基于广义传热定律的传热与热功转换优化

基于广义传热定律,本文分别从熵产和（火积）损失的角度对简单的传热过程与热功转换过程进行了优化,对熵产和（火积）损失的概念在上述过程优化中的适用性进行了讨论分析.研究表明,对于传热过程,（火积）损失率就是（火积）耗散率,该概念可有效优化传热过程.然而,在给定传热温差时,最大传热量不与最小熵产率对应,因此熵产最小化方法不一定适用于传热优化.对于热功转换过程,最大（火积）损失率和最小熵产率同时与系统最大输出功率对应.因此熵产最小化方法和（火积）理论均可用于优化本文讨论的热功转换过程.     

斯特林循环输出功率优化分析

基于有限时间热力学理论,结合理论和熵产理论,以输出功率最大为目标对斯特林循环进行了分析和优化,探讨了损失、耗散、熵产、熵产数及改进熵产数在系统参数优化方面的适用性.研究表明,当循环的热源为给定温度的无限热容热源时,系统的最大损失率对应于最大输出功率,最小熵产率和耗散率极值不与最大输出功率对应.当系统的热源为有限热容热源时,在给定高低温热源流体入口温度和热容量流的条件下,系统的最大损失率、最小熵产率、最小熵产数和最小改进熵产数均对应于系统最大输出功率,而耗散率极值不对应.随着高温热源流体热容量流增加,系统的输出功率、损失率、熵产率和耗散率均随之增加,而熵产数和改进熵产数先减小后增加.综合而言,在本文讨论的各种工况下,损失的概念用于斯特林循环输出功率优化时,其一致性优于本文讨论的其他参数.     

不可逆循环的广义热力学动态优化研究进展

本文在简要回顾有限时间热力学、熵产生最小化理论、理论、广义热力学优化理论的基础上,从理论热力循环(包括恒温热源理论热机循环,变温热源理论热机循环,串接、联合和多热源理论热机循环,具有非均匀工质的理论热机循环,多级热力循环)、理论化学机循环(包括单级等温化学机循环,单级非等温化学机循环,多级等温化学机循环,多级非等温化学机循环)、工程热力与化学循环(包括活塞式加热气缸膨胀过程,内燃机循环,光驱动发动机循环)、商业机循环等不可逆循环动态优化研究方面介绍了广义热力学优化理论的研究进展,最后指出除在研究对象范围和研究内容方面进一步拓展与细化外,追求物理模型的统一性、优化方法的通用性和优化结果的普适性是广义热力学优化理论的另一重要发展趋势,包括建立广义机模型.     

有效能消耗系数及其与熵产数和耗散数的比较

提出用不可逆过程的有效能消耗系数表征不可逆过程的不可逆度,建立了不可逆度与热力系统的热效率和热泵系统的性能系数关系式.举例与熵产率、熵产数、耗散率及耗散数进行了比较.结果表明对于不考虑功量消耗的不可逆过程,有效能消耗系数、耗散数和修正熵产数,都能表示过程的不可逆性,三者的趋势相同,而采用Bejan定义的熵产数则出现"熵产悖论",同时有效能消耗系数的倒数可作为传热过程的传热效率.因此,有效能消耗系数适用于表征热/功转换、功/热转换、热输运各环节的不可逆度,更具有普适性.     

基于Kleinman控制器的广义预测控制稳定性分析

以Kleinman控制器及其扩展形式和Riccati迭代为分析工具, 讨论了广义预测控制(GPC)在各种参数情况下的稳定性, 得到了与Kleinman控制器等价的GPC闭环稳定性的完整结论, 覆盖了现有文献的一些结果, 并为预测控制系统的稳定设计提供了理论依据.     

基于(煅)分析的流体回路辐射器传热优化

为了优化流体回路辐射器的设计,基于(煅)理论,建立了辐射器散热速率与内部传热过程的(煅)耗散关系,进而构建了在给定辐射器体积约束条件下对辐射器(煅)耗散求极值的拉格朗日函数,并进行了偏导求优,结果表明辐射器面板内温度梯度大小处处相等,也就是热流密度处处均匀时,辐射器散出相同热量,流体回路工质温度最低,辐射器传热过程最优...     

基于AHP和熵权VIKOR法的矿井通风系统优选

为实现矿井通风系统方案的优选,建立基于层次分析法(AHP)和熵权多属性决策方法(VIKOR)的矿井通风评价模型。以庞庄煤矿为例,首先分别从技术、经济、安全三个方面选出12个评价指标,通过AHP计算指标的主观权重,熵权法计算指标的客观权重,然后进行综合赋权得到指标的权重,同时利用计算得出的指标权重和VIKOR法计算候选方案的最大群体效益值、最小个体遗憾值和利益值并进行排序,进而选出最优方案。所得结果证明该方法充分考虑了最大群体效益和最小个体遗憾之间的关系,能够选取到最优的方案,具有可行性和有效性。     

基于传递熵和有效信息存储的隐鹮信息传递过程研究

作为以线性编队进行迁徙的鸟类,隐鹮编队飞行时个体间领航-跟随关系频繁的互换可延长群体飞行时间.为分析隐鹮群体内部隐含的协调合作机理,本文基于信息论理论检测和量化集体迁徙的隐鹮群体中个体层面的信息传递动态.首先采用局部传递熵来量化隐鹮迁徙过程中在空间和时间上的局部动态信息传递过程,分析隐鹮个体间信息传递的规则,理解隐鹮个体如何通过信息传递影响群体决策,实现一致的群体运动状态.然后采用局部有效信息存储来表征隐鹮的群体记忆,通过计算隐鹮过去状态序列与下一时刻状态之间的互信息,得到群体行为一致性与群体记忆的关系.最后根据隐鹮的动态信息传递以及群体记忆与群体行为一致性之间的关系,得到隐鹮转向过程中群体行为的激发以及汇聚模式与熵值的变化间的关系.     

基于群体熵度量的无人机集群目标合围控制

针对受限环境中无人机集群的目标合围控制问题,提出了一种基于局部度量距离交互的分布式集群目标合围控制方法.首先,基于局部度量距离交互机制确定了每架无人机的时变邻域无人机集合,采用光滑成对交互势函数设计了集群内部无人机间的交互势函数、无人机与飞行环境中障碍间的交互势函数以及无人机与目标无人机间的交互势函数.在此基础上,基于自组织原则提出了分布式的无人机集群目标合围控制律,使无人机集群能够以指定环绕半径形成以目标无人机为中心的稳定α-晶格合围构型,对目标无人机进行合围和跟踪,同时使无人机避开飞行环境中的障碍,保障自身飞行安全.然后借助Lyapunov稳定性理论证明了集群系统的稳定性,并给出了集群系统内部无人机发生碰撞的条件以及合围构型参数的取值依据.此外,基于群体熵的概念尝试对无人机集群目标合围过程中的自组织水平进行度量.最后通过仿真来验证所提出算法的有效性.     

银纳米流体横掠微针肋热沉流动和传热特性分析

采用单步化学湿法（超声膜扩散法）制备出了3种体积分数的水基银纳米流体,实验研究了纳米流体横掠新型水滴形微针肋热沉的流动和传热特性．结果表明：不同体积分数下的纳米流体压降差别很小;相同体积流量下,与基液比较,纳米流体进出口压降略有增加,但增加并不明显;与纯水相比,由于表面活性剂的引入增加了流体粘度,相同流量下,纳米流体的压降稍大于纯水值,但最大差距不超过10％．粒子的体积份额对纳米流体对流换热系数影响较大．纳米粒子的存在对换热性能有明显提高,但过高的黏度对纳米流体的强化传热效果有一定的抑制作用．与去离子水相比,当银粒子体积分数达到0．012％后,纳米流体的综合效果才能逐渐体现．     

基于变论域的分散模糊推理方法求解传热反问题

建立了基于变论域的分散模糊推理方法。首先,设计了一组分散的模糊推理单元,以各测点处温度的计算值和测量值之间的误差分别作为模糊推理单元的输入变量,同时根据误差的大小调整输入变量论域的值,进行模糊推理得到推理结果;然后,对各推理结果进行加权综合,产生各个待反演温度的补偿值并对各个待反演温度的猜测值进行修正;最后,实现导热反问题的求解。选用不同的初始猜测值、温度测点数目以及温度测量误差进行了数值试验,证实了基于变论域DFI算法的有效性。     

基于广义线性模型的危险货物专用线风险评价

为科学合理地评价铁路危险货物专用线安全状况,选取了设备设施、安全设施、安全管理和人员管理4个评价指标,以北京铁路局内的10条专用线为例,将其分为样本集和验证集,根据所对应的安全检验报告对指标进行量化,建立基于广义线性模型的专用线风险等级概率分布回归模型,得到专用线风险等级概率分布情况,并以发生概率最大的作为最终风险评定等级。如此依概率评价专用线风险情况,更能体现风险事件的随机性。     

基于广义能量函数的快速自适应主分量提取

通过引入一个任意对角矩阵, 提出了一种广义能量函数(GEF)来优化一个两层线性神经网络的连接权矢量, 推导出一种递归最小二乘(RLS)算法, 不需要设计非对称电路, 即能并行提取一个输入协方差矩阵的多个主分量. 分析了算法在平衡点的局部稳定性能. 实验结果表明该算法具有收敛快、稳健性好等优点.     

管内核心流强化传热的机理与数值分析

提出了管内核心流强化传热的方法,其原理是通过在充分发展的管内层流核心流区域采取强化传热措施,从而在管内壁附近形成一个等效的热边界层,以加大壁面附近流体的温度梯度,达到强化表面换热的目的,但又不显著地增加流动阻力．对空气和水2种流体的分析比较和计算结果说明：管内核心流传热强化的原理和方法对指导高效一低阻热交换器的设计具有一定的意义．     

基于流向特征熵和测地线距离的粘连血管型肺结节聚类分割

肺癌计算机辅助诊断(lung cancer CAD)是辅助医生定量判别结节良恶性的新技术.倍增率是临床上判断结节良恶性的指标,而精确地分割结节又是计算倍增率的前提.因为结节和血管的CT值相近,所以难以正确分割粘连血管型结节.血管里充满着流向同一方向的血液,使得大部分血管像素梯度的法向量(流向特征)都指向同一方向,流向特征熵值小;而结节上的像素梯度法向量方向杂乱无章,流向特征熵值大.大部分血管像素到结节中心的测地线距离比结节像素到结节中心的距离大.基于上述血管与结节差异,文中提出了一种基于流向特征熵和测地线距离的K均值聚类算法来分割结节.针对132个临床CT影像的肺结节(104个孤立型和28个粘连血管型),12个LIDC集合1的肺结节(4个孤立型和8个粘连血管型)和182个LIDC集合2的肺结节(25个孤立型肺结节和157个粘连血管型肺结节),评估实验结果和影像科医生手工绘制的金标准相比较,孤立型肺结节分割正确率分别为100/104(96.2%),4/4(100%),24/25(96.0%),粘连血管型分割正确率分别为26/28(92.9%),7/8(87.5%)和149/157(94.9%).实验表明,该方法能在短的时间内正确地分割孤立型结节和粘连血管型结节且具有好的鲁棒性.     

氨工质脉动热管的可视化启动和传热性能研究

开展了以氨为工质的脉动热管的可视化启动和传热性能实验研究.实验所用6弯脉动热管由石英玻璃制成,玻璃管外径和内径分别为6和2 mm.通过可视化手段观测脉动热管的流型转换特征和启动特性,并重点研究了脉动热管在不同倾角下的温度波动趋势和热阻分布规律.结果显示,氨工质脉动热管在任意倾角下都能顺利实现启动.运行稳定后其整体热阻可以低到0.02℃/W,表明热量能够十分迅速地从热端传到冷端,并且热阻随着倾角的增大而减小.     

基于互信息熵差测度的医学图像自动优化分割

分割问题是医学图像处理领域的热点和难点之一. 特别是如何自动确定图像中分类类数（NC）以及如何对含有病灶的医学图像进行分割这两个问题一直未能得到很好的解决. 因此, 提出一种基于互信息熵差（dMI）测度的模糊交叉分割算法（DDC）. 实验结果表明, dMI揭示了分割图像与原图像的内在联系, 因而得以有效地确定NC, 而DDC算法对含有不同病灶的不同模式的医学图像能够进行自动优化分割.     

基于增强协同与减少耗散的对流传热强化理论研究

对流传热具有守恒、协同和耗散三大特性,揭示其内在联系与基本规律对发展对流传热强化理论意义重大.本文基于能量和动量传输的本构和守恒关系,全面审视对流传热的多场协同与不可逆耗散机制,分析流体传热、耗功及惯性协同角之间的相互关系,提出反映对流传热不可逆耗散的热效率和?效率,探索基于增强协同与减少耗散的对流传热强化理论.基于此,提出一种V型复合肋槽强化传热管并进行湍流换热计算模拟.研究发现:与光滑圆管相比,在管壁形成V型复合肋槽可减小强化管的传热和惯性平均协同角,热效率和?效率分别超过92%和34%,性能和效能评价系数分别为1.22～1.69和0.53～1.07.     

竖直壁面敷设多孔层强化膜状凝结传热的分析

基于多孔介质的弥散特性,建立了坚直壁面上利用多孔层强化膜状凝结传热的物理数学模型,通过数值模拟研究了多孔层厚度,有效导热系数的影响考究了多孔层强化凝结传的特性。孔层厚     

基于奇异熵定阶降噪的水工结构振动模态ERA识别方法

针对原型动力试验激励难的问题,结合水工结构在工作状态下环境激励荷载的特点,直接根据水工结构在工作环境激励荷载作用下的动力响应识别结构的动力特性,提出一种利用特征矩阵奇异熵对信号进行降噪、重构、定阶以及模态参数识别的方法,解决了系统特征矩阵定阶难的问题,揭示了结构在工作状态下的模态阶次及模态特性。最后将该方法应用于二滩拱坝在不同泄洪工况下的模态参数识别以及李家峡双排机厂房在停机过程中的结构振动频率识别。该方法的提出,为解决大型水工结构在工作环境激励下的模态参数识别问题提供了捷径。