Design optimization of a C-band traveling-wave accelerating structure for a compact X-ray Free Electron Laser facility

The research and development of a C-band (5712 MHz) high gradient traveling-wave accelerating structure has been in progress for some years at the Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences. Conceptual design of the accelerating structure has been accomplished, and verified by cold testing an experimental model. The first prototype structure is now ready for high RF power tests. To develop a robust high gradient C-band accelerating structure, an optimized constant gradient structure with a 4 /5 operating mode for future X-ray Free Electron Laser facilities is proposed in this paper. This scheme can improve the breakdown stability and beam quality. The high power RF system, four operating modes and disk iris shape are analyzed and optimized.     

一种双隐层RBF神经网络的算法研究

针对RBF神经网络的结构和学习算法的缺点,提出了一种双隐层RBF神经网络(DRBF)模型,并结合网络结构的动态更新策略对网络结构进行实时更新,以梯度下降法对网络参数进行修正,即确保了网络结构的最简化,提高了网络的逼近精度和泛化能力,同时也加快了网络的训练速度.将本算法和传统RBF神经网络算法应用于非线性逼近和电信企业客户流失分类进行性能比较,实验仿真结果证明了本算法的有效性和高效性.     

电子枪加速极对空间电场影响的解析研究

 
推导了电子枪中各电极之间的类平行板电容公式,根据电场叠加原理和点电荷场强公式推导了加入加速极前后电子枪的电场分布解析式,并针对轴上关键区域的电场用Matlab进行了仿真分析,结果显示对于阴极半径0.5mm,阳极内半径5mm、外半径30mm,两极间距110mm的结构,在无加速极时只会在阴极表面1.9mm范围内产生大于1V/mm的强电场,其他位置几乎都为零;加入加速极后轴上电场会急剧增大到原来的几百倍,且加速极数目越多,轴上电场越大,并且加入3个电极时可以形成相对最均匀的电场,说明了电子枪设计加速极的原因和必要性,为电子枪结构的设计提供了一定理论依据.
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加速踏板与地板干涉的偏差分析及稳健性优化

为解决加速踏板与地板之间的干涉问题,提高整车的驾驶舒适性和安全性,建立了3DCS三维装配偏差分析模型,运行蒙特卡洛虚拟装配,得到分析目标的概率统计特性曲线和贡献因子的灵敏度分析结果,并根据偏差分析结果,对加速踏板及加速踏板安装板的定位基准进行了稳健性优化.对比分析优化前后加速踏板与地板距离的显著几何因子影响系数、质量损失函数以及装配质量的不合格率,并绘制测量目标的概率分布图,以验证稳健性优化方案的有效性.分析发现,基于装配偏差分析结果,对显著影响因子进行稳健性优化,可有效提高稳健性优化效率,并保证产品质量满足设计要求.     

基于型面曲率的三角网格快速自适应细分算法

提出一种基于型面曲率的三角网格快速自适应细分算法.该算法通过建立三角网格动态空间索引结构,快速准确获取局部型面参考数据并计算型面曲率.对曲率较大区域进行细分,对较平坦区域只进行网格顶点重定位,不进行面片分裂,实现三角网格的自适应细分.实例证明该算法可提高模型的光顺性与细分效率,以相对较少的面片准确表达模型型面特征信息.     

基于人工梯度结构的声传输特性分析

为了使声波产生不同于传统天然声学材料的反常传输特性,使其在声通信、声探测及声波低损耗定向传输等方面提供新思路,采用COMSOL有限元方法模拟了声波在局域共振型人工梯度结构中的传播特性。仿真结果表明:在波平面经过一系列的低传输后,所设计模型吸收了大多数的入射声波,与此同时,在模型的另一侧,声波重新在出射声波处汇聚出了一个全新的焦点。此外,越接近共振频率,声波的传输特性便相对越好,由于人工声学结构具有设计灵活性及可调控性,因此在实际应用中可以根据具体情况进行结构的设计,使其满足传输声波信号所需的共振频率,以此提高声波传输效率,为实际水下声源探测、声波通信等提供新思路。     

在城市快速发展背景下的建筑设计策略

为了解决我国城市化进程的加快所带来的建筑设计层面上的问题,提出了建筑设计观念的革新,建议采用可持续的设计方法、弹性的设计过程、标准化的设计以及采用开放式的建筑结构设计,同时强调融入情感的建筑设计方法以及建筑师的责任感和使命感,从而提高了建筑设计在城市快速扩张时期的适应性,最终实现人、建筑、环境的和谐发展,达到城市的可持续发展.     

基于软/硬件协同的Java高效虚拟机设计

为完成高效的Java虚拟机(JVM)设计,采用软/硬件协同的FPGA设计方案,分析了软/硬件协同设计的Java虚拟机的处理流程,给出了硬软件的文境切换算法和协同设计方案,并采用JVM的基准程序进行了评估,评估结果表明：选择适当的体系结构及协同设计方法,JVM的性能会得到很大的提高.在虚拟机的常用方法加速不够的情况下,使用协同设计JVM将是比较理想的选择.     

西安城镇化进程中的主要问题及对策研究

城镇化是现代化进程中的重大战略。针对西安城镇化进程中在思想认识、体制束缚、规划编制、建设用地、产业支撑和生态保护等方面存在的问题,提出了相关意见和建议：加强宣传引导,着力解决思想认识问题;注重顶层设计,着力做好规划布局工作;加快基础设施建设,提升综合承载能力;节约集约使用土地,积极化解用地矛盾;优化产业结构,积极提供强大支撑;拓宽融资渠道,多方提供资金保障;注重环境保护,打造宜居生存空间。     

隧道围岩稳定性及其支护作用分析

针对隧道设计中的围岩力学特性及其荷载效应、"支护-围岩"动态作用特点及支护结构体系的协同作用原理3个基本问题进行研究.首先基于对大量山岭隧道围岩变形监测结果的统计分析,指出围岩变形规律和基本特点,以隧道掌子面围岩变形加剧点、初期支护施作和围岩变形稳定作为3个关键节点对"支护-围岩"力学演化过程的作用特点进行分析.提出了"浅层围岩"与"深层围岩"组成复合围岩结构的新理念,对围岩失稳的动态特征进行阐述,并通过计算分析指出了隧道围岩失稳模式、失稳机理和失稳范围的确定方法.基于围岩失稳模式推导作用于支护结构的围岩荷载计算公式,它包括由浅层围岩确定的"给定荷载"和深层围岩传递的"形变荷载"两部分.建立支护结构体系的协同作用力学分析模型,分析了弹塑性条件下影响塑性区变化的关键因素,揭示了初步加固圈层与后续支护圈层的协同作用原理.研究结论对实现隧道工程的动态化、定量化设计和施工具有重要的指导意义.     

浅覆土路基构筑物结合部力学响应与设计方法

通过有限元分析,揭示了浅覆土路基-构筑物结合部“不协调变形”特征;在力学响应分析结果的基础上,进一步分析了浅覆土路基-构筑物结合部路面结构破坏模式与设计状态,并提出了控制结合部不协调变形的指标与标准.从设计状态、设计指标、设计标准、设计流程和设计步骤等方面,系统建立了基于不协调变形控制的浅覆土路基-构筑物结合部设计方法,为今后相关工程提供了设计依据、设计思路、技术支持与决策依据.     

基于混合蛙跳算法的聚类问题研究

混合蛙跳算法(SFLA)是一种基于子群——种群进化模式的群智能优化算法,通过自身特有的分组算子实现不同解的合理分布,能够有效跳出局部最优;局部位置更新算子只对最差解进行更新,加快了算法的收敛速度。针对传统算法在解决聚类问题时存在聚类精度低和算法收敛速度较慢等缺点,本文提出了运用混合蛙跳算法来解决聚类问题,通过采用基于图像二维空间像素特征提取的方法构造青蛙个体解,设计青蛙进化的目标函数和青蛙位置更新策略,并通过数字,图形等验证了该算法解决聚类问题的有效性.     

起飞转弯爬升梯度损失分析

起飞转弯爬升会降低飞机的爬升能力,影响起飞安全,为了保障越障安全,需要详细确定梯度损失。通过动力学模型推导出转弯爬升时的梯度损失计算公式,揭示了试飞数据内在原理,分析了固定坡度角转弯、固定转弯半径转弯的梯度损失影响因素和转弯对起飞限重的影响。利用最小二乘法拟合了极曲线参数,计算了某机型的梯度损失数据,与试飞数据相比,计算结果平均偏差不超过0.73%,标准差不超过1.54%。可用于飞机离场程序设计、飞行性能的快速计算以及四维航迹预测。     

基于梯度强度立柱的客车侧翻安全性多目标优化设计

提出一种新型梯度强度立柱结构,使侧翻时客车立柱不同位置的强度与受力匹配.对梯度立柱分析表明:新型梯度强度立柱结构明显提高了客车侧翻安全性能.结合最优拉丁方实验设计和径向基近似技术,构建了设计响应的高精度近似模型,并采用多目标遗传算法对其寻优.优化结果表明:通过对梯度强度立柱结构的强度与壁厚的合理匹配,不仅使得客车的侧翻安全性得到较大的改善,而且达到了客车轻量化设计的目的.     

信号交叉口汽车燃油消耗的研究

为探索交叉口信号灯的设置对汽车燃油消耗影响的规律，对信号交叉口汽车的运行过程进行了分析，研究了汽车在通信信号交叉口时减速、怠速停车、加速离开过程中的燃料油消耗，并得出了相应的计算方法，在此基础上，建立了信号交叉口的汽车燃油消耗增量增模型，并对该模型的应用进行了分析，该模型可为信号交叉口的信号配时的优化，交叉口设计与渠化，运输成本分析等提供参考。     

TFEL器件SiO2加速层载流子加速研究

通过对薄膜场致发光器件分层结构加速层电子加速过程的研究，提出了缺陷能级辅助电子加速机制．根据陷阱填充动力学模型，定性解释了陷阱填充过程以及电子填充陷阱随电场的变化．通过对加速层载流子输运的分析，探讨了加速层导电机构、陷阱能级对输运的影响以及发光亮度与加速层厚度的关系．     

数据科学范式下的钙钛矿结构铁电新材料研究

 材料基因组计划倡导预测式新材料研发理念，推进高通量数据生产和利用技术，关注材料全生命周期价值。因此，材料基因组计划的执行需要在材料科学系统工程的框架下，集成统一计算、实验和理论等研究方法，以数据科学新范式为牵引、协同运用实验观测、理论建模和计算仿真研究范式，最终建立相关材料体系的性能与材料基因（原子系统的组成与结构）、工艺参数与使役条件之间的量化关系和数据库，实现新材料的按需设计和应用。本文在简单探讨科学研究范式、材料基因组计划和材料科学系统工程基本概念和方法的基础上，以钙钛矿结构氧化物铁电压电材料研究为例，探讨了数据科学范式下的新材料研究实践。结果表明，数据挖掘驱动的新材料设计确实可以降低探索时间和实验任务，加快新材料的发现和应用进程。     

渐变截面型入料口夹角对旋流器流场及压降的影响

利用RSM雷诺应力模型和VOF多相流模型,通过数值试验方法考察了渐变截面型入料口夹角对Φ50 mm水力旋流器流场及压降的影响.结果表明,增大入料口夹角,切向速度增加,致使分离效率提高;与此同时,轴向速度和溢流管底端的最大径向速度也随之相应增加,导致沉砂分流比略有降低、短路流量增加,但对湍流结构影响不明显;空气柱直径同样随着夹角的增加而增大,从而有效分选空间减小.旋流器内部的压力损失主要包括主分离区域的损失和入料口区域的损失;增大入料口夹角,总压降增加,导流能力增强,当夹角为20°时,导流性能最优,但能量利用率降低.     

非线性动态系统摩擦系数的仿真设计

本文以振动试验观测数据为依据,采用状态空间梯度投影法,对振动系统的摩擦系数进行仿真,为动态结构设计提供了基础,还编制了电算程序,算例表明效果良好。     

基于生成对抗网络的人脸图像修复

为了有效修复大面积破损的面部图像,通过生成对抗网络,使用解码器-编码器结构的卷积神经网络作为生成模型,增强生成模型的结构信息预测能力,同时引入对抗训练策略优化生成模型。该模型首先训练一个判别模型识别真实图像,再将判别待修复图像输入生成模型后所得到的结果是否真实,从此为生成模型提供优化梯度。结合卷积神经网络的结构信息预测能力和DCGAN对抗策略的优化能力,提高图像补全效果。通过在CeleBA人脸数据集上进行的实验结果表明:该方法在补全大面积破损的图像任务上性能明显优于其他方法。