基于分维与粒子群的裂纹扩展在线监测

采用分形计盒维数计算模拟裂纹扩展信号的分维数,运用改进的能量差法自动拾取断裂信号的初至时间,依据时间差定位方法(TDOA)的原理和适应度函数,采用粒子群优化算法(PSO)得到最终的定位结果。试验采用均质的有机玻璃,用铅笔芯断裂信号来模拟裂纹扩展信号,通过在3个已知坐标点做若干次铅笔芯断裂试验,最终得到的定位结果显示,依据时差法原理,采用分形计盒维数与粒子群优化算法的定位方法有其可行性,准确度较好。此方法给结构损伤的定位提供了一个新的思路。     

一种基于纳米氧化铝/石墨烯复合膜修饰的对硫磷电化学传感器

制备了一种纳米氧化铝/石墨烯(Al2O3/Gr)复合膜修饰的对硫磷电化学传感器,用电子扫描显微技术(SEM)表征了复合膜的表面形貌,用循环伏安法研究了对硫磷(PT)在复合膜及单层膜修饰的电极表面的电化学行为。研究表明:在p H为5.2的醋酸缓冲液中开路富集2.5 min时,PT的还原峰电流最大。在优化实验条件下,PT的还原峰电流ipc与其浓度在0.05~60μM范围内呈良好线性关系,线性回归方程为ipc(μA)=5.666+0.693 7 c(μM),R=0.996 4,检测限可达20 n M(S/N=3)。该传感器稳定性好、重现性佳,且具有一定抗干扰能力。用加标回收法测量新鲜小白菜样品中PT含量,回收率在94.5%~101.0%,结果令人满意。     

基于粒子群优化的油井液位测试多算法融合研究及其应用

针对目前油田螺杆泵井动液位深度测量不准确的问题,提出了采用多算法融合构建油井动液位测深模型:利用粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,简称PSO)对3种声速测试算法进行融合,提高了声速的测量精度;通过多特征推理方法避免伪液位回波的干扰,精确辨识真实的液位回波。分别对半实物仿真平台和某油田螺杆泵井现场采集到的数据进行测试,实验结果验证了多算法融合方法对提高油井动液位测量精度的有效性。     

氧化钨纳米棒的制备及其形貌控制

报道了一种利用溶胶-凝胶法和水热法相结合制备纳米氧化钨的新方法.首先在丙醇-四丁基溴化铵-环己烷体系中,由钨酸钠和盐酸反应出发制备凝胶状的钨酸,然后将其置于高压反应釜中200℃下处理12 h即可制得氧化钨纳米棒.使用X-射线衍射分析仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对产物的结构与形貌进行表征.     

Nd掺杂ZnS催化剂的制备及其对有机染料的降解

用液相沉淀法制备不同比例Nd掺杂的ZnS纳米颗粒,用X射线衍射仪对制备的样品进行物相分析.以降解溴酚蓝为模型反应,通过吸收和光致发光光谱对其进行了发光性能的研究,讨论了影响溴酚蓝降解率的主要因素.结果表明,在100℃下老化1 h,制得的光催化剂具有较高的光催化活性,该复合光催化材料可用于有机染料废水的降解处理.     

纳米复合相变材料融化传热特性的格子Boltzmann方法研究

基于双分布函数模型方法,建立了一个模拟伴随有液相自然对流的纳米复合相变材料融化传热过程的格子Boltzmann方程模型.其中温度分布函数方程的构建采用直接基于焓方程的方法 ,避免传统方法需要迭代处理源项,提高了计算效率.应用该模型对方腔内纳米流体自然对流传热过程进行模拟,模拟结果与文献结果吻合较好;在此基础上对纳米复合相变材料融化过程进行模拟.结果表明,有效黏度系数的变化对纳米复合相变材料融化传热有着至关重要的影响,偏高的黏度系数可能会抑制纳米流体相变换热过程.此外,在给定的纳米粒子体积份额情况下,区域相变材料融化传热性能随Rayleigh数的增大而增强.     

系泊型浮体运动的无网格法数值模型

针对系泊型浮体在运动中可能出现的绳索保持绷紧、由绷紧变松弛、保持松弛和由松弛变绷紧等4种状态,基于移动粒子半隐式法基本流固耦合模型,提出了一种刚体运动状态判定机制。对浮体受到绳索牵引而运动受限的情况提出了一种处理方法:按体积分的形式计算流体对浮体的压力、重力和它们的力矩,求解刚体动量方程和转动量方程得到浮体的速度和角速度,浮体因受到绳索作用而径向速度降为零,浮体以切向速度绕绳索固定端旋转。对用单绳系泊的二维浮体在孤立波中的运动进行了数值模拟,捕捉到了上述4种运动状态,可以观测到绳索保持绷紧时绳索与浮体的固连点的轨迹为一段圆弧。同时,浮体在水平、竖直和转动方向3个自由度的运动信息均可以从计算结果中提取研究。数值模拟结果符合物理原理,模型的建立扩展了移动粒子半隐式法的应用范围,为模拟固体运动受限制的流固耦合问题提供了思路。     

适用于光伏多峰功率跟踪的改进型粒子群优化算法

针对在自然环境下光伏阵列上时常发生的局部阴影而引起P-V曲线由单峰转变成多峰状态,从而导致常规最大功率跟踪算法失效的问题,在研究传统粒子群算法的基础上,提出了一种改进型控制算法。该算法采用全局模式和局部模式两种运行手段定位最大峰值点,在对粒子群优化的速度更新方式上,去除了大量的随机变量干扰,使结构优化非常明显。改进后粒子群优化算法能够使功率跟踪避免陷入局部最优,使之找到真正的最大功率点。通过与传统粒子群算法对比仿真及试验,结果表明,在光伏阵列局部遮荫的情况下,改进后的粒子群优化算法可以快速准确地搜索到最大功率点,追踪精度高达95%,并且比传统的粒子群算法在搜索效率上提升28%,较好地避免了陷入局部最优。     

采用紧束缚格林函数法研究原子吸附石墨烯纳米带电子输运

采用紧束缚非平衡格林函数法分析了扶手椅型石墨烯纳米带(AGNR)和锯齿形石墨烯纳米带(ZGNR)器件吸附H、F、O和OH这4种原子的电子输运特性。用π电子结构体系的紧束缚理论分析了GNR的电子结构;用紧束缚扩展休克理论计算了GNR碳原子与所吸附原子间的电子相互作用;用非平衡格林函数法仿真了GNR吸附原子后的电流特性。研究结果表明:在平衡态下,AGNR吸附H原子后对器件的输运谱影响最大,而吸附OH原子后使GNR的禁带宽度增加0.3eV;在非平衡态下,吸附H原子不仅增加了导带底附近态密度,而且直接在禁带引入了杂质能级,从而提高了AGNR器件产生的电流;H原子吸附在ZGNR器件产生的电流约是吸附在AGNR电流的1.5倍;H原子吸附在GNR非边界处比吸附在边界处产生的电流高。该研究结果可以对提高石墨烯气敏传感器和生物传感器的灵敏度提供理论基础。     

自适应粒子群神经网络交通流预测模型

针对传统神经网络预测模型预测结果准确性低且存在大量无效迭代的问题,提出了自适应权重粒子群神经网络交通流预测(PSOA-NN)模型。首先根据待预测点的上下游观测点数和历史数据,随机初始化若干组模型参数并计算每组参数对应粒子的适应度;然后采用改进的sigmoid函数替代原有模型中的固定惯性权重,并根据其中适应度变好的粒子更新粒子速度和位置,一直迭代到粒子适应度小于预设值为止;最后将满足条件粒子对应的模型参数应用到神经网络模型,根据实时交通流数据预测出15min后的数据。仿真结果表明,使用PSOA-NN模型,可使得在同等预测误差范围内收敛速度提升0.6~1.7倍。