Parallel Optimization of the Crystal-KMC on Tianhe-2

The Kinetic Monte Carlo(KMC) is one of the commonly used methods for simulating radiation damage of materials. Our team develops a parallel KMC software named Crystal-KMC, which supports the Embedded Atom Method(EAM) potential energy and utilizes the Message Passing Interface(MPI) technology to simulate the vacancy transition of the Copper(Cu) element under neutron radiation. To make better use of the computing power of modern supercomputers, we develop the parallel efficiency optimization model for the Crystal-KMC on Tianhe-2, to achieve a larger simulation of the damage process of materials under irradiation environment. Firstly, we analyze the performance bottleneck of the Crystal-KMC software and use the MIC offload statement to implement the operation of key modules of the software on the MIC coprocessor. We use Open MP to develop parallel optimization for the Crystal-KMC, combined with existing MPI inter-process communication optimization, finally achieving hybrid parallel optimization. The experimental results show that in the single-node CPU and MIC collaborative parallel mode, the speedup of the calculation hotspot reaches 30.1, and the speedup of the overall software reaches 7.43.     

复杂结构井旋转下套管数学模型建立与分析

随着复杂结构井钻井技术发展,井斜角和方位角随着井深复杂变化引起常规套管下入方式难度大,旋转下套管技术可有效解决套管下入的难题,但该方面的理论模拟分析报道较少,增加了旋转下套管技术应用的盲目性和低效性。综合运用软杆和刚杆模型的优点并考虑井眼轨迹对模型计算条件影响,建立了旋转下套管数学模型;结合实例井对比了大钩载荷和模拟的轴向应力,验证了模型的正确性;在此基础上,探讨了常规和不同旋转速度下套管的摩阻,并分析了不同摩阻系数条件下的摩阻分布特征。实例分析表明：相同井深下,旋转下套管摩阻小于常规下套管摩阻,并且旋转速度越快,下套管摩阻越小;当旋转速度分别为15r/min和20r/min时,井底处摩阻降低幅度分别为12.13%和19.17%;造斜率越大,摩阻越高,导致套管下入到指定深度难度加大;钻井液摩阻系数越大,套管下入难度越高;在井深1401.5m,裸眼段摩阻系数分别为0.21和0.29,常规下套管摩阻分别为46.51kN和57.49kN。该模型能准确预测下套管摩阻,对复杂结构井的套管下入具有指导意义。     

基于MATLAB编程的碎屑岩粒度计算对比：以江西省会昌盆地上白垩统周田组为例

本文通过MATLAB编程语言对会昌盆地上白垩统周田组样品进行灰度化、二值化、自适应中值滤波、彩色标注等图像处理方式,准确测量出其粒度参数。结果显示：（1）MATLAB直接计算法与图解法所求得平均粒径分别为4.008φ和3.103φ;标准偏差分别为0.8φ和0.803φ;偏度分别为-0.195φ和-0.041φ;峰度分别为0.911φ和0.916φ。两种计算方式中标准偏差和峰度误差较小,可以互相替代,而标准偏差和偏度误差程度较大,不可互相替代。（2）MATLAB直接计算方法与镜下岩矿鉴定均显示周田组整体磨圆度较差,碎屑颗粒呈棱角状-次棱角状,通过沉积环境判别公式反映周田组形成于河流相沉积环境中,与地质背景及显微观测结果一致。（3）通过MATLAB编程语言,能够精准识别碎屑岩中颗粒轮廓及统计各项参数,对沉积物粒度研究提供了极大的便利,避免了人为主观因素干扰,提高了工作效率。     

考虑平行系统特征的双活调度系统的设计与应用

为提高电网运行的稳定性,需要构建稳定可靠的电网调度系统,现提出一种考虑平行系统特征的双活调度系统。通过构建主备两个数据中心,平常根据应用业务量在主备调间进行调整,实现对资源的充分利用。发生故障时,另一个正常运行的中心将承担所有业务。并将平行系统视为电网虚拟运行系统,将真实与虚拟系统结合后得到电网双活调度系统,并具有管理和控制模块、实验和评估模块、学习和培训模块等功能。该系统通过对数据进行初始化处理,计算出电力分配结果,建立双层任务调度模型,利用遗传算法求解模型,从而实现双活调度系统的优化调度。对系统进行试验测试,试验结果表明：本文设计系统所提方法达到最优分配值所需时间短、效率高、电网信息调度总量大,调度能力强,调度信息的安全性高。说明所设计的双活调度系统具有可行性,利于区域电网的优化调度。     

公路路基变形破坏及其测试技术研究进展与展望

路基变形是公路病害的主要原因之一,其在公路建设、管理、运营、养护过程中带来的隐患日益凸显。目前以遥感测绘、地球物理探测、多传感器为代表性的相关技术,在路基变形测试中发挥了重要作用。为研究道路工程领域动态和行业发展趋势,梳理近年来道路工程领域理论、方法、技术及装备研究现状,阐述了公路路基变形的主要形式及影响因素,分析了路基变形测试技术类型及其优缺点,进一步讨论了对全周期智慧监测体系的认识及其发展趋势。构建路基变形监测体系是感知路基状态、路基稳定性评估和灾害预警的主要途径。随着人工智能和先进测试技术的快速进步,路基变形测试技术呈现出动态化、透明化、智慧化等新特点。加强公路测试基础理论、技术与装备的研发,形成基于立体空间的多手段路基健康监测体系是未来道路安全运维的重要发展方向。     

基于有序Logistic回归模型的北京高校男生有氧能力

为探索北京高校男生有氧能力的影响因素,通过随机抽样法抽取134名18~25岁北京高校男生,空腹抽静脉血测血液指标,用德国MetaMax 3B系统实时监测气体代谢,通过线性递增方案测得VO2max相对值。基于Spearman相关、有序Logistic回归等分析方法进行分析处理。结果表明：北京高校男生有序Logistic回归方程：Ln{P(Y≤1|x)/1-P(Y≤1|x)}=-2.757-0.067*X1-0.025*X2+0.066*X3+0.018*X4-0.009*X5;Ln{P(Y≤2|x)/1-P(Y≤2|x)}=-0.771-0.067*X1-0.025*X2+0.066*X3+0.018*X4-0.009*X5（X1=体重、X2=心率(heart rate, HR)、X3=每搏输出量(stroke volume, SVI)、X4=心室射血时间(ventricular ejection time, VET)、X5=血红蛋白(hemoglobin, HGB)）。回归方程模型系数综合检验步(step)、块(block)、模型(model)检验的P值均小于0.01;拟合优度检验的-2对数似然值(-2LL)为159.374,Cox&SnellR2为0.331,NagelkerkeR2为0.373;预测等级1准确率为45.5%,等级2准确率为100%,等级3准确率为100%,综合为81.8%,说明Logistic回归模型性能良好。Hosmer和Lemeshow检验预测值与观望值无显著性差异（P>0.05）。可见北京高校男生定量负荷心功能、血液指标与有氧能力的多元Logistic回归模型拟合度较好,且HR、SVI、VET、HGB是有氧运动能力的重要预测因素。     

基于Inception-BiLSTM和迁移学习的结构损伤识别

针对传统卷积神经网络（convolutional neural network,CNN）方法在时空特征提取存在不足,提出一种改进的Inception与双向长短期记忆（ bi-directional long short-term memory,BiLSTM）联合模型,以全面学习振动信号中的空间和时序信息。首先,构建具有多尺度感受野的Inception模块,自适应地提取不同尺度下的空间特征;其次,BiLSTM序列化处理时间特征,以深度挖掘时间相关性;最后,通过全局平均池化和Softmax分类器来实现钢框架结构的损伤识别。为评估该模型对噪声的鲁棒性,引入高斯白噪声作为干扰。此外,采用迁移学习策略来评估模型在不同强度激励和小样本下的泛化能力,确保适用于不同的损伤识别任务。结果表明,与传统的CNN方法相比,该模型在无噪声条件下及信噪比超过25dB时保持了100%的识别精度。该方法解决了土木工程应用中样本量不足和不同强度激励的实际挑战。通过微调预训练模型的参数,实现了在不同强度激励和小样本情况下的知识迁移与泛化,从而增强了模型的实际适用性。     

电动汽车动力电池组液冷散热优化

电动汽车动力电池在充放电过程中快速产生大量的热量,开展高效散热设计有利于提升电池组工作效率及其安全性。采用冷板和电池组相结合的方式进行电池组液冷散热设计,以50℃作为临界最高温度进行研究,结果表明冷板与电池组采用侧面侧方布置时电池表面平均温度最低,温度均匀性较好。满足散热设计对应的相间侧向所需质量流量最小且为0.05 kg/s,而相间上向模型的压降最小。因此,电池组散热设计时可优先选择电池单体与冷板相间布置的结构。     

Sentinel-1A影像在山区管道地表形变监测中的适用性评价指标构建

Sentinel-1A卫星数据覆盖范围广、重访周期快、获取成本低,通过合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar,InSAR）技术能够高效获取管道沿线大面积地表形变信息。但是山区管道所处地形复杂、起伏大、植被茂盛,监测中易存在叠掩、阴影、失相干等现象,Sentinel-1A卫星数据在管道不同区段的适用性有差异。为了对Sentinel-1A在山区管道地表形变测量中的适用程度进行评价,本文以三段不同山区地形的管道为研究区,结合Sentinel-1A数据、Sentinel-2数据、ALOS DEM数据进行相关性分析,构建适用性评价指标。结果显示：管道沿线Sentinel-1A影像的叠掩阴影占总面积的比例与坡度的Pearson相关性为-0.914,Spearman相关性为-1,呈显著负相关;影像相干性和归一化植被指数的Pearson相关性为-0.972,Spearman相关性为-0.99,呈显著负相关。使用回归分析和归一化的方法建立了山区管道沿线Sentinel-1A数据的坡度适用性指标和植被适用性指标,指标可对山区管道沿线域使用Sentinel-1A数据进行形变监测的适用性进行评价。     

基于孤岛划分约束的有源配电网故障恢复策略

为提高供电恢复效果,更好地应对当前有源配电网信息-物理耦合程度不断加深的形势,提出了一种考虑信息流、能量流、业务流多流融合以及智能软开关(soft open point,SOP)作用的孤岛划分算法,基于该算法实现供电恢复策略。首先,为保证负荷的可靠恢复,该策略深入研究信息-物理耦合并建模,对节点信息重要度排序,讨论其对负荷恢复的影响;其次,构建了SOP的稳态模型,分析了SOP的工作原理及控制模式;接着,为了更大程度、更加灵活地恢复负荷,考虑SOP的作用,建立考虑光伏时变性及负荷运行特性的有源配电网孤岛划分模型;最后,算例仿真验证所提策略的有效性。