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    2013年, 第35卷, 第7期 刊出日期:2013-07-24
      
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    材料科学与工程
  • 马保国, 汪杰, 谭洪波, 夏永芳
    . 2013, (7):  1-5. 
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    通过研究C3A-CaSO4·2H2O体系在聚羧酸(PC)和萘系减水剂(FDN)存在的条件下的水化历程和水化产物结构,结合水化热、XRD、IR、SEM等检测手段分析了体系的水化行为及机理。结果表明,PC和FDN在溶解反应期均能促进水化反应的进行;随着水化反应的进行,PC能有效延缓体系水化反应的速度,第1放热峰和第2放热峰分别延迟了约5 h和15 h,降低体系水化放热,减缓水化产物结构的发展;PC和FDN对后期水化产物结构的发展没有影响。
  • 廖丽芳,张华,吴亭亭,张志德
    . 2013, (7):  6-11. 
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    基于连续、可控合成开发微反应系统与工艺,设计搭建了由注射泵、聚四氟乙烯毛细管以及油浴锅组成的毛细管微反应系统。利用注射泵,通过调节注射泵流速,从而控制反应时间,在极短的时间内合成出三维Bi2S3纳米棒簇。通过改变配体及反应时间,Bi2S3由纳米颗粒向一维纳米棒过渡。利用XRD、TEM对其结构和形貌进行了表征。
  • 郭丽玲,王谦,徐圣东,刘韩星
    . 2013, (7):  12-15. 
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    液相法制备了亚铜掺杂的碘化亚锡基层状类钙钛矿结构杂合物(C6H5C2H4NH3)2CuxSn1-xI4-x(其中x为掺杂量)粉料,并用旋涂法制备了其薄膜。用原子吸收光谱法研究发现,亚铜实际掺杂量与投料量有较大差异。杂合物的X射线谱(XRD)、扫描电镜图像(SEM)表明,所得杂合物具有层状结构。紫外可见谱测得了不同掺杂量时杂合物的带隙,霍尔效应测试测定了杂合物薄膜的载流子浓度和迁移率。结果表明,随着亚铜掺杂量的增加,杂合物的带隙基本不变,但杂合物中载流子密度增加,而迁移率则下降。
  • 周尧,孙振亚
    . 2013, (7):  16-20. 
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    以氧化硅(SiO2)为基底,在其上组装磺酸根(SO3H)为外侧功能团的自组装分子单层。以此为模板,先后采用TiCl4-HCl液相反应体系和FeNO3-HNO3液相反应体系诱导制备了FeOOH/TiO2复合薄膜。通过SEM和HRTEM对该薄膜表征,确定它们分别属于锐钛矿和针铁矿(α-FeOOH)结构,并对其生长机理进行了探讨。TiO2薄膜的形成与基底磺酸基团之间的相互作用有关,α-FeOOH的形成既受基底单分子层磺酸基团的调控,也受到TiO2表面键的化学作用,HRTEM 观察到纳米锐钛矿和针铁矿二者可通过合适的界面如TiO2(004)/(111)α-FeOOH共晶生长。
  • 左明扬,杨定明,魏乐
    . 2013, (7):  21-25. 
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    采用溶胶凝胶法合成了BaCeO3-:Sm3+红色荧光粉,用XRD和FL分析表征了样品的结构及发光性能。研究了Sm3+掺杂量和电荷补偿剂对其发光性能的影响。所得样品为立方晶系,荧光光谱测试结果表明:Sm3+掺杂的BaCeO3在紫外波段有两个吸收带,分别位于258 nm和353 nm,对应于O2-→Sm3+和O2-→Ce4+电荷迁移带;BaCeO3:Sm3+在紫外波长353 nm的激发下发射出Sm3+的特征光谱,其发射峰分别位于572 nm、615 nm和656 nm处,与Sm3+的4G5/2→6HJ(J=5/2, 7/2, 9/2)电子跃迁相对应,样品发出强烈的橙红光。Sm3+的最佳摩尔掺量为0.4%,其浓度猝灭机理是Sm3+之间的离子交换作用。共掺电荷补偿剂Li+之后,BaCeO3:Sm3+的发光强度有着很大程度的提高,当Li+摩尔浓度为12%时,其发光强度达到最大。
  • 罗冬梅,杨虹,肖依英,汪文学
    . 2013, (7):  26-31. 
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    结合Eshelby夹杂理论和Mori-Tanaka方法推导陶瓷基体中含两种以上不同形状和不同力学性质的夹杂情况下,复合材料的有效力学性能计算的广义Mori-Tanaka解析计算式,分析颗粒与短纤维夹杂对复合材料有效力学性能的影响,并用三维均质化法检验所得解析式的可靠性。结果表明,解析模型与均质化法得到的结果非常吻合,不同形状的夹杂对有效力学性能的影响很大,短纤维增强相能够有效改善复合材料沿短纤维方向的纵向有效力学性能,对提高多相混合增强陶瓷基复合材料的刚度和强度起主要作用;球状颗粒增强相能有效改善复合材料的横向有效力学性能,并保持复合材料强度的稳定性,不同形状的夹杂能够综合改善陶瓷基复合材料的力学性能。
  • 李福洲,张琴琴
    . 2013, (7):  32-36. 
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    提出了利用轻烧铝矾土生料粉为主要原料制备高性能陶粒支撑剂的新工艺方法。利用X射线荧光分析、综合热分析、XRD和SEM等技术对生料粉轻烧前后矿物相组成和化学成分以及支撑剂产品微观形貌的变化进行了比较分析,探究轻烧铝矾土生料化学成分、矿物相和综合热效应的变化对陶粒支撑剂产品各项性能的影响规律。结果表明,利用轻烧铝矾土生料粉生产的产品69 MPa下的破碎率为4%,相比减少了5.2%,符合国家和行业标准,烧结温度范围为1 480~1 550 ℃,质量稳定,生产过程较易控制。研究结果将为陶粒支撑剂行业新方向的发展提供一定的实践指导。
  • 吴彦霞,房晶瑞,雷本喜,汪澜,考宏涛
    . 2013, (7):  37-41. 
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    以TiO2粉末为原料,采用挤出成型、干燥、焙烧的方法制备条状TiO2载体,考察焙烧温度和焙烧时间对成型TiO2载体催化剂脱硝活性的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、比表面积测定仪(BET)等手段对负载活性组分后的载体进行表征。结果表明,挤出成型的条状TiO2载体,在60 ℃下干燥12 h、800 ℃下焙烧6 h的条件下,以锐钛矿型TiO2晶型存在,有利于催化剂活性组分的负载,表现出最佳的脱硝性能。
  • 赵仕龙,陈慧,卿光焱,孙涛垒
    . 2013, (7):  42-47. 
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    由淀粉样前体蛋白(Amyloid Precursor Protein,APP)水解产生的淀粉样肽(Amyloid beta,Aβ)会相互聚集形成具有神经细胞毒性的寡聚体和纤维。这是阿尔茨海默症(Alzheimer’s Disease,AD)最重要的病理学特征之一。Aβ在细胞膜等界面上的聚集行为显著影响它的毒性。界面的物理化学性质如亲疏水性、电荷分布情况会显著影响Aβ在界面上的吸附情况,并诱导Aβ从无规构象转变为更易聚集的β折叠构象。总结了Aβ的产生和它在溶液中的聚集过程,重点阐述了界面在抑制Aβ聚集中的作用,指明了界面的亲疏水性以及电荷分布等性质对Aβ聚集的影响。
  • 交通科学与工程
  • 关博文,陈拴发,熊锐,盛燕萍,李华平
    . 2013, (7):  48-52. 
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    目前对混凝土腐蚀疲劳问题主要集中在试验研究,难以揭示其变形和破坏的物理机制。针对这一问题,根据扩散理论及损伤力学理论建立了疲劳荷载与硫酸盐腐蚀耦合作用下水泥混凝土应力的数值求解方法。主要推导出受疲劳荷载作用的混凝土扩散系数公式,建立了硫酸盐腐蚀与疲劳荷载耦合关系,分析不同外界环境条件对疲劳荷载与硫酸盐耦合作用下水泥混凝土内部应力的影响,为疲劳荷载与硫酸盐腐蚀耦合作用下水泥混凝土构件损伤演化与寿命预测奠定基础。
  • 郭延永,刘攀,吴瑶,俞灏
    . 2013, (7):  53-58. 
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    为科学合理判定山区高速公路隧道交通运行环境安全状态,提出了基于灰色熵权聚类的山区高速公路隧道交通运行环境安全评价模型。从道路条件、交通条件、环境条件和气候条件4个方面,构建了涵盖18个指标的山区高速公路隧道交通运行环境安全评价体系。模型借鉴熵理论确定各指标权重,结合3级白化权函数,计算灰色熵权聚类系数;依据最大隶属度判定山区高速公路隧道交通运行环境安全水平。以西汉高速隧道群为例,对评价模型可行性和有效性进行验证。结果表明,运用所提出模型判定的隧道交通运行环境安全水平等级与年平均交通事故数成相反趋势,该模型有效可行,具有一定的实用价值。
  • 李波,康宏伟,韩森,陶志金
    . 2013, (7):  59-62. 
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    基于轮胎/路面噪声产生机理,对轮胎下落法进行了改进,提出了轮胎路面噪声测试的新方法——室内加速下落法。在此基础上,测试了轮胎冲击不同刻槽参数组合、光面及多孔混凝土试板时的声压水平和声压频谱特征。结果表明:多孔混凝土路面噪声水平比横向和纵向刻槽混凝土噪声水平低10 dB(A)和3 dB(A);相同刻槽参数的纵向刻槽比横向刻槽水泥混凝土路面噪声低0.2~9.1 dB(A);光面混凝土路面噪声水平高出纵向刻槽水泥混凝土路面约3 dB(A)。混凝土路面的1/3倍程中心频率为连续谱,并且噪声主体部分在200~2 000 Hz之间;最大声压级对应的频率一般在500~1 500 Hz之间;纵向刻槽和多孔混凝土路面的频谱曲线没有出现噪声尖峰,而横向刻槽混凝土路面存在明显的噪声尖峰,光面混凝土路面的噪声尖峰出现的频率位置较横向刻槽混凝土路面大200 Hz,其峰值也较横向刻槽混凝土路面小。
  • 朱曼,文元桥,肖长诗,胡清波
    . 2013, (7):  63-68. 
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    为处理船舶通航适应性评价中评价因子的随机性和模糊性,提出了一种船舶通航适应综合评价的云模型。该模型利用正向正态云发生器对适应性的评价标准及各评价因子进行云变换得到概念云模型,采用浮动云算法和综合云算法分别对底层和最高层评价因子进行集结获得综合评价云,将综合评价云与评价标准概念云进行比对得到适应性评价的最终结果。以小型LNG船舶在中国沿海的通航适应性评价为例,分别运用云模型和模糊综合评价法进行评价并对它们的结果进行对比分析。结果表明,基于云模型的综合评价方法用于船舶通航适应性评价是可行且有效的,该方法的评价结果更加直观、客观。
  • 洪雯婷,胡志华,胡少龙
    . 2013, (7):  69-74. 
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    为了提高港口对船公司服务的公平性,研究考虑不同船公司利益均衡的动态离散泊位分配问题。综合考虑船舶在港的装卸时间、港口内泊位的可用时间、船舶的服务总成本以及任意两家船公司之间的利益均衡,提出一种离散型泊位分配的混合整数规划模型。通过仿真研究从不同角度对船公司的利益进行均衡分析,结果发现在不同的均衡度下,船公司总成本随着利益均衡度的递增而下降,降至最低成本后保持不变;而在不同角度下的整体变化趋势一致。
  • 刘元文,任晓峰
    . 2013, (7):  75-78. 
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    结合某正在规划中的相互穿越地铁车站结构,考虑单个地铁车站和两个交叉地铁车站的情形,分别建立各自的计算模型,计算在该地区人工地震波作用下地铁车站的地震响应,分析交叉地铁车站的地震响应规律以及两交叉地铁车站地震响应的相互影响规律。计算分析表明:该交叉地铁车站满足该地区的抗震要求;浅层地铁车站的相对变形要大于深埋地铁车站;下层地铁车站的相对变形较小,柱端弯矩较小,但由于埋深大,其底板弯矩较大;下层地铁车站的存在为上层地铁车站起到了一定的隔震作用。研究成果可为地下相互穿越工程的抗震设计提供参考。
  • 土木工程
  • 张慧梅,杨更社
    . 2013, (7):  79-82. 
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    基于岩石细观结构的非均匀性,建立了冻融受荷岩石损伤扩展本构关系,通过冻融损伤、受荷损伤与总损伤3个损伤因子描述岩石材料各层次的劣化程度及损伤演化途径。通过与岩石冻融循环力学特性试验结果对比,证明所建立的模型能够很好地反映不同冻融循环次数下岩石应力应变的变化关系。
  • 王述良,梁枢果,王磊,李霆
    . 2013, (7):  83-88. 
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    对某大跨度曲面屋盖结构分批进行了风洞试验,第1批测点定义为同步测点,第2批测点定义为非同步测点。根据POD方法采用前若干阶本征模态重建了屋盖的风压场。通过同步测点的风压场预测非同步测点的风压场,并将其与实测非同步风压场进行对比。结果表明,预测风压场与实测风压场吻合较好,说明POD方法在风压预测应用中是有效的。根据随机振动理论,通过风荷载相干函数分析,建立同步与非同步风荷载的相关性,从而提出一种考虑非同步风场的风荷载计算方法。
  • 房慧明,龙晓鸿,樊剑,朱宏平
    . 2013, (7):  89-93. 
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    以一座在建的空腹式连续刚构桥为研究对象,采用SAP2000软件建立三维有限元模型,以桥墩的位移延性比为损伤指标,采用IDA法对结构进行地震响应分析。在结构地震易损性分析中,同时考虑了地震动和结构材料参数的不确定性,采用拉丁超立方抽样法形成地震动桥梁结构样本对,通过大量非线性计算得到了该桥在近场、远场地震作用下的易损性曲线。同时在此基础上进行了全桥在E1和E2水准抗震性能评价。
  • 卢志芳,刘沐宇
    . 2013, (7):  94-98. 
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    通过分析混凝土强度、名义徐变系数、环境相对湿度、环境温度和预应力荷载等徐变参数的变异性及其概率统计特征,探明了徐变参数的随机扰动对混凝土徐变系数的影响规律。通过对跨径布置为85 m+130 m+85 m的预应力混凝土连续梁桥进行徐变变形分析,明确了不同随机性徐变参数对预应力混凝土桥梁主跨跨中挠度的影响,获得了预应力混凝土桥梁10年期间的跨中挠度变异系数、均值及95%置信区间值。结果表明,徐变参数随机性对混凝土桥梁徐变系数具有重要的影响作用,通过控制随机性置信区间上下限值可达到控制混凝土桥梁长期变形的目的,研究成果具有重要的工程应用价值。
  • 陈波,王鑫,刘浩,胡健,张文龙,黄雨田
    . 2013, (7):  99-103. 
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    研究了大跨轻柔斜拉人行桥人致振动舒适度问题。基于有限元方法建立了某大跨度斜拉人行桥的分析模型并进行了动力特性分析;进行了该桥在环境脉动激励作用下的动力特性实测和不同人行荷载作用下的动力响应测试;依据英国规范BS5400评价了该桥的振动舒适度状况。结果表明,该桥在人行荷载作用下存在较为显著的振动响应和一定程度的振动舒适度问题。
  • 丁志胜,李春霞,晏石林,陈军明
    . 2013, (7):  104-108. 
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    在考虑滞后应变为随机变量的情况下,对二次受力碳纤维布加固混凝土梁发生受压破坏时的抗力进行了统计分析,得到抗力的统计参数和概率分布模型。对常遇荷载组合情况下碳纤维布加固梁的受弯承载力进行了可靠度校准分析,得到其可靠指标满足GB 50068—2001《建筑结构可靠度设计统一标准》推荐的二级结构延性破坏的目标可靠指标要求。在两种荷载组合下,住宅楼在永久荷载与可变荷载组合下的可靠指标较办公楼的可靠指标大,而永久荷载与风载组合下的可靠指标最低。在3种荷载组合下,风载控制时的可靠指标较永久荷载或可变荷载控制时的可靠指标小。
  • 熊锐, 任志刚,卢哲安,袁波
    . 2013, (7):  109-112. 
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    为研究玄武岩纤维在水泥基材料中的增强效果,通过控制玄武岩纤维的掺量并引入其它种类的纤维设计了玄武岩纤维增强水泥砂浆、浸胶玄武岩纤维与合成纤维混杂纤维增强水泥砂浆、浸胶玄武岩纤维与单丝玄武岩短切纱混杂纤维增强水泥砂浆等3组水泥砂浆试件。根据抗压及抗折强度指标研究了玄武岩纤维及其它纤维混杂对水泥基体材料的增强作用。结果表明,纤维的摻入,尤其是浸胶玄武岩纤维的掺入能够有效地提高水泥基体的强度,其抗压及抗折强度提高率分别为19.2%和35.6%。该试验可为推广运用玄武岩纤维提供一定的理论依据和试验参考。
  • 宋春明,王明洋,王德荣
    . 2013, (7):  113-117. 
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    针对钢筋混凝土安全壳在事故撞击下的动力计算问题,建立了贯穿破坏的弹塑性计算模型,该模型考虑了安全壳的主要结构要素:混凝土、横向钢筋、纵筋和钢衬套的作用机理以及各结构要素的多阶段变形和受力特点,推导并给出了安全壳抗局部撞击的计算方法。计算分析表明,纵向钢筋网的整体作用是提供膜力,可等效为一定厚度的薄钢板;纵向配筋率、配箍率和钢衬套厚度均影响结构的抗力和变形,其中配箍率的影响最为显著。
  • 资源与环境工程
  • 陈锦凤
    . 2013, (7):  118-122. 
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    选用了贵州省西南地区4种典型煤种作为研究对象,设计加工了煤燃烧砷、硫析出试验装置,研究了砷、硫的析出规律及影响因素,初步获得了煤燃烧过程中砷、硫的生成动力学参数。结果表明:4种煤的砷、硫析出率均随着燃烧温度的升高而增加,煤中砷析出的反应活化能都要高于煤中硫析出的反应活化能,表明煤中砷析出温度要高于煤中硫析出温度,实验结果与动力学推断相吻合。
  • 解恒参,宗志敏,张士华,魏贤勇
    . 2013, (7):  123-129. 
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    对分析纯试剂液体石蜡、苯、甲苯、二甲苯、苯酚、萘、四氢萘、十氢萘等分别进行光催化氧化,反应混合物分离后进行GCMS分析鉴定。结果表明,光催化氧化产生的自由基是氧化反应发生的动力;支链烷烃的氧化易于正构烷烃;活性氢和给电子基团的存在更有利于正构烷烃或苯环芳烃的解聚;并非光照时间越长就会得到更好的效果,长时间的光辐射可能导致解聚的中间产物重新交联、反应成分更加复杂不利于分离;随着光催化氧化反应的进行,溶液的极性增强,更有利于光解聚反应的进行;稠环芳环化合物较单环化合物更易发生光催化氧化而开环。
  • 机电与信息工程
  • 姜宁,谢莹
    . 2013, (7):  130-133. 
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    介绍了一种新型本征型法布里珀罗温度传感器,通过焊接的方法将一段多模光纤和单模光纤熔接在一起,制作过程仅通过光纤切割及光纤熔接实现,方法简单且重复性好。温度实验证明,该本征型法布里珀罗温度传感器灵敏度为0.002 93 μm/℃,并且损耗仅为0.3 dB,这种制作工艺简单、重复性高的光纤温度传感器在分布式传感网络中具有很大的应用潜力。
  • 李荣荣, 胡昌奎, 余娟
    . 2013, (7):  134-139. 
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    语音端点检测是语音处理中重要的领域之一。常规谱熵语音端点检测算法是通过检测语音的功率谱的平坦程度,从而达到语音端点检测的目的。但是该方法在平稳噪声环境下较好,在无噪声和非平稳噪声环境下效果较差。作者在分析了无噪声环境下常规谱熵端点检测算法效果差的原因的基础上,结合了语音的短时能量算法,对常规谱熵算法进行了改进,形成了一个新的特征参数——谱熵能量积。仿真结果显示,该方法相对于常规谱熵算法,在无噪声的环境下检测精度有了很大的提高,在非平稳噪声环境下也有了一定的提高,鲁棒性得到增强。
  • 王一飞,袁佑新,常雨芳,徐艳
    . 2013, (7):  140-143. 
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    针对高压大功率电动机起动过程中起动电流大,无功功率因素低、运行效率低等关键问题,提出高压大功率电动机软起动限流补偿与谐波滤波一体化方法。该方法的实现由自耦降压无功补偿起动、磁控调压无功补偿软起动、起动结束和动态调谐谐波滤波等4个阶段组成,利用该方法研究开发的高压大功率电动机软起动限流补偿与谐波一体化装置,应用于风机、水泵、空压机、窑、磨等电动机拖动设备,使电动机起动过程中的限流、无功补偿需求得到满足,并在电动机软起动结束后实现电力谐波滤波,在整体上能够更好地提高高压大功率电动机的起动性能,节能降耗,保持电网电压稳定,便于工程实现,性价比高。
  • 周方,李腊元,高鹏翔
    . 2013, (7):  144-148. 
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    提出了一种适于无线传感器网络基于能量感知节能高效的QoS路由协议EEQRP,该协议通过将流量分配到可用的多条邻接节点路径上来恢复节点故障和实现负载均衡,通过多路径路由和前向纠错技术来恢复节点故障,在路径发现阶段使用节点剩余能量,可用缓存大小和信噪比来预测下一跳节点。将要传输的信息分割为多个大小相同的子包,并添加纠错码,然后在多条路径上同时传输;通过队列模型来有效地提供实时和非实时通信的差异性服务,从而在多个传感器节点上有效地均衡能量消耗。利用NS2对协议EEQRP与传统协议MCMP进行了仿真实验研究。结果表明,与传统协议MCMP相比,EEQRP协议实现了较低的平均延迟、更少的能量消耗和更高的包投递率。