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协同仿真算法研究综述

机械工程学报 2024年

作者：李浦逯代兴上海应用技术大学机械工程学院浙江清华长三角研究院智能制造工业软件研究中心西安交通大学能源与动力工程学院

协同仿真算法近年来广泛用于数字孪生多物理域耦合分析以及复杂大规模动力学系统并行计算。相比传统强耦合分析，具有模块化、智能化和非侵入高效计算等优点。随着智能制造发展和工业互联网深度融合，基于协同仿真算法的数据接口和计算... 详细信息

协同仿真算法近年来广泛用于数字孪生多物理域耦合分析以及复杂大规模动力学系统并行计算。相比传统强耦合分析，具有模块化、智能化和非侵入高效计算等优点。随着智能制造发展和工业互联网深度融合，基于协同仿真算法的数据接口和计算平台迅速发展。由于多物理域模型刚度、精度需求和数值特性的差异，协同仿真算法数值稳定性一直是制约其应用的瓶颈问题。首先，介绍了协同仿真算法的基本概念、分类和耦合模型。然后，分别讨论了界面变量插值引入的数值稳定性问题，并汇总了协同仿真增稳技术、局部误差分析和宏观时间步长控制方法。其次，总结了协同仿真算法在综合能源系统、动力学系统和数字孪生技术中的应用和算法平台。最后，面向未来高效高稳定性协同仿真算法，对协同仿真算法研究和应用方面进行了总结和展望。

关键词：协同仿真算法数值特性弱耦合算法平台

航空发动机燃烧室轴向旋流与横向射流相互作用实验研究

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工程热物理学报 2024年第10期 3013-3021页

作者：代兴宇袁成田伟上海交通大学航空航天学院上海交通大学四川研究院

在航空发动机燃烧室中，旋流器生成的轴向旋流与主燃孔及掺混孔生成的横向射流之间的相互作用是保证燃烧室高效掺混、稳定燃烧的主要手段。本文利用高分辨率粒子图像测速技术(Particle image velocimetry, PIV)对航空发动机单头部燃烧... 详细信息

在航空发动机燃烧室中，旋流器生成的轴向旋流与主燃孔及掺混孔生成的横向射流之间的相互作用是保证燃烧室高效掺混、稳定燃烧的主要手段。本文利用高分辨率粒子图像测速技术(Particle image velocimetry, PIV)对航空发动机单头部燃烧室内的冷态流场进行了测量(来流速度15 m/s、来流温度295 K)，进而通过对流场内旋涡结构及湍流统计特性的分析揭示了燃烧室内部轴向旋流与横向射流的相互作用机制。研究表明：燃烧室中心回流区是由来自燃烧室头部的旋流在流场中形成低压区与横向射流的截断共同作用形成的，横向射流引起的强剪切作用加速了由旋流主导的中心回流区的形成；在轴向旋流作用下，横向射流在燃烧室流场中的作用范围增大，增强了与周围主流流场的动量输运；此外，横向射流与强旋流的耦合使得燃烧室下游流场湍流强度显著增加，因此该区域流动具有较高的掺混能力，从而导致燃烧室出口速度分布更加均匀。

关键词：航空发动机燃烧室轴向旋流横向射流相互作用粒子图像测速技术

棉花枯、黄萎病拮抗细菌的筛选、鉴定及抑菌机制初探

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棉花枯、黄萎病拮抗细菌的筛选、鉴定及抑菌机制初探

作者：代先兴塔里木大学

学位级别：硕士

棉花作为南北疆最主要的经济作物,已成为新疆经济发展不可缺少的一部分。然而,在新疆地区棉花的生产种植过程中不可避免的会受到枯萎病和黄萎病的影响。利用有益微生物进行植物病害的防控是一种对植物和环境友好的方法,近年来对其在土... 详细信息

棉花作为南北疆最主要的经济作物,已成为新疆经济发展不可缺少的一部分。然而,在新疆地区棉花的生产种植过程中不可避免的会受到枯萎病和黄萎病的影响。利用有益微生物进行植物病害的防控是一种对植物和环境友好的方法,近年来对其在土传病害防治方面的研究已备受关注。通过分离和筛选新型的有益微生物菌株是提高微生物菌剂防治效果的有效途径。本研究以从药用植物中筛选出的3株对棉花枯、黄萎病病原菌具有抑制活性的内生细菌为研究对象,旨在拓展药用植物内生拮抗菌的资源库,借助PCR扩增技术,并结合次级代谢产物合成基因簇分析,从基因组层面分析拮抗菌的抑菌机制,挖掘抑菌活性物质的基因资源,研制出对棉花枯、黄萎病具有防治作用的生防菌剂,为棉花枯、黄萎病的生物防治提供有效途径和材料。主要得到以下结果:1.采用组织分离法从新疆托木尔峰国家级自然保护区采集的党参、沙参、宽苞韭等六种药用植物中,分离得到396株内生细菌。通过平板对峙法筛选对棉花枯、黄萎病菌具有抑制活性的菌株,最终选取拮抗活性较好的菌株KL9、KS7和MR4进行后续试验。根据形态学特征、16S r DNA以及gyr A基因测序,初步鉴定菌株KL9、KS7和MR4为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)。2.对菌株KL9、KS7和MR4进行全基因组测序分析。全基因组测序分析结果显示菌株KL9、KS7和MR4的基因组大小分别为4017670、4017888和4017872bp,分别包含出4188、4189、4191个编码基因,注释到NR数据库中的基因数分别为4054、4055、4057,注释到KEGG数据库中的基因数分别为3949、3950、3952个、注释到GO数据库中的基因数量都为2748个、均有3013个基因注释到COG数据库中、均有160个基因注释到CAZy数据库中。全基因组信息经过NR数据库比对分析,进一步确定KL9、KS7和MR4为解淀粉芽孢杆菌。GO、KEGG、COG和CAZy注释结果表明菌株KL9、KS7和MR4功能主要集中在物质代谢和转运方面,并且具有通过合成纤维素酶、果胶酶和降解几丁质酶等物质相关基因,推测其可以通过降解病原菌的细胞壁,从而抵御病害的发生,以及通过合成嗜铁素起到对植物的促生作用。3.平板对峙试验测定KL9、KS7和MR4的菌悬液对棉花枯、黄萎病菌的菌落生长的影响,对枯萎病菌的抑制率在55.78～58.8%,对黄萎病菌的抑制率在70.59～72.02%。通过共培养的方法检测KL9、KS7和MR4的胞外代谢产物对棉花枯、黄萎病菌的菌落生长的影响,对枯萎病菌的抑制率分别为17.72～46.54%,对黄萎病菌的抑制率在35.14～58.09%。次级代谢产物基因簇分析,菌株KL9、KS7和MR4均预测得到13个次级代谢产物基因簇,7个与已知基因簇高度一致并且具有抑菌活性,分别为:表面活性素(surfactin)、丰原素(fengycin)、溶杆菌素(bacilysin)、儿茶酚型铁载体(bacillibactin)、多烯类(bacillaene)、大环内酯抗生素(macrolactin H)、聚酮化合物(difficidin),还存在4种未知功能基因簇。结果表明菌株KL9、KS7、MR4胞外产物具有抑菌活性,并且菌株具有脂肽类抗生素和聚酮类抗生素生物合成相关基因,并且还具有合成新型抗菌物质的潜力。4.通过单因素试验确定混合培养的最优条件,条件为温度30℃,转速180 r/min,初始p H为8,培养时间18 h。平板对峙试验结果表明,菌株混合发酵后对棉花枯、黄萎病菌仍保持较好的抑制活性,抑菌率均大于50%。盆栽试验中,经复合菌处理后的棉株长势比对照组好,在地上鲜重部分提高明显,与对照组相比提高1.92倍,说明复合菌在棉花黄萎病菌的胁迫下还能促进棉花的生长,从而降低病害对棉花的影响。通过凹凸棒土作为载体制备的固体菌剂,在15 d、30 d时菌剂中的有效活菌数分别为1.432×10～8、1.248×10～8 cfu/g,均保持在10～8 cfu/g以上,并且没有杂菌污染情况,表明本研究制备的固体菌剂在一定的储藏期内具有较好的稳定性,可利用凹凸棒土作为载体吸附微生物。

关键词：芽孢杆菌棉花枯萎病棉花黄萎病抑菌物质复合菌剂

基于机器视觉与光谱融合的柑橘品质无损检测分级系统设计与试验

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江苏大学学报（自然科学版） 2024年第1期45卷 38-45页

作者：文韬代兴勇李浪刘豪中南林业科技大学机电工程学院湖南长沙410004

针对柑橘果径、着色率和内部糖度3项关键品质指标,基于双锥滚子式果杯传输线设计了一套柑橘综合品质无损检测分级系统,该系统主要包括喂料部分、机器视觉检测模块、近红外光谱检测模块和分级执行部分.机器视觉检测模块采用单相机拍摄不... 详细信息

针对柑橘果径、着色率和内部糖度3项关键品质指标,基于双锥滚子式果杯传输线设计了一套柑橘综合品质无损检测分级系统,该系统主要包括喂料部分、机器视觉检测模块、近红外光谱检测模块和分级执行部分.机器视觉检测模块采用单相机拍摄不断翻滚的柑橘视频来获取大量不同姿态的柑橘图像,并进行轮廓提取,以单个柑橘所有帧图像的最小外接圆直径的平均值计算果径,以每一帧图像得到的其二维黄色占比的平均值作为全表面着色率.在近红外光谱检测模块中设计了透射式光路,采集柑橘透射率光谱,并按在线检测时柑橘出现的两种高频姿态建立了混合姿态糖度检测模型,对比不同预处理方法下的建模结果,选取应用效果较优的多元散射校正(MSC)后建立的偏最小二乘法(PLS)模型.在线试验结果表明:果径检测的最大绝对误差为-1.42 mm,着色率检测的最大绝对误差为0.048,糖度检测结果的相关系数为0.817,均方根误差为0.658%.内外品质的联合检测分级按判别树决策方法确定了3种品质的联合分级方式,在分选速度为5个/s时,综合分级的平均准确率可达到91.16%,该检测分级系统整体结构简单,对于类球形水果具有较强的适用性,在产业化应用上有很大的潜力.

关键词：柑橘无损检测机器视觉近红外光谱分级

基于FBG(光纤光栅)监测技术的地铁盾构隧道环向变形研究

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城市轨道交通研究 2024年第6期27卷 148-152,160页

作者：代兴云穆保岗陶津中国联合工程有限公司杭州310052 东南大学土木工程学院南京211189

[目的]FBG(光纤光栅)监测技术具有动态响应快、抗干扰强、精度高、耐久性强等优点,能实现远距离实时监测,其反馈的环向变形监测数据对盾构掘进过程的参数调整有着重要意义,有必要基于光纤监测技术对管片环向变形规律进行深入研究。[方法... 详细信息

[目的]FBG(光纤光栅)监测技术具有动态响应快、抗干扰强、精度高、耐久性强等优点,能实现远距离实时监测,其反馈的环向变形监测数据对盾构掘进过程的参数调整有着重要意义,有必要基于光纤监测技术对管片环向变形规律进行深入研究。[方法]以某地铁隧道工程为例,采用光纤传感器对地铁隧道施工期管片进行实时监测。通过监测数据分析,研究管片施工环境中的环向应变变化规律,分析相对收敛位移与盾构掘进参数之间的相互关系。[结果及结论]监测数据表明,环向变形主要集中在管片安装之后的一周内和相邻隧道掘进的50 m范围内,当地层差且埋深小时,后掘进隧道对已施工管片收敛的影响程度为50%;当地层好且埋深大时,而后掘进隧道对已施工管片收敛的影响程度约为65%~83%。不同埋深时管片应变受土层及邻线隧道施工的影响较大,其中埋深小且土层差的管片变形变化大,埋深较大的管片约束性较好,变形变化不明显。相对收敛位移与盾构掘进参数存在明显的联系,盾构的总推力与管片的相对收敛位移存在负相关的关系,盾构的掘进速度与管片的相对收敛位移存在正相关的关系。采用FBG监测技术得到的实时监测数据,能作为盾构机掘进参数调整的依据。

关键词：地铁隧道光纤监测环向变形施工期

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开式布雷顿循环构型对比及优化设计

工程热物理学报 2024年第7期45卷 1890-1896页

作者：王鹤兴钱奕然代晏冰韩小渠陈伟雄严俊杰西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西西安710049

布雷顿循环具有高效、紧凑的特点,适合作为核反应堆热电转换系统。本文基于EBSILON软件建立了简单循环、简单回热循环、再热回热循环和间冷回热循环四种开式布雷顿循环构型的系统仿真模型,对循环关键参数进行热力学分析,以循环效率、功... 详细信息

布雷顿循环具有高效、紧凑的特点,适合作为核反应堆热电转换系统。本文基于EBSILON软件建立了简单循环、简单回热循环、再热回热循环和间冷回热循环四种开式布雷顿循环构型的系统仿真模型,对循环关键参数进行热力学分析,以循环效率、功率密度为性能指标进行了循环参数优化,并与闭式布雷顿循环进行了对比分析。结果表明,四种开式循环构型中再热回热循环效率最高,可达25.44%;简单回热循环功率密度最高,可达171.13 k W·m^(-3);将开式循环改进为空冷闭式空气布雷顿循环,最高循环效率提高12.56个百分点,最高功率密度增加11.87 k W·m^(-3)。

关键词：开式布雷顿循环热力学分析循环参数优化构型对比

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基于光谱的橘小实蝇侵染柑橘检测系统设计

中国农机化学报 2024年第7期45卷 209-214页

作者：龙江文韬代兴勇韩龙波龚中良中南林业科技大学机械与智能制造学院长沙市410004

为实现可见/近红外光谱对橘小实蝇侵染柑橘的准确检测。针对侵染位置的未知问题,设计一套橘小实蝇侵染柑橘多光路无损检测分级系统。采集四个检测光路的半透射光谱信息,利用偏最小二乘判别法建立并比较单一检测光路和混合四个检测光路... 详细信息

为实现可见/近红外光谱对橘小实蝇侵染柑橘的准确检测。针对侵染位置的未知问题,设计一套橘小实蝇侵染柑橘多光路无损检测分级系统。采集四个检测光路的半透射光谱信息,利用偏最小二乘判别法建立并比较单一检测光路和混合四个检测光路的分类模型。结果显示,混合所有检测光路的模型取得较优的分类结果。利用竞争性自适应重加权采样法筛选的47个特征波长变量建模,四个检测光路中分类效果最佳地预测集的准确率和特异性分别达到93.5%和95.2%。利用四个检测光路的柑橘样本建立的PLS-DA混合分类模型,结合CARS算法进行有效特征波长变量筛选,可提高橘小实蝇侵染柑橘分类模型的精度,实现橘小实蝇侵染柑橘的准确分类。研究结果可为在线检测橘小实蝇侵染柑橘提供参考。

关键词：柑橘无损检测橘小实蝇可见/近红外光谱偏最小二乘判别

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基于Web of Science数据库和CiteSpace文献计量学的植物内生真菌多样性研究综述

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微生物学通报 2024年

作者：郑涵蔡元黄先寒罗增远代兴汛刘鲁峰中国科学院昆明植物研究所中国科学院东亚植物多样性与生物地理学重点实验室云南农业大学资源与环境学院省部共建云南生物资源保护与利用国家重点实验室

【背景】内生菌几乎存在于所有目前已研究过的植物中，感染内生真菌的植物宿主往往具有生长快速、抗逆境、抗病害、抗天敌等优势。目前，植物内生菌多样性得到了广泛关注，然而现阶段对该领域进行定量统计、分析的研究报道较少。【目的... 详细信息

【背景】内生菌几乎存在于所有目前已研究过的植物中，感染内生真菌的植物宿主往往具有生长快速、抗逆境、抗病害、抗天敌等优势。目前，植物内生菌多样性得到了广泛关注，然而现阶段对该领域进行定量统计、分析的研究报道较少。【目的】对植物内生真菌多样性领域文献运用计量学方法进行分析，探讨该领域的研究现状及研究热点。【方法】本文通过文献计量学方法，基于WOS核心数据库，以“Endophytic fungal diversity and plant”为检索词进行主题检索，统计1992-2022年间“植物内生真菌多样性”研究文献的刊文数量、期刊、研究单位、主要作者和关键词的分布情况，并利用CiteSpace软件进行可视化分析。【结果】通过关键词突显分析发现biodiversity（生物多样性）、symbiosis（共生）、soil（土壤）三个关键词与该领域文献发表量突增的时段密切相关。并通过关键词聚类分析，得到9个关键词标签，具体3个热点研究方向。【结论】“Endophytic fungal diversity and plant”研究的英文文献数量从2019年开始快速增加，且内生真菌多样性、内生真菌促进宿主生长、内生真菌次生代谢产物药用性为现阶段的研究热点。未来应该加强该领域高影响力作者、机构的合作，针对本领域的3个热点及不足展开深入、系统的研究。

关键词：植物内生真菌多样性文献学统计 Web of Science CiteSpace

预积炭改性ZSM-5分子筛及其苯与合成气烷基化性能研究

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燃料化学学报（中英文） 2024年第10期52卷 1516-1528页

作者：刘秀全赵志仝唐明兴徐红代璞葛晖李学宽太原理工大学化学工程与技术学院、化学产品工程山西省重点实验室山西太原030024 中国科学院山西煤炭化学研究所山西太原030001

苯与合成气的烷基化反应旨在利用非石油资源生产甲苯、二甲苯等烷基苯,本工作采用甲醇蒸气预积炭制备一系列的ZSM-5分子筛,并与ZnCrOx复合形成双功能催化剂,探索对苯和合成气烷基化制烷基苯的影响。通过对预积炭时间的考察,发现适当的... 详细信息

苯与合成气的烷基化反应旨在利用非石油资源生产甲苯、二甲苯等烷基苯,本工作采用甲醇蒸气预积炭制备一系列的ZSM-5分子筛,并与ZnCrOx复合形成双功能催化剂,探索对苯和合成气烷基化制烷基苯的影响。通过对预积炭时间的考察,发现适当的预积炭能显著提高ZSM-5分子筛的催化性能。在450℃、4.0 MPa的反应条件下,预积炭改性24 h的催化剂苯转化率达到20.18%。对预积炭改性的ZSM-5分子筛和反应后的复合催化剂进行分析,表明预积炭改变了分子筛的酸性。预积炭覆盖了ZSM-5分子筛上的一些B酸位点,降低了B/L酸比,从而提高苯的转化率。最后,通过烃池机理对苯与合成气烷基化反应的失活机理进行合理推测。

关键词： ZSM-5 预积炭 B/L酸比苯烷基化