT~*算法，其航行时间显著缩短；改进后的RRT~*算法能够为无人帆船在风场环境下自主航行提供可靠的路径规划支持。
2025年04期 v.51;No.204 22-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 3186K] - 姜寅令;徐希乐;陈汶龙;申致帼;
提出一种基于Magnus效应的新型转舵装置，采用计算流体力学(CFD)模拟方法，对Magnus舵进行升/阻力特性分析。首先，通过SolidWorks软件创建Magnus舵的几何模型。其次，利用ANSYS-Fluent对Magnus舵进行稳态流体研究，分析不同转速条件下升/阻力的变化，重点关注转速比对性能的影响。再次，对传统船舵与Magnus舵进行升/阻力特性对比。仿真结果表明，Magnus舵在运行过程中产生的升力显著大于传统舵，且其阻力相对较小，表现出更优的升阻比特性。最后，基于MATLAB-Simulink平台搭建液压马达驱动的Magnus舵PID转速控制系统，为Magnus舵的实际应用提供了有效的控制方案。
2025年04期 v.51;No.204 31-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 4532K] - 曾宇基;张勤进;于鹤扬;
针对弱组网支撑条件下船载分布式动力电池系统功率分配失衡与母线电压失稳问题，提出一种分层协同致稳控制方法。该方法基于分层控制思想，将动力电池变换器的控制器分为主控层、观测层和协控层。在主控层，移除下垂控制环节，构建基于分布式通信机制的无下垂控制框架，解决传统下垂控制均功与调压之间的固有矛盾；在观测层，利用动态扩散算法在本地动力电池变换器迭代计算平均状态变量，促使分布式平均计算过程平滑收敛，解决相邻动力电池变换器之间的通信数据拥堵难题；在协控层，设计一种多目标协同致稳控制器，实现荷电状态与健康状态复合动态均衡、载荷功率按容分配及平均母线电压稳定调节。实验结果表明，该方法可将分布式动力电池系统的服役寿命延长20%,平均母线电压暂态偏差控制在0.6%以内，可为新能源船舶动力电池系统运行控制的应用提供参考。
2025年04期 v.51;No.204 43-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 4967K] - 桑培晟;谭阳辉;高强;张均东;高雅;张云洲;
针对传统船舶机械故障诊断方法通常仅关注单一故障场景、缺乏并发故障跨域诊断能力的问题，本文提出一种基于全连接多标签域适应神经网络(FMANN)的智能故障诊断框架。首先，引入联合域适应方法，实现了不同工况下的故障特征迁移，有效解决了目标工况小样本故障诊断难题；其次，通过多标签分类方法捕捉各类故障间的复杂关联，进而实现并发故障的迁移诊断；最后，对比分析该框架下几种常见域适应方法的性能表现，并利用某船舶燃气轮机推进系统的退化数据集验证了该框架的有效性与鲁棒性。
2025年04期 v.51;No.204 58-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 2786K] - 刘炎鑫;李清波;朴吉成;姜涵;
为探究润滑油蒸汽对低速二冲程柴油发动机性能的影响，采用数值模拟与台架试验相结合的方法，通过建立发动机模型与润滑油蒸汽模型，耦合柴油与润滑油组分的燃烧机理及物性参数，揭示润滑油蒸汽介入引发自由基网络重组，进而影响发动机燃烧特性与排放行为的内在机理。研究结果表明：润滑油蒸汽的引入导致H/HOOH(氢自由基/氢过氧自由基)含量上升，O/OH(氧自由基/羟基自由基)含量下降，进而延长柴油的滞燃期(CA0-10增加1.1℃A)并加速主燃期进程(CA10-90降低4.84℃A); H自由基增多会促进碳烟前驱体的加氢反应，抑制碳烟(soot)成核及表面生长，使soot峰值排放量下降18%;OH自由基减少则强化CO向CO_2的深度氧化转化，使CO峰值排放量下降6.8%; H/O自由基引发烃类裂解重组，导致未燃碳氢化合物(HC)峰值排放量增加5.8%;H/O/HO_2自由基的循环作用会加速氮氧化物(NO_x)生成动力学过程，因此NO_x峰值排放量增加8%。
2025年04期 v.51;No.204 67-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 3921K] <正>本刊参考文献标注采取顺序编码制,各篇文献要按正文部分标注的序号依次列出,连续编码,并将序号置于方括号中。参考文献的页码一般置于参考文献表中,如多次引用同一著者的同一文献,则在正文中标注首次引用文献的序号,并在序号的右上标“[]”外注明引文页码。文后参考文献的书写顺序、标点符号等如下。期刊:作者.题名[J].刊名(外文可缩写),年份,卷(期):起止页码.图书:作者.书名[M].版本(1版不写).出版地:出版者,年份:起止页码.报纸:作者.题名[N].报纸名,出版年月日(版次).
2025年04期 v.51;No.204 79页 [查看摘要][在线阅读][下载 1322K] - 孔晓治;曹欣雨;黄昕伟;阮传勇;王冬兰;
对带容腔结构的扩压叶栅开展三维数值模拟，同时，对容腔结构进行改进——在容腔内增设动叶轮，并调整其位置与尺寸，对比分析不同改进方案下叶栅的流场结构及性能参数。结果表明，改进后的容腔可降低叶栅总体的总压损失及熵增损失系数。具体表现为：当叶轮位于泄漏出口容腔时，总压损失系数较原型降低16.4%,但熵增损失系数下降不明显；当叶轮位于泄漏进口容腔时，总压损失系数较原型降低12.0%,且叶栅整体熵增损失减小，其熵增损失系数较原型降低13.0%。泄漏流在容腔内经叶轮做功后，其周向速度增大，与主流掺混后在叶栅通道内抵抗横向二次流的能力显著增强，这使得端壁低能流体沿展向的爬升程度减小，角区分离的展向高度随之降低，最终有效提升了静叶的气动性能。
2025年04期 v.51;No.204 80-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 6555K] - 于利辉;战庆亮;陈一飞;刘鑫;张田;李鹏飞;伊廷华;
为探究非零均值振荡来流对圆柱涡激振动的影响，针对不同振荡频率，模拟了圆柱的涡激振动响应及绕流特征。利用流场模拟程序，分别开展了均匀流工况、叠加高、低频率振荡来流工况的数值模拟，对比分析了不同来流条件下圆柱的位移响应、升阻力系数变化规律及涡场形态差异。结果表明：在高频振荡来流条件下，圆柱的涡激振动响应与均匀来流工况相似，位移幅值保持恒定且与升力系数同相位，涡脱落频率与结构固有频率接近；低频振荡来流会使圆柱位移时程呈现周期性“增大—减小”的波动特征，其位移均方根值及峰值较均匀来流显著降低，且升力系数曲线与位移曲线存在反相位时段，进而有效抑制了结构振动。此外，振荡来流会显著改变圆柱尾部的涡脱落形态，导致流场结构与均匀流工况存在明显差异。
2025年04期 v.51;No.204 92-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 3445K] - 范颖芳;于明杰;李秋超;
为探明纳米偏高岭土对粉煤灰水泥砂浆早期抗拉性能的改善效果，选取4种纳米偏高岭土掺量(1%、3%、5%、7%)和3种粉煤灰掺量(10%、20%、30%),在实验室浇筑40个水泥砂浆试件。采用直接拉伸法测试试件早期(3 h、4 h、5 h、6 h、8 h、10 h)抗拉性能，同时通过数字图像相关方法记录拉伸过程中试件表面应变，最终获取水泥砂浆抗拉力学性能参数。结果表明：粉煤灰会降低水泥砂浆的早期抗拉强度，其中，掺30%粉煤灰的砂浆6 h的抗拉强度较普通砂浆降低52.4%;纳米偏高岭土对水泥砂浆早期抗拉强度的改善效果显著，掺5%纳米偏高岭土砂浆6 h的抗拉强度为普通砂浆的4倍；纳米偏高岭土可有效提升粉煤灰砂浆的早期抗拉强度，当纳米偏高岭土掺量为5%时，对掺10%粉煤灰的砂浆6 h极限抗拉强度的提升率为23%。
2025年04期 v.51;No.204 101-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 3552K] - 吴羽纶;马春生;吴宇阳;黄休赫;臧广润;付景国;李梓嘉;晁海彬;
为满足内燃机技术发展对活塞-缸套摩擦副提出的更高负荷耐受需求，提升活塞主要材料ZL109铝合金的摩擦学性能，同时，推动微弧氧化技术与其他表面技术的复合应用，本文将微弧氧化技术与表面氨基改性技术复合，采用3-氨丙基三乙氧基硅烷对微弧氧化陶瓷层进行表面氨基改性，在ZL109铝合金表面制备出表面氨基化复合陶瓷层，并结合二硫化钼(MoS_2)润滑油添加剂，提出一种减摩耐磨新方法。为探究微弧氧化陶瓷层表面微观形貌对复合陶瓷层摩擦学性能的影响，本文从反应机理、微观形貌、层厚、表面粗糙度、平均孔径、孔隙率及化学成分等方面，对不同正向占空比条件下制备的陶瓷层进行系统分析；同时通过摩擦磨损试验，对复合陶瓷层的摩擦学性能展开表征。结果表明，表面氨基改性后的ZL109铝合金微弧氧化陶瓷层与润滑油中MoS_2的相互作用有效提升了陶瓷层的摩擦学性能；与表面未氨基改性的微弧氧化陶瓷层和ZL109基体相比，当正向占空比为70%时，所制备的表面氨基改性微弧氧化陶瓷层的摩擦系数降低约50%,磨损量仅为0.3 mg;微弧氧化陶瓷层表面的微凸起结构可将摩擦界面分割为微观尺度下的局部接触区域，同时，在摩擦磨损过程中，改性陶瓷层表面的氨基与MoS_2润滑油添加剂发生键合作用，促使陶瓷层表面在动态摩擦磨损过程中持续生成MoS_2化学吸附膜,并最终使表面氨基改性陶瓷层呈现优异的摩擦学性能。
2025年04期 v.51;No.204 111-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 7047K] - 鲍永杰;刘欣怡;马宇薪;孙建锐;王金龙;
深海高黏度重油加热降黏是提高其采收率的关键。以管路传输过程中的重油加热为研究对象，采用数值模拟方法建立高黏度重油在加热管道内的温度场模型，分析加热传输距离、管径、管道加热温度及流速等因素对管壁-重油界面区域(y/D<0.1)重油温度的影响规律。研究结果表明：当管道加热温度为80℃时，重油传输过程中界面区域温升最为显著；管径增大使界面处重油温度随受热表面积增加而升高；当重油雷诺数超过2300时，流体由层流向湍流转变，出现温升拐点(D≥151.66 mm),进一步强化了界面处重油与高温管道的对流换热；在给定工况下，管道加热温度提升至140℃时，有效传热系数由63.14 W/(m~2·℃)增至134.24 W/(m~2·℃),增幅达52.96%,界面对流换热效应显著增强。
2025年04期 v.51;No.204 123-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 3406K] <正>~~
2025年04期 v.51;No.204 133-134页 [查看摘要][在线阅读][下载 521K] -
<正>1．收稿范围：交通运输工程、船舶与海洋工程、热能与动力、海洋环境、电子信息、控制、材料等工程领域的研究论文。2．来稿应具有创新性、学术性、科学性、规范性和可读性，要求论点明确、论据充分、数据可靠、层次清楚、文字精练。3．稿件语言应使用中文，版本为Word版，文章字数一般要求在8000字以上。
2025年04期 v.51;No.204 135页 [查看摘要][在线阅读][下载 343K] 下载本期数据