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层流扩散火焰中碳烟生成与碳烟抑制的实验研究

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层流扩散火焰中碳烟生成与碳烟抑制的实验研究

作者：芦宇航浙江科技大学

学位级别：硕士

化石燃料燃烧产生的碳烟颗粒是严重损害人体生命健康以及破坏生态环境的有害物质。因此,在“双碳”战略目标的背景下,减少化石燃料燃烧过程中碳烟颗粒的排放已成为首要目标。目前在燃烧领域抑制碳烟生成的方法主要有向燃料中添加催化剂... 详细信息

化石燃料燃烧产生的碳烟颗粒是严重损害人体生命健康以及破坏生态环境的有害物质。因此,在“双碳”战略目标的背景下,减少化石燃料燃烧过程中碳烟颗粒的排放已成为首要目标。目前在燃烧领域抑制碳烟生成的方法主要有向燃料中添加催化剂的催化燃烧、将含氧燃料与化石燃料混合的掺混燃烧以及向燃烧场中施加电场或磁场等方法。然而,大多数抑制碳烟生成的方法都需要引入额外的设备或能量。因此,探索更有效、更简单的抑制碳烟方法,并深入研究抑制碳烟的机理具有重要意义。本文主要研究了两种层流扩散火焰中的碳烟生成与碳烟抑制方法。第一个是针对气体燃料乙炔,在乙炔火焰燃烧过程中,从喷嘴出口处会自然形成三阶双翼形碳,其形成能抑制乙炔火焰中碳烟的排放。第二个是针对液体燃料甲苯。当燃烧器喷嘴出口处有突起时,甲苯液滴火焰中也没有碳结构生成。将燃烧的甲苯燃料液滴置于驻波声场的波腹位置,通过改变外加声场的声学参数能抑制甲苯液滴火焰中碳烟的排放。主要得到以下结论:(1)报道了由乙炔扩散火焰形成的具有精细结构的独特大尺寸三阶双翼形碳。在乙炔扩散火焰中,由于不完全燃烧,大量的碳烟首先会自然聚集在燃烧器喷嘴出口处的突起上,然后慢慢演变成具有特定结构的双翼形碳。其演变过程包括三个阶段,第一个双翼(约10分钟)、第二个双翼(约40分钟)和第三个未发育完全双翼(约40分钟)。(2)突起点为三阶双翼形碳的形成提供了生长点。当突起点宽度固定不变时,随着突起点高度的增加,三阶双翼形碳第一阶段出现的时间逐渐缩短。随着乙炔流量的增加,最终生成的双翼形碳的阶数也在增加。且随着三阶双翼形碳的生长,碳烟的抑制效率逐渐提高,最终碳烟抑制效率达到100%。(3)在相同的频率下,碳烟抑制效率随着声压的增大而增大。当频率逐渐增大时,在高频率下想要达到与低频率时相同的碳烟抑制效率所要施加的声压更大。声能与抑制效率具有线性的关系。在低频时,碳烟的抑制效率更好。(4)声学激励能提高甲苯火焰温度。在声学激励下,火焰温度会产生周期性波动,且波动频率与所施加的声学频率一致。火焰温度的波动幅度随着碳烟抑制效率的提高而增大。(5)在相同频率下,火焰刷厚度随着碳烟抑制效率的增加而增大。火焰波动速度越大,火焰震动越强。在相同声学频率下碳烟抑制效率随着火焰波动速度的增加而增加。

关键词：碳烟抑制三阶双翼形碳声学激励扩散火焰

融合多尺度全局-局部特征的无人机目标跟踪算法

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电光与控制 2024年

作者：黄宇航柯福阳南京信息工程大学自动化学院南京信息工程大学软件学院

针对无人机目标跟踪任务中背景复杂，目标分辨率低、尺度变化大等挑战问题，本文提出了融合多尺度全局-局部特征的无人机目标跟踪算法。首先，设计了多尺度特征增强模块，充分利用多尺度信息来生成跟踪目标的判别性表示，以增强对不同... 详细信息

针对无人机目标跟踪任务中背景复杂，目标分辨率低、尺度变化大等挑战问题，本文提出了融合多尺度全局-局部特征的无人机目标跟踪算法。首先，设计了多尺度特征增强模块，充分利用多尺度信息来生成跟踪目标的判别性表示，以增强对不同尺度目标、低分辨率目标跟踪的鲁棒性。其次，提出了全局-局部特征融合模块，结合了Transformer对于全局关系建模的优越性以及卷积神经网络在提取局部相似性的优势，丰富了整体网络的表征能力，以应对各种复杂环境的挑战。所提算法在UAVDT、UAV123、UAV112L、DTB70等四个无人机跟踪数据集上进行实验，结果表明本文所提算法的性能优于目前一些先进的无人机跟踪算法，在各种复杂场景下表现出更优越的跟踪效果，并且满足了算法实时性的要求。

关键词：目标跟踪 Transformer 卷积神经网络无人机

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基于动态贝叶斯网络的多无人机集群对抗策略

工程科学学报 2024年第7期46卷 1216-1226页

作者：贾永楠焦宇航陈萱李擎鲁小雅北京科技大学自动化学院北京100083 工业过程知识自动化教育部重点实验室北京100083

红蓝双方集群攻防对抗博弈问题是近年来复杂系统研究领域的热点和难点,在军事领域、网络安全领域和人工智能领域均具有重要的应用价值.在实际对抗中,环境的不确定性和智能体行为的多样性导致问题难以建模,而实战环境又要求智能体能够对... 详细信息

红蓝双方集群攻防对抗博弈问题是近年来复杂系统研究领域的热点和难点,在军事领域、网络安全领域和人工智能领域均具有重要的应用价值.在实际对抗中,环境的不确定性和智能体行为的多样性导致问题难以建模,而实战环境又要求智能体能够对态势的变化给出实时、高效的响应.为解决上述问题,本文提出了一种面向红蓝双方集群攻防对抗博弈问题的研究框架.首先,提出了一种基于改进后的兰彻斯特方程的对抗博弈模型,并在此基础上探讨了如何适应性改进Kuhn–Munkres(KM)算法以解决对抗博弈过程中的多目标任务分配问题.其次,为了提升无人机个体的环境适应性,提出了一种集群攻防对抗策略,利用动态贝叶斯网络对集群攻防对抗过程中产生的一系列不确定性因素进行实时、高效的推理和预测.该策略可有效降低对抗模型的复杂度和计算量,广泛提高决策的精确性和快速性.最后,基于上述对抗博弈模型搭建了仿真平台,实时展示红蓝双方无人机集群对抗过程,并对上述算法的有效性进行验证.仿真结果表明,所提出的上述理论框架可以实现红蓝双方对抗模拟演示过程,可有效解决红蓝双方打击对抗过程中的多目标任务分配问题,并对对抗过程中所产生的不确定性因素进行合理的预测和评估.

关键词：集群对抗分布式协同兰彻斯特方程 KM算法动态贝叶斯网络

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数据主导逻辑驱动传统行业打造新质生产力的过程机制研究

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科研管理 2024年第8期45卷 22-31页

作者：高昕程露康宇航大连海事大学航运经济与管理学院辽宁大连116026 中国大连高级经理学院辽宁大连116086

高质量发展背景下,诸多传统行业都亟待通过数实融合打造新质生产力以推动旧有增长方式的转型升级。当前研究多为宏观层面的理论推演,较少从微观层面揭示如何在数实融合背景下跨越从传统生产力到新质生产力的跃迁鸿沟。本研究围绕鸭嘴兽... 详细信息

高质量发展背景下,诸多传统行业都亟待通过数实融合打造新质生产力以推动旧有增长方式的转型升级。当前研究多为宏观层面的理论推演,较少从微观层面揭示如何在数实融合背景下跨越从传统生产力到新质生产力的跃迁鸿沟。本研究围绕鸭嘴兽物流科技平台展开了嵌入式单案例研究,探讨了其在运力供给端和需求端同步颠覆传统集装箱陆运模式,以实现传统生产力更新的微观过程机制。研究发现:(1)传统行业供需端协同转型升级以颠覆旧有增长模式,呈现出“数字技术采纳-数据主导逻辑-传统生产力更新”的动态演进过程;(2)针对传统行业供需端发展瓶颈,在通用性数字技术嵌入和专属性数字技术研发双重维度下进行数字技术采纳,是促进传统生产力向新质生产力迈进的刺激因素与触发器;(3)数据驱动下的流程再造与功能联动共同构成的数据主导逻辑,则是推动企业从战略认知层面形成数据流和业务流有机联动的使能器。研究结论为传统行业突破传统增长瓶颈与发展痼疾提供了“供-需”互促的新质生产力发展思路参考。

关键词：数据主导逻辑数字技术采纳新质生产力

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安防巡逻车环境感知及行人检测技术研究

安防巡逻车环境感知及行人检测技术研究

作者：赵宇航中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

科技的进步使得各行各业都在不断提升智能化水平,安防产业同样在寻求先进技术的革新,正不断地朝着智能化与自动化的方向转型升级。本文主要进行了构建智能安防巡逻车系统所需的环境感知技术与行人检测技术两方面的研究,对国内外有关同... 详细信息

科技的进步使得各行各业都在不断提升智能化水平,安防产业同样在寻求先进技术的革新,正不断地朝着智能化与自动化的方向转型升级。本文主要进行了构建智能安防巡逻车系统所需的环境感知技术与行人检测技术两方面的研究,对国内外有关同步定位与建图技术与目标检测技术的研究进行了综述与分析。在其之上对构建环境感知系统与行人检测模型的环节进行了分析与改进,以适应巡逻车需求。针对安防巡逻车在未知环境下自主移动时的环境感知需求,构建了视觉感知系统来实现对传感器定位与周边环境建图的功能,完成自主导航的前置工作,为后续巡逻车路径规划时提供位置与场景信息。针对巡逻车对行人检测的需求,经对比分析后选用YOLOv5目标检测网络。由于该网络模型依赖GPU设备的高性能,在计算受限场景适应性较差。为适应巡逻车在安防环境下运行时对于实时响应的需求以及部署需要,提出了轻量化改进网络策略,应用Mobile Netv3特征提取网络以及DW卷积减小模型尺寸,同时改进上采样方式,通过使用基于内容感知的特征重组方法来提升图像重建性能,保留更多特征信息,最后采用EIOU边界框损失函数改善回归性能,提高检测精度。实验结果表明,本文构建的视觉感知系统具有实时捕获环境信息的能力,对距离估计的平均精度误差在2cm到4cm内,同时可输出传感器运行轨迹,并对周边环境进行建图。本文改进后的检测网络在红外行人数据集LLVIP上表现良好,检测精度AP可达97.7%;在包含小目标的自建数据集上AP可达95.4%,且模型尺寸减少80.6%,参数量减少82.8%,浮点运算次数减少86.8%;使用CPU进行推理测试,速度提升43.3%,且对小目标行人检测能力有所提升,改进后模型实现了在低计算性能下的实时检测。上述结果证明了本文研究的环境感知与行人检测技术的可行性与有效性。

关键词：智能安防即时定位与地图构建目标检测红外成像

布局·序列·意境：1980年代中国现代建筑中的园林方法

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建筑学报 2024年第S1期 72-79页

作者：师晓龙孔宇航天津大学建筑学院

针对1980年代中国现代建筑如何借鉴古典园林并进行现代表达的问题，选取香山饭店、习习山庄和王学仲艺术研究所3个建筑作品，采用形式分析和空间图解的方法展开精读。分别针对建筑设计的布局经营、序列组织及意境生成3个方面，详细解读1... 详细信息

针对1980年代中国现代建筑如何借鉴古典园林并进行现代表达的问题，选取香山饭店、习习山庄和王学仲艺术研究所3个建筑作品，采用形式分析和空间图解的方法展开精读。分别针对建筑设计的布局经营、序列组织及意境生成3个方面，详细解读1980年代中国现代庭园建筑基于现代主义建筑“空间”概念的操作方法，提出结构重组、深度转换及尺度压缩3种园林方法，指出其对当下建筑设计中传统与现代议题的借鉴意义。

关键词：香山饭店园林方法习习山庄王学仲艺术研究所中国现代建筑

分布外样本干扰下基于改进半监督原型网络的齿轮箱跨域故障诊断

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机械工程学报 2024年第4期60卷 212-221页

作者：邵海东林健闵志闪明宇航湖南大学机械与运载工程学院长沙410082

实际工程中难以获取充足可用且同分布的齿轮箱故障样本,此外,获取的无标签样本难免会混入一些分布外的未知干扰样本,这些将给现有的齿轮箱智能故障诊断研究带来难题。提出一种改进半监督原型网络,面向分布外样本干扰,实现少样本下不同... 详细信息

实际工程中难以获取充足可用且同分布的齿轮箱故障样本,此外,获取的无标签样本难免会混入一些分布外的未知干扰样本,这些将给现有的齿轮箱智能故障诊断研究带来难题。提出一种改进半监督原型网络,面向分布外样本干扰,实现少样本下不同工况间的齿轮箱跨域故障诊断。首先,设计一种标签分配准则,既可以充分挖掘利用无标签样本信息,为无标签样本赋予伪标签,同时也可以有效抑制分布外未知样本的干扰。然后,定义一种基于标签平滑和度量缩放的修正代价函数,可以灵活有效地评估故障样本之间的相似性,挖掘元学习任务的通用特性,进一步提高模型泛化性。将所提方法用于分析不同健康状态的齿轮箱试验数据,并设置不同的少样本跨域诊断场景和分布外干扰样本进行对比验证。试验结果表明,相比现有方法,所提方法可以更有效地实现少样本下不同工况间的齿轮箱跨域故障诊断。

关键词：改进半监督原型网络齿轮箱故障诊断分布外干扰样本标签分配准则修正代价函数

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二氧化碳或碘化钠促进的一些含氮化合物电化学合成研究

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二氧化碳或碘化钠促进的一些含氮化合物电化学合成研究

作者：范宇航曲阜师范大学

学位级别：硕士

含氮化合物广泛存在于药物、天然产物以及其他合成化合物中。因此,研究含氮化合物的新合成策略具有重要意义。近年来,虽然合成含氮化合物的策略被广泛报道,但这些策略常常涉及使用当量的氧化还原剂、比较苛刻的反应条件、以及产生大量... 详细信息

含氮化合物广泛存在于药物、天然产物以及其他合成化合物中。因此,研究含氮化合物的新合成策略具有重要意义。近年来,虽然合成含氮化合物的策略被广泛报道,但这些策略常常涉及使用当量的氧化还原剂、比较苛刻的反应条件、以及产生大量化学废弃物等不足。因此,开发无需外加氧化还原剂,无需高温高压且环境友好的合成策略已经成为了化学家们的研究重点。有机电化学合成借助无痕的电子去对底物进行氧化还原从而实现了绿色、高效合成。本论文主要聚焦于含氮化合物的电化学合成,展开了一系列研究。第一部分:提出了二氧化碳的瞬态促进功能(Transient Promotion Function,TPF)。基于该功能实现了亚胺(尤其是氰基亚胺)的电化学选择性还原转化。在二氧化碳存在下,可将亚胺选择性还原为二级胺或α-氘代二级胺。在具体反应中,通过引入二氧化碳调节原位生成的自由基阴离子中间体的电荷分布,降低其还原电位,进而促进后续的单电子还原,而二氧化碳最终通过自发脱羧过程释放,完成瞬态促进过程。与之相对地,在没有二氧化碳存在时,相应亚胺可选择性的经C-C偶联生成1,2-二胺衍生物或者经电驱动水解生成酰胺衍生物。该研究证明了二氧化碳在亚胺电化学氢化和氘化过程中不可或缺的独特促进化作用。第二部分:提出了电化学条件下二氧化碳的“自拆卸保护基”功能。基于二氧化碳自拆卸保护基功能,实现了芳基叠氮化合物的选择性电化学还原。在电化学还原的过程中,二氧化碳作为自拆卸保护基,可选择性促进芳基叠氮化合物还原为伯胺;而在无二氧化碳的存在下,相应的芳基叠氮则优先转化为甲酰胺衍生物。由于二氧化碳的亲电性强于N,N-二甲基甲酰胺(DMF),原位产生的氮自由基阴离子(N·-)优先与之反应,这一转化钝化了 N位点的亲核性,阻止了进一步的甲酰化,而二氧化碳最终通过自发的脱羧过程被释放。二氧化碳常常被用作C1合成子,该研究展示了其作为非C1合成子的一种新功能——电驱动自拆卸保护基功能。此外,该研究还提出了可通过电化学还原将叠氮化合物转化为氮自由基阴离子物种。第三部分:含氮化合物往往存在于天然产物和药物分子中,其新型的合成策略备受关注。在无外源氧化剂和金属催化剂的情况下,以炔基胺烯酮为原料,在电化学条件下通过分子内[3+2]环化反应,实现了茚[1,2-c]吡咯衍生物的合成。该反应还初步实现了取代基调控的选择性转化,可以可控合成茚[1,2-c]吡咯衍生物或碘代茚酮衍生物。

关键词：电化学二氧化碳亚胺还原反应芳基叠氮茚[1,2-c]吡咯

耦合水动力与水库调度的潮白河流域洪水资源化研究

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耦合水动力与水库调度的潮白河流域洪水资源化研究

作者：梁宇航西安理工大学

学位级别：硕士

受气候变化和人类活动的影响,北京地区连年干旱少雨,水资源形势日趋严峻,致使密云水库在保障城市供水安全的前提下,鲜有进行大规模的水库调度。自南水北调水入京以来,北京水资源形势已发生显著变化,基本形成了地表水、地下水、外调水、... 详细信息

受气候变化和人类活动的影响,北京地区连年干旱少雨,水资源形势日趋严峻,致使密云水库在保障城市供水安全的前提下,鲜有进行大规模的水库调度。自南水北调水入京以来,北京水资源形势已发生显著变化,基本形成了地表水、地下水、外调水、再生水、雨洪水等五水联调的多水源保障格局,使密云水库长期维持高水位运行成为一种常态化的水资源管理模式。然而,受极端天气的影响,北京地区洪涝灾害风险日益凸显,密云水库作为北京市极其重要的供水水源地,其进行洪水资源化调度的紧迫性和重要性愈发凸显。基于此,本文以潮白河流域密云水库、怀柔水库及其下游河道为研究对象,开展了流域河道水动力模拟与水文响应分析、基于遗传算法的流域洪水资源化调度研究及洪水资源化模型耦合与效益评估。首先应用MIKE 11水动力模型构建了密云水库下游河道的一维水动力模型,并利用实测资料对模型进行了率定,以及验证模型的合理性;在此基础上对下游河道行洪能力进行了分析,确定了各河段下泄流量阈值,以此设置了各河段恒定流补水情景,统计了各河段的损失水量、槽蓄水量、渗漏水量以及下泄流量到达稳定流量的时间,分析了各河段关键断面之间的消减情况,整理了不同河段间下泄流量与损失水量、槽蓄水量及入渗水量的关系拟合函数;其次在分析密云水库入库径流特征的基础上,计算了密云水库汛期分期具体时间段,进而确定了分期设计洪水计算取样范围,对比分析了计算结果与原有设计洪水值的差异性,以此选出了计算误差较小的50年一遇洪水过程线作为典型洪水过程线,进而拟合得到密云水库不同频率设计洪水过程;再次利用MIKE 11水动力模型模拟得到的水文响应关系拟合函数、下游河道行洪流量等阈值、水库调度规则等建立了流域水库群洪水资源化调度模型,探讨了在考虑洪水资源综合利用效率最大、联合水库消峰能力最大及洪水调度规则等因素下密云水库洪水资源化调度方案的制定情况;以及采用水位-库容-泄流曲线调控或水库调度规则及水位-库容-泄流关系曲线联合调控方式下联合水库常规调度方案的制定情况;最后利用洪水资源化耦合模型分析了不同频率特征洪水在常规调度模式及洪水资源化调度模式下水库水位及出库流量变化情况,城市居民供水的满足情况及下游河道入渗损失情况,并从直接影响因素(洪峰流量、洪水总量及洪水过程线)和间接影响因素(城市居民供水及下游河道淹没损失情况)两个层面对常规调度模式与洪水资源化调度模式进行分析讨论,以此揭示常规调度模式与洪水资源化调度模式之间不同调度策略的优劣性。本论文主要取得的主要结论如下:(1)确定了汛期分期具体时间段,即前汛期为6月1日至7月10日,主汛期为7月11日至8月20日,后汛期定为8月21日至9月30日;并以此对主汛期设计洪水进行计算,得到了密云水库不同频率设计洪水过程。(2)选取了 NSE和R2等4个判断指标对密云水库下游河道一维水动力模型精度进行了评价,计算得知NSE最小为0.80,R2最小为0.85,结果显示模型模拟准确度高,模型参数能够较为准确地反映河段实际情况,可用于后续洪水资源化调度研究。(3)对密云水库下游河道行洪能力进行了分析,确定了白河、潮河及潮白河下泄流量阈值分别为123m3、480m3及2190m3,以此设置了恒定流模拟情景,统计了各河段的损失水量、槽蓄水量、渗漏水量以及下泄流量到达稳定流量的时间,分析了各河段关键断面之间的消减情况,整理了不同河段间下泄流量与损失水量、槽蓄水量及入渗水量的关系拟合函数。(4)利用了密云水库、怀柔水库调度规则及水库水位-库容-泄流关系曲线,制定了不同频率特征洪水下的常规调度方案;在己有不同河段间关系拟合函数及下泄流量等阈值的基础上,建立了流域水库群洪水资源化调度模型,计算得到在考虑洪水调度规则及河道过流能力限制条件下,使洪水资源利用效率最大、联合水库消峰率最大的密云水库、怀柔水库下泄流量过程;探讨了采用水位-库容-泄流曲线调控或水库调度规则及水位-库容-泄流关系曲线联合调控方式下常规调度方案的制定情况。(5)从直接影响因素及间接影响因素两个层面对比了两种调度模式下的洪水资源化调度效果,结果表明洪水资源化调度模式在不危害下游河道防洪工程安全的前提下使洪水在河道的持续时间更短,水库蓄洪效果更佳,不同频率特征洪水下联合水库消峰率均提高了14%以上,洪水资源利用总量均增长了 10%以上,极大地满足了城市居民生活供水,保障了下游河道不受洪水灾害威胁。

关键词：潮白河流域水库调度洪水资源化调度水动力模拟耦合模型