三相土壤分形导热系数模型

土壤热导率的预测准确性对地源热泵和钻孔热能等地热相关结构设计至关重要,基于土壤复杂、随机、自相似性的微观结构特征,使用分形理论,考虑土壤的孔隙率和颗粒排列等参数对土壤弯曲度的影响,建立三相土壤有效导热系数毛细孔物理模型和对应的有效导热系数数学模型,将模型预测结果与已有实验数据进行了对比。结果表明：增加土壤颗粒排列等参数后的模型对孔隙率在0.21～1的土壤热导率预测有较高的准确性,且不同孔隙率的三相土壤热导率与土壤颗粒排列阻塞参数有关,孔隙率越大、阻塞参数越小模型预测越接近实验结果;弯曲度改变对热电比模型的串并联比例有直接影响,土壤颗粒排列对弯曲度的影响随孔隙率的增大而减小,弯曲度与三相土壤热导率的变化趋势成反比。相关结果有助于地埋管与管外三相土壤换热效率的研究。     

立方型及CPA状态方程对极性缔合物质预测能力的评价

采用22种极性缔合物质的热力学性质评价CPA、SRK、PR和PR-Sun状态方程的预测能力，比较仅采用蒸气压、同时采用蒸气压和液体体积两种方法回归CPA状态方程参数的准确性。结果表明，CPA-1和CPA-2状态方程对蒸气压预测结果的平均相对偏差（ARD）均小于0.50%，对蒸发焓预测结果的ARD分别为8.30%和8.24%,CPA-2状态方程对液体体积的预测结果明显优于CPA-1状态方程，其ARD为1.90%。CPA-1和CPA-2状态方程对缔合物质热力学性质的预测结果优于立方型状态方程，且以蒸气压和液体密度同时回归的CPA模型参数优于仅以蒸气压回归的参数。     

含腐蚀缺陷管道拉伸应变能力预测模型研究

在埋地管道的基于应变设计和评估中,准确和可靠的拉伸应变能力(TSC)预测至关重要。国际管道研究理事会和可靠能源系统中心等研究机构提出的多种TSC预测模型均不适用于具有腐蚀缺陷的管道。鉴于此,本文基于经全尺寸管道拉伸实验验证的广泛参数有限元分析,提出了一种适用于腐蚀管道的TSC预测模型。在所提出的模型中,根据TSC与影响参数之间的相关关系,构建了一个缺陷几何因子函数以描述腐蚀缺陷尺寸(缺陷深度、宽度和长度)对拉伸应变能力的影响。通过非线性回归分析和误差分析验证了所提出模型的准确性和可靠性。结果表明：与有限元结果相比,所提出模型的平均预测误差为5.78%;与实验测试结果相比,模型的最小和最大预测误差分别为3.68%和24.51%;模型的预测范围可以满足应变设计地段腐蚀管道实际安全评估的需求。     

基于时间序列ARIMA模型的电力负荷短期预测分析

科学的预测电力负荷数据可以更有效地进行电力生产规划和电力供需调整。本文基于代顿市2017年度电力负荷数据构建ARIMA模型,并使用该模型预测2018年的第一个月。并与1月份的实际数据进行比较,验证了模型的真实性和可靠性。研究结果表明:ARIMA(1,1,1)具有良好的预测结果和准确的预测精度。平均预测误差约为4.00%,达到了最小误差的预测效果。     

基于自编码器和极限学习机的工业控制网络入侵检测算法

针对目前未知工业控制网络攻击检测方法处于初级阶段,浅层次的选取特征分类导致检测率较低的问题,提出一种稀疏自编码-极限学习机入侵检测模型。该文所提算法通过深度学习的稀疏自编码器在训练时结合编码层的系数惩罚和重构误差对高维数据进行特征提取,再运用极限学习机对提取的特征进行快速有效地精准分类,使用工控入侵检测标准数据集对算法准确性进行了验证,通过和不同类型的入侵检测模型进行比较。结果表明:该文方法可以有效提升入侵检测系统性能,符合工业控制入侵检测"高精度、低误报"的要求。     

非饱和多孔介质有效导热系数模型

多孔介质有效导热系数是研究地源热泵、土壤及岩土热储、材料热质传递的重要参数,运用分形理论,建立了一种预测非饱和多孔介质有效导热系数的分形物理模型和相应的有效导热系数计算公式,基于MATLAB数值分析显示模型计算结果与实验测量值具有较好的一致性,并通过该模型探讨了相关微观参数对多孔介质有效导热系数的影响,结果显示弯曲度分形维数、孔隙率与多孔介质导热系数呈负相关,固液相占比、饱和度、固相基质边长与多孔介质导热系数呈正相关,当孔隙率大于78.4%时,导热系数较小的孔隙相对多孔介质有效导热系数影响较大。     

土石坝漫顶溃决模型的分析比较

为解决由现场溃坝过程记录资料匮乏导致的大量土石坝漫顶溃坝模型得不到工程验证的问题,在分析总结17种土石坝漫顶溃决机理模型基础上,以唐家山堰塞坝1/3溃坝事故为工程背景,选取BREACH模型、DB模型和IWHR模型对其溃坝过程进行数值模拟,研究这3种模型计算得到的筑坝材料冲蚀速率、流量过程线和水位变化曲线与实测值的差异。应用BREACH模型研究了筑坝材料的黏聚力、内摩擦角、不均匀系数和孔隙率对流量过程线的影响。结果表明:(a)IWHR模型预测的洪峰流量最大,BREACH模型次之,DB模型最小;(b)与实测数据相比,DB模型和IWHR模型预测的峰现时间提前,BREACH模型预测的峰现时间推迟;(c)随着黏聚力和内摩擦角的增大,计算峰值流量减小,峰现时间延后;(d)随着孔隙率和不均匀系数的增大,计算峰值流量增大,峰现时间提前;(e)不均匀系数和孔隙率对溃坝计算结果的敏感性尤为显著。     

高效液相色谱测定棉田不同土壤深度二甲戊灵残留量

为了研究二甲戊灵在棉田不同深度土壤中的残留动态,明确不同土壤深度对二甲戊灵消解的影响,本研究采用HPLC法检测不同土壤深度的二甲戊灵在不同时间的残留量。结果表明:目标峰的分离效果好,最低检测浓度为0.005-10 mg/L时,相关系数为0.9981;二甲戊灵回收率为92.97%-94.33%,相对偏差(RSD)为3.79-4.57,最小检出量为0.05 mg/L。二甲戊灵在棉田的耗散遵循一级动力学方程;二甲戊灵在棉田半衰期为7.8-15.1d;土壤深度对二甲戊灵半衰期有影响。0、900、1350、1800 g/hm2(a.i.)二甲戊灵在不同深度0-5、5-10、10-15、15-20 cm土壤中,残留动态不同,土壤深度越深,二甲戊灵耗散越快。     

重金属砷在饱和土壤中迁移过程模拟

重金属污染预测和评估是土壤与地下水修复的重点与难点,土壤中重金属迁移过程模拟能够为污染防治和水资源保护提供科学指导。本文基于有限元方法,建立了三维地下水重金属溶质运移模型,考察南京某化工场地重金属As(V)的迁移运动规律。数值模拟通过改变渗透系数、弥散度、分配系数、孔隙率,对比分析不同参数条件下,重金属As(V)溶质在土壤中的迁移规律。引入敏感性指数作为量化指标,比较各参数对重金属砷迁移的影响。数值分析结果表明：污染晕中心砷质量浓度随污染物持续通入逐渐增加到7.12 mg/L,污染范围不断扩大,纵向迁移距离远大于横向;七年后污染物不再注入,污染范围在水流的作用下整体往下游迁移,污染晕中心浓度不断下降,第40年污染晕中心往下游迁移6.5 m,浓度已下降为0.33 mg/L。连续注入污染物10年情况下,增加渗透系数与弥散度都会导致污染晕中心As(V)浓度下降,纵向迁移距离增加;分配系数增加则出现污染晕中心浓度与纵向迁移距离都减少的情况;由于土壤对重金属As(V)的吸附较强,在参数±50%的变化中,分配系数对重金属的迁移距离影响较大,与渗透系数、弥散度的影响程度相当,敏感性指数分别为18.0%、18.0%与16.3%;孔隙率敏感性指数为0.006%,在本文模型下对重金属As(V)迁移的影响几乎可忽略。     

轴类间隙内摩擦损失模型验证及流动特性分析

为准确预测旋转机械轴类间隙内的摩擦损失,对4种常见摩擦损失模型进行系统地验证,并对间隙内的流动特性进行详细分析。首先基于公开发表的间隙内摩擦损失和速度分布实验数据校验了数值方法,其次考核了在不同线速度和流体密度条件下4种摩擦损失模型的预测精度,分析了间隙内的流动特性。研究结果表明：采用雷诺应力湍流模型计算的摩擦损失和速度分布与实验结果偏差较小,验证了数值方法的可靠性;当线速度为74～233 m/s时,模型2、模型4的预测结果与数值计算结果的相对偏差均小于10%,模型1、模型3的预测结果与数值结果偏差较大;当压力为0.1～2.1 MPa时,间隙内的摩擦损失随着压力升高呈线性增加;当雷诺数为10⁴～6×10⁴时,模型2的预测结果与数值计算结果接近,最大相对偏差为1.44%;当雷诺数大于6×10⁴,模型4与数值计算的结果接近,最大相对偏差为6.15%;流场结果显示,间隙内会存在周期性泰勒涡,速度沿径向被分为3个区域,壁面处的涡量大于中心处涡量。研究结果可为摩擦损失模型的选择提供依据,为发展高精度损失模型提供参考。     

三峡库区森林土壤有机碳空间分布模型的建立

森林土壤有机碳(SOC)深度分布模式影响其稳定性,一般下层SOC较上层稳定。笔者选取三峡库区秭归县马尾松林地、退耕林地、针阔混交林地等3类森林类型的黄壤、黄棕壤、石灰土、紫色土等4类土壤类型共12种组合,通过典型地段取样法构建研究区SOC密度的深度分布模型,确立模型参数与土壤性质的回归关系,确定土壤传递函数(PTFs)方程式。结果表明:森林类型仅在土壤表层影响SOC密度,土壤类型对SOC密度影响不显著,土壤质地对各深度层SOC密度影响显著; 黏土表层SOC密度比砂质土高,SOC密度随深度下降的速率受土壤质地和森林类型的影响,黏土SOC下降速率高于砂质土; 通过森林类型和土壤质地信息,构建的模型可以预测SOC深度分布模式; 运用构建的模型估算出三峡库区黑沟小流域30 cm土层内SOC储量约为(5 290.32±74.85)t,0～100 cm土层SOC储量约为(8 280.87±120.98)t,0～30 cm土层SOC储量约占整个剖面层的63.89%。     

基于深度学习的CT影像预测胃癌HER2状态

目的:构建并验证一个深度学习模型，旨在全自动流程地对胃癌病灶进行检出并预测胃癌患者人表皮生长因子受体(HER2)状态。方法:回顾性收集经手术病理证实为胃癌及明确HER2状态的135例胃癌患者CT及临床数据(HER2阴性88例；HER2阳性47例),随机分为训练集(n=95)和验证集(n=40)。基于级联nnUNet神经网络建立胃分割模型和胃癌自动检出模型，选择合适区域，以此建立基于ResNet网络的HER2状态预测模型，并验证模型的预测性能。结果:胃分割模型五折交叉验证的Dice系数为91.4%。胃癌检出模型在训练集和验证集中检出率分别为96.8%和97.5%。HER2预测模型敏感度训练集为78.1%,95%置信区间(CI)(61.2%,88.9%);验证集为71.4%,95%CI (45.4%,88.3%)。特异性训练集为67.9%,95%CI (54.8%,78.6%);验证集为69.2%,95%CI (50.0%,83.5%)。ROC曲线下面积(AUC)训练集为84.0%,95%CI (76.4%,90.7%);验证集为78.6%,95%CI (65.9%,90.0%)。结论:本...     

利用SVM-LSTM-DBN的短期光伏发电预测方法

为解决传统预测算法的不足,利用深度信念网络(DBN)耦合支持向量机(SVM)和长短期记忆神经网络(LSTM),提出一种新的光伏功率组合预测方法.分别构建以高斯径向基函数为核函数的支持向量机预测模型、4层长短期记忆神经网络为单项预测模型,通过深度信念网络组合,优化预测结果并输出.根据实际出力和预测结果的误差,利用DBN动态调整以获得最优值,进一步验证SVM-LSTM-DBN模型的有效性和准确性,并以新疆维吾尔自治区某光伏电站的实测数据进行仿真验证.结果表明:基于SVM-LSTM-DBN组合的光伏出力预测模型与单一模型相比,预测精度明显提高.     

多孔介质曲折度对膨润土衬垫渗透性能的影响

膨润土的颗粒膨胀所引起的孔隙率及流径曲折度的改变是影响膨润土衬垫(Geo?synthetic Clay Liner,GCL)防渗性能的关键.通过COMSOL建立模拟膨润土中渗流的数值模型,研究了膨润土颗粒膨胀过程对GCL防渗性能的影响.COMSOL模型研究结果表明,流体通过膨润土粒间孔隙时,边界通道的最大速度明显小于非边界通道速度,这与泊肃叶公式的基本结论一致,初步验证了模型的准确性.同时,微观粒子速度分布规律与宏观流体场的速度分布规律基本一致,因此可以从微观的角度研究GCL的宏观渗透规律.利用COMSOL中的粒子轨迹监测方法,分析了颗粒膨胀对膨润土孔隙率和流径曲折度的影响.研究结果表明,流径的曲折度随孔隙率的增加而减小,且呈指数函数关系.基于GCL试样的多孔介质毛管模型和修正泊肃叶公式,考虑GCL孔隙率与流径曲折度之间的指数函数关系,提出了能综合反映孔隙率与流径曲折度影响的GCL渗透系数理论预测模型,并将理论预测结果与已有文献试验数据进行了对比,两者的比值介于1/5～5,验证了模型的准确性.     

汾渭盆地西北缘巨厚黄土湿陷特性现场试验研究

方便、快速、准确地获取黄土湿陷性参数对我国西部地区重大工程建设中解决湿陷性问题具有重要的意义。以汾渭盆地西北缘具有代表性的彬州新民塬区巨厚层黄土为研究对象,在对5 987组原状试样进行压缩试验的基础上,系统研究黄土物理指标随深度的变化规律及单一指标与湿陷系数相关性。根据湿陷系数与各单物理指标相关性系数的高低,结合指标的类别,选取密度、孔隙率和饱和度3个指标作为黄土湿陷的多物理指标模型的因子,采用线性回归法建立了湿陷系数与3个相对独立物理指标的多元线性预测模型。验证结果表明,所建立模型预测精度较高,可以满足该区域黄土湿陷系数预测及工程应用要求,可为该地区快速准确地评价黄土湿陷特性提供了依据。     

抚仙湖上游土壤重金属污染负荷计算及来源解析

通过定量方法计算污染物负荷、开展污染源解析,是进行环境管理、风险防控以及污染治理的重要依据,也是制定环境保护政策的重要前提．本文应用逸度模型开展澄江县抚仙湖上游地区土壤重金属污染负荷计算,预测模拟抚仙湖区域环境中重金属分布状态．在此基础上,利用非负约束因子模型和化学质量平衡模型耦合开展污染源解析研究．结果表明:抚仙湖上游澄江县区域重金属主要存储在土壤介质中,占总量的80%以上;土壤中重金属主要来源于工业生产和化肥农药的使用,分别占40.16%和40.79%,是区域重金属污染防控管理的重点．污染负荷及来源解析结果能够为该地区环境质量评估及污染防控提供科学的数据支撑．      

流溪河小流域3种林分的土壤水分物理性质

采用环刀法测定了流溪河流域常绿阔叶林、毛竹林和荔枝林的0~60 cm土壤水分物理性质。结果表明：(1)3种林分的土壤密度都是随着土层深度的增加而增加,其大小分别为荔枝林1.45 g/cm3、阔叶林1.22 g/cm3、竹林1.11 g/cm3。(2)3种林分0~60 cm土壤孔隙度随着土层深度的增加而减少。竹林土壤的总孔隙度和毛管孔隙度最大,荔枝林和阔叶林的总孔隙度相差不大;非毛管孔隙度分别为阔叶林11.51 %、竹林7.38 %、荔枝林5.91 %。(3)3种林分0~60 cm土壤的蓄水能力大小分别为阔叶林63.39 mm、竹林41.86 mm、荔枝林33.96 mm;3种林分的排水能力大小分别为阔叶林65.44 mm、竹林43.59 mm、荔枝林34.68 mm。因此,流溪河流域不同林分的土壤水分物理性质存在明显的差异：竹林在密度、总孔隙度和毛管孔隙度指标上优于阔叶林和荔枝林,而阔叶林则在土壤蓄水、排水指标上优于竹林、荔枝林。     

基于应变能的砂土液化势BP神经网络模型评估

液化是地震引起的最具破坏性的现象之一.能量法是液化势评估的常用方法,但已有的模型未考虑细粒含量临界值以及参数不确定性对液化势的影响.因此,本研究基于应变能(W),将数据库以细粒含量28%为临界值分成两个数据集,分别构建了两个BP神经网络(ANN)模型来对砂土液化势进行评估,并通过蒙特卡罗模拟结合响应面分析法进行参数敏感性分析,分别评估了细粒含量临界值以及参数不确定性对土壤液化势的影响.结果显示,提出的两个ANN模型比其它4个现有的模型具有更高的预测性能,其中当仅考虑细粒含量小于28%样本构建模型时,模型预测精度最高,拟合优度达到0.81;敏感性分析表明参数不确定性对砂土抗液化性能存在影响且程度不同,其中曲率系数对W的影响较大,建议在构建模型时加以考虑.     

幂等矩阵线性组合表出零矩阵和单位矩阵的研究

研究3个不同的乘积两两可交换的非零幂等矩阵P1,P2和P3的线性组合表出零矩阵或单位矩阵的所有可能的情况.使用了与已有文献不同的方法,从所对应的{0,1}上线性方程组的全非零解的存在性和结构出发,对问题作了完整的解答;特别是当幂等矩阵P1,P2和P3线性无关时,在置换相似下,只有以(1,1,1),(-1,1,1) 和 1/2(1,1,1)为组合系数的3种方式来表出单位矩阵.     

HFC-227ea热力学物性的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟算法研究了七氟丙烷 (HF C-2 2 7ea)的热力学物性。通过将 HFC-2 2 7ea作为极性的两质点 L ennard-Jones流体处理建立了相应的势能模型。利用等温等压系综 +测试粒子 (NPT+ Test Particle)算法对 HF C-2 2 7ea的气液相平衡性质、过冷液和过热蒸气性质进行了模拟。模拟结果与美国国家标准研究所 (NIST)的数据库的最大相对偏差分别在 1.3 % (单相区 )和 1.6% (气液平衡区 )以内 ,表明该模拟方法已可用于物性的预测和工程实际