采用红外测温仪检测单位时间内基体温度变化来衡量射流与粒子流(含粉末粒子的射流)的加热效应,实验研究了等离子弧电流、电压、熔射距离以及送粉速率变化对加热效应的影响规律,进而对比分析射流和粒子流与基体/已熔射涂层之间的热传递特性.实验结果表明:等离子熔射过程中的加热效应主要取决于射流引起的对流传热;粒子流的加热效应特点与射流不同,而粉末粒子仅对其沉积区域的温升有贡献;随着熔射距离的增加,射流的加热效应急速下降;等离子弧电流和电压的增大相应地提升了喷枪功率,加大了射流与基体间的对流传热.

针对柔性作业车间中存在的多工艺路线和多加工路径的生产条件,以整个任务的加工时间最小化为目标,提出了有限缓冲条件下的任务分配模型.基于Wardrop用户平衡原理,利用增量分配法求解该模型,进而求解各路径和各加工单元的任务分配量,以及任务的最小化加工时间.通过一个加工单元具有非线性加工时间和多工艺路线的实例证明了该模型和方法的有效性.该模型和算法,可以将任务分解到各加工路径上,并且能够确定各资源加工的时间窗.

在拓扑优化中提出一种基于图论的邻接熵过滤方法,通过分析单元的邻接信息,对无效单元进行过滤,从而有效消除棋盘格现象并降低优化结构的网格依赖性.该方法具有数值实现简单、计算量小、适应复杂网格划分、兼容多种有限元求解器等优点.给出了采用邻接熵过滤法的拓扑优化程序流程,用Matlab程序和ANSYS参数化设计语言实现了算法,并通过典型算例证明了该方法的有效性.

以船体表面矩形块敷设为背景,针对在船体外板展开图上进行矩形块布置设计的不足,提出了基于计算机三维模型的按参考线敷设法用于矩形块的敷设设计.选取具有双向曲率且曲率较大的船体中尾部分段曲面作为研究对象,计算其一组离散点的主曲率,绘出主曲率的等值线分布图.分析了沿不同参考线敷设矩形块的变形,提出了沿主曲率小值方向延伸的矩形块敷设参考线的生成算法.以纵向参考线为基准,进行了矩形块的布置设计,敷设结果满足矩形块变形量最小、外观整齐和间隙线平直连续的要求.

以设计的121/4″空气锤钎(钻)头为研究对象,在求解气体钻井井底动力学参数的基础上,充分考虑了空气锤钎头的排屑槽和硬质合金齿对井底流场的影响,建立了真实的空气锤钎头井底流场的数学模型,并采用流体力学软件(CFD)对其3000m井底流场的速度场、压力场和温度场进行数值模拟研究.结果表明:空气锤钎头井底流场速度、压力和温度分布合理,流场对硬质合金齿具有良好的清洗和冷却作用.数值模拟的结果与气体钻井经验公式计算值比较符合.

通过机械合金化制备了Fe-Cr-W-Ti-Y-(O)合金粉末,研究了球磨时间和球磨介质硬脂酸添加量对粉末特性的影响.结果表明:随着球磨时间的延长,元素粉末的合金化程度、加工硬化效应及氧元素含量提高,晶粒尺寸减小;球磨48h后,W和Cr原子已完全固溶于α-Fe中,合金粉末晶粒尺寸减小至14.0nm,显微硬度(HV)为613.4,氧含量(质量分数)达到0.935%;加入一定量的硬脂酸可以有效地阻碍粉末颗粒的团聚并优化粉末的颗粒形貌和粒度分布,但会延缓粉末合金化进程.

用真空烧结法制备了纳米SiC晶须改性的Ti(C,N)基金属陶瓷.采用力学性能测试和扫描电子显微镜等研究了纳米SiC晶须对Ti(C,N)基金属陶瓷断裂韧性的影响及其增韧机理.力学性能测试结果表明:与未添加晶须的金属陶瓷相比,纳米SiC晶须改性的Ti(C,N)基金属陶瓷的断裂韧性(KIC)均有提高;随着晶须添加量的增加,抗弯强度(TRS)和断裂韧性均先增加后下降,而相对密度随晶须添加量的增加呈下降趋势;当晶须含量(体积分数)为7.5%时,金属陶瓷的力学性能最佳,TRS为2.270GPa,KIC为12.7MPa.m1/2.断口分析表明:添加纳米SiC晶须的金属陶瓷断口形貌呈放射状分布,有较为发达的撕裂棱,其增韧机理包括裂纹偏转和晶须桥联.

为深入研究含稀土(RE)高硅铝合金的组织特征,将质量分数为0.08%P和质量分数为0.6%RE复合变质Al-20%Si-2%Cu-1%Ni-xMg(x=0.4%,0.8%)高硅铝合金浇入金属模具中成形.通过光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等测试方法,分析了该合金的相组成.结果表明:合金中生成Mg2Si相、Al-Si-Cu-Ni-RE相、AlCuNi相、AlFeMnSi相等金属间化合物;合金中加入质量分数为0.6%RE能较好地变质共晶Si,但过剩的RE易生成针状的Al-Si-Cu-Ni-RE相,该富RE五元化合物的形态在T6热处理前后变化不明显;T6热处理后合金中粗大的AlCuNi相粒状化,且分布较均匀.

采用基于发泡塑料模样、薄壁型壳和干砂真空造型技术制造铝(镁)合金复杂精密铸件,研究了粉液比对不同粉料配制的硅溶胶涂料性能及其型壳强度的影响,并进行了复合型壳制备优化工艺研究.结果表明:随着粉液比增大,涂料粘度、密度、涂片质量不断增大,型壳强度不断提高;锆英粉和铝矾土型壳焙烧后,型壳强度有较大提高,石英型壳强度出现下降现象系多晶转变所致.采用锆英粉-硅溶胶为表面层,背层为铝矾土-水玻璃2～3层复合型壳,具有较好表面质量和较高强度,且制壳周期短、成本低、脱壳方便.经浇注实验证实,该复合型壳完全能满足铝(镁)合金的浇注成形要求.

针对快速成形中支撑生成算法效率较低的问题,提出了一种基于自适应离散标识法的支撑自动生成算法.该算法使用自适应步长形成离散栅格,标识出立体光刻(STL)模型三角面片的投影位于栅格内的面片集合,减少支撑射线与三角面片求交的数量,避免大量无效计算,达到提高支撑生成效率的目的.通过工艺实验验证了此算法生成支撑的正确性及可行性.该算法具有线性时间复杂度,但空间复杂度随着自适应步长的减少略有增加.测试结果显示此算法比优化前的算法效率可提高约20倍,且比快速成形软件Magics-RP的支撑生成速度快,已在实际加工中得到成功应用.

针对虚通道技术导致片上网络(NoC)面积增加的问题,提出了一种基于遗传算法的NoC虚通道分配算法.该算法利用分析模型计算出路由器每个输入端口的带宽利用率,并将该问题转化为遗传优化问题,根据所有端口带宽利用率的分布情况,引入遗传算法实现虚通道资源的分配.仿真结果表明:该算法有效地利用了系统的缓冲资源,提高了吞吐量;在保证网络性能的前提下,与均匀分配算法和贪婪分配算法相比,该算法可节省约39.6%的虚通道资源.

针对信息安全风险评估中训练数据数目少、方法主观性大、求解最优值困难等问题,提出了基于支持向量机(SVM)的信息安全风险评估方法.与传统学习方法相比,SVM分类器对小样本测试环境的适应能力强,具有较好的分类准确率,能有效防止过学习.通过分析影响信息系统安全的主要因素,结合支持向量机思想,设计并实现了基于支持向量机的信息安全风险评估模型,通过多类核函数构造出不同的分类面以及分类函数,然后对样本数据进行测试,最终得到问题的最优分类解.

提出了三环网络TL(N;1,s,s+1)的超L型瓦仿真算法,利用C#为编程工具,SQLServer2000为数据库存取中间结果,成功实现了该算法.对于任意给定的N,2≤s≤N-2这样一族三环网络可以得出超L型瓦.研究了超L型瓦形状分布特性,即由类矩形向典型超L型变化,在s的中心位置又形成类矩形,随着s的增大再逐渐变成超L型.通过分析超L型瓦得到三环网络TL(N;1,s,s+1)的直径分布特点,即具有最大值、最小值和对称性,对于任意的N,有一些s使得TL(N;1,s,s+1)紧优.

针对环境监测中无线传感器网络(WSNs)协议设计没有考虑网络的覆盖和连通特性以及网络中存在着大量冗余节点的问题,把拓扑控制思想引入到节能覆盖研究中,建立感知半径之和最小的数学模型,并用遗传算法求解该模型,得到最优覆盖解.在此最优覆盖拓扑上利用韦尔奇.鲍威尔着色法研究了通信及信道分配的问题,并建立了覆盖方案的能耗模型,使用网络仿真器J-Sim对算法进行能耗分析和仿真实验.结果表明该方案不仅可以节约20%能量,而且达到了99.7%的覆盖率,通信信道的干扰也降低了约50%.

通过扩展的线性矩阵不等式(LMI)方法,提出了连续系统混合H2/H∞状态反馈控制综合方法.该方法通过引入新的附加变量,在不影响李雅普诺夫变量的基础上实现对控制器参数的优化设计.利用这一特点,可以使用不同的李雅普诺夫变量来设计多目标控制器,通过综合混合H2/H∞指标设计了一个状态反馈控制器.算例仿真验证了该方法较单一李雅普诺夫变量方法具有更低的保守性.

为分析迭代学习控制系统的学习收敛性和收敛速度,将迭代学习控制系统抽象成一个在运行时间t和重复运行次数k上的二维系统,并在频域内对系统进行了分析,提出基于幅相曲线的学习收敛性分析方法,给出了收敛性判定定理,并将该方法应用于系统输出偏差各频率成分在重复运行次数方向上的收敛速度分析和迭代学习控制器设计.应用Matlab/Simulink进行了仿真验证,结果表明:所提出的迭代学习控制频域分析方法和收敛性判定定理是正确的,能够准确有效地用于迭代学习控制的收敛性及收敛速度分析.

为优化零航速减摇鳍鳍型和设计转鳍伺服系统,应用高等流体力学理论,建立了转鳍驱动力矩与功率模型.针对驱动伺服系统存在的输入饱和、功率约束等问题,以所建模型为基础,运用直接配置非线性规划法将多约束条件下的零航速减摇鳍最优控制问题转化为相应的非线性规划问题,应用序列二次规划算法对该问题求解.横摇衰减仿真试验证明了该方法的有效性.

为了解决传统信噪比估计算法在多径信道下性能显著降低且复杂度较高的问题,提出一种基于空子载波的高性能信噪比估计算法.该算法联合数据辅助和非数据辅助的方法,利用空子载波进行噪声能量的估计,通过接收信号估计噪声与发送信号的能量之和.该算法不但能够在高斯信道下取得较好性能,而且可以提高系统在多径信道下的性能,对多普勒频移和信道时延扩展均不敏感.实验结果表明:与4种传统算法相比,该算法在多径信道下性能提升93.3%,并且具有较低的复杂度.

为了提高无线网络规划中传播模型校正方法的实用性,针对连续波测试传播模型校正方法所存在的低效率和低准确性等问题,提出了一种利用现网路测数据进行传播模型校正的方法.从理论上证明了路测信号可以替代连续波测试信号用于传播模型校正,通过增加路测次数和利用历史数据、邻区数据等方法增加了有效数据量,从而解决了路测终端采样速率低的问题,给出了路测数据的过滤方法以形成可用的采样数据,最后分析了使用路测数据所带来的误差.在中国移动的网络上实际测试证明所提出的方法是准确和有效的,可用于不同标准或制式的移动通信网络.

针对独立分量分析(ICA)应用于无线通信系统时存在分离信号无法识别和多径混合信号分离难以实现两个问题,提出一种基于通信协议先验信息的半盲ICA算法(Semi-ICA).该算法先利用通信协议帧头中的已知符号来确定分离向量的初始值,然后通过ICA得到最终的分离向量.与基于少量正交训练序列或扩频码的半盲算法相比,Semi-ICA的优势在于利用一般通信系统都具有的协议信息来设计半盲算法,并且不需要同步和估计多径时延,因此适用范围更加广泛.单径和多径信道下的仿真结果表明:Semi-ICA能够解决传统ICA存在的两个问题,比全盲和非盲算法有更好的信干噪比(SINR)性能.

基于台积电(TSMC)0.6μmCMOS(互补金属氧化物半导体)工艺设计了一款恒定跨导轨对轨输入/输出运算放大器.不同于传统的实现恒定跨导的技术,在电路设计实现上通过一个简单的检测电路,使互补差分对在整个共模输入电压变化范围内交替工作,实现了跨导恒定.同时为了得到较高的转换速率,加入了转换速率增强结构,使转换速率高达116V/μs.在Hspice仿真平台下,对运算放大器进行了模拟仿真,同时经投片验证,结果表明该轨对轨运算放大器具有良好的性能,静态功耗小于1.5mW.

为了提高直流-直流(DC-DC)转换器的瞬态响应特性和控制精度,设计了一种基于求和比较器的新型峰值电流模PWM(脉冲宽度调制)控制结构.该结构采用一个求和比较器同时实现了电压和电流的双环反馈及斜坡补偿,减少了瞬态响应时间;采用无损耗电流采样与交流(AC)耦合技术,提高了负载调整率;又采用自适应斜坡补偿技术,提高了电流环稳定性和线性调整率.通过Cadence仿真验证,结果表明:该结构具有瞬态响应速度快、控制精度高、稳定性高等优点.

为克服车牌边框、铆钉、车牌倾斜及车牌图像中亮度不均等不利因素的影响,利用水平结构元素对图像进行灰度Top-hat/Bottom-hat形态学锐化增强;然后通过中间行扫描,对各连通体进行blob分析.在字符分割过程中,利用车牌字符高度整体一致、相邻字符水平位置基本一致以及相邻字符中心间距所特有的比例关系等整体特性,作为车牌字符分割的依据.可有效克服常用方法中单个字符特性及单个字符与车牌总体的相对特性对图像倾斜、拉伸、缩放敏感及难以处理字符中的"1"的缺陷,实验结果证明了该算法的有效性.

采用考虑拉索重力弦向分力的拉索抛物线垂度曲线,建立了端部激励下拉索空间非线性振动平衡微分方程;以面内横向激励作用下拉索振动为例,采用数值方法分析了拉索在端部激励作用下空间非线性振动特性,证实了拉索产生耦合振动的可能性;讨论了阻尼比和激励幅值对拉索耦合振动的影响.研究发现:拉索发生内共振时对激励幅值范围有一定要求,较大阻尼能抑制内共振的发生,而当内共振发生时面外振动的激起需要一定时间,阻尼使激起面外振动所需时间增长.

采用模型试验和有限元法研究了三主桁(拱)刚度比、横梁刚度和横联刚度等因素对三主桁(拱)受力的影响,并分析了三主桁连续钢桁拱-梁桥受力特性.结果表明:三主桁(拱)刚度比对三主桁(拱)内力比影响较大,节间内横梁刚度对下弦杆竖向弯矩比和拱吊杆轴力比影响较大,下弦节点处横梁刚度对拱吊杆轴力比影响较大.当三主桁(拱)刚度相同且横联刚度超过0.15GN/m时,在远离支座1～2节间区域,下弦杆竖向弯矩中桁为边桁的1.5～2.0倍,拱吊杆轴力中桁为边桁的2～3倍,其他主桁内力边桁与中桁接近.

以武汉长江隧道为工程背景,通过设计室内开放燃烧试验,分析防滑、阻燃、降噪复合沥青材料(AFNA)、SMA与AC-13沥青材料在相同火灾燃烧当量下的材料阻燃性能的规律.根据热分析理论,采用有限元模拟计算与室内燃烧实验相比对,得出长江隧道AFNA在3种常用的沥青路面材料中具有最佳的阻燃性能,逃逸汽油量最大,能有效提高隧道路面行车安全性能和使用寿命.

通过示踪剂实验,以流量加权时间为参变量,绘制湿地无因次停留时间分布曲线,同时引入水力学性能参数,评估湿地的水力效率,以研究植物、进水策略对垂直流人工湿地水力学的影响.结果显示:植物及较高的进水流速有利于提高系统的水力效率,综合水力性能参数分别提高11.4%和30.2%.进水流速相同时连续和间歇进水方式对系统水力效率综合影响效果无显著差异;日水力负荷相同时,间歇进水方式可获得较高的进水流速,从而获得较高的水力效率.

为了研究60种取代芳烃生物降解最大去除率(QTOD)的定量构效关系,利用最佳变量子集回归建立50种有机污染物(训练集)QTOD与新型分子连接性指数(mGtv)的五元QSBR(定量结构-生物降解相关性)模型,其传统判定系数(R2)、逐一剔除法(LOO)的交互验证系数(Q2)分别为0.841和0.792.据此模型可知取代芳烃生物降解控制步骤为酶催化反应,其中包含"诱导契合机理".利用反向传播(BP)算法获得了一个QSBR模型,其R2和估计标准误差分别为0.993和2.151,表明QTOD与这5个结构参数具有良好的非线性关系.

为解决生物催化环己酮还原反应中的辅酶再生问题,扩增了枯草芽孢杆菌中的葡萄糖脱氢酶基因(gdh),构建了表达载体pET-gdh,转化到Escherichiacoli BL21(DE3)后,获得了重组菌株E.coliBL21(pET-gdh1).经IPTG诱导后,葡萄糖脱氢酶粗酶液的比酶活达18.4U/mg蛋白,SDS-PAGE电泳分析表明重组蛋白表达量占全菌胞内可溶性蛋白质的54.1%.添加E.coliBL21(pET-gdh1)到以异源表达糖多孢红霉菌聚酮合成酶模块1的酮还原酶域基因的重组菌E.coliBL21(pET-eryKR2)为催化剂的环己酮还原体系中,利用气相色谱分析转化液,显示此条件下产物环己醇的得率为93.24%,是未添加E.coliBL21(pET-gdh1)转化反应产率的3.4倍,说明E.coliBL21(pET-gdh1)能为此环己酮还原系统完成还原态辅酶NADPH的再生.

为了探讨硒对富硒植物恩施碎米荠生理生化特性的影响,以Na2SeO3为硒源,设置0mg.L-1,15mg.L-1,30mg.L-1,45mg.L-1,60mg.L-1,75mg.L-1和90mg.L-1共7个不同质量浓度,探讨了水培条件下,硒对恩施碎米荠叶片抗氧化酶的影响.结果表明:硒质量浓度在15～90mg.L-1时,能促进叶片谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活性,酶活性与叶片含硒量在15～30mg.L-1呈正相关;≥30mg.L-1的硒处理能显著促进APX,CAT及POD的活性;SOD的活性在硒质量浓度为30～60mg.L-1时与对照组有显著性差异.促进恩施碎米荠叶片抗氧化酶活力的最适硒质量浓度是30～60mg.L-1.

以南京市某长江水源的N水厂滤后水为对象,通过自制纳米TiO2薄膜光催化反应器进行光催化处理试验.结果表明:在14mJ/cm2的UV剂量下,出水细菌数满足饮用水标准要求,其消毒效率与光催化过程中产生的.OH呈正相关关系;在大于198mJ/cm2的UV剂量下可导致饮用水的中正磷酸盐含量增加,大于396mJ/cm2的UV剂量可导致生物可降解有机碳(BDOC)和细菌生长潜力(BGP)明显提高,UV剂量从0mJ/cm2增加到11880mJ/cm2,PO43-P,BDOC和BGP质量浓度分别增加了47.09%,265.00%和49.16%;但是在饮用水消毒所需的低UV剂量下没有发现正磷酸盐和BGP的明显增加,表明UV/TiO2光催化消毒工艺能够有效杀灭水中的细菌且不会增加水的生物不稳定性.

为研究聚氯乙烯(PVC)类与其他典型医疗废物组分的混合热解特性,利用差热热重分析仪在氮气气氛下对输液管(TT,含PVC)和塑料、橡胶、生物质、蛋白质及合成纤维类废物样品分别进行了混合热解实验,研究其混合热解行为与规律.结果表明:输液管与其他废物样品混合热解后,均发生了明显或微弱的相互反应;混合反应机制归因于输液管中主要成分PVC在热解时的HCl析出现象,并分别在自由基转移作用、添加剂影响、酸碱中和驱动引起的Ca+对氯的固定作用、酸催化作用下程度不同地促进了各混合物的热解,使对应的失重峰比单独组分的失重峰都要提前;较高温度时PVC的共轭烯烃链裂解在混合物中的影响较小,对应的失重峰与单独组分的失重峰相比没有太大变化.

运用元素势能法对乙醇重整富氢混合气的燃烧与排放性能进行了理论分析,计算结果表明:可实现稀燃的乙醇重整富氢混合气能有效地降低NO,CO和CO2排放;对于稀乙醇重整富氢混合气,在相同过量空气系数下,其绝热火焰温度、NO和CO的排放随乙醇重整率的变化不超过1%,CO2的排放随重整率的增大而下降3%.