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重载铁路隧道入口段风流场特性及粉尘运移规律数值模拟

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重载铁路隧道入口段风流场特性及粉尘运移规律数值模拟

作者：杨鸿克青岛理工大学

学位级别：硕士

重载列车具有运量大、运输速度快、价格便宜等优点,近年来在煤炭铁路运输中占有越来越重要的地位。我国的重载铁路隧道较多,重载列车在通过隧道入口时会由于过流断面的突然变化引起隧道入口段局部气流紊乱,形成活塞风,导致车厢和隧道地... 详细信息

重载列车具有运量大、运输速度快、价格便宜等优点,近年来在煤炭铁路运输中占有越来越重要的地位。我国的重载铁路隧道较多,重载列车在通过隧道入口时会由于过流断面的突然变化引起隧道入口段局部气流紊乱,形成活塞风,导致车厢和隧道地面上附着的粉尘大量扬起以及煤炭的掉落,造成资源浪费、粉尘污染等问题,因此,研究隧道入口段重载列车驶入时隧道内风流场特性和粉尘运移规律对采取有效技术措施抑制粉尘飞扬具有重要的理论指导意义。本文使用SOLIDWORKS构建了重载列车-隧道模型,并基于FLUENT流体力学有限元分析软件对隧道入口附近的流场进行了数值模拟,分析了列车进入隧道的不同距离、不同风向、不同行驶速度对隧道入口附近风流场的影响,在此基础上应用气固两相流模型里的颗粒轨道模型,对列车行驶过程中车厢和地面上的粉尘颗粒轨迹进行了模拟,分析了不同粒径、不同风向和不同行车速度对隧道入口段粉尘运移轨迹和扬尘浓度的影响。完成的主要工作如下:(1)对隧道入口段的压力场和列车表面压力场进行了分析,得出隧道内的压力场具有三维特性,高压区主要集中在车头表面附近,在列车完全进入隧道后,负压区主要出现在车尾几节车厢以及隧道入口处;逆风条件下,高压区和负压区的压力值都会比顺风时大。(2)对列车周围风流速度场进行了研究,得到了列车周围风速与列车驶入隧道距离以及车速呈正相关关系;逆风时,列车周围的风速流线与顺风时有明显区别,顺风时产生的气流漩涡出现在隧道入口上方区域,逆风条件下则主要出现在隧道入口靠近地面的区域。(3)模拟了不同粒径、不同风向、不同车速情况下列车驶入隧道过程中的粉尘运移轨迹,得到了粉尘在隧道入口外的运移轨迹与流场流线具有相似性;列车行驶速度的增加会增大粉尘运移的距离和在空间内分布的范围;粒径越小的粉尘更容易受到涡流影响而产生旋转的轨迹;在一定列车行驶距离内,较大的车速或逆风条件下有利于粉尘排出隧道外。(4)研究了粉尘浓度在空间的分布情况,得出大粒径粉尘受风流影响较小,扬起的高度和浓度更低且沉降速度更快;车速的增大对粉尘运移的影响具有空间特性,在列车进入隧道过程中,粉尘高浓度区主要集中在列车上部,两侧浓度比低车速时低;列车尾流是空间内粉尘浓度升高的主要原因;逆风与顺风相比,车顶上方空间的粉尘浓度更低,但在离地面一定高度的区域内,逆风时粉尘分布范围更大且浓度更高;车厢之间的间隔区产生的风流会使沉降中的粉尘再次扬起。

关键词：重载列车粉尘运移数值模拟隧道流场气固两相流

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Ⅰ型单纯疱疹病毒糖蛋白D的高效半合成策略

有机化学 2024年第1期44卷 326-328页

作者：杨鸿向张夏衡国科大杭州高等研究院化学与材料科学学院杭州310024

Ⅰ型单纯疱疹病毒(HSV-1)感染是全球卫生领域的一个重要难题,影响着全球70%的人口.该感染引发一系列免疫性疾病,包括唇疱疹、眼疱疹、新生儿疱疹、脑炎和生殖器疱疹等[1].尽管科学家们长期致力于寻找对抗HSV-1的疫苗,但目前仍未有任何... 详细信息

Ⅰ型单纯疱疹病毒(HSV-1)感染是全球卫生领域的一个重要难题,影响着全球70%的人口.该感染引发一系列免疫性疾病,包括唇疱疹、眼疱疹、新生儿疱疹、脑炎和生殖器疱疹等[1].尽管科学家们长期致力于寻找对抗HSV-1的疫苗,但目前仍未有任何经过批准的临床疫苗可用于对抗HSV-1.与其他α型疱疹病毒类似,HSV-1的糖蛋白D(gD)是一种关键的受体结合糖蛋白,在触发宿主细胞膜融合和病毒进入过程中发挥着关键作用.由于其重要的功能,gD蛋白成为研发针对HSV-1感染的有效疫苗与治疗方法的主要候选之一[2].

关键词：免疫性疾病有效疫苗疱疹病毒糖蛋白D 生殖器疱疹卫生领域宿主细胞膜唇疱疹

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基于无障碍理念的老年坐便器设计研究

包装工程 2024年第4期45卷 326-335页

作者：杨鸿景德镇陶瓷大学江西景德镇333403

目的针对身体机能下降的老年群体在使用坐便器时体验感不佳的问题,为用户提供一种更为舒适、合理的坐便器辅助起身方案。方法基于无障碍设计原则,分析用户行为特点,提出以用户需求为中心的坐便器设计;将感性工学作为获取用户需求和技术... 详细信息

目的针对身体机能下降的老年群体在使用坐便器时体验感不佳的问题,为用户提供一种更为舒适、合理的坐便器辅助起身方案。方法基于无障碍设计原则,分析用户行为特点,提出以用户需求为中心的坐便器设计;将感性工学作为获取用户需求和技术需求的方法,用户需求分为一级用户需求和二级用户需求,利用AHP层次分析法构建需求层次分析模型;继而对坐便器产品的产品质量要求分类整理。构建质量屋,屋身部分为用户需求和产品质量要求的相关性分析,屋顶部分为产品技术要求负相关性分析,找到相互矛盾的技术点并针对性设计,结合TRIZ理论寻找解决问题方案。结论创新设计能提高坐便器的安全性、有效性、易用性、舒适性,为无障碍卫生陶瓷类产品创新提供参考。

关键词：坐便器感性工学 AHP QFD TRIZ理论

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基于重传错误率估计的自适应HARQ

系统工程与电子技术 2024年第3期46卷 1093-1100页

作者：付钰刘奕彤杨鸿文北京邮电大学大学信息与通信工程学院北京100876

自适应混合自动重传请求(hybrid automatic repeat request,HARQ)系统的性能与每次传输中的调制与编码方案(modulation and coding scheme,MCS)、发送功率选择密切相关,通过优化重传时的MCS及发送功率可以提升HARQ系统的吞吐率并降低能... 详细信息

自适应混合自动重传请求(hybrid automatic repeat request,HARQ)系统的性能与每次传输中的调制与编码方案(modulation and coding scheme,MCS)、发送功率选择密切相关,通过优化重传时的MCS及发送功率可以提升HARQ系统的吞吐率并降低能耗。由于不同MCS传输合并后的译码性能没有闭式解,这导致自适应HARQ优化问题不易解决。首先基于译码的判决域半径给出了一种HARQ合并后译码错误率的近似公式,进而提出了多种能权衡吞吐率和能耗性能的自适应HARQ优化策略。仿真结果验证了所提错误率估计方法的可靠性以及所提自适应HARQ的性能。与传统HARQ方案相比,所提方案能同时提高吞吐率、降低能耗,实现更好的吞吐率与能耗的性能折中。

关键词：自适应混合自动重传请求调制与编码方案吞吐率能耗判决域半径

静电静电纺丝法制备PVDF纳米纤维膜及乳液分离性能研究

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静电静电纺丝法制备PVDF纳米纤维膜及乳液分离性能研究

作者：杨鸿坤长春工业大学

学位级别：硕士

漏油污染和化学污染物的排放对生态环境和人类健康构成了越来越大的威胁。传统的物理分离技术,包括离心、浮选、撇剂和絮凝,由于分离效率低、高成本和潜在的二次污染等固有的限制,在有效分离油/水乳剂方面遇到了挑战。目前,静电纺丝纳... 详细信息

漏油污染和化学污染物的排放对生态环境和人类健康构成了越来越大的威胁。传统的物理分离技术,包括离心、浮选、撇剂和絮凝,由于分离效率低、高成本和潜在的二次污染等固有的限制,在有效分离油/水乳剂方面遇到了挑战。目前,静电纺丝纳米纤维膜由于其优异的柔韧性、高孔隙率、低能耗、易于改性、成本低、分离效率高等优点,被广泛应用于含油废水的处理。本文基于静电纺丝技术对超疏水的聚偏氟乙烯(PVDF)膜进行改性,通过亲水性的纳米颗粒在纤维表面的原位生长,实现了PVDF膜从超疏水向超亲水的转变,并具有高效的乳液分离能力。(1)采用牺牲聚乙烯吡咯烷酮(PVP)模板方法和同轴静电纺丝技术,在PVDF纤维表面成功构建了具有微纳米多孔通道的复合结构。通过在纤维表面原位生长植酸铁纳米颗粒,实现了PVDF膜从超疏水到超亲水的转变。同时,由于纳米颗粒与纤维孔壁之间形成的“互锁结构”,使得纳米粒子改性纳米纤维膜具有出色的稳定性和耐久性。这种特殊的微纳米结构设计改进了PVDF膜对油污的抵抗能力。即使经过7小时超声处理,该分离膜仍然能够保持其超亲水性,并且能有效抵抗原油附着。此外,纳米纤维膜对四种不同类型的水包油乳液始终保持着超过99%的高分离效率,表明其具有广泛的适应性和高效的乳液分离能力。(2)基于第一部分的工作,采用静电纺丝技术制备了具有纳米多孔结构的Janus纳米纤维膜。将植酸(PA)与聚乙烯亚胺(PEI)配位形成的纳米颗粒自组装在疏水PVDF膜上进行亲水修饰。随后,在改性后亲水的PVDF膜上进行连续的静电纺丝,构建了具有可切换润湿性的Janus结构纳米纤维膜。纳米颗粒和多孔结构的协同作用使膜的纳米尺度结构和粗糙度都显著增加,并具有优异的稳定性和耐久性。润湿性测试证明改性后亲水侧水接触角为0°,疏水侧为150°以上。乳液分离研究表明,Janus膜对水包油乳液和油包水乳液均具有99%以上的分离效率,且超亲水侧具有抗原油粘附能力,同时,Janus膜对染料的吸附效率均达到90%以上。对Janus膜进行耐久性测试,经超声处理8小时后,分离膜仍保持完整的形态结构和超润湿性。因此,这种具有高效分离效率的Janus纳米纤维膜在废水处理方面具有广泛的应用前景

关键词：多孔结构静电纺丝自清洁油水分离

一种基于时空运动信息交互建模的三维人体姿态估计方法

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图学学报 2024年第1期45卷 159-168页

作者：吕衡杨鸿宇北京航空航天大学计算机学院北京100191 北京航空航天大学人工智能研究院北京100191

三维人体姿态估计在虚拟现实和人机交互等领域具有重要作用。近年来,Transformer已被引入三维人体姿态估计领域,用于捕捉人体关节点的时空运动信息。然而,现有研究通常只关注于人体关节点群的整体运动,或只对单独的人体关节点运动进行建... 详细信息

三维人体姿态估计在虚拟现实和人机交互等领域具有重要作用。近年来,Transformer已被引入三维人体姿态估计领域,用于捕捉人体关节点的时空运动信息。然而,现有研究通常只关注于人体关节点群的整体运动,或只对单独的人体关节点运动进行建模,均没有深入地探讨每个关节点的独特运动模式及不同关节点运动间的相互影响。因此,提出了一种创新的方法,旨在细致地学习每帧中的二维人体关节点的空间信息,并对每个关节点的特定运动模式进行深入分析。通过设计一个基于Transformer编码器的运动信息交互模块,精确地捕捉不同关节点之间的动态运动关系。相较于已有直接对人体关节点的整体运动进行学习的模型,此方法能够使得预测精度提高约3%。与注重单节点运动的最先进MixSTE模型相比,该模型在捕捉关节点的时空特征方面更为高效,推理速度实现了20%以上提升,使其更适合于实时推理的场景。

关键词： 3D人体姿态估计 Transformer编码器关节点间运动时空信息关联实时推理

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改进粒子群优化算法在无人机运动目标搜索中的应用研究

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改进粒子群优化算法在无人机运动目标搜索中的应用研究

作者：杨鸿光东莞理工学院

学位级别：硕士

随着无人机技术的不断发展,其应用日益专业化和高效化,在安保、农业、媒体以及海上救援等领域展现出了卓越性能和出色表现。因此,无人机的路径规划显得尤为重要,路径规划算法的合理性直接影响了无人机任务执行的成功与否。本文旨在优化... 详细信息

随着无人机技术的不断发展,其应用日益专业化和高效化,在安保、农业、媒体以及海上救援等领域展现出了卓越性能和出色表现。因此,无人机的路径规划显得尤为重要,路径规划算法的合理性直接影响了无人机任务执行的成功与否。本文旨在优化用于无障碍运动目标搜索的运动编码粒子群优化算法(Motion-encoded PSO,MPSO),以提升其收敛性能,并将其应用扩展至障碍运动目标搜索场景。为此,本文提出了两种改进算法:带有自适应学习策略的运动编码粒子群优化算法(Motion-encoded PSO with Adaptive Learning Strategy,MPSO-ALS)和带有自适应学习策略的混合粒子群优化算法(Hybrid PSO with Adaptive Learning Strategy,HPSO-ALS)。主要内容如下:(1)在无障碍运动目标搜索中,针对原算法易受到其他低概率目标区域干扰而陷入局部最优的问题,设计了适用于该搜索场景的初始化方案以弥补这一缺陷。对于原算法在迭代过程中的种群多样性丧失现象,引入粒子群动态划分机制,改进不同类型粒子的更新方程以适应子群策略,从而保持种群多样性,避免陷入局部最优。最后,采用参数自适应控制来加快收敛速度,以弥补子群划分导致的收敛速度较慢的缺陷。实验结果表明,MPSO-ALS算法的检测性能比MPSO算法提高了6%,比传统PSO算法提高了28%,并优于其他7个对比算法。(2)对于障碍运动目标搜索,首先,将运动目标搜索问题转化为涵盖目标检测概率、无人机安全性和可行性约束的优化问题。随后,采用新的算法寻找最优路径。该算法采用了一种新的初始化方案,确保了算法能够准确识别出概率较高的目标区域,以提高收敛速度。此外,改进了粒子的学习策略,自适应平衡全局探索和局部开发,增强了粒子在最优解周围邻域中的搜索能力。最后,设计了全局最优粒子调整策略,帮助算法有效摆脱局部最优,进而找到具有更高目标检测概率的路径。实验结果表明,HPSOALS算法在检测性能方面相较于MPSO-ALS算法提升了17%,相对于MPSO算法提升了21%,相较于传统PSO算法提升了30%。此外,HPSO-ALS算法在与其他15个对比算法的比较中表现优异。本文针对无障碍和障碍运动目标搜索问题提出了两种自适应粒子群优化算法。这些算法通过设计新的初始化方法,显著提升了收敛速度,同时结合了学习策略的改进与自适应调整,有效提高了无人机搜索到运动目标的概率和准确性。在各类搜索任务中,特别是在搜索和救援等需要寻找动态目标的任务中,这具有十分重要的实际意义。

关键词：粒子群优化自适应路径规划运动目标搜索无人机

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基于涡分析的旋涡泵内流动能量转换特性研究

农业机械学报 2024年第5期55卷 167-175页

作者：杨伟峰张人会杨鸿德陈学炳兰州理工大学能源与动力工程学院兰州730050 兰州理工大学甘肃省流体机械及系统重点实验室兰州730050

为研究旋涡泵内复杂的旋涡特征,量化泵内旋涡体积和强度,分析旋涡结构对能量转换和能量损失的影响规律,采用非定常数值模拟和外特性实验相结合的方法对单级旋涡泵进行分析,综合使用Ω方法和Liutex方法对泵内旋涡进行识别和强度表征,提... 详细信息

为研究旋涡泵内复杂的旋涡特征,量化泵内旋涡体积和强度,分析旋涡结构对能量转换和能量损失的影响规律,采用非定常数值模拟和外特性实验相结合的方法对单级旋涡泵进行分析,综合使用Ω方法和Liutex方法对泵内旋涡进行识别和强度表征,提出平均旋涡强度进行量化研究,并结合动能方程的涡动力学分解式以及涡量分解理论进行分析。结果表明:泵内的旋涡充分发展区域存在螺旋形的管状旋涡结构,该旋涡从叶轮流道流出进入侧流道,并且随着流量的增大,涡管数量减少且旋涡强度降低;流量的增大使得叶轮内的旋涡体积和强度减小,而其在侧流道内相对变化较小,相同工况时叶轮内的平均旋涡强度远大于侧流道内;压力梯度对流体动能转换的贡献最大,旋涡结构引起的动量输运和耗散损失占比较小,但刚性涡量即旋涡结构的强度与动量输运呈正相关,变形涡量则与拟涡能损失相关性较强。

关键词：旋涡泵旋涡 Ω方法 Liutex方法拟涡能

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弹性/弹塑性纤维束扭转试验与数值模拟研究

计算力学学报 2024年

作者：李艳洁孙雪杨鸿彬郭宇北京林业大学工学院浙江大学航空航天学院

本研究采用离散单元法(DEM)建立了节点球连接球柱纤维模型，进行了弹性和弹塑性纤维束的数值仿真模型，模拟了单股、7股和19股纤维束扭转过程。本研究还进行了单股和7股纤维束扭转试验，并与离散单元法仿真进行对比，验证了模型的准确... 详细信息

本研究采用离散单元法(DEM)建立了节点球连接球柱纤维模型，进行了弹性和弹塑性纤维束的数值仿真模型，模拟了单股、7股和19股纤维束扭转过程。本研究还进行了单股和7股纤维束扭转试验，并与离散单元法仿真进行对比，验证了模型的准确性。结果表明：大扭转刚度纤维构成的纤维束能够承受更大的外部荷载；相同等效横截面积的纤维束，在扭转角度相同的情况下，19股纤维束能承受的扭矩大于7股纤维束。

关键词：离散单元法纤维束扭转弹性材料弹塑性材料