江苏大学学报（自然科学版）

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车辆工程

基于激光雷达与相机融合的城市交叉路口车辆识别技术

李胜琴, 孙鑫, 张民安

2024, 45(6): 621-628. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2024.06.001

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针对单一传感器环境感知系统不可避免存在难以克服的缺陷，将激光雷达与相机进行融合，综合2种传感器的优势，形成互补，提高无人车的环境感知能力.研究了激光雷达与相机的融合技术，将传感器融合技术应用于城市道路交叉路口的目标识别.基于Flood Fill算法的搜索理论与谱聚类算法的切图理论结合，同时考虑点云之间的欧氏距离和空间分布特征，进行激光雷达目标检测方法研究.提出了基于激光雷达与相机融合的目标识别方法，对传统的PnP求解原理进行分析.提出了基于平面法线对齐的方式求解位姿转换关系，并引入遗传算法对求解结果进行优化，利用自动驾驶仿真软件，对激光雷达与相机的融合结果进行仿真验证.结果表明：提出的激光雷达与相机融合方法，可以对城市道路交叉路口中的车辆目标进行准确识别，使无人车在城市道路交叉路口具备感知无人车周围360°范围内目标的能力，保障无人车的安全以及提高无人车的环境理解能力.

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车辆工程

软时间窗下考虑冷链物流多温共配的电动汽车路径优化

何美玲, 付文青, 韩珣, 武晓晖

2024, 45(6): 629-635. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2024.06.002

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为了解决冷链物流的城市配送路径优化问题，面向物流企业低成本、高效率的需求，提出了一种新的具有软时间窗的电动汽车多温共配路径优化模型.该模型基于蓄冷器与保温箱，使不同温层货物可以在普通电动汽车上同时配送，提高车辆利用率.提出一种改进的蚁群算法来求解，将两元素优化（2optimization，2opt）算法与蚁群算法相结合，提高算法的局部搜索能力.基于Solomon数据集进行算例分析，验证模型与算法的有效性.结果表明：相较于单温配送模式，多温共配可以减少配送成本、提升配送效率；随着时间窗宽度扩大，车辆数随之减少，配送成本呈减少趋势，当车辆数降到最少后，由于激励成本与货损成本持续下降，带动总成本缓慢下降.

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车辆工程

考虑时延和多前车反馈的智能网联汽车跟驰模型

李傲雪, 费凡, 江浩斌

2024, 45(6): 636-643. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2024.06.003

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针对智能网联环境下传感器感知和车车通信（vehicle to vehicle, V2V）都存在时延的问题，提出一种考虑双时延和多前车反馈（dual delay multiple lookahead full velocity difference，DDMLFVD）的智能网联汽车跟驰模型.根据智能网联汽车感知特性引入双时延信息，结合多前车速度差和期望速度信息提出DDMLFVD模型.通过微小扰动法求解DDMLFVD模型的临界稳定性条件，同时结合模型参数研究前车数量和时延大小对模型稳定域的影响.利用直道场景对模型进行仿真分析，着重研究变扰动和变时延场景下DDMLFVD对交通流的稳定效果.结果表明：面对复杂扰动影响，DDMLFVD模型能够较好吸收扰动，可提升交通流的稳定性.

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车辆工程

乘用车车门侧面柱碰撞性能最优耦合设计

王占宇, 王洪林, 郭晓光, 梁会鑫

2024, 45(6): 644-652. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2024.06.004

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针对汽车侧面碰撞安全性问题，以某乘用车车门为研究对象，采用仿真分析与数学优化相结合的方法，对驾驶员侧车门的安全性能进行优化分析.根据GB/T 37337—2019《汽车侧面柱碰撞的乘员保护》的测试要求建立侧面柱碰撞仿真模型，进行仿真模型可靠性分析，对车辆侧围的侵入量、车门各部件的吸能情况及车辆的加速度等安全性能指标进行研究.通过设计拉丁方试验和样本数据，建立优化目标的响应面模型，基于非支配排序遗传算法II（nondominated sorting genetic algorithmⅡ，NSGAⅡ）对建立的优化数学模型进行多目标优化求解，采用熵TOPSIS法计算Pareto前沿解的欧式距离，确定最终优化方案.结果表明：在车门质量减小1.22%情况下，车门最大侵入量减少了10.28%，车门主要吸能零部件吸能占比提高了16.14%，车门加速度峰值降低了7.58%；优化后的车门在侵入量、加速度以及吸能方面均得到了不同程度的改善，从而加强了车门的碰撞强度，提高了汽车侧面碰撞安全性；优化后车辆加速度峰值减少了16.37%，乘员受到的二次冲击得到改善.

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车辆工程

燃料电池部分堵塞通道内液滴的动态行为

刘帅, 张礼斌, 裴昊, 王忠, 何仁

2024, 45(6): 653-659. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2024.06.005

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为了有效去除通道内液态水，采用流体体积模型（volume of fluid model，VOF）方法研究了燃料电池通道内部分堵塞对液滴运输过程的影响，探讨了堵塞块形状参数、液滴尺寸和气体扩散层（gas diffusion layer，GDL）表面润湿性对通道内两相输运特性的影响.结果表明：堵塞块的存在会影响液滴在通道内运输，堵塞块的引入导致液滴受到y方向的剪切力增大，液滴的运输速率提高，有利于GDL表面液态水的去除；随着堵塞比和纵向比的增大，通道内压降增大，液滴运输速率加快；随着液滴直径和GDL表面接触角的增大，液滴运输速率增大；当液滴直径为0.8 cm和GDL表面接触角为150°时，通道内液滴的运输速率越快.

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车辆工程

基于Isight的动力电池液冷板流道结构优化设计

范蓉蓉, 李文浩, 刘志恩, 裴书卿, 袁牧

2024, 45(6): 660-665.

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基于某动力电池液冷板结构,以质量流量分配均匀为目标，对液冷板进行结构优化.通过Isight优化平台集成建模软件CATIA和计算流体动力学仿真软件STARCCM+，采用试验设计中的最优拉丁超立方方法在设计空间中生成样本点，在此基础上，建立各流道质量流量的响应面近似模型.针对目标，采用多岛遗传算法与序列二次规划法相结合的组合优化策略，对响应面模型进行优化，得到最优设计.建立液冷板电池组联合模型进行热仿真验证，验证了所建立的优化模型的有效性.结果表明：液冷板各流道质量流量分配与目标质量流量误差均小于5%，优化后的电池模组最高温度降低了约2 ℃.

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农业与机械工程

基于水动力空化的微通道设备研究进展

张金凤, 徐笑, 赵东波, 张静, 王禹涵

2024, 45(6): 666-675. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2024.06.007

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针对微通道设备中的水动力空化现象，从限流元件的几何形状及尺寸、工作流体和通道粗糙度3个方面分析了其影响规律.限流元件的常见形状主要有微孔、微文丘里、微隔膜和微柱，不同几何形状的限流元件具有不同的空化流动特性；限流元件自身的尺寸参数以及尺寸缩小引起的尺度效应都对空化流型起着重要作用.常用的工作流体包含去离子水、乙醇、磷酸盐缓冲盐水（PBS）、制冷剂（R-123）、聚乙烯醇（PVA）微泡（MBs）悬浮液、全氟戊烷（PFC5）悬浮液、二氧化钛（TiO2）纳米颗粒悬浮液、多元液体混合物等；与水相比，其余工作流体均不同程度地提高了空化强度.粗糙度的引入主要体现于通道的表面粗糙元件和侧壁粗糙元件，其空化强度相较于光滑表面得到明显提高.微通道水动力空化设备主要应用于能量收集、液相剥离和生物医学领域.基于近年来国内外对微尺度水动力空化的研究现状，设想了微通道设备中的水动力空化现象的潜在研究方向及应用趋势.

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农业与机械工程

多翼离心风机旋转失速阶段压力脉动分析

潘中永, 陈嘉豪, 张帅

2024, 45(6): 676-685. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2024.06.008

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为了研究多翼离心风机在旋转失速阶段的压力脉动特性，以多翼离心风机为研究对象，利用Creo软件对其进行三维建模，并对模型进行网格划分，进行非定常数值计算.在叶轮出口不同周向、径向以及轴向位置设置监测点，分析旋转失速工况下风机内部压力脉动规律，计算结果表明：隔舌处监测点的压力系数最大，且随着流量的减小，压力脉动剧烈程度增大；叶轮出口受叶轮与蜗壳之间动静干涉影响，压力系数幅值最大，往蜗壳壁面径向移动，压力脉动程度减弱；压力脉动规律受轴向位置变化影响较小，旋转失速程度的变化会引起压力脉动的变化，旋转失速越强，压力脉动越剧烈，低频脉动范围越广，失速频率幅值越高.

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计算机与通信工程

基于遗传算法和支持向量机的XSS攻击检测方法

马征, 陈学斌, 张国鹏, 翟冉

2024, 45(6): 686-693. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2024.06.009

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针对现有基于过滤器、动态分析、静态分析等的解决方案在检测未知 XSS 攻击方面效果不佳的问题，利用机器学习方法可高效检测出未知 XSS 攻击的特点，提出一种基于遗传算法和支持向量机的XSS攻击检测模型.通过模糊测试生成XSS攻击预样本，利用遗传算法搜索特征空间，迭代生成最优测试用例，从而扩充数据集、丰富XSS攻击向量库.给出了基于遗传算法和支持向量机的攻击检测模型，确定了XSS测试用例编码规则.进行了适应度函数设计，完成了选择算子、交叉算子、变异算子的设计.从准确率、召回率、误报率和F1值来评价分类器的检测效果，结果表明：该模型准确率达到了99.5%；对比其他检测方法，该检测模型具有更好的检测效果，并且召回率和误报率也有明显改善.

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计算机与通信工程

车联网中的无证书批量认证方案

冯霞, 崔凯平, 李泽, 龚玲

2024, 45(6): 694-700. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2024.06.010

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针对车联网中网络带宽和计算能力有限导致消息认证效率低的问题，提出一种车联网中的无证书批量认证方案.权威机构为每个注册车辆生成一个评估证明，并基于全部注册车辆计算一个全局承诺，车辆基于评估证明参与消息认证过程.在认证过程中，可信机构能够利用全局承诺通过双线性配对来检验车辆、评估证明的有效性，以实现认证消息的快速批量认证.在隐私安全方面，所提出方案在区块链架构的基础上引入零知识证明，为车辆提供匿名性、不可链接性等隐私保护属性，并通过区块链状态数据库实现对车辆身份的准确追溯与快速撤销.针对所提出方案进行了安全性分析、计算效率分析以及仿真试验.结果表明，所提出方案能够满足匿名性、不可链接性等多种安全需求，其平均认证时间为0.357 ms，至少优于现有同类方案12.46%.

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计算机与通信工程

基于遗传粒子群算法的超混沌S盒设计

陆雅雯, 李正权, 谭立容, 顾斌, 邢松

2024, 45(6): 701-708. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2024.06.011

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针对目前基于混沌系统所构造的S盒难以拥有良好密码学性能的问题，提出一种基于超混沌系统及遗传粒子群优化算法的S盒设计方案.在一维混沌映射基础上，引入正余弦函数以及指数因子，构造一个二维超混沌系统，从系统分叉图、相图、Lyapunov指数图进行性能分析，该混沌系统在参数范围内有着连续的超混沌区间，混沌行为复杂.通过改变混沌系统的初值、参数以及迭代次数可以动态生成S盒，随后结合粒子群优化算法和遗传算法提出一种针对S盒的遗传粒子群优化算法，将混沌系统生成的S盒作为初始种群，利用粒子群算法改进遗传算法中的交叉操作，同时结合爬山算法提出一种新的变异策略.为验证所生成S盒性能，对S盒的双射特性、非线性度、严格雪崩准则、差分均匀性及输出比特间独立性进行仿真测试，仿真结果表明：所提出的优化算法能够生成非线性度、差分均匀性、输出比特间独立性方面表现良好的S盒.

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能源与动力工程

气分器增效分离式热虹吸/蒸气压缩复合系统工作特性

朱琳, 秦阳, 谢繁鲮, 樊晖, 朱治冰, 金苏敏

2024, 45(6): 709-715. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2024.06.012

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为进一步提升系统的制冷性能和运行稳定性，提出了气液分离器（简称为气分器）增效分离式热虹吸/蒸气压缩复合系统.在热虹吸模式下，利用气分器降低两相管内工质流动阻力，提升系统稳态传热性能、启动性能及运行稳定性.在蒸气压缩模式下，气分器使得饱和蒸气进入冷凝器，提升了冷凝器支路质量流量、冷凝器换热效率及系统性能系数(coefficient of performance，COP）.构建了该复合系统的仿真模型，以热虹吸模式为切入点，探究结构参数对热虹吸模式性能的影响.在确定系统结构参数条件下，对比分析了新型系统与传统系统在蒸气压缩模式下的制冷性能差异.结果表明：主回路两相管内径为10 mm，旁路回路气管内径为9 mm，气分器距离地面1.05 m，系统整体高度为1.45 m时，系统性能最佳；任意工况下，新型系统均可获得更加优异的性能，与传统系统相比，新型系统的COP最大值提升了19.70%.

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能源与动力工程

甲烷掺混对乙烯扩散火焰中PAH及碳烟生成的影响机理

王祯, 江鹏, 周梦祥, 王宇

2024, 45(6): 716-724.

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以甲烷掺混乙烯对冲扩散火焰为研究载体,基于火焰多参数试验测量数据,分析了两种常用于模拟预测多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbon，PAH）及碳烟生成的反应动力学机理,即气相化学反应机理（KAUST PAH mechanism 2,KM2）和AramcoMech机理.研究结果表明：两种机理均能较准确地预测甲烷掺混乙烯扩散火焰的热化学结构；两种机理关于甲烷掺混对PAH及碳烟生成的影响预测效果不佳；两种机理均未能预测甲烷掺混对乙烯火焰中PAH及碳烟生成的抑制行为；通过比较两种机理中PAH及碳烟生成路径的异同,发现两种机理均高估了炔丙基自由基（C3H3·）生成对甲烷掺混的敏感性；火焰多参数测量数据有助于进一步优化和验证甲烷燃料的反应机理.

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土木与材料工程

含弱渗透夹层饱和砂土液化后水膜形成的数值模拟

王炳辉, 魏文豪, 金丹丹, 许帅, 张雷

2024, 45(6): 725-731. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2024.06.014

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针对含弱渗透夹层饱和砂土液化产生水膜对砂土强度和变形指标分布产生的影响，建立了一维饱和砂土液化水膜的有限差分模型，对含弱渗透细砂夹层的饱和砂土液化过程中水膜形成的机制及其发展、消散过程进行模拟，分析土层尤其是夹层的特性参数与水膜变化之间的关系.结果表明：超孔隙水压力消散过程中会出现明显的平台阶段，其起、止点时刻正好与水膜最大厚度形成和水膜消失时刻具有较好的对应关系；水膜的形成和发展与高孔压的持续时间密切相关，含弱渗透夹层中，其下方会产生水膜，且饱和砂土中高孔压作用的时长较无夹层明显延长，从而对土体变形产生不利影响；通过与已有试验结果的对比分析，验证了该模型的合理性.

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土木与材料工程

基于Fe-CDs的肿瘤细胞荧光成像和过氧化氢的比色测定

李潇然, 吴春燕, 李峰, 庞中好, 徐秀泉

2024, 45(6): 732-738. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2024.06.015

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以柠檬酸铁和聚乙烯亚胺（polyethyleneimine，PEI）为初始原料，采用微波水热法，快速合成了具有良好光致发光性能的铁掺杂碳点（Fe doped carbon dots，FeCDs）.研究表明：在较宽的pH范围（pH=3~9）、较高的离子强度和较长的储存时间下，FeCDs表现出优异的稳定性，易穿透细胞膜，并在细胞内聚集，可作为肺癌A549细胞生物成像的有效探针；FeCDs具有优异的类过氧化物酶（peroxidaselike，POD）活性，能够高效催化过氧化氢（H2O2）对3,3′,5,5′-四甲基联苯胺（TMB）的氧化，并生成蓝色氧化产物，基于此建立了H2O2比色测定方法；在最佳反应条件下，H2O2浓度为0~100.00 μmol/L时，H2O2与反应体系的吸光度呈现良好的线性关系，H2O2检出限低至0.13 μmol/L，说明该比色测定方法对H2O2的检测表现出较高的灵敏度和选择性；将该比色测定方法用于A549细胞内H2O2的测定，加样回收率高达98.4%~102.8%，验证了该方法的可靠性.

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土木与材料工程

自旋-轨道耦合对双层钙钛矿Ba2CoOsO6电磁性质的影响

李洪苹, 孙安, 张瑶明, 郭宝昌

2024, 45(6): 739-744. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2024.06.016

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采用第一性原理计算方法，研究了双层钙钛矿氧化物Ba2CoOsO6的晶体结构、电子结构及自旋-轨道耦合作用（SOC）对其电磁性质的影响，并分析电子结构和自旋-轨道耦合作用对其宏观物理性质的影响.结果表明：Ba2CoOsO6为反铁磁窄带隙半导体，存在Os1/Co1反位缺陷；电子结构的分析结果证实了Ba2CoOsO6的电荷分布为Ba2+2Co2+Os6+O2-6，确定了2价Co离子和6价Os离子的存在；SOC的存在减小了Co离子和Os离子的自旋磁矩，同时减小了带隙；根据第一性原理计算结果可知，自旋-轨道耦合作用对电子结构和电磁性质的影响不可忽视，相较于其他方法，该方法计算值与试验分析结果更接近，也验证了理论计算的准确性.

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