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小天体探测着陆段自主导航技术研究

小天体探测着陆段自主导航技术研究

作者：王啸宇青岛科技大学

学位级别：硕士

小天体探测作为空间探测活动的热门方向,对探索生命起源,推动社会发展以及维护地球安全具有重要意义。其中,探测器在小天体表面软着陆是小天体探测任务的重要环节,而自主导航技术是小天体探测器软着陆的重要保障。本文以小天体探测任务... 详细信息

小天体探测作为空间探测活动的热门方向,对探索生命起源,推动社会发展以及维护地球安全具有重要意义。其中,探测器在小天体表面软着陆是小天体探测任务的重要环节,而自主导航技术是小天体探测器软着陆的重要保障。本文以小天体探测任务着陆段为研究背景,针对系统模型建立、自主导航方案设计、探测器状态估计等问题,对小天体探测着陆段自主导航技术进行了研究。本文的主要工作如下:（1）对小天体探测着陆段常用的导航坐标系进行了定义,并推导了导航坐标系之间的转换关系。针对小天体引力场不规则问题,采用球谐函数法构建了小天体引力场模型。通过对探测器进行受力分析,建立了着陆段探测器动力学模型,并在此基础上构建了探测器运动学模型。（2）针对小天体着陆任务对导航精度要求高的问题,对探测器自主导航方案进行了研究。设计了探测器在着陆段的惯性导航方案和光学导航方案,并对导航方案中探测器姿态位置信息进行求解。在此基础上,借助信息融合技术,设计了一种基于信息融合的光学/惯性组合导航方案。该方案不仅能够解决惯性导航方案中误差随时间累积的问题,而且拥有比光学导航方案更高的导航精度。（3）针对导航系统非线性问题,对非线性导航滤波算法进行研究,提出了一种改进的无迹卡尔曼滤波算法,该算法拥有比传统滤波算法更高的估计精度。利用改进的无迹卡尔曼滤波算法,设计了一种基于改进无迹卡尔曼滤波的光学/惯性组合导航方案。相较于传统的导航方案,该方案拥有更高的导航精度,能够满足小天体软着陆任务对导航精度的要求。

关键词：小天体探测着陆段自主导航信息融合导航滤波算法

堵流条件下矩形并联通道非均匀流动传热模拟方法研究

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核动力工程 2023年第S1期44卷 1-8页

作者：陈佳跃王泽锋王啸宇陈焕栋中山大学中法核工程与技术学院广东珠海519082 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213

为建立矩形并联通道非均匀流动传热模拟方法,针对板型燃料元件的安全分析提供新的模拟方法和工具,本研究采用一维两流体模型和燃料元件二维导热模型开发热工水力瞬态分析程序,对堵流条件下非均匀流动传热进行模拟。通过数值模拟得到不... 详细信息

为建立矩形并联通道非均匀流动传热模拟方法,针对板型燃料元件的安全分析提供新的模拟方法和工具,本研究采用一维两流体模型和燃料元件二维导热模型开发热工水力瞬态分析程序,对堵流条件下非均匀流动传热进行模拟。通过数值模拟得到不同堵流工况下流量分配和燃料温度分布,此外对4种不同功率分布下燃料元件二维导热效应进行研究。研究结果表明,堵流后并联通道流量和传热量将重新分配,二维导热模型使燃料元件截面温度场分布更均匀。本文开发的热工水力瞬态分析程序能够用于板型燃料元件非均匀流动传热现象的模拟。

关键词：板型燃料堵流矩形通道并联通道

鲤IL-17A/F1a和IL-17A/F1b的分子特征和功能研究

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鲤IL-17A/F1a和IL-17A/F1b的分子特征和功能研究

作者：王啸宇河南师范大学

学位级别：硕士

鲤(Cyprinus carpio)是我国重要的淡水养殖鱼种。2020年我国鲤养殖总产量为289.7吨(自《2021年中国渔业统计年鉴》),约占国内淡水养殖总产量的9.6%。随着养殖产量的不断提高,鲤养殖中病害频发,对鲤养殖产业的健康发展产生了重大影响。因... 详细信息

鲤(Cyprinus carpio)是我国重要的淡水养殖鱼种。2020年我国鲤养殖总产量为289.7吨(自《2021年中国渔业统计年鉴》),约占国内淡水养殖总产量的9.6%。随着养殖产量的不断提高,鲤养殖中病害频发,对鲤养殖产业的健康发展产生了重大影响。因此,揭示鲤免疫系统抵御病原微生物入侵的分子机制,研制疫苗和免疫增强剂,以有效防控鲤重要疾病的发生,则是目前亟待解决的问题。细胞因子(Cytokine,CK)是一类由免疫系统或造血系统中活化的细胞分泌的一类具有广泛生物活性的低分子质量蛋白或多肽。细胞因子可分为白细胞介素、干扰素、肿瘤坏死因子、集落刺激因子、趋化因子和生长因子等。自1957年IFN被发现以来,已陆续有200多种细胞因子被发现,它们与相应的受体结合,通过自分泌、旁分泌或内分泌的方式,发挥调节免疫应答、促进免疫细胞增殖分化、参与组织修复等免疫学功能。在细胞因子中,白细胞介素-17(Interleukin-17,IL-17)细胞因子家族在自身免疫和炎症性疾病中具有重要功能。IL-17家族有6个成员(IL-17A～IL-17F)。IL-17A和IL-17F在哺乳动物中研究较多,发现其可参与机体免疫应答和多种自身免疫性疾病的发病过程。近年来,鱼类中IL-17A和IL-17F的同源物IL-17A/F及其受体已被克隆鉴定,但对其功能研究较少。本文以黄河鲤为研究对象,对IL-17A/Fs分子特征和功能进行研究,主要研究结果如下:1.克隆并鉴定了IL-17A/F1a和IL-17A/F1b基因,两个基因的ORF(Open reading frame)全长均为480 bp,编码159个氨基酸。经在线软件Signal P预测,IL-17A/F1a前27个氨基酸为信号肽,IL-17A/F1b前31个氨基酸为信号肽。多序列比对和同源性分析发现,IL-17A/F1a和IL-17A/F1b与草鱼IL-17A/F1的氨基酸相似性最高,分别为76.3%和75.7%。系统进化树发现IL-17A/F1a和IL-17A/F1b与其它硬骨鱼IL-17A/F1聚为一支,表明其在进化关系上具有高度的保守性。2.采用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)检测了黄河鲤IL-17A/F1a和IL-17A/F1b在不同器官组织中的m RNA表达水平,结果显示,黄河鲤IL-17A/F1a和IL-17A/F1b在不同器官组织中均有表达,其在肝脏、皮肤和大脑中表达量较高,其次是肌肉、鳃和肠道,在脾脏和头肾中表达量较低。腹腔注射嗜水气单胞菌(Aeronmonas hydrophila)12 h后,黄河鲤鳃和头肾中IL-17A/F1a和IL-17A/F1b的m RNA表达水平均显著上调,并在24 h达到最高点,表明黄河鲤IL-17A/F1a和IL-17A/F1b在机体抵御病原菌入侵的过程中发挥了重要的免疫应答作用。3.分别将IL-17A/F1a和IL-17A/F1b去除编码信号肽的CDS片段插入p ET-32a质粒构建原核表达载体,然后转入BL21(DE3)大肠杆菌(Escherichia coli)表达目的蛋白,然后通过镍柱对重组蛋白进行纯化,分别获得了IL-17A/F1a和IL-17A/F1b蛋白。分离鲤头肾巨噬细胞,分别与IL-17A/F1a和IL-17A/F1b蛋白共孵育,检测巨噬细胞3、6和12 h后6种炎症相关细胞因子的m RNA表达水平变化。实验结果显示,6种炎症因子的表达量均显著上调,表明IL-17A/F1a和IL-17A/F1b可调控炎症因子的表达,对于炎症发生具有促进作用。4.利用免疫荧光技术检测显示,A.hydrophila攻毒24 h后黄河鲤头肾和肠中IL-17A/F1a和IL-17A/F1b蛋白表达量均增加,表明IL-17A/F1a和IL-17A/F1b蛋白参与了鱼体病原菌感染的免疫应答。5.构建IL-17A/F1a和IL-17A/F1b真核表达质粒,将其作为免疫增强剂注射到黄河鲤肌肉内,经检测发现其成功表达,同时免疫相关基因(CD4、CD8β、TNF-α和Ig M)的表达量显著上调。为了检测其免疫保护率,将其注射到黄河鲤肌肉内,并用A.hydrophila进行攻毒,发现黄河鲤存活率显著高于对照组。本论文分别克隆获得了黄河鲤IL-17A/F1a和IL-17A/F1b基因c DNA编码序列,对其分子特征、基因表达和免疫学响应进行了分析,对其免疫学功能进行了初步研究,结果表明,黄河鲤IL-17A/F1a和IL-17A/F1b在病原感染后免疫学响应和炎症发生中发挥重要作用。本文可为深入研究黄河鲤IL-17A/F1a和IL-17A/F1b的免疫调节分子机制提供参考依据,为IL-17A/F1a和IL-17A/F1b作为免疫增强剂在鱼类疾病防控中的应用提供理论指导。

关键词：黄河鲤白细胞介素-17A/F1 重组表达免疫响应嗜水气单胞菌

新型蒸汽余热二级喷射耦合双压ORC系统性能分析及优化

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新型蒸汽余热二级喷射耦合双压ORC系统性能分析及优化

作者：王啸宇辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

化石能源短缺与环境气候问题逐渐严峻,促使世界各国更加关注能源回收利用领域,研发更具有灵活性、安全性、高效性、环保性和维护成本低的能源技术。我国冶金行所产生的废热余热约占一次能源投入的30%,废热余热所蕴含的能量丰富,回收潜... 详细信息

化石能源短缺与环境气候问题逐渐严峻,促使世界各国更加关注能源回收利用领域,研发更具有灵活性、安全性、高效性、环保性和维护成本低的能源技术。我国冶金行所产生的废热余热约占一次能源投入的30%,废热余热所蕴含的能量丰富,回收潜力巨大。有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)是一种将蒸汽有机朗肯循环中的水工质代替成为有机工质的一种循环发电系统,该系统可以将低品位废热余热转换为高品位的电能或机械能,其结构简单,可适应多种场合,已在工业余热领域得到了广泛的研究和应用。为解决冶金行业余热蒸汽利用问题及提高双压有机朗肯循环(DP-ORC)系统性能,本文提出一种新型蒸汽余热二级喷射耦合双压有机朗肯循环系统(DI-ORC),以唐山瑞丰钢铁集团余热发电项目炼钢转炉余热蒸汽为热源,建立DI-ORC系统热力学、经济性和环境性模型,以热源温度、喷射系数、抽汽份额、抽汽压力为系统影响因素,采用MATLAB调用Refprop编写模拟程序,根据模拟所得结果分析DI-ORC系统热力、经济和环境性能的变化趋势,并于与DP-ORC系统的热力性能进行对比分析。此外,研究了不同纯工质和非共沸混合工质对DI-ORC系统性能的影响。最后,以净输出功W、当量二氧化碳年减排量AER和单位电力产出成本LEC作为目标函数,以抽气份额a、a和抽气压力P、P为决策变量,采用蜻蜓算法进行多目标优化,并用TOPSIS法确定唯一最优解,揭示DI-ORC系统最佳工况。结果表明:热源温度发生变化时,两系统均存在一最佳蒸发温度,DI-ORC系统对应最佳蒸发温度高于DP-ORC系统,且DI-ORC系统的系统净输出功W、系统热效率η、系统(火用)效率η均始终大于DP-ORC系统;当喷射系数E、抽汽份额a、a和抽汽压力P、P发生改变时,对二级喷射器的性能有很大的影响,进而影响了DI-ORC系统性能。故应使二级喷射器喷射系数、抽汽份额和抽汽压力保持在一最佳值,使系统获得最大的热力性能、最佳经济性和环境性;不同工质在系统性能表现方面的侧重点各有不同,混合工质的性能在优于纯工质,合适热源下,使用合理配比的混合工质,可减少预热器中不可逆程度基础上进一步降低蒸发器及冷凝器中换热损失,提升DI-ORC系统各项热力性能;在热源温度为433K时,与DI-ORC系统相比,该新型系统在系统净输出功W提升641.99kW,热效率η提升10.80%,(火用)效率η提升49.35%;多目标优化得出最优工况为当a=0.33、a=0.24、P=391.09kPa、P=1320.62kPa时,LEC=0.06$/(kW·h)、AER=8.07×10kg和W=1271.28kW。该论文有图50幅,表10个,参考文献58篇。

关键词：有机朗肯循环余热蒸汽二级喷射器多目标优化蜻蜓算法

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复杂环境下探测器高精度自主导航算法研究

电子测量技术 2022年第3期45卷 61-66页

作者：高越曹梦龙王啸宇青岛科技大学自动化与电子工程学院青岛266061

为提高探测器在复杂深空环境中自主导航精度,提出基于二阶中心差分法和PCA模型改进的粒子滤波算法。首先通过二阶中心差分滤波方法获取最优的重要性密度函数,采用对称比例的采样算法从中进行样本点采样;然后通过引入主成分分析法对采集... 详细信息

为提高探测器在复杂深空环境中自主导航精度,提出基于二阶中心差分法和PCA模型改进的粒子滤波算法。首先通过二阶中心差分滤波方法获取最优的重要性密度函数,采用对称比例的采样算法从中进行样本点采样;然后通过引入主成分分析法对采集的样本集进行预处理,引入比例缩放因子,对粒子集合进行粒子重采样。通过仿真实验,此方法能够在很大程度上改进粒子滤波算法中出现的粒子退化的问题,使跟踪系统平均误差达到0.429,提高算法的跟踪精度和稳定性,实现探测器复杂环境下高精度自主导航。

关键词：改进粒子滤波算法自主导航二阶中心差分滤波主成分分析法

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液态铅铋合金绕丝燃料组件共轭传热数值模拟

北京化工大学学报（自然科学版） 2023年第4期50卷 59-66页

作者：邓诗雨卢涛邓坚王啸宇张喜林朱大欢北京化工大学机电工程学院北京100029 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213

围绕液态铅铋合金(LBE)的数值模拟研究通常仅针对流体域,而忽略了固体域的影响。为了研究绕丝燃料组件物理模型及边界条件对LBE的流动与传热的影响,基于质量守恒原则、能量守恒原则和传热特性等效原则,设计了燃料棒及绕丝表面有恒热流... 详细信息

围绕液态铅铋合金(LBE)的数值模拟研究通常仅针对流体域,而忽略了固体域的影响。为了研究绕丝燃料组件物理模型及边界条件对LBE的流动与传热的影响,基于质量守恒原则、能量守恒原则和传热特性等效原则,设计了燃料棒及绕丝表面有恒热流密度的纯流体域模拟、燃料棒及绕丝有恒体积功率的流固共轭传热模拟、燃料棒表面有恒热流密度的纯流体域模拟和燃料棒有恒体积功率的流固共轭传热模拟这4种数值模拟方案,在施加相同总功率条件下,比较了4种方案的LBE和流固边界上的温度分布差异。对比分析4种方案的大涡模拟结果发现:流固共轭传热方案比热流边界方案更具合理性;与Pacio实验数据相比,方案四即燃料棒具有恒体积功率的流固共轭传热的数值模拟结果在流固边界峰值温度上的偏差最小。因此,针对绕丝燃料组件LBE及包壳局部温度峰值的数值预测,推荐采用燃料棒有内热源的流固共轭传热数值模拟方案,能够准确预测绕丝燃料组件内LBE的温度特性。

关键词：液态铅铋合金(LBE) 绕丝燃料组件流固共轭传热等效原则

弯曲变形工况下板状燃料堆芯三维热工水力特性分析

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原子能科学技术 2023年第S1期57卷 67-78页

作者：刘奚彤刘凯王明军王啸宇田文喜秋穗正苏光辉西安交通大学核科学与技术学院动力工程多相流国家重点实验室陕西省先进核能技术重点实验室陕西西安710049 中国核动力研究设计院四川成都610065

板状燃料因其功率密度高、燃耗较深的特点,在诸多测试堆与实验堆中得到广泛应用。受堆内辐照、流致振动等常见预期瞬态影响,其狭长的冷却剂流道极易受压而发生弯曲变形,进一步影响堆芯换热并对反应堆安全造成威胁。本文依托OpenFOAM平... 详细信息

板状燃料因其功率密度高、燃耗较深的特点,在诸多测试堆与实验堆中得到广泛应用。受堆内辐照、流致振动等常见预期瞬态影响,其狭长的冷却剂流道极易受压而发生弯曲变形,进一步影响堆芯换热并对反应堆安全造成威胁。本文依托OpenFOAM平台开发了板状燃料堆芯三维通道级热工水力分析程序CorTAF-PT,在数组矩形窄缝通道流动换热实验对比验证的基础上,针对IAEA 10 MW材料测试堆开展了弯曲变形工况下三维数值模拟,获得了全堆芯关键热工水力参数的多尺度分布特性,并对堆芯出口处热点偏移现象进行了分析。本研究对自主可控堆芯级高精度三维热工水力分析技术开发具有参考价值,同时也可为后续板状燃料堆芯事故安全分析的开展提供了基础。

关键词：板状燃料 OpenFOAM 耦合换热弯曲变形

空位有序双钙钛矿ABX的弹性和热电性质的第一性原理研究(英文)

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物理化学学报 2023年

作者： Muhammad Faizan 赵国琪张天旭王啸宇贺欣张立军吉林大学材料科学与工程学院

卤化物钙钛矿在热电应用中表现出了巨大的潜力。准确了解卤化物钙钛矿的热电传输性质对于进一步提高热电设备的应用效率至关重要。本研究采用了Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE)和修正的Becke Johnson (mBJ)交换关联泛函探究了卤化物双钙钛... 详细信息

卤化物钙钛矿在热电应用中表现出了巨大的潜力。准确了解卤化物钙钛矿的热电传输性质对于进一步提高热电设备的应用效率至关重要。本研究采用了Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE)和修正的Becke Johnson (mBJ)交换关联泛函探究了卤化物双钙钛矿Rb2SnI6、Rb2PdI6和Cs2PtI6的弹性和热电性质。通过对这些材料的力学稳定性、有效质量、塞贝克系数、功率因子和热电品质因数的研究，我们发现，这三种化合物都是力学稳定的，并且具有可塑性。这些化合物是窄带隙半导体，具有简并的带边结构，结合低的载流子有效质量使得它们具有热电应用潜力。Cs2PtI6在空穴掺杂在500 K温度下可以达到0.76 mV·K-1的高塞贝克系数。由于高塞贝克系数和最大功率因子，Rb2SnI6、Rb2PdI6和Cs2PtI6在p型掺杂下具有高的热电品质因数，分别为0.91、0.96和0.98。总体而言，我们的研究为卤化物钙钛矿的热电性能提供了新的见解，为这些化合物的实验合成提供了有价值的参考。

关键词：电子结构有效质量 Seebeck系数热电品质因数卤化物双钙钛矿

海上油气生产设施防火窗的抗爆性能分析及试验方法

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船海工程 2023年第3期52卷 25-29页

作者：张海文何皛磊王啸宇上海外高桥造船有限公司上海200137

针对海上油气生产设施的爆炸特点,以某A60窗为例,进行抗爆性能有限元分析,提出一种船用窗抗爆性能的建模和计算方法;结合国标对门窗抗爆性能的相关标准以及常规的抗爆试验方法,针对海洋油气生产设施,采用新的适用于海上油气爆炸特点的... 详细信息

针对海上油气生产设施的爆炸特点,以某A60窗为例,进行抗爆性能有限元分析,提出一种船用窗抗爆性能的建模和计算方法;结合国标对门窗抗爆性能的相关标准以及常规的抗爆试验方法,针对海洋油气生产设施,采用新的适用于海上油气爆炸特点的船用窗抗爆试验方法,并对两种抗爆试验方法在油气爆炸方面的适用性进行对比分析。

关键词：海上油气生产设施船用防火窗抗爆计算抗爆试验