基于EEG与EOG信号的疲劳驾驶状态综合分析

疲劳驾驶时,司机的脑电信号和眼电信号特征均发生显著变化,本文针对这两类信号进行分析研究,利用这两类数据综合分析判断司机是否处于疲劳驾驶状态.首先对采集的脑电信号进行小波包分解,提取信号中的α波,并计算其相对功率谱P;然后利用Pearson相关系数分析两路对称导联F7,F8中眨眼信号特征,去除干扰;最后利用BP神经元网络对眨眼信号进行识别,计算眨眼频率.结果表明,利用眼电信号和脑电信号特征综合分析司机眨眼动作,能准确识别出眨眼信号,并能正确检测人的驾驶疲劳状态的变化.     

基于EEG与EOG信号的疲劳驾驶状态综合分析

疲劳驾驶时,司机的脑电信号和眼电信号特征均发生显著变化,本文针对这两类信号进行分析研究,利用这两类数据综合分析判断司机是否处于疲劳驾驶状态.首先对采集的脑电信号进行小波包分解,提取信号中的α波,并计算其相对功率谱P;然后利用Pearson相关系数分析两路对称导联F7,F8中眨眼信号特征,去除干扰;最后利用BP神经元网络对眨眼信号进行识别,计算眨眼频率.结果表明,利用眼电信号和脑电信号特征综合分析司机眨眼动作,能准确识别出眨眼信号,并能正确检测人的驾驶疲劳状态的变化.     

EEG信号数学模型与广义非线性动力学方程

从脑电信号与非线性动力学各种物理量之间的对应关系人手,在Van der Pol方程基础上推导了表达脑电信号的广义非线性动力学方程组系统,讨论了该系统的特性和3种求解方法,指出混沌系统内部存在吸引子突然消失(边界激变)或膨胀(内部激变)现象.     

疲劳状态下EEG信号α波的最大李雅普诺夫指数估算

脑电信号(EEG)的α波在人体的疲劳评估中具有重要作用,通过脑电信号的α波,可以挖掘更多的有关人体疲劳的信息.利用非线性动力学的方法对EEG信号α波进行了研究,比较了疲劳与非疲劳EEG信号α波之间的非线性动力学上的差别.人在疲劳与非疲劳下的EEG信号α波最大李雅普诺夫指数是不同的,当出现疲劳时指数减少,因此李雅普诺夫指数可作为人体是否疲劳状态的特征刻画指标.文中非疲劳状态的最大李雅普诺夫指数为0.436 67,疲劳状态者的最大李雅普诺夫指数是0.335 57,它们均为混沌信号,但是处于疲劳状态节律的混沌程度明显比处于非疲劳状态的混沌程度低.     

超声强化亚临界CO2萃取的动力学模型及机理

为了研究超声强化亚临界CO2萃取的机理,说明超声对亚临界CO2萃取的传质强化效果,借助萃取动力学模型对实验数据进行了拟合,并通过超声空化阈值的理论计算,得到亚临界CO2的空化阈值随温度和压力的变化,同时结合超声空化的验证实验,探讨了超声在亚临界CO2中的空化情况.结果表明:动力学方程能够较好地拟合萃取实验结果,模型方程中有无超声的E∞和k值的差异也证实了超声对亚临界CO2萃取有明显的传质强化效果;相对较高的温度和较低的压力更有利于超声空化效应的产生;亚临界CO2在理论计算不可能出现超声空化的条件下同样存在空化效应,此现象尚无合理的解释;超声强化亚临界CO2萃取的机理包括空化效应和强化传质.     

临界理查森数对不稳定状态下边界层模拟的影响

在边界层参数化方案中,临界理查森数可以用来判断湍流状态和计算边界层高度。大部分模式会将临界理查森数设置为常数,但实际上它会发生改变。本文基于WRF（Weather Research and Forecasting）中尺度数值预报模式和YSU（Yonsei University）边界层参数化方案（以下简称WRF/YSU）,以一次夏季的晴好天气过程为背景,研究了当临界理查森数发生变化,会对气象场和边界层湍流产生的影响。结果表明：（1）当临界理查森数增加时,大范围区域的边界层的高度会增加。在时空上能够体现出来。在空间上,边界层高度分布不均。从时间上看,在下午边界层高度受到的影响最大;（2）理查森数的临界值增加,湍流扩散系数也增大,水汽混合比增加,并且地面热通量总体增大,又会进一步使边界层高度增大;（3）YSU方案中湍流扩散方程由一个局部项、一个非局部项和一个夹卷项组成。对于热通量,夹卷项对总热通量的贡献与局部项和非局部项的贡献相当。对于水汽和动量通量,局地项及夹卷通量项在边界层中最大。     

跨临界碳氢二元混合物的水动力学与传热特性实验研究

针对超燃冲压发动机热防护所采用的再生主动冷却技术中的流动不稳定问题,对亚超临界二元碳氢混合物的流动及传热特性进行了实验研究。基于流动方向对水动力学特性影响的实验结果,即水平管路较竖直管路更容易发生静态不稳定现象,研究了水平管内不同混合比例的二元混合物的水动力学及传热特性。结果显示:流动不稳定起始点(OFI)与换热过程极值点对应,说明水动力学特性与其换热过程具有耦合关系;二元混合物的水动力学特性基本规律与纯物质相同,增加易挥发物的比例会使OFI对应的质量流量向更大的方向移动。通过包含3个对OFI有影响的参数的两组无量纲数对混合物流动不稳定起始点进行线性拟合,得到了混合物的静态不稳定区间的起始边界。此项研究将OFI与传热过程进行耦合分析,对预测混合物的流动不稳定边界以及发动机主动冷却技术的通道设计具有参考价值。     

作大范围运动功能梯度材料梁的动力学特性研究

采用假设模态法和有限元法两种离散方法描述柔性梁的变形场,对作大范围运动的中心刚体-功能梯度材料梁的动力学特征进行研究。假设功能梯度材料的物理参数为沿着梁厚度方向变化的幂函数,考虑梁的纵向拉伸变形和横向弯曲变形,同时计及横向弯曲变形引起的纵向缩短,即非线性耦合项,运用第二类Lagrange方程推导得到两种不同离散方法描述的具有统一形式的系统刚柔耦合动力学方程。通过与假设模态法的数值仿真结果对比,验证所建立有限元模型的正确性。通过大变形算例,说明基于小变形假设的假设模态法计算上的局限性。在此基础上讨论功能梯度指数对作大范围转动柔性梁动力学特性的影响。结果表明基于小变形假设的假设模态法并不能处理大变形问题;在功能梯度材料梁其他物理参数不变的条件下,梁的最大位移随着功能梯度指数N增大而增大;横向弯曲固有频率会随着转速的增加而变大;当转速一定时,固有频率会随着功能梯度指数N增大而减小。     

低功率状态下煤液化油的雾化特性

利用某航空发动机离心式雾化喷嘴,对煤液化油在冷态下的雾化效果进行了实验研究,并与石油基3号喷气燃料(RP3)的雾化效果进行了对比。实验结果表明:煤液化油雾化粒子的直径随燃油压力的增大而减小,当压力增加到1.3MPa后,再增加燃油压力,对粒子直径影响不大。小粒径粒子主要集中在雾锥中心区域,在雾锥边缘处粒子直径较大。与RP3喷气燃料对比结果表明,相同条件下煤液化油的雾化粒子Sauter平均直径高于RP3喷气燃料。     

双眼竞争平均交替速率的客观检测

双眼竞争是两侧不相融合的单眼图像刺激形成主观意识交替占优的现象.为实现对双眼竞争中意识交替平均速率的客观检测,提出了一种将相位锁定与互功率谱估计相结合的脑电分析算法,利用频率标记双眼竞争过程中记录的脑电信号.在对6例实验数据的分析中,客观检测平均速率与主观报告相差10%以内.该方法抗噪性能好,不需要主观参与,适用于无法言语表达的婴儿及老人受试.平均交替速率作为一项辅助诊断指标,对老年痴呆症、儿童多动症等多种神经障碍疾病的诊断具有应用前景.     

动臂变幅工况下旋挖钻机工作装置的动力学特性

为研究和提高旋挖钻机工作装置的力学性能,对动臂变幅工况下工作装置的动力学特性进行分析。基于动静法建立动力学模型,在Simulink仿真平台上构建基于MATLAB函数的仿真模型并进行仿真分析。研究结果表明:动臂变幅时,无论动力头和钻杆处于钻桅的什么位置,对动臂变幅液压缸提供的主动力都没有影响;当钻桅倾角为0°时,动臂变幅液压缸提供的主动力的变化最小,当钻桅倾角为95°时,动臂变幅液压缸提供的主动力的变化最大。     

激励频率影响下的碰摩Jeffcott转子的非线性动力学行为分析

机械设计中为提高旋转机械的输出功率,采用的重要措施之一就是缩小旋转机械转子与静子之间的间隙,从而导致转静子间的碰撞与摩擦的可能性增大。所以大型旋转机械中动静件间碰摩是机组运行中常见的故障,主要发生在机组动静叶片密封、转子轴封以及滑动轴承等处。如果碰摩现象经常发生,使转子或叶片长期受到冲击作用,就有可能导致叶片的断裂,甚至引发其他严重故障,造成重大经济损失甚至人员伤亡。因此,通过试验探究转子系统碰摩发生的振动特征,特别是早期碰摩特征,并设法检测这些特征,对于转子系统避免碰摩故障及急发性故障的发生以及机组的良好运行无疑具有现实的意义。     

纳米气泡作用下的不同粒度煤泥浮选动力学特性

颗粒粒径的大小是影响浮选的重要因素,一般来说,浮选入料粒度过粗或过细都会对浮选效率与速率产生不利影响。纳米气泡由于尺寸小、比表面积大以及生存周期长等特质,逐渐成为浮选领域研究的热点,研究纳米气泡浮选过程中的颗粒粒度效应具有重要意义。本文采用水力空化作为纳米气泡产生方式,使用原子力显微镜观测固液界面的纳米气泡,通过浮选试验以及引入六种浮选动力学模型拟合试验数据,研究了纳米气泡对不同粒度级煤泥浮选动力学的影响。试验结果表明,固液界面的纳米气泡呈圆盘状同时具有超大的疏水角,纳米气泡的引入可以使各粒度级煤泥的浮选精煤可燃体回收率得到1%?5%的提高,同时纳米气泡会引起中等粒级精煤灰分的提高以及细粒级精煤灰分的降低。经比较,经典一级动力学模型为最佳浮选动力学模型,各粒度级浮选动力学规律不会因纳米气泡的加入而发生改变。纳米气泡可以使?0.5+0.25 mm粒级的浮选速率常数由2.70增加至4.33,但同时分别会造成?0.25+0.125 mm与?0.125+0.074 mm粒级浮选速率常数15.45%与8.59%的下降,此外,?0.074 mm粒级煤泥的浮选速率在纳米气泡作用下得到13-18%的提高,对于粗、细等难浮煤泥浮选效率与速率的提高是纳米气泡强化煤泥浮选的重要原因。     

回转状态下导管螺旋桨水动力特性的数值模拟

采用滑移网格技术和计算流体力学方法,在导管螺旋桨所在的流域内求解其N-S方程,以此模拟在作回转运动的水下机器人流场作用下导管螺旋桨的推力特性,观察螺旋桨在这一环境下的水动力现象.计算结果表明:当来流从尾部流向机器人时,对于尾导管螺旋桨,有机器人影响时其推力系数比无机器人时要小,对处于机器人舷侧的螺旋桨,有机器人时其推力系数比无机器人时要大;当来流从首部流向机器人时其情形刚好相反;而当机器人轴线与流向大致垂直时,有无机器人对螺旋桨推力系数的影响不大.     

基于去趋势波动分析的不同特征音乐刺激下脑电特性

旨在研究受试者对不同特征音乐的心理生理反应, 探索脑电长程关联特性. 招募 10 名在校学生作为受试者, 参与 4 种具有不同物理特征的音乐聆听任务, 并完成自我情绪评价, 同步采集受试者任务期间的头皮脑电信号. 针对音乐刺激脑电的非平稳非线性特性, 使用一种检测非平稳时间序列的长程相关性非线性方法——去趋势波动分析, 通过计算脑电信号分频段序列的标度指数分析脑电信号长程相关性, 并结合行为学数据, 探究不同音乐特征对情绪加工的影响. 实验结果显示, 升调版欢快乐曲诱发的积极情绪感受会显著降低, 而无论升调还是降调都会显著降低悲伤音乐诱发的悲伤情绪效应; 在不同音调特征的音乐刺激诱发下, 受试者在 alpha, beta 频段上还表现出明显大脑偏侧化特点, 左半球脑动力表现更活跃. 所应用的标度指数可以反映不同音乐刺激下脑电的特异性.     

脉冲力加载下的叶片-机匣动力学特性研究

针对叶片与机匣碰摩故障,将叶片简化为悬臂梁,采用Timoshenko梁单元建立了叶片在脉冲力加载下的动力学方程,同时考虑了柯氏力与离心力的影响.对不同转速下的叶片的动力学特性进行数值仿真.通过分析发现,在低转速时,叶尖位移的振动与脉冲力加载同步,并且在力消失后,叶片处于高频振动;而在高转速时,叶尖振动会由于惯性等原因,与力的加载不同步,表现出非线性特征,而自由振动时间较短,很快便进入下一周期,叶片处于低频振动.并且发现,由于离心刚化的作用,使得高转速时叶片的位移要小于低转速时的位移.     

高温下乙醇/异辛烷混合物着火特性的反应动力学研究

为探究高温条件下在异辛烷中掺混乙醇对其着火滞燃期的影响,对乙醇/异辛烷混合燃料的自着火特性进行了实验和理论研究。通过反射激波管平台和数值模拟计算研究了异辛烷掺混不同摩尔分数的乙醇后在初始压力为0.2或1 MPa、温度范围为1 100～1 900 K、当量比为1.0下的着火特性和化学反应机理。研究结果表明,乙醇/异辛烷混合燃料的滞燃期随乙醇掺混量的增加和随压力的升高而减小,在高温下滞燃期随温度的升高而减小,且滞燃期的对数和温度的倒数近似呈线性关系。通过多元线性回归法拟合了滞燃期的Arrhenius公式,验证了Nour Atef机理与本实验的吻合性;通过反应路径和滞燃期敏感性分析,从化学动力学角度可知,掺混乙醇对着火滞燃期的影响本质上是由于掺混乙醇产生的大量OH活性基促进了反应,从而缩短了混合燃料的着火滞燃期。     

弯曲振动圆盘变幅器的动力学特性研究

根据圆盘在珩齿加工过程中只有圆节线的弯曲振动,并采用圆锥型变幅杆,推导了变幅杆和圆盘组成的变幅器的频率方程,求出了变幅器设计参数的数值解;用有限元对该变幅器进行模态分析,发现谐振频率与数值解接近.在此基础上,对设计的变幅器进行了动力学实验,测得的动力学参数与理论结果一致.通过计算变幅器中变幅杆和圆盘各自独立的谐振频率,发现与变幅器的谐振频率误差较大,说明变幅器设计时必须同时考虑变幅杆和圆盘的影响,否则设计的变幅器谐振频率误差过大.     

费米子动力学对称模型SU(3)内禀态下的平均核子数密度及核形变的解析式

给出了费米子动力学对称模型中的SU(3)对称极限的内禀态下的平均核子数密度.建立起传统的几何模型和费米子动力学对称模型的微观联系.并求得核形变的近似解析表达式.     

爆破荷载作用下岩石破坏特性的“共轭键”基近场动力学数值模拟研究

近场动力学是一种基于非局部弹性理论的积分形式的无网格数值方法.本文为克服传统近场动力学模型中的固定泊松比问题,建立了"共轭键"基近场动力学模型,实现了岩石爆破破坏特性的近场动力学数值模拟.通过引入"共轭键"转动角度及建立微观和宏观变形能的等效关系,推导了"共轭键"基近场动力学模型中的法向刚度参数及切向刚度参数与宏观力学参数之间的关系.另外,通过对影响域中每根"键"所储存的能量密度与临界"键"能量密度进行对比,判断近场动力学模型中的"键"是否断裂,从而实现裂纹起裂、扩展及连接过程的数值模拟.三个数值算例说明:该模型能有效地模拟岩石爆破破坏特性.数值算例与试验结果对比表明,本文所提出的数值方法可以预测岩石材料的爆破破坏模式及特性.