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化工集中区事故应急动态路径规划

化工集中区事故应急动态路径规划

作者：胡远昊北京化工大学

学位级别：硕士

基于调和线性化Navier-Stokes方程的局部感受性

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空气动力学学报 2024年第3期42卷 69-82页

作者：黄加昊赵磊赵瑞天津大学力学系天津300350 天津市现代工程力学重点实验室天津300350 北京理工大学宇航学院北京100081

高超声速边界层中Mack模态的感受性决定了触发转捩的扰动的初始幅值,因而考虑感受性是构建合理的转捩预测方法的前提。壁面粗糙元与来流声波作用从而激发Mack模态是典型的局部感受性过程,对该过程的描述方法大致包括大雷诺数渐近理论、... 详细信息

高超声速边界层中Mack模态的感受性决定了触发转捩的扰动的初始幅值,因而考虑感受性是构建合理的转捩预测方法的前提。壁面粗糙元与来流声波作用从而激发Mack模态是典型的局部感受性过程,对该过程的描述方法大致包括大雷诺数渐近理论、有限雷诺数理论和直接数值模拟。由于需要做小粗糙元线性假设,所以前两种方法无法有效预测有限高度粗糙元工况,而第三种方法则由于计算量庞大而无法进行参数化研究。本文发展了一套基于调和线性化Navier-Stokes方程的局部感受性高效算法,并针对马赫数5.92的高超声速平板边界层系统地研究了小尺度及有限高度粗糙元与声波引起的Mack模态感受性。结果表明,快声波诱导Mack模态的局部感受性显著强于慢声波。对于有限高度粗糙元,快声波的局部感受性在较大声波参数范围内随粗糙元高度增加而超线性增强。

关键词：感受性粗糙元调和线性化Navier-Stokes方程高超声速边界层

基于智能感知技术的汽车起重机工况安全监控关键技术研究

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基于智能感知技术的汽车起重机工况安全监控关键技术研究

作者：陈照昊山东建筑大学

学位级别：硕士

基于环介导等温扩增技术的水体大肠杆菌便携式快速检测设备的开发与应用

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基于环介导等温扩增技术的水体大肠杆菌便携式快速检测设备的开发...

作者：张传昊齐鲁工业大学

学位级别：硕士

大肠杆菌是一种革兰氏阴性菌,并且是一种机会性致病菌,天然存在于温血动物的肠道中,主要通过粪便沉积释放到水环境中,一直被作为水中微生物污染风险的首选指标。检测水中大肠杆菌的传统方法为平板培养、膜过滤、多管发酵等,然而这些传... 详细信息

大肠杆菌是一种革兰氏阴性菌,并且是一种机会性致病菌,天然存在于温血动物的肠道中,主要通过粪便沉积释放到水环境中,一直被作为水中微生物污染风险的首选指标。检测水中大肠杆菌的传统方法为平板培养、膜过滤、多管发酵等,然而这些传统检测方法存在检测周期长、特异性有限、灵敏度低、耗时长、需要在实验室操作等问题,不能广泛的用于水质检测领域。虽然已经开发出先进的方法来检测水中的大肠杆菌,但仍然满足不了对水中大肠杆菌即取即测的要求。因此,为了实现对日常水源的快速检测,本文研究开发了两种低成本的利用环介导等温扩增技术（LAMP）的核酸快速扩增和荧光检测的便携式设备用于检测水中的大肠杆菌,实现对水中微生物病原体的低成本快速检测。核酸扩增技术在水质检测领域的应用越来越广泛,因为它具有敏感度高、特异性强、稳定可靠、操作简便且成本低廉等优势。聚合酶链式反应（PCR）已广泛用于诊断传染病和多种样本类型的基因检测,但PCR需要一定的热条件才能进行热处理,需要可靠和精确的控制。因此,PCR通常在笨重且昂贵的设备下运行,需要相对较大的功耗和超过一个小时的反应时间。环介导等温扩增（LAMP）是与PCR相比具有特异性强、灵敏度高、扩增速度快、不需要价格高、笨重且操作复杂的仪器等优点,被应用于医药、食品、农业、环境等行业。LAMP仅仅需要恒定温度就能实现微量样品百万倍放大不需要任何特定的设备,由于使用了四到六个引物,可以识别六到八个独立的区域,因此它提供了高特异性,所有这些引物都针对特定的靶区,但PCR需要经历加热/冷却的高精度的温度循环,这样会损失适当的特异性。此外,聚合酶对核酸提取物中存在的抑制剂非常敏感,LAMP方法中使用的酶的稳健性减少了抑制剂问题。LAMP的优点是易于适应即时分析,使该技术成为需要快速、可靠和特定分析的调查或检疫计划的有效方法。基于微流控技术的LAMP需要设计复杂的微流控芯片,而且装载各个组分时通常需要使用精密的泵或者需要预先加入一些化学试剂产生气体来推动液体。LAMP方法成本较低,但微流控芯片从设计、制造、集成到诊断设备需要复杂的操作和高昂的成本,且是一次性的,不能完美的适配LAMP,并且往往在资源有限的环境中不切实际。本文主要研究内容及结果如下:（1）为了实现水中大肠杆菌的快速定性分析,设计并研发了一种便携式免插电水中大肠杆菌快速检测仪。该装置由反应仓和检测仓组成,反应仓的是一个高22cm、宽6.5 cm的空心圆柱,反应仓的内部为该检测仪的温度控制模块由80颗粒径为3.5 mm的钢珠和200个装有石蜡的0.2 ml离心管组成,石蜡为相变材料,本检测仪选用的石蜡熔融温度为62-64°C。将烧开的热水倒入反应仓后盖紧盖子,钢珠和相变材料将热水的热量吸收,使温度降低到反应区间,相变材料（PCM）可以等温储存热量,反应仓内部熔化的PCM的潜热使系统保持等温一段时间。检测仓的主体框架结构由SOLIDWORKS 3D建模软件设计,并由3D打印机完成各个零件的生产。检测仓还装配一个小型的CCD、滤光片和一个紫外发射器,可将反应完成的样品管放入检测仓,CCD收集荧光图像上传到移动设备。该装置可在40-50min内完成检测,无能耗,仅仅用烧开的热水就能完成反应,重量仅为300 g,造价大约为300元。该装置具有检测时间短、免插电、便携性强、成本低等优点,有助于快速检测水中大肠杆菌,对传染性病原体检测领域有着深远意义。（2）为了进一步实现水中大肠杆菌的现场相对定量分析,减小由于水浴加热器接触样品时所导致交叉感染的风险,设计并研发了一种低成本红外透镜介导的便携式等温扩增平台,用于水中大肠杆菌的实时定量检测。该装置由三部分组成:温度控制模块、光热转换模块和荧光检测模块。光热转换系统使用红外卤素灯和半球面透镜代替昂贵的红外激光设备作为热源。与LED相比,红外透镜装置可以实现快速的温度变化,同时保证样品被均匀加热。同时也克服了红外激光器作为加热器成本高、能耗大的问题。小型变压器的最大输出电压为24.6 V。由于反应温度也会影响LAMP的反应速度,我们可以通过易于控制的电压来提供不同的温度。我们使用小型离心管作为载体,代替了结构复杂、依赖高能耗辅助装置的微流控芯片。此外,为了消除实时摄像机容易损坏和价格昂贵的缺点,并适应小样本,我们采用内窥镜和紫外装置作为荧光检测模块的主要部分。IR-LENS-LAMP具有体积小、荧光实时定量检测、温度变化快、能耗低、成本低等优点,以大肠杆菌为研究对象,该装置可在50 min内实现水样中大肠杆菌的定量检测,检测限为8.68×10～1 copiesμL,在水传播疾病的现场具有很大的应用潜力。

关键词：水传播疾病核酸检测环介导等温扩增大肠杆菌便携式设备

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智能跟随小车室内主动避障研究

智能跟随小车室内主动避障研究

作者：简昊重庆理工大学

学位级别：硕士

在科技越来越发达的今天,智能跟随车辆能帮助人们更轻松地完成货物运输任务。为了保证智能跟随车辆能在跟随任务过程中保证自身行驶安全,通过加入多种传感器并结合计算机、人工智能等学科的理论,使其对外界环境进行感知并控制其完成指... 详细信息

在科技越来越发达的今天,智能跟随车辆能帮助人们更轻松地完成货物运输任务。为了保证智能跟随车辆能在跟随任务过程中保证自身行驶安全,通过加入多种传感器并结合计算机、人工智能等学科的理论,使其对外界环境进行感知并控制其完成指定任务,其中障碍物检测方法及应对措施是保障智能跟随车辆运行安全的重要因素之一,具有很高的研究价值。本文对多类型障碍环境下智能跟随车辆的主动避障应对处理方法展开了研究,主要研究工作如下:(1)通过对车辆目标跟随任务中可能遇到的场景进行分析,研究了A*人工势场融合路径规划算法用于跟随过程中的避障并对算法进行了仿真分析,验证了融合路径规划算法的可行性。结合应用场景确定了车身障碍物扫描系统组成并完成避障策略编写。(2)介绍了传感器信息融合的方法及原理,最终选择更具优势的自适应加权信息融合算法。为了检验信息融合算法效果,采集了激光雷达与超声波雷达的扫描数据,对采集的数据进行了融合仿真,仿真结果表明该融合算法能提高车辆对前方障碍物距离识别的准确度。(3)通过V-REP与Simulink联合建模仿真的方式验证车辆在跟随任务过程中遇到阻挡通行的障碍物时的自主决策能力及其对各类障碍物的通过性。在V-REP中搭建车辆、雷达、摄像头以及定位系统模型,在Simulink中搭建包含激光雷达检测障碍物、人工势场、特殊障碍物检测及小车运动四个部分的模型,通过联合仿真实验最终实现对小车面对障碍路面的自主规划决策的验证。(4)针对跟随避障小车的实车验证。建立了由UWB超声波模块、移动底盘、树莓派主控系统、STM32控制芯片、激光雷达以及超声波雷达组成的智能跟随小车实物平台,并分析了主要硬件设备的参数以及各硬件软件模块之间的关系。以较为符合目标工作场景的室内环境作为实验场地构建栅格地图,将规划算法移植到真实车辆模型上进行对应的跟随避障导航验证。

关键词：跟随小车避障导航 A*算法人工势场法激光雷达超声波雷达

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时变环境下的系统漂移核滤波剩余寿命预测

时变环境下的系统漂移核滤波剩余寿命预测

作者：李哲昊太原科技大学

学位级别：硕士

随着传感器技术的发展,系统剩余寿命的预测与健康管理成为当下研究的热点之一,如何更准确的预测剩余寿命,为后续维修提供指导成为近年来亟待解决的难题。在实际的工业生产当中,一些关键系统的故障可能会带来巨大的经济损失。剩余寿命预... 详细信息

随着传感器技术的发展,系统剩余寿命的预测与健康管理成为当下研究的热点之一,如何更准确的预测剩余寿命,为后续维修提供指导成为近年来亟待解决的难题。在实际的工业生产当中,一些关键系统的故障可能会带来巨大的经济损失。剩余寿命预测可以对系统进行有效的预测维修,从而降低系统维修的成本,也可以保障设备的安全生产。在对系统的寿命预测和故障诊断研究中,由于在时变的运行环境下系统退化的过程复杂多变,为了保证系统的稳定运行,对系统进行时变可靠性分析十分重要。在时变环境下利用传感器获得的实时监测数据,可以更加准确的预测系统的剩余寿命,但是往往无法获得系统完整的退化信息,因此如何利用数据驱动和模型联合的方法从数据的关联关系出发,用多传感器带来的监测数据建立更好的剩余寿命预测模型成为剩余寿命预测的关键点之一。本文利用数模联动的方法对时变环境下的剩余寿命预测进行研究,提出核滤波的方法提高剩余寿命预测精度。采用C-MAPSS数据集和西安交通大学XJTU-SY轴承数据集分别对建立的剩余寿命预测模型进行实验验证,实验结果表明核滤波的方法极大的提升了剩余寿命预测精度。主要研究工作如下:(1)在利用多传感器监测系统退化数据的基础上,提出了一种时变运行环境下的漂移核滤波剩余寿命预测方法。该方法首先建立了系统的状态空间方程,用Wiener过程模型来描述系统的退化过程,应用在线的贝叶斯突变点检测方法进行突变点检测,采用贝叶斯框架下漂移核滤波的算法对突变点前后的粒子分别采用自适应更新核函数重采样,改善了粒子的退化和样本贫化造成的剩余寿命预测误差问题,极大的提升了剩余寿命预测结果的准确性。(2)针对时变的运行环境下粒子对选取初始值敏感导致的剩余寿命预测准确性较差问题,提出了一种时变核滤波的剩余寿命预测方法。该方法通过引入辅助变量,将其与最新的观测值的联合概率密度函数作为重要性函数,预先从原有的粒子群中抽样处理,使得抽样过后的粒子移向真实分布的高似然区域,改善了因选取初始值不当造成的误差影响,提高了复杂系统的剩余寿命预测精度。

关键词：剩余寿命预测漂移核滤波时变核密度估计突变点

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青藏高原东南缘上地壳晚新生代构造变形综述

地球科学 2024年第2期49卷 480-499页

作者：计昊旻任治坤刘金瑞中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029 中国地震局地质研究所活动构造与火山实验室北京100029

青藏高原东南缘是检验青藏高原演化模型的理想实验场,也是全球地震活动最为频繁的地区之一.综述了青藏高原东南缘主要活动断裂十年和万年尺度的滑动习性研究和百年时间尺度区域地震活动分布,结合前人总结的百万年时间尺度的年代学研究,... 详细信息

青藏高原东南缘是检验青藏高原演化模型的理想实验场,也是全球地震活动最为频繁的地区之一.综述了青藏高原东南缘主要活动断裂十年和万年尺度的滑动习性研究和百年时间尺度区域地震活动分布,结合前人总结的百万年时间尺度的年代学研究,认为自中新世中晚期以来,青藏高原内部物质逐渐向东流出,受四川盆地阻挡,转而向东南缘地区作顺时针旋转运动,至晚第四纪时期,东南缘地区上地壳变形已由原本集中分布在大型走滑边界断裂和逆冲褶皱带转变为弥散式分布至区内次级断裂,形成了以鲜水河-小江断裂带和实皆断裂带为边界,围绕喜马拉雅东构造结作顺时针旋转的运动学特征.据此青藏高原东南缘变形可划分为两阶段,中新世早期及以前变形集中在大型边界断裂,符合刚性块体变形,至晚第四纪时期转为弥散式连续变形.基于水平滑动速率和地震活动性对比,青藏高原东南缘活动断裂可大致分为三级.一级断裂为边界断裂鲜水河-小江断裂带和实皆断裂带,水平滑动速率均≥10 mm/a,曾发生8级及以上地震和连续的7~7.9级强震,是东南缘地区晚第四纪以来一级构造格架;二级断裂往往控制东南缘地区强活动构造单元,水平滑动速率为~3~6 mm/a,通常发生过7~7.9级地震;三级断裂水平滑动速率一般≤2 mm/a,通常发生过7级以下地震,一般规模较小,但数量较多.此外,川滇地块晚第四纪变形特征发生转变,构造运动由原本的沿大型边界走滑断裂运动转变为鲜水河-小江断裂带周缘次级活动地块的旋转、平移和差异隆升.

关键词：青藏高原东南缘上地壳变形特征弥散变形断裂分级天然地震

客观赋权对快捷货运各方式间临界运距影响分析

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交通运输系统工程与信息 2024年第2期24卷 45-52页

作者：孙宗胜帅斌杨俊杰许旻昊西南交通大学交通运输与物流学院成都611756 西南交通大学综合交通运输智能化国家地方联合工程实验室成都611756 西南交通大学综合交通大数据应用技术国家工程实验室成都611756

我国交通运输已由各方式间独立发展向一体化融合发展转变,快捷货物运输是综合交通运输融合发展的新兴关键领域,其各运输方式间临界运距的研究对合理运输结构的确定具有重要意义。针对既有研究对于临界运距问题主观赋权的不足,本文首先... 详细信息

我国交通运输已由各方式间独立发展向一体化融合发展转变,快捷货物运输是综合交通运输融合发展的新兴关键领域,其各运输方式间临界运距的研究对合理运输结构的确定具有重要意义。针对既有研究对于临界运距问题主观赋权的不足,本文首先基于快捷货运分担率模型建立临界运距与服务属性及权重系数表达式,然后基于CRITIC(Criteria Importance Though Intercriteria Correlation)法对权重系数进行客观测算,最后通过实例进行模型分析验证及结果对比。实例结果表明:客观赋权法可以使各服务属性权重系数随运距增加而产生异质性;经济性在300~400 km和900~1100 km内波动幅度最大;便捷性与经济性的运距临界点为327 km,其重要程度随运距增加会高于经济性;客观赋权对快捷货运各方式间临界运距的影响主要体现在高铁快运绝对优势运距区间的扩大,由主观赋权下700~1500 km转变为400~2000 km。

关键词：综合运输临界运距客观赋权快捷货物 CRITIC法

Bi2Se3纳米材料的介电、热电和光电性能研究

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Bi2Se3纳米材料的介电、热电和光电性能研究

作者：刘学昊北京化工大学

学位级别：硕士

随着5G技术的普及,电磁（EM）污染正成为一个不可避免的问题。人们日益关注的是,蓄意的电磁干扰对通信、电网、网络、电子系统和其他关键基础设施的正常使用造成的威胁。大多数研究集中于电磁波的吸收,或者探索新的电磁波吸收材料。然而... 详细信息

随着5G技术的普及,电磁（EM）污染正成为一个不可避免的问题。人们日益关注的是,蓄意的电磁干扰对通信、电网、网络、电子系统和其他关键基础设施的正常使用造成的威胁。大多数研究集中于电磁波的吸收,或者探索新的电磁波吸收材料。然而,人们长期忽视了电磁能的再利用这一个关键问题。出于监测和通信目的,航空探测器等太空通讯设备通常需要保持相对于地球的特定方位,而携带的电池难以满足电力需求。因此,在特殊环境下将废弃电磁能转化为直流电来为微型和纳米设备供电是一项理想的战略,不仅能够解决电磁污染问题,更能为设备提供驱动能源。但是由于材料本身的局限性,实现电磁波吸收和热电转换功能仍然具有挑战性。本文利用多元醇还原法制备出了Bi2Se3纳米片,通过改变工艺条件对Bi2Se3纳米片结构和尺寸进行调控,得到厚度约为30 nm的Bi2Se3六方纳米片。对5种加载量的Bi2Se3纳米复合材料的微波介电性能进行了研究。Bi2Se3纳米复合材料表现出了优秀的微波吸收性能,在0.9 mm下实现2.95 GHz（14.85-17.8 GHz）的吸波带宽,实现了亚毫米厚度的宽带吸收。并采用超结构设计,在5 mm厚度下实现8.86 GHz（9.14-18 GHz）的宽带吸收。Bi2Se3纳米片的热电转换能力也十分优秀。当温差为165℃时,Seebeck系数最大能到达37.08μV/K。Seebeck系数正值说明Bi2Se3纳米片的载流子为空穴。在250℃时,Bi2Se3纳米片的电导率为215.12 S/m,相比于50℃时的2.31 S/m,电导率提升了两个数量级。这表明Bi2Se3纳米材料有望实现电磁波-电能的转换。为多功能纳米材料解决自供电电磁设备的能源供应问题提供了一个前景广阔的解决方案。得益于拓扑导电表面态效应,Bi2Se3纳米片还展现出了优秀的光电转换性能。在偏置电压为15V,光功率密度为200 mW/cm2时,Bi2Se3纳米片的最大亮电流为17.39 mA,与0 mW/cm2相比,光电流提升了143%。由于Bi2Se3纳米片具有较大的载流子迁移率,Bi2Se3纳米片的最大响应度为84.44 mA/W,且最大探测率能够达到1.44×10～9 Jones。这表明Bi2Se3纳米片具有在弱光下也有较高的灵敏度。采用单通滤波片对其进行单波长光源的光电性能测试,结果表明在400 nm、700 nm和1350 nm的光源波长下均有不错的光电响应。这表明Bi2Se3纳米片在红外探测领域和弱光探测领域都具有很大的潜在应用价值。

关键词：拓扑绝缘体 Bi2Se3纳米片微波吸收性能热电转换性能光电转换性能