ROV水动力性能及推力控制分配研究与仿真

良好的推力控制分配策略是缆控水下机器人(remotely operated vehicle, ROV)机动性和作业安全性的保障,也是ROV运动控制技术得以实现的必要条件.但现有的推力控制分配策略存在推力输出饱和或计算时间过长等问题,导致ROV机动性欠佳.针对现存问题,提出了一种混合优化目标推力控制分配策略.首先,建立ROV驱动系统数学模型,设计了一种混合优化目标推力控制分配函数;再使用Fluent软件分析不同工况下导管螺旋桨的水动力性能,得到推进器的推力模型,从而确定混合优化目标推力控制分配函数的约束条件;最后采用光滑牛顿法求解混合优化目标推力控制分配函数,并与传统伪逆推力分配策略进行仿真对比.仿真结果表明,混合优化目标推力控制分配策略能满足各推进器对推力的约束要求,并能有效地利用约束范围内的推力集合,且通过光滑牛顿法求解的总体误差小于0.0007 N m,单步迭代次数在10步以内,单步计算时间小于2 ms,其具有精度高、实时性好、无推力输出饱和等优点.     

密实及稀疏泥石流的流动性控制因素

泥石流是山区常见的地质灾害之一,固-液两相协同作用使泥石流明显区别于崩塌碎屑流、洪水等其他地质流体.由于泥石流固-液两相相互作用的复杂性,现阶段泥石流流动性研究主要集中在密实泥石流(体积固相浓度～0.6,也称为黏性泥石流).然而,对密实泥石流向稀疏泥石流转变(体积固相浓度0.6～0.4)中的物理过程研究较少.本研究以体积固相浓度和液相黏度为变量,通过一系列泥石流水槽实验对应力状态和孔隙水压的精准测量,探究体积固相浓度的变化对孔隙水压及泥石流流动性的影响,揭示密实泥石流及稀疏泥石流的流动机理.实验结果表明,泥石流的高流动性与液化程度密切相关.在密实泥石流向稀疏泥石流的转变过程中,固相颗粒从剪胀状态过渡到剪缩状态,孔隙水压上升导致泥石流液化,流动性激增.剪应力的计算值和实测值对比表明,密实泥石流的剪切阻力由颗粒间摩擦主导,而稀疏泥石流的剪切阻力则部分来源于液相黏性,因此表征密实流体剪切阻力的流变关系不足以完全描述稀疏流体的流变行为,充分考虑颗粒间相互作用(摩擦、碰撞)和液相黏性的模型有助于揭示稀疏泥石流的流动机理,这一点有待进一步研究.     

基于结构方程模型的大型工程建设项目关键风险因素及作用机理研究

在分析我国大型工程建设项目风险特征的基础上,构建项目风险识别框架。并通过因子分析识别出自然环境、技术、组织管理、资源管理、分包商管理、环保等6方面是大型工程建设项目的关键风险因素。此外,还研究了大型工程建设项目关键风险因素的作用机理及作用模型,并采用结构方程模型检验。     

国企治理中内部人控制的环境与机理研究

内部人控制是我国国企治理中面临的一个严峻问题.本文认为,国企治理中的内部人控制既有来自社会、文化、心理方面的宏观原因,又具体地体现着现行产权和监督体制下的当事人与监管部门的博弈;国有企业的内部人控制很难根除,但可以通过相关制度、机制的不断完善进行预防和缓解     

用于细胞培养的聚乙烯醇水凝胶力学性能模拟及定量控制

采用化学交联法制备聚乙烯醇（PVA）水凝胶,以此作为细胞体外培养基底。通过改进的拉伸法测量材料的杨氏模量（E）,并讨论交联剂与羟基单体的摩尔比（d）、PVA的初始浓度（C0）对E的影响。利用回归分析建立E与C0、d关系的数学模型,实现对E的定量控制,模拟细胞在体内生长的生物物理环境。结果表明：该数学模型模拟的相对误差不超过0．08,可实现对PVA力学性能的定量控制。此外,研究了基底硬度对L02细胞铺展及形态学特征的影响,细胞更倾向于在硬基底上铺展,在软的基底上,细胞的形态更趋近于圆形。     

静态煤堆风蚀起尘机理及其粉尘扩散影响因素研究

对露天煤堆表面煤尘颗粒进行受力分析,然后结合力矩平衡原理,建立煤尘冲击起动模型,验证了煤尘颗粒的起动风速与粒径、含水率、煤堆安息角等参数间存在的多维函数关系。在此基础上,通过理论计算和静态试验,进一步研究了煤尘扩散规律及影响因素,并提出了相应的抑制起动的措施,为煤场周边大气污染评价和治理提供科学依据。     

多孔介质非均质性对水油非混相驱替的影响及机理分析

深入理解水油两相在多孔介质内的非混相驱替过程对于水驱油藏开发具有至关重要的意义.为摸清水油两相流动模式,本研究基于Navier-Stokes (N-S)方程模拟水油两相在微观多孔介质中的非混相驱替过程,采用相场方法实时描述两相界面变化.并对比了均质多孔介质模型与非均质多孔介质模型内的水驱油过程,研究了多孔介质非均质性对于水油非混相驱替模式、驱替效率及出口端见水时间的影响.两相流体的非混相驱替模式通常可分为三种类型:毛管指进、稳定驱替、黏性指进.其流动模式通常取决于两个无量纲数,毛管数和黏度比.本研究结果表明,多孔介质非均质性会增强水油两相驱替过程界面的不稳定性,使得非均质模型内的非混相驱替更易向黏性指进发展,降低黏性指进产生的临界毛管数;非均质模型的无水采收率较均质模型低,多孔介质无水采收率并不随毛管数的增大而增大,当驱替模式由毛管指进向黏性指进转变时,无水采收率随毛管数的增大而减小;相同毛管数条件下,非均质模型出口端的见水时间比均质模型早,黏性指进的形成会减小均质与非均质模型见水时间差异.该研究初步揭示了多孔介质非均质性对于水油非混相驱的影响,为深入理解油气储层中水油两相流动规律提供...     

水稻控制灌溉对稻田N_2O排放的影响机理研究

为了揭示水稻控制灌溉对稻田N2O排放的影响机理,采用静态暗箱-气相色谱法对控制灌溉稻田N2O排放进行原位观测,同时观测土壤水分状况、表层土温和土壤氧化还原电位(Eh)等影响因子,分析控制灌溉稻田N2O排放通量与影响因子间的定量关系.结果表明,与常规灌溉稻田相比,控制灌溉稻田土壤脱水促进了稻田N2O排放,而复水则导致N2O排放通量迅速减小;控制灌溉稻田N2O排放通量的峰值均出现在肥后8~10 d土壤脱水至土壤充水孔隙度WFPS为78.1%~85.3%时;表层土温不是控制灌溉稻田N2O排放的决定性因素,两者之间无显著相关关系(p0.05);控制灌溉稻田N2O排放通量的峰值主要出现在土壤Eh为+207.5~+275.2m V,低于+120或高于+300 m V时没有明显的N2O排放.将施肥后控制灌溉稻田的WFPS保持在85.3%以上能有效地减少其N2O排放,从而降低其温室效应.     

土石混合体变形破坏及细观机理研究的进展

土石混合体是一种特殊的工程地质材料,其非均质、非连续和非线性特征决定了土石混合体变形破坏及细观机理的复杂性,常规岩土力学的试验方法和分析理论难以应用.目前土石混合体变形破坏研究尚不深入,特别是对细观机理以及定量描述方法缺乏足够的认知,未形成系统的实验方法和理论分析体系.从现场原位试验、室内试验、结构模型和数值分析4个方面对国内外近些年来土石混合体研究进展进行综述,分析了目前研究存在的困难与挑战,探讨了未来发展方向.     

水库泥沙分选及淤积控制研究

泥沙淤积是迄今制约水库长期利用和没有解决的重大问题之一．本文根据水库实测淤积资料、理论分析和数学模型计算等多方面证明了粒径d〉0．1mm粗沙会在水库回水末端特定位置或大江大河径流水库集中分选沉积．同时,从理论上证明了占入库比例很少的粗沙对大型河道型水库淤积三角洲坡面、最终冲淤平衡坡降和淤积程度有很大影响．在此基础上,作者提出在水库特定按固定河段持续挖粗沙以降低平衡淤积坡降、控制淤积和增加长期利用库容．三峡水库模型计算实例表明,年挖砂5000万t／a（三峡设计泥沙系列）或3000万t／a（蓄水前10年系列）可降低水库百年淤积量20％,回水末端淤积大幅度减少,水库平衡坡降减小25％～30％;水库50～100年基本趋于冲淤平衡,可避免长期、持续大量淤积的局面．同时,在黄河小浪底水库回水末端挖粗沙不但可减少水库淤积,而且还可拦截粗沙进入下游而降低黄河下游冲淤平衡坡降．在小浪底水库大量拦沙、冲刷下游河道所营造的相对良好河型基础上,可以期待长远只利用在现有水库拦截粗沙便可缓解或实现黄河下游河道不抬高．     

中主应力对岩石材料影响的机理及理论模型研究

利用颗粒离散元法分析了中主应力对岩石在真三轴条件下峰值应力、微裂纹数目变化、颗粒摩擦耗散能、破坏方式、微裂纹分布的影响.数值模拟再现了随中主应力增大,岩石材料强度先增大后减小的变化规律.细观层面,中主应力增大使得微裂纹在加载平面上投影由均匀变得不均匀.中主应力比b大于0.5,岩样在屈服阶段产生微裂纹显著增多,颗粒摩擦耗能增大非常明显.中主应力一方面抑制了法向沿中主应力方向(或存在该方向分量)的微裂纹的扩展,这将导致岩样强度的增加.另一方面,法向沿小主应力(或存在该方向分量)的微裂纹的扩展得到了促进,这导致岩样强度的减小.这种对不同方向微裂纹扩展的抑制或者促进作用导致岩样宏观强度呈现先增大后减小的变化规律.基于Weibull统计理论,建立了能反映岩石强度中主应力效应的概率统计强度模型.采用剪应力来表示计算强度,推导出一个新的能反映中主应力和材料不均匀性综合影响的强度准则.该准则可以视为Mohr-Coulomb准则的修正,当材料绝对均匀时该准则可以退化为Mohr-Coulomb准则.通过和真三轴压缩试验结果、数值模拟结果以及常用强度准则对比发现本文强度准则能很好地反映中主应力对岩石强度的影响规律.     

急倾斜煤层巷道围岩变形破坏机理及支护研究

急倾斜煤层巷道大多采用单一的支护体系,变形破坏极为严重.为了找出适合急倾斜煤层巷道的支护体系,对急倾斜巷道围岩变形破坏特征进行了深入的分析.以赵家坝煤矿3964运输平巷作为研究对象,借助岩石点荷载试验、围岩松动圈测试和数值模拟软件,对该巷道围岩力学性质、围岩松动范围、应力分布、变形情况分别进行研究,得出急倾斜煤层巷道围岩变形破坏机理,提出了锚网索钢带+注浆的支护体系.工程实践表明,该支护体系大大增强了急倾斜煤层巷道的稳定性,为急倾斜煤层巷道支护提供了科学依据以及实践经验.     

免疫诊断分析仪的全自动控制研究及实现

为了实现对免疫诊断分析仪的全自动控制,尽可能的降低操作者的劳动强度,提高检测结果的准确性和可靠性,设计了基于 Freescale单片机 MC9S12DG128的免疫诊断分析仪的全自动控制系统.重点研究了微型计算机控制技术,条形码读取系统,光电传感器检测系统,机械传动及定位系统等.通过合理的电路设计和软件编程,使分析仪高效可靠运行,实际测试表明分析仪实现了高自动化和良好的检测效果     

露天矿土-岩复合边坡形态优化及失稳机理研究

针对露天矿土-岩复合边坡构成及失稳破坏模式的复杂多样性,以依兰露天矿为研究背景,应用极限平衡分析法和强度折减法分别对采场、排土场及二者构成的土-岩复合边坡稳定性进行了分析,优化边坡最终形态,研究其滑坡模式与机制。结果表明：当采场边坡角41°,与排土场相距80m时,复合边坡达最优形态,边坡破坏模式为在自重力作用下,坡面向外蠕变引发的圆弧滑动;极限平衡法简单、可靠,其与强度折减法相结合可弥补各自的不足,结果可靠,便于复合边坡的优化设计。     

大学生参与志愿者活动的动机及阻碍因素研究

为了研究大学生参与志愿者活动的动机及阻碍因素,协助建立大学生志愿者活动的激励机制,以大学生志愿者为研究对象,通过访谈法、文献法、问卷调查及因子分析等研究方法进行分析,确定我国大学生参与志愿者活动动机包含利己主义、个人发展、利他主义、精神追求和环境因素5个因素;阻碍因素包括心理顾虑、志愿者组织缺陷、志愿者精神背离、社会环境、客观条件限制5个因素。     

添加剂对溴化锂溶液及水表面张力影响的理论和实验研究

为了揭示添加剂对表面张力的影响, 利用Wilhelmy平板法分别在封闭和暴露的条件下测量了水和溴化锂溶液在液体添加剂(2EH, 1-Octanol)作用下的表面张力, 发现在暴露条件下, 溴化锂溶液的表面张力表现出振荡性. 测量了气体添加剂作用下的水和溴化锂溶液的动态表面张力, 结果显示气体添加剂对表面张力有显著影响. 对于水, 其动态表面张力还与待测溶液的质量具有一定关系, 而对于溴化锂溶液, 待测溶液质量对动力表面张力的影响很小. 据实验观察, 提出了表面张力和表面吸附浓度成线性关系的假定, 修正了表面吸附和脱附方程, 统一了表面吸附系数和脱附系数量纲. 在此基础上, 把添加剂在液体状态下和气体状态下对溶液表面张力的影响统一起来, 得出了在添加剂液体和蒸汽的综合作用下, 静态和动态的表面张力与添加剂在液体和/或气体中比例含量的理论关系式. 并用实验值验证了理论关系式.     

激光冲击复合强化机理及在航空发动机部件上的应用研究

针对激光冲击强化在航空发动机高温部件、薄叶片和叶片榫槽/榫齿等复杂部件(位)应用的问题,系统开展了激光冲击表面纳米化方面的研究.本文在总结多种航空发动机金属材料激光冲击表面纳米化表征、原理、热稳定性研究的基础上,提出了基于表面纳米化和残余压应力的激光冲击复合强化机理,进而提高了激光冲击强化在高温部件上使用温度,并介绍了薄壁结构、榫槽/榫齿等特殊部件(位)激光冲击强化工程应用的情况.激光冲击表面纳米化及其复合强化机理的研究工作,拓宽了激光冲击强化的研究领域和应用范围.     

短程高效回收废锂离子电池中铜金属的技术及机理研究

信息通讯技术和电动汽车产业的快速发展产生了大量的废锂离子电池,其资源化回收成为资源可持续利用及环境保护的重要手段.但传统的回收过程工艺繁琐,资源化效率较低阻碍了产业的良性发展.为了缩短废锂离子电池的资源化工艺,选择离子液体作为加热介质,通过熔化黏结剂,分离铜箔和负极材料实现对废锂离子电池中铜金属的回收.回收过程发生急剧的热对流和热传导过程,利用搅拌机快速运转强化了热对流的过程和机械力分离正极材料,基于传热理论傅里叶定律建立了热传递过程数学模型.通过详细实验研究发现,当加热温度180℃、搅拌速度350 r/min、停留时间30 min,可以实现铜金属的短程高效回收.本技术的研发大大促进了铜铝金属的高效回收,打通了废锂离子电池的闭环供应链.     

烟气同时脱硫脱氮的高活性吸收剂的表征及脱除机理研究

以飞灰、工业用石灰、少量锰盐添加剂为原料制备了具有同时脱硫脱氮性能的“富氧型”高活性吸收剂, 在烟气循环流化床(CFB)上对“富氧型”吸收剂的脱硫脱氮性能进行了试验, 试验结果表明, “富氧型”吸收剂能够实现高达94.5%的脱硫效率和64.2%的脱氮效率. 利用扫描电子显微镜和X射线能谱仪对飞灰、工业用石灰、普通高活性吸收剂、“富氧型”高活性吸收剂和反应后的“富氧型”高活性吸收剂进行了表面微区分析, 结果表明, 普通高活性吸收剂和“富氧型”高活性吸收剂颗粒表面可以观察到白色薄层状物质; 钙元素在二者表面的平均含量高于吸收剂主体的钙含量; 反应后的“富氧型”高活性吸收剂颗粒表面具有多孔特性; 氧化性添加剂主体元素锰在“富氧型”高活性吸收剂表面分布均匀; 脱硫脱氮反应后的吸收剂中出现了硫元素的峰. 化学分析方法对吸收剂的脱硫脱氮产物进行的成分分析表明, 反应后的吸收剂中除了硫物种外还有大量氮物种. 由X射线能谱分析和化学分析结果表明, CFB内的主要脱除过程为化学吸收, 脱硫产物主要为硫酸盐; NO首先被快速氧化为NO₂, 进而发生化学吸收反应, 脱氮产物主要为亚硝酸盐.     

高速铁路路堤传递地基差异沉降特性及控制限值研究

为研究高速铁路地基差异沉降在路堤中的传递扩散特性,运用有限元方法,分析了路基在小变形条件下地基差异沉降与路基面不均匀变形的映射关系,并在得到土工离心模型试验校正的基础上,讨论了地基差异沉降模式、路堤高度等因素对路基面不均匀变形的影响规律.研究表明:地基差异沉降在路堤中的扩散程度随地基差异沉降渐变段长度与路堤高度比值的增大而减小,比值大于3~5以后,地基差异沉降与路基面不均匀变形具有良好的一致性;路基面不均匀变形与地基差异沉降呈正相关性,并随路堤高度、地基差异沉降渐变段长度的增加而减小;基于路基面不均匀变形限值提出了地基差异沉降控制标准,丰富了高速铁路路基沉降变形控制技术指标体系.