基于Origin的风机风量测试数据处理研究

根据金川二矿主风机风量测试过程中遇到的风量测点不足、不能反映风机实际风量的问题,运用一元流体运动模型和流体在管道中速度分布规律的相关理论知识,结合Origin软件的曲线拟合功能,拟合出风硐内风速分布规律曲线,进而求出风硐风速及风机风量.经过工业验证符合实际在误差要求范围之内,具有工业应用价值,为风机风量测试提供了一种新...     

北京气象塔湍流风速谱的统计模型

分别采用希黄变换和傅立叶变换计算北京气象塔实测湍流的风速谱,提出了一种同时符合惯性子区和大涡范围内能谱特性的风速谱模型,采用最小二乘法确定了风速谱模型中的参数,比较了傅里叶变换风速谱和希黄变换风速谱的异同.研究结果表明,希黄变换风速谱在含能区范围内的谱值略大于傅里叶变换风速谱,在惯性子区和耗散子区的谱值非常接近傅立叶变换的风速谱;采用希黄变换统计分析风速谱能够更细致、准确地反映风速谱低频区的谱值;拟合得到的风速谱模型为北京城区近地面风场的风洞再现及数值模拟提供了参照依据.     

风雪流灾害数值模拟研究进展

风雪流为空气挟带着雪粒子运行的非典型的气一固两相流。通过国内外学者六十多年的研究，在风雪流的运动特性、垂直分布规律以及输运规律、雪粒子的物理性质等方面取得了一系列研究成果，基础理论研究日趋成熟，提出了湍流扩散理论。在风雪流数值模拟方面，提出了FLOW-3D、CFD（Fluent）、IAP94、SNOWPACK等一些模型和软件。由于数值模拟工作开展较晚，建立的模型和开发的相关软件还不够完善。气一固两相流理论模拟没有考虑雪的物理性质随时问和环境的变化，模型总体比较简单，难以直接用来分析复杂地区风雪流灾害的规律。今后气-固两相流理论和多场耦合理论应该是风雪流研究的重难点，进一步开发适应复杂地区的、精度更高的专业软件，加强灾害评价方法的研究与应用。     

道路对若尔盖高寒草地植被的影响研究

对国道213线若尔盖高寒湿地花湖段道路周围的植被进行了调查,沿道路按照一定的景观格局,在道路两边设置垂直于道路的样线,沿样线在距离道路10m、50m和200m的地方设置样地.共布置样线19条,样地57个,测量样方130个.道路段地处亚高山草甸地带,主要植被类型是矮型嵩草和杂类草草甸.道路周围的植物群落根据聚类分析可分为8个群丛,其中85%的群落类型为长叶火绒草——长毛风毛菊——鹅绒委陵菜——小嵩草群落（Assoc.Lenotopodium-Saussurea-Potentilla-Kobresia）,7%为鹅绒委陵菜——平车前——二裂委陵菜群落（Assoc.Potentilla anserinc-Plantago——Potentilla bifurca）.施工区植物种类共计约110种,隶属于29科73属,未发现濒危物种存在.区系组成上,以北温带分布物种为主,占总数的55%,其次为世界分布物种,占25.7%,菊科、禾本科和毛茛科植物种类最多,占物种总数的36.8%.整个路段植物物种丰富度值为27.8±8.2,其中以牧民夏棚定居点附近的物种丰富度最低,其它地段较高;湿地物种丰富度中等;物种丰富度最高的出现在红星乡牧场.整个道路段附近植物多样性指数（Shannon-Wiener指数）为1.95±0.48,分布式样与丰富度类似.在红星乡冬牧场和花湖地段靠近道路的样地多样性指数最高,在湿地保护站以南道路段,多样性指数也基本上以道路边最高.物种丰富度并未表现出明显的梯度,显示出道路对植被的匀质化作用.土地使用（冬牧场和夏牧场）类型差异对植被类型和生物量有显著的影响.但是由于道路存在的时间较长以及放牧的存在使道路效应的表现不很明显.     

基于GSFLA的电力系统谐波估计算法

针对非线性动态负载引起的谐波难于检测的问题，提出了一种新的谐波估计算法。该算法借助蛙跳算法（SFLA）的全局搜索性对未知参数进行优化估计；引入高斯分布估计算法（GEDA）的思想，对蛙群中适应度好的蛙进行分布估计再生，提高收敛速度；结合进化代数改进蛙跳规则以改善局部搜索性能。实验仿真数据显示，与PSO算法相比，振幅平均估计精度提高了5．3％，相角平均估计精度提高了4．7°。研究表明，该算法（GSFLA）用于电力系统的谐波估计有更快的收敛速度和估计精度。     

激活函数可调的神经元模型及其有监督学习与应用

提出一种激活函数可调的新神经元模型（tunable act ivation function，简记为TAF）模型，并给出这类模型的一般形式，该模型用于多层前向神经网络MFNN时，其激活函数可借类似BP算法进行训练而求得，通过几个具体例子给出了对激活函数进行训练的算法，试验结果表明，采用TAF模型的多层前向神经网络的网络容量和性能，优于采用通常M－P模型的网络。     

爆轰双向驱动双状态并行技术的原理性研究

爆轰驱动激波风洞是用来产生高超声速高焓试验气流的地面试验装置,通常分为正向爆轰驱动激波风洞和反向爆轰驱动激波风洞两种.本文针对单独正向或反向驱动模式的不足,提出一种新型的爆轰双向驱动模式,同时利用爆轰波的高能波阵面和泰勒稀疏波尾部平稳端,在一次试验中同时实现中焓与高焓两种高超声速试验气流.本文利用高温热化学反应流动数值计算技术,模拟并分析了爆轰双向驱动激波风洞中的关键波动力学过程,数值计算结果表明,爆轰双向驱动技术是可行的,而且正向驱动端和反向驱动端的状态调整具有相对独立性,可以覆盖中高焓大范围跨流域试验能力.     

低浓度固液两相流理论分析与管流数值计算

从固液两相流的动理论出发,建立了模拟水平方管固液两相流动的数学模型,并与LDV测量结果进行了比较. 模型能够正确地预测实验中观察到的两种浓度分布类型,并给出了颗粒相脉动能沿垂向不同类型的分布. 在管流主流区,计算预测的颗粒平均速度小于液相速度,在边壁附近大于液相速度. 同时,对颗粒浓度、平均速度等流动属性的垂向分布机理进行了分析,从动理论的观点揭示了浓度不同分布类型的形成机理不仅与颗粒在流场中的升力有关,还与颗粒脉动能的分布有关.     

基于最优搜索理论的失踪旅游者搜救模型研究

文章研究在失踪旅游者搜索问题中引入最优搜索理论的方法.针对失踪者相对静态的情况,在目标分布函数与探测函数的基础上建立搜索模型,通过拉格朗日乘数法最优化计算,导出了探测函数服从指数形式时的静态失踪旅游者最优搜索模型和搜索资源最优配置的计算方法.经示例比较,研究建立的搜索模型大幅度缩短了失踪旅游者的搜索时间,提高了搜索效率与失踪者的生还机会.     

弯曲河床中底沙运动和河床变形的三维k-ε-kp两相湍流模型

建立了曲线坐标系下的三维k-ε-k_p固液两相双流体湍流模型, 模拟了弯曲河道内的底沙运动和河床变形. 计算了实验室120°弯道内水沙两相流的时均流速、泥沙运动以及床面变形, 数值结果较好地再现了实验规律. 同时, 比较了单流体模型和k-ε-k_p模型的数值结果. k-ε-k_p模型能够求解悬沙的三维速度场, 并采用零梯度边界条件获得底沙的运动信息. 计算结果表明在弯道内泥沙运动轨迹的变化比水流运动轨迹的变化平缓, 泥沙轨迹从弯道入口开始逐步偏离水体轨迹, 其偏离程度随泥沙粒径增大而增大. 通过采用底沙的运动强度和方向来求解推移质运动方程以及床面变形, k-ε-k_p模型能够比单流体模型更好地模拟弯道内的床面演变.     

边坡动力响应规律研究

通过大量动力数值分析对边坡动力响应规律进行研究, 发现了边坡动力响应的位移、速度、加速度三量放大系数等值线在边坡剖面上分布的节律性特点. 对于一定的岩土体材料, 当边坡高度在一定范围内时, 边坡动力响应的位移、速度、加速度三量在鉛直方向会出现放大作用, 而当边坡高度超过这个范围时, 边坡动力响应的三量分布会出现鉛直方向的节律性特点. 边坡边缘部位对振动的反应幅值较之内部存在放大现象, 随着水平深度的进一步增加, 位移、速度、加速度三量在水平方向也出现节律性的变化. 边坡坡度的变化对位移、速度、加速度放大系数等值线图的分布形式有明显影响, 坡度决定了三量分布的等值线方向和极值区的走向. 边坡的动力响应图像可以用两个指标刻画, 一个是等值线的走向, 一个是平行坡面方向的极值个数.     

激活函数可调的神经元模型及其有监督学习与应用

提出一种激活函数可调的新神经元模型(tunableactivationfunction,简记为TAF)模型,并给出这类模型的一般形式.该模型用于多层前向神经网络MFNN时,其激活函数可借类似BP算法进行训练而求得.通过几个具体例子给出了对激活函数进行训练的算法.试验结果表明,采用TAF模型的多层前向神经网络的网络容量和性能,优于采用通常M-P模型的网络.     

泥沙颗粒表面电荷分布的初步研究

泥沙颗粒表面电荷分布，是研究其与污染物之间吸附和解吸的基础．本文以石英砂颗粒为例，利用扫描探针显微镜（SPM）中的静电力显微镜（EFM）测量技术，用相位成像模式测量了石英砂颗粒表面的微形貌和电荷分布，并统计了两者间的关系．研究表明，石英砂颗粒表面形貌复杂，表面形貌对电荷分布影响较大，电荷大多集中在颗粒表面的鞍部、凸起和凹地部位，而在凹槽、凸脊和平坦部位分布较少．上述研究为揭示其吸附机理和进一步研究天然河流泥沙颗粒的相关性质奠定了基础．     

ISAF重构算法密度函数快速计算模型

球坐标系下的ISAF算法是一种新的20面体分子三维重构方法,该方法精度优于传统柱坐标系下的Fourier-Beseel算法,但其执行速度远低于Fourier-Bessel算法,严重制约了ISAF算法的实际应用.分析发现,在ISAF算法中密度函数计算是影响重构速度的主要瓶颈之一.针对上述问题,文中提出一种密度函数快速计算模型,该模型包括三个组成部分:球坐标系网格点密度函数快速计算方法、"球坐标系—直角坐标系"网格点密度函数转换方法、基于两阶段映射法的快速对称映射方法.该模型可以将密度函数计算阶段的时间复杂度由O[(LM)8]降低到O[(LM)7].采用Psv-F病毒数据进行实验,结果表明,在保证精度的前提下,该模型可以将密度函数的计算速度提高2个数量级,将三维重构整体速度提高30倍左右,并且随着数据规模的增大、重构精度的提高,该模型带来的加速比将进一步增大.     

基于频谱相似性的高光谱遥感图像分类方法

提出一种基于光谱曲线频谱特征的高光谱遥感图像分类方法.该方法将高光谱图像中每个像元所对应的光谱序列视为一维离散信号,经离散傅里叶变换获得频谱图,由于不同地物光谱曲线的频谱表征差异明显,进而提出以目标和参考光谱曲线的频谱幅度值之差来度量光谱的相似性.由于频谱能量随着谐波次数的升高而急速下降,所以本文利用兰氏距离（Canberra距离）对该方法进一步改进,从而提高较高频率成分在光谱相似性度量中的贡献.此外,根据频谱图中各次谐波的能量分布规律,分析了地物光谱曲线的频谱能量累积分布函数,并最终确定参与相似性度量计算的谐波次数.为定量评价本文方法,本文采用两幅高光谱图像进行分类实验,并以制图精度、用户精度、总体精度、平均精度和Kappa系数,对本文方法、光谱角填图（SAM）、光谱信息散度（SID）和欧氏距离（ED）方法的分类结果进行比较分析.实验结果表明：本文方法可有效地应用于高光谱遥感图像分类.     

冲泻区水动力特性的数值分析

基于三维非稳态的Navier．Stokes方程，采用有限体积法进行数值离散，在构造高分辨率STACS格式的VOF方法的基础上，建立基于气液两相流的三维自由面流动模型，并基于该模型对三维剪切流场和圆柱水体坍塌进行了三维模拟，检验其数值精度．应用该模型数值研究冲泻区内涌波（bore）在均匀斜坡上的动态传播过程．对上爬水流自由面水位高度与实验数值进行对比，结果显示数值解与实验解吻合较好，模型能很好描述水流的掺气运动．数值分析了涌波崩塌（BoreCollapse）、上冲流（Uprush）和回落流（Backwash）等过程中的自由水面、瞬时流速及床面最大剪切应力的时空分布．结果表明，冲泻区水动力结构时空变化非常复杂，模型能捕捉到高速薄层水流结构，优于前人的数值结果，研究有利于进一步了解冲泻区内的泥沙输运规律及岸滩演变机制．     

基于极值理论的北京市极端降水概率分布研究

以北京市作为研究区域,基于极值理论分析北京市降水极值的概率统计特征,探索不同极值分布在北京市降水极值研究中的适用性.选择北京市45个雨量站的1960~2012年汛期逐日降水数据,基于年最大值法和超门限阈值法(百分位法)筛选降水极值样本序列(AM和POT序列).利用广义极值分布(GEV)和广义Pareto分布(GPD)拟合两组样本序列,采用L矩法估计两种分布函数的拟合参数.基于Kolmogorov-Smirnov检验结果确定最优拟合分布函数,并根据最优拟合分布函数推求不同重现期水平下的降水量.结果表明:(1)除半壁店和沿河城外,AM序列的均值大于POT序列,所有站点AM序列的最小值小于POT序列;(2)GEV分布在AM序列的最优拟合分布函数中占优(40个站点,占全部站点的88.9%),而GEV和GPD分布均可用于POT序列降水极值的拟合,其中GPD分布的拟合结果较好(38个站点,占比为84.4%);(3)两种序列得到的不同重现期水平的降水量空间分布基本相似,总体上利用AM序列推求不同重现期水平下的降水量略大于POT序列,即基于AM序列推算一定重现期水平下的降水极值更有利于规避风险.     

移动机器人软故障检测与补偿的自适应粒子滤波算法

软故障泛指系统性能偏离正常水平。软故障补偿对于移动机器人定位、建图、导航以及安全至关重要。机器人是计算和存储资源受限的高度非线性、非Gauss系统，使得软故障诊断与补偿具有很大难度。文中提出一种自适应粒子滤波器算法，利用激光雷达测量信息对两类软故障（航迹推算传感器故障以及车轮被卡或打滑异常）进行补偿。首先分析了移动机器人系统的运动学模型、测量模型以及故障模型，提取了5个残差特征，故障检测通过残差特征超过给定的阈值实时地获得。其次，设计一个自适应粒子滤波器用于故障补偿，自适应体现在相互联系的两个方面：（1）根据残差特征自适应地调整线速度和偏航率的噪声方差；（2）在重采样阶段抽取粒子数目不同的两个粒子集（代表同一分布的两种近似），根据两个近似分布的Kullback-Leibler（KL）距离自适应地调整粒子数目。若KL距离较大，则增加粒子数目，反之则减少粒子数目。从理论上证明了算法的正确性，并通过故障情形下移动机器人位姿跟踪问题验证了算法的效率与精度。     

基于PTST方法构造高阶平衡的正交多尺度函数

提出了仿酉两尺度相似变换（PTST）的概念. 讨论了PTST的性质, 并证明了PTST能保持所给的正交多尺度函数的正交性、逼近阶和光滑性. 更重要的是, 基于PTST, 提出一种构造高阶平衡多尺度函数的方法, 即平衡已存在的正交非平衡多尺度函数. 给出相应的PTST变换矩阵的显示构造. 另外, 也讨论了平衡多尺度函数的对称性. 最后给出若干构造算例.     

拉伸变形应变硬化指数的力学解析

实验上已判明应变硬化指数具有很强的结构敏感性,而且精确实验测量结果表明：n_υ(恒速度应变硬化指数）、n_ε（恒应变速率应变硬化指数）和n_p（恒载荷应变硬化指数）随ε应变）的变化规律是完全不相同的. 从拉伸变形的状态方程出发,并考虑超塑性与塑性变形的结构敏感性（即应变硬化指数不仅与应变有关而且与应变速率有关）,从理论上导出了n_υ,n_ε和n_p的解析表达式,揭示了n_υ,n_ε和n_p随ε变化的力学本质,并解释了典型材料Zn-5%Al(质量分数)的实验结果,证明了理论的可信性.