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轨道角动量量子光源的集成化研究

物理学报 2024年第16期73卷 1-6页

作者：陈波刘进李俊韬王雪华中山大学物理学院光电材料与技术国家重点实验室广州510275

量子光源是量子信息处理的关键器件之一,是量子计算、量子通信、量子模拟等应用的重要基础,基于量子光源制备量子态并提升其编码容量是量子信息技术发展的重大挑战.轨道角动量(OAM)是光子一种无限维的空间自由度,其空间模式构成无限维... 详细信息

量子光源是量子信息处理的关键器件之一,是量子计算、量子通信、量子模拟等应用的重要基础,基于量子光源制备量子态并提升其编码容量是量子信息技术发展的重大挑战.轨道角动量(OAM)是光子一种无限维的空间自由度,其空间模式构成无限维完备的正交基,利用OAM制备高维量子态可大幅提升量子信息处理容量,是高维量子信息处理的关键资源.随着光量子技术的进步,多种重要光量子器件已可在集成化芯片上实现.然而,微纳尺度下制备高维OAM量子态仍是实现量子光源集成化的挑战,亟需深入研究和突破.本文综述并讨论了集成化OAM量子光源的研究进展及其研究中面临的热点和难点问题,为推进高维量子光源在量子信息处理中的研究及实用化进程提供参考.

关键词：轨道角动量量子光源集成化高维量子态

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基于能量特征的DOC出口温度控制研究

基于能量特征的DOC出口温度控制研究

作者：华韬轶吉林大学

学位级别：硕士

随着最为严苛的国六排放标准6b阶段的实施以及欧Ⅶ排放法案的即将开始,目前主流柴油机后处理系统中柴油微粒过滤器（DPF）安全可靠地主动再生所需上游的柴油机氧化催化器（DOC）出口温度为550-600℃。为实现DOC出口温度精确控制,本文基... 详细信息

随着最为严苛的国六排放标准6b阶段的实施以及欧Ⅶ排放法案的即将开始,目前主流柴油机后处理系统中柴油微粒过滤器（DPF）安全可靠地主动再生所需上游的柴油机氧化催化器（DOC）出口温度为550-600℃。为实现DOC出口温度精确控制,本文基于DOC系统的能量特征,建立了面向控制的DOC数学模型,设计基于模型的控制策略。本文研究内容和主要结论如下:基于DOC系统催化放热过程的能量演变特征,研究了DOC温度上升特性的影响变化规律。分析DOC结构特性及理化过程,根据发动机特性,设计数据采集方案。结合试验数据,利用lsqnonlin函数参数辨识,建立DOC气体组分变化的分析模型。辨识平均均方根误差（RMSE）整体小于2%。根据辨识参数,在AVL Cruise M中搭建一维DOC仿真物理模型。对比试验数据,仿真物理模型整体误差低于5%。利用此模型,分析DOC系统能量特征:DOC出口温度具有长时滞、高延迟特性;DOC能量变化主要来源为C3H6、CO催化氧化反应放热。其中,C3H6的催化氧化对出口温度影响最大。因此,C3H6的氧化反应是引起DOC系统温升的主要因素。基于DOC内C3H6催化氧化反应放热及热量运输的能量分布特征,应用集总参数法,建立面向控制的DOC双单元出口温度控制模型。借助MATLAB参数辨识工具箱,得到延迟时间与排气质量流量的关系式;利用变遗忘因子最小二乘法（VFFRLS）对模型未知参数进行参数辨识,结果R2为0.98,RMSE为5.4807;提取最终辨识参数后,仿真验证得平均误差小于6%,得到面向控制的DOC出口温度完整模型。针对DOC大惯性、长时滞的系统能量动态特征,设计了控制器及补偿系统时滞的观测器。根据面向控制的DOC出口温度数学模型,搭建指令滤波反步控制（CFBC）策略,同时分析控制系统的稳定性;应用离散线性二次型调节器（LQR）理论,设计了基于前馈的离散线性二次型调节器（FF-DLQR）控制策略。建立了史密斯预估器与龙伯格观测器结合的复合观测器,减小控制器建模复杂度,补偿系统时滞。最后,设计仿真测试方案,对比分析两种控制器性能。通过五种仿真测试,在Matlab/Simulink中仿真验证了两种控制器的有效性及鲁棒性。仿真对比分析,两种控制器超调量在0～0.6%;CFBC控制器稳态误差小,在0.1～1.5℃之间,而FF-DLQR控制器最大在10℃波动;CFBC控制器上升时间大部分在15s以内,延迟在5s以内,均优于FF-DLQR控制器;仿真结果表明,FF-DLQR控制器比CFBC控制器的控制变量—HC喷射量输入波动更小,同时FF-DLQR控制器增加前馈控制器后容错性高,且控制器代码负担小。综上,本文基于DOC系统能量特征,分析了DOC温升特性的影响变化规律,建立了面向控制的DOC双单元出口温度控制模型。针对DOC系统大惯性、长时滞特性,设计了CFBC控制器、FF-DLQR控制器,及史密斯预估器与龙伯格观测器结合的复合观测器,并通过仿真验证了控制器对DOC出口温度有效的控制效果。本文的研究为基于模型的DOC出口温度控制设计及其实际应用,提供了有价值的工程技术参考。

关键词：柴油机氧化催化器时滞系统史密斯预估器指令滤波线性二次型调节器

缸内流场扰动对快速压缩机着火中间物种采样测量影响的数值研究

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西安交通大学学报 2024年第8期58卷 60-68页

作者：武颖韬饶伯暄汤成龙黄佐华西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

针对燃料自燃活性表现出负温度系数(NTC)效应时的快速压缩机缸内流场扰动对物种采样精度影响不明的问题,建立了燃料自燃过程物种采样的数值模型,通过控制活塞缝隙容积在燃烧缸内产生了不同强度的气流扰动,探究了NTC及气流扰动共同作用... 详细信息

针对燃料自燃活性表现出负温度系数(NTC)效应时的快速压缩机缸内流场扰动对物种采样精度影响不明的问题,建立了燃料自燃过程物种采样的数值模型,通过控制活塞缝隙容积在燃烧缸内产生了不同强度的气流扰动,探究了NTC及气流扰动共同作用对正丁烷混合气自燃过程物种采样精度的影响规律。研究结果表明:受燃料NTC效应的影响,两种典型的物种采样方法均出现了反向稀释现象,即燃料的采样浓度偏低,中间产物的采样浓度偏高。反向稀释与采样方法的系统误差产生抵消,导致NTC区域内物种采样精度受气流扰动的敏感性降低。抑制燃烧缸内的气流扰动有利于提高采样精度,然而在绝对无扰动的流场下,整体冻结法的采样误差受热边界层作用反而会略微提高。该研究为燃料自燃过程中物种采样实验的设计及数据不确定性分析提供了有价值的参考。

关键词：物种采样气流扰动负温度系数着火延迟时间快速压缩机

经济增长目标设置对科技创新投入的影响——基于静态和动态面板数据模型的研究

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中国科技论坛 2024年第4期 43-50页

作者：赵志华陈子韬山东大学政治学与公共管理学院山东青岛266237 上海交通大学媒体与传播学院上海200240

国家提出“实施创新驱动发展战略”以及“创新发展”居首位的五大发展理念,科技创新投入是创新驱动发展的前提和基础。本文采用省级面板数据,运用静态和动态面板数据模型探讨经济增长目标设置如何影响科技创新投入。研究发现:经济增长... 详细信息

国家提出“实施创新驱动发展战略”以及“创新发展”居首位的五大发展理念,科技创新投入是创新驱动发展的前提和基础。本文采用省级面板数据,运用静态和动态面板数据模型探讨经济增长目标设置如何影响科技创新投入。研究发现:经济增长目标设置对科技创新投入并非单向线性影响,而是呈U形曲线关系。经济增长目标设置对5类科技创新投入的影响存在差异,主要表现为U形曲线拐点所对应的目标水平。这揭示了经济增长目标设置在科技创新领域的非预设结果,弥补了以往研究忽视目标设置对不同类型科技创新投入异质性效果的局限。

关键词：目标设置经济增长科技创新投入面板数据模型

相关实验因素对以酸性染料为碳源制备CeO_(2)@C光催化效率的影响

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中国稀土学报 2024年第3期42卷 489-496页

作者：蔡元韬张帆帆刘俊华陶剑波郝仕油浙江师范大学行知学院生化学院浙江金华321004

以Ce(NO_(3))_(3)·6H_(2)O为铈源,酸性橙7(AO7)为碳源,通过水热-煅烧法合成了CeO_(2)@C催化剂。利用FT-IR,XRD,Raman,XPS,UV-VIS,SEM等技术对合成样品的结构、形貌进行了表征,证明制得的CeO_(2)@C为萤石面心立方结构,具有类圆形外形。... 详细信息

以Ce(NO_(3))_(3)·6H_(2)O为铈源,酸性橙7(AO7)为碳源,通过水热-煅烧法合成了CeO_(2)@C催化剂。利用FT-IR,XRD,Raman,XPS,UV-VIS,SEM等技术对合成样品的结构、形貌进行了表征,证明制得的CeO_(2)@C为萤石面心立方结构,具有类圆形外形。以AO7为探针分子对合成的CeO_(2)@C光催化性能进行评价,并考察了AO7使用量、水热温度、煅烧温度等因素对光催化效率的影响。结果表明,在Ce(NO_(3))3·6H2O与AO7质量百分比为145∶1,水热温度为180℃,煅烧温度为600℃时合成的CeO_(2)@C对AO7的光催化效率最好。

关键词：酸性染料二氧化铈碳水热法光催化

基于人工神经网络的固体推进剂细观损伤与宏观刚度映射关系

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复合材料学报 2024年第9期41卷 4765-4777页

作者：张滔韬杨玉新张二晗校金友吕海宝文立华雷鸣侯晓西北工业大学航天学院西安航天动力技术研究所哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所中国航天科技集团公司

作为一种高夹杂比颗粒增强聚合物基复合材料，固体推进剂的宏观力学性能主要由其细观结构决定。外加载荷下，初始缺陷或细观颗粒团聚均可诱发局部应力集中，导致颗粒-基体细观界面脱粘，材料宏观力学性能劣化。如何构建细观损伤与宏观... 详细信息

作为一种高夹杂比颗粒增强聚合物基复合材料，固体推进剂的宏观力学性能主要由其细观结构决定。外加载荷下，初始缺陷或细观颗粒团聚均可诱发局部应力集中，导致颗粒-基体细观界面脱粘，材料宏观力学性能劣化。如何构建细观损伤与宏观性能间的映射关系，已成为推进剂细观实验结果合理运用、固体火箭发动机结构灾变准确预报的关键。为此，本文发展了基于连续介质力学框架的人工神经网络，以变形梯度的不变量为输入、自由能为输出，遴选现有自由能函数和损伤增长函数形式为神经网络设计激活函数，使神经网络先验地满足变形连续性、坐标不变性、热力学一致性等要求。基于上述物理相容性，神经网络能在稀疏训练数据条件下快速收敛，还能够自下而上地实现损伤状态的遗传映射。最后，采用有限元分析获取的数据集，验证了该网络模型对不同预损伤下的推进剂在单轴拉伸、等双轴拉伸、纯剪切3种加载条件下的宏观刚度预报能力。

关键词：固体推进剂力学本构关系人工神经网络细观损伤细-宏观映射

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2023年8月6日山东德州平原M 5.5地震同震变形及地震活动性变化数值模拟

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地质学报 2024年第7期98卷 2101-2109页

作者：孟秋王子韬张怀中国科学院大学地球与行星科学学院中国科学院计算地球动力学重点实验室北京100049 中国地震局地震预测研究所北京100036 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519080 北京燕山地球关键带国家野外科学观测研究站中国科学院大学北京101408

2023年8月6日,山东省德州市平原县发生M 5.5地震,造成了严重的经济损失,打破了山东省近40年未发生M≥5.0地震的平静期。平原地震震中区域人口稠密,经济发展迅速,其引起的区域地震活动性变化与未来强震发生的可能性是社会关注的热点。本... 详细信息

2023年8月6日,山东省德州市平原县发生M 5.5地震,造成了严重的经济损失,打破了山东省近40年未发生M≥5.0地震的平静期。平原地震震中区域人口稠密,经济发展迅速,其引起的区域地震活动性变化与未来强震发生的可能性是社会关注的热点。本文通过有限元数值模拟方法,建立三维模型研究震中孕震环境及其邻区同震形变应力场,利用假定破裂模型模拟地震同震位错,根据库仑应力变化理论探究周围区域地震活动性变化。结果表明,本次地震主要形变集中于发震断层10 km范围内,震中位置库仑应力下降超过500 kPa,未来短期内强震发生概率不大。平原地震对附近地震活动性造成了一定影响,可能促进了北部走滑型中小震活动,抑制了西侧正断型地震的发生。对于华北平原及邻近断层地震活动性变化仍需要更长时间地震数据和更深入的研究工作。

关键词：平原地震地震活动性库仑应力变化有限元数值模拟

基于PLUS模拟未来土地利用变化的可持续发展评估——以江西省为例

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地理科学 2024年

作者：杨子韬田莉中国科学院大学中国科学院地理科学与资源研究所

以江西省2010年和2020年土地利用现状为基期数据，并结合江西省自然资源特点与土地利用政策，利用PLUS模型对该省2030年土地利用进行3种未来情景模拟（正常发展情景、生态保护情景和耕地保护情景）；通过模拟分析发掘其内涵生长规律和... 详细信息

以江西省2010年和2020年土地利用现状为基期数据，并结合江西省自然资源特点与土地利用政策，利用PLUS模型对该省2030年土地利用进行3种未来情景模拟（正常发展情景、生态保护情景和耕地保护情景）；通过模拟分析发掘其内涵生长规律和土地转变机制；并基于可持续发展理念对未来的3种发展情景结果进行评估，结果表明：(1) 2010—2020年江西省土地利用主要表现为耕地、林地面积的持续减少，灌木和建设用地面积的稳定上升；土地转型过程中耕、林、灌木地转变突出，耕地和林地是建设用地的扩张之源，林地与耕地之间存在置换；(2)在未来（2030年）3种情景的模拟适宜性评估中，正常发展情景的面积变化较2010—2020年基本一致，其社会效益和经济效益最高，情景模拟适宜性指数（SSI）值最大，可持续发展潜力最好；生态保护情景下灌木地、水域、湿地面积略有增加，耕地锐减，对比其他两种情景，其生态效益最好，情景适宜性良好；耕地保护情景下的耕地资源回补，林地面积大幅减少，建设用地和灌木面积增加，其经济效益最低，情景适宜性一般。多情景模拟反映了江西省不同侧重点的发展需求，为管理者在未来国土空间规划和开发上提供参考依据。

关键词：土地利用 PLUS模型情景模拟江西省可持续发展

基于危险天气不确定性的最小风险路径规划方法

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工程科学学报 2024年第5期46卷 887-896页

作者：王岩韬赵昕颐中国民航大学国家空管运行安全技术重点实验室天津300300

为降低飞行过程中遭遇危险天气的概率,同时避免大范围绕飞导致的路径与耗油增加,针对航路中的雷暴、积冰和颠簸天气,使用数值预报和概率预报,面向航前飞行计划,提出一种基于危险天气不确定性的最小风险路径规划方法.首先,基于概率预报... 详细信息

为降低飞行过程中遭遇危险天气的概率,同时避免大范围绕飞导致的路径与耗油增加,针对航路中的雷暴、积冰和颠簸天气,使用数值预报和概率预报,面向航前飞行计划,提出一种基于危险天气不确定性的最小风险路径规划方法.首先,基于概率预报数据使用配料法和C-F模型计算雷暴发生概率,基于数值预报数据计算积冰预测指数和颠簸预测指数;然后,融合多类型危险天气,提出一种具备风险标识的栅格化地图;在此基础上,改进传统路径最短的规划算法,构建以风险最小化为目标的Dijkstra和A^(*)算法;最后,使用2023年4月3日华中地区强对流天气预测数据建立风险地图,使用上述改进算法与传统Dijkstra、A^(*)和RRT算法进行路径规划并对比分析.结果表明,传统Dijkstra和A^(*)算法可计算得到最短飞行路径,而改进的A^(*)算法可计算得到总风险最小路径;若综合考虑飞行风险与路径长度,改进的Dijkstra算法最为适合.

关键词：危险天气概率预报不确定性推理飞行路径规划风险最小化