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基于PSO-SVR的海缆刚度预测模型研究

太阳能学报 2024年第8期45卷 458-465页

作者：苏凯赵鑫蕊朱洪泽程永光武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室武汉430072

海缆刚度是表征海缆截面力学特性的重要指标。精细数值模拟方法可考虑层间接触、摩擦等非线性行为,实现刚度的精确获取。但在海缆的截面初步设计中需进行不同几何参数下刚度的对比分析,这一过程需投入大量的人力物力以完成多个对比模型... 详细信息

海缆刚度是表征海缆截面力学特性的重要指标。精细数值模拟方法可考虑层间接触、摩擦等非线性行为,实现刚度的精确获取。但在海缆的截面初步设计中需进行不同几何参数下刚度的对比分析,这一过程需投入大量的人力物力以完成多个对比模型的建模与计算。依托Nysted海上风电工程,建立海缆的有限元模型,采用正交试验法确定影响海缆抗拉刚度、逆时针抗扭刚度和顺时针抗扭刚度的主要因素;将主要影响因素作为粒子群优化算法-支持向量回归模型(PSO-SVR)的特征输入,分别建立海缆抗拉刚度、逆时针抗扭刚度和顺时针抗扭刚度的预测模型,并对比分析PSO-SVR模型与GRNN神经网络模型、BP神经网络模型的预测性能。计算结果表明:导体直径、钢丝直径、钢丝节距和铠装层数对海缆刚度的影响较大,而钢丝弹模对其影响较小;PSO-SVR模型的决定系数高于0.95且误差较低,预测效果均优于GRNN神经网络模型和BP神经网络模型,该预测模型可为海缆结构初步设计提供技术支撑。

关键词：海上风电海缆刚度粒子群优化支持向量回归正交试验

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旋涡空化水动力学特性研究进展与展望

力学进展 2024年第1期54卷 86-137页

作者：程怀玉季斌龙新平彭晓星武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室武汉430072 中国船舶科学研究中心船舶振动噪声重点实验室江苏无锡214082

涡空化作为一种在推进器叶顶涡心处产生的空化现象,在推进器原型上往往最早出现,其一旦发生将会严重影响舰艇的声隐身性能(噪声增加10 dB以上),在很大程度上限制了舰艇临界航速的进一步提升,因而长期以来一直是空化水动力学领域研究的... 详细信息

涡空化作为一种在推进器叶顶涡心处产生的空化现象,在推进器原型上往往最早出现,其一旦发生将会严重影响舰艇的声隐身性能(噪声增加10 dB以上),在很大程度上限制了舰艇临界航速的进一步提升,因而长期以来一直是空化水动力学领域研究的重点与难点课题之一.本文首先简要介绍了旋涡空化流动相较于其他形式空化流动的特点,并以梢涡空化为主要对象,系统阐述了旋涡空化初生、发展的演变行为与流动机理研究,从空化三要素的角度深入讨论了其影响因素与作用机制.在此基础上,本文分别对旋涡空化流动中尺度效应、流动控制等关键问题的相关研究进展进行了回顾,较为系统地梳理了旋涡空化尺度效应的内在原因以及旋涡空化流动控制方法与控制思路.最后,本文针对目前旋涡空化研究领域关注的重点与难点问题,对旋涡空化流动研究中采用的实验测量及数值模拟技术进行了总结与展望.

关键词：空化旋涡空化涡模型尺度效应流动控制

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冻融环境下泡沫混凝土的孔结构与力学性能

复合材料学报 2024年第2期41卷 827-838页

作者：高志涵陈波陈家林袁志颖河海大学水利水电学院南京210098 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210098

对4种不同密度的泡沫混凝土试样进行了冻融循环试验,借助X-CT设备扫描了泡沫混凝土的孔隙结构,并使用声发射装置测试了泡沫混凝土单轴压缩过程中的声发射特征。结果表明:泡沫混凝土在单轴压缩过程中的应力-应变关系曲线具有明显的阶段性... 详细信息

对4种不同密度的泡沫混凝土试样进行了冻融循环试验,借助X-CT设备扫描了泡沫混凝土的孔隙结构,并使用声发射装置测试了泡沫混凝土单轴压缩过程中的声发射特征。结果表明:泡沫混凝土在单轴压缩过程中的应力-应变关系曲线具有明显的阶段性,单轴压缩过程中的声发射事件主要集中在接触期和陡增期。冻融循环后,泡沫混凝土的孔隙率和平均孔隙直径均增大,孔径分布更离散,孔隙壁厚度不断减小,引起力学性能的下降;冻融循环降低了试样的脆性,使其声发射累计振铃计数曲线更光滑,信号的活跃度随冻融次数的增加而降低;密度为1000 kg/m^(3)的试样在冻融循环100次后,其大部分孔径在1000μm以下,抗压强度只降低了23.7%,具有良好的抵抗冻融侵蚀的能力。

关键词：泡沫混凝土冻融循环单轴压缩声发射孔隙结构

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以用户地理位置为中心的兴趣点标签云

地球信息科学学报 2024年第1期26卷 85-98页

作者：成晓强刘仲宇吴华意唐岭军自然资源部城市国土资源监测与仿真重点实验室深圳518034 湖北大学资源环境学院武汉430062 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室武汉430072

以基于位置的服务(Location-Based Service,LBS)为研究场景,针对常规地图表达兴趣点的局限,结合标签云的表达优势,设计了一种以用户地理位置为中心、面向兴趣点可视化的“LBS标签云”,并初步实现了一种基于标签径向移位的布局方法。LBS... 详细信息

以基于位置的服务(Location-Based Service,LBS)为研究场景,针对常规地图表达兴趣点的局限,结合标签云的表达优势,设计了一种以用户地理位置为中心、面向兴趣点可视化的“LBS标签云”,并初步实现了一种基于标签径向移位的布局方法。LBS标签云的主要创新是将一个布局中心点引入常规标签云,并根据标签与中心点的空间关系来确定标签的摆放位置。本文设计的布局方法如下:首先,将LBS用户的地理位置作为布局中心点;然后,基于兴趣点名称生成文字标签,并根据兴趣点属性确定标签的字号、字色及其他视觉变量;最后,在极坐标下根据标签与中心点的关系计算标签的初始摆放位置及布局优先级,并按优先级将标签从初始摆放位置依次向外径向移位至与其他标签无压盖的位置。在标签移位过程中,着重考虑角度相邻关系以确保标签距离远近的顺序关系,利用四叉树剖分字形轮廓提高了标签碰撞检测的效率。实验以景点类兴趣点为例,探讨了LBS标签云在3个场景下的可用性及可扩展性。结果表明,相比常规地图,LBS标签云不仅可以展示更多的兴趣点,而且可以有效突出用户关注的信息,如兴趣点的热度、评分及通行时间等。虽然LBS标签云包含一定的距离变形,但多种视觉变量的协同有效缓解了距离变形导致的认知误差。综上,LBS标签云可完整、直观地表达兴趣点的空间分布、多维属性及其与用户位置的关系,是一种新型的、适宜用户高效认知周边环境的可视化形式。

关键词：基于位置的服务兴趣点标签云标签地图中心型地图径向移位可视化地理信息可视化

MtSCCD:面向深度学习的土地利用场景分类与变化检测数据集

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遥感学报 2024年第2期28卷 321-333页

作者：周维勋刘京雷彭代锋管海燕邵振峰南京信息工程大学遥感与测绘工程学院南京210044 北京师范大学遥感科学国家重点实验室北京100875 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室武汉430079

利用遥感影像识别土地利用类型及监测其变化情况在城市规划和土地利用优化等领域发挥着重要作用。当前,相关数据集存在样本量少、类别划分不合理、数据不开源等局限,难以满足样本驱动的深度学习遥感信息提取范式的需求。本文构建了一个... 详细信息

利用遥感影像识别土地利用类型及监测其变化情况在城市规划和土地利用优化等领域发挥着重要作用。当前,相关数据集存在样本量少、类别划分不合理、数据不开源等局限,难以满足样本驱动的深度学习遥感信息提取范式的需求。本文构建了一个面向深度学习的大规模场景分类与变化检测数据集MtSCCD (Multi-temporal Scene Classification and Change Detection)。该数据集包括MtSCCD_LUSC (MtSCCD Land Use Scene Classification)和MtSCCD_LUCD (MtSCCD Land Use Change Detection)两个子数据集,分别用于土地利用场景分类与变化检测任务。该数据集具有以下特点:(1) MtSCCD是目前规模最大的公开的土地利用类型识别与检测数据集,包含10种土地利用类型共65548幅图像,并且样本覆盖中国5个城市的中心区域;(2)由于MtSCCD数据集根据城市划分训练集、验证集以及测试集,对于新增的城市土地利用数据,可以根据需求划分为训练集与验证集或测试集,因此可扩展性较高;(3) MtSCCD数据集中测试集与训练集的样本来自不同的城市,因此符合实际业务需求,且能够验证模型的泛化性能。基于MtSCCD_LUSC和MtSCCD_LUCD两个子数据集,本文评估了多个深度学习网络的分类与变化检测效果,为后续的相关研究提供了参考。

关键词：土地利用场景分类变化检测数据集信息提取特征提取深度学习卷积神经网络

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交代地幔源区与造山带铜镍成矿作用

岩石学报 2024年第1期40卷 60-78页

作者：薛胜超刘金宇周翊辛雨姚卓森王庆飞邓军中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室地球科学与资源学院北京100083 国家自然博物馆北京100050 西南石油大学地球科学与技术学院成都610500 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室资源学院武汉430074

造山带具有复杂的动力学环境、俯冲交代历史和热力学状态,其地幔源区物质组成、熔融机制和岩浆产物明显不同于地幔柱和大陆裂谷带,因此造山带环境中与镁铁-超镁铁质岩浆有关的铜镍成矿作用有别于板内环境。本文综述了交代地幔源区与造... 详细信息

造山带具有复杂的动力学环境、俯冲交代历史和热力学状态,其地幔源区物质组成、熔融机制和岩浆产物明显不同于地幔柱和大陆裂谷带,因此造山带环境中与镁铁-超镁铁质岩浆有关的铜镍成矿作用有别于板内环境。本文综述了交代地幔源区与造山带铜镍成矿关系的新进展,重点聚焦于:(1)岩石圈与软流圈的贡献。成矿岩浆来源于上涌的软流圈驱动交代岩石圈地幔不同程度的混合熔融,其中后俯冲阶段岩浆产物的成矿作用最为普遍、规模最大;岩石圈地幔经历不同比例俯冲板片沉积物熔体(富钙沉积物)和低温蚀变洋壳流体交代,具有显著的富挥发分和碳酸盐特征。(2)幔源岩浆氧化还原状态对成矿的约束。显生宙造山带成矿初始岩浆(硫化物未发生饱和)可能普遍为氧化性岩浆,岩浆体系硫化物饱和前后存在氧逸度骤降,导致岩浆体系硫化物饱和时硫的溶解度呈指数级下降,直接触发硫化物熔离,或者为达到熔离创造低的硫溶解度条件,其中岩浆还原作用由碳质物在岩浆期的有效混染造成。(3)挥发分对岩浆硫化物的运载汇聚。挥发分显著降低熔体粘度,从而减小粘滞阻力对岩浆超压的消耗;岩浆在上侵减压过程中挥发分能够发生出溶-成核作用,形成大量低密度气泡并与硫化物液滴形成复合液滴,促进硫化物液滴聚结,提高其成矿元素含量,并向上输运硫化物。总之,全球部分典型铜镍成矿省与交代地幔时空耦合关系表明,地幔具交代属性可能一定程度上促进了岩浆硫化物成矿。尽管交代地幔对造山带铜镍成矿的贡献方面取得了诸多重要进展,但前寒武造山带幔源岩浆氧化还原状态对成矿的影响、造山带镍铜钴成矿多样性、经历不同交代作用的地幔源区熔融过程中亲铜元素的行为机制、壳幔圈层内挥发分循环对亲铜元素迁移-富集的控制作用等领域仍需深入研究。

关键词：铜镍矿交代地幔源区岩浆还原作用挥发分造山带

珞珈二号01星的Ka频段合成孔径雷达水体识别KWEnet方法

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武汉大学学报(工学版) 2024年

作者：李珊琦张艳军景茂强索乐唐玉洁杨家辉顾文权刘任莉武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室中国空间技术研究院遥惑卫星总体部

地表水体的精确提取对于水资源管理、洪灾监测预警及相关决策过程至关重要。珞珈二号01星的高分辨率Ka频段合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar， SAR）为地表水体监测精确提取提供了新数据源，但其毫米波雷达在精确刻画水体的同时... 详细信息

地表水体的精确提取对于水资源管理、洪灾监测预警及相关决策过程至关重要。珞珈二号01星的高分辨率Ka频段合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar， SAR）为地表水体监测精确提取提供了新数据源，但其毫米波雷达在精确刻画水体的同时，也引入了较多的地物信息干扰，对SAR的水体识别提出了更高要求。为应对这一挑战，提出了一种适用于高分辨率Ka频段SAR影像的KWEnet水体范围提取方法（the Improved U-Net Model for Water Extraction based on Ka-band SAR Images），其在U-Net模型的上采样过程中增加了注意力机制，实现对特征图的加权，强化了水体信息的权重，减少对建筑物阴影等干扰特征的关注。将该方法应用于海河“23.7”流域性特大洪水事件，结果表明，KWEnet的F1分数（F1）、总体分类精度（OA）以及交并比（IoU）分别达到95.6%、96.2%和91.5%，且在提取连通水体、减少漏提及剔除无关地物干扰等方面表现优异，对于星载Ka SAR的水体识别、洪涝灾害的监测和地表水资源的利用等具有重要意义。

关键词：珞珈二号01星水体提取深度学习 SAR

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溃堤洪水在有压雨水管网街区演进的试验研究

工程科学与技术 2024年第1期56卷 228-236页

作者：张晓雷刘书瑜董柏良赵建坤张立涛华北水利水电大学水利学院河南郑州450046 河南省水圈与流域水安全重点实验室河南郑州450046 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 广东省水利水电科学研究院广东广州510610

溃堤洪水在有压雨水管网街区的演进过程十分复杂,城市街区建筑物及雨水管网改变了洪水的演进规律,影响了街区排涝的水力特性。本文基于典型城市街区建立了包括房屋、人行道及雨水管网在内的概化水槽模型,测量了不同溃堤洪水在典型城市... 详细信息

溃堤洪水在有压雨水管网街区的演进过程十分复杂,城市街区建筑物及雨水管网改变了洪水的演进规律,影响了街区排涝的水力特性。本文基于典型城市街区建立了包括房屋、人行道及雨水管网在内的概化水槽模型,测量了不同溃堤洪水在典型城市街区演进过程中的街区水深、雨水管网流量及压强,探究了不同蓄水高度、前池进口流量对街区水位波动变化及有压雨水管网下泄流量的影响。溃堤洪水在水槽侧壁、房屋的作用下形成了大面积的水跃,并且在房屋建筑物附近出现了薄层状水片,水跃区域伴随着洪水演进过程先是在人行道处发生横向的迁移合并,再是在街区道路的纵向方向上逐渐耗散直至消失,街区水位在100 s后基本稳定,从上游至下游呈“先增大、再减小”的变化趋势。溃堤洪水在街区演进过程中,不同蓄水高度对有压雨水管网的泄流量影响相较于不同前池进口流量更加显著,街区上游雨水口的峰值流量在最大蓄水高度条件约为最大前池进口流量的1.5倍。研究结合街区水位及有压雨水管网压强采用欧拉数对短管淹没出流公式的泄流系数进行了率定,修正后的理论计算值的误差由32%降低至2%,能够较好地反映出街区雨水口的泄流能力。研究成果不仅能为数学模型提供翔实的验证资料,还可为城市洪涝治理提供理论指导。

关键词：溃堤洪水有压雨水管网雨水口概化水槽模型

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气候因素与黄土高原植被的时间滞后关系分析

草业科学 2024年

作者：汪士为吴伟湖北汽车工业学院武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室

在全球气候变化背景下，研究植被对气候因素的响应对于区域生态保护和水土资源的合理利用具有重要的实际意义。然而以往研究大多关注同时期气象因素和植被指标在区域尺度上的相互反馈，忽略了植被与气象因素之间的时间滞后效应。本研究... 详细信息

在全球气候变化背景下，研究植被对气候因素的响应对于区域生态保护和水土资源的合理利用具有重要的实际意义。然而以往研究大多关注同时期气象因素和植被指标在区域尺度上的相互反馈，忽略了植被与气象因素之间的时间滞后效应。本研究利用MODND1T/NDVI（归一化植被指数）时间序列和温度、降水数据集，分析了黄土高原植被对不同气候因素的时间滞后效应，建立了多元线性回归模型和偏相关模型，确定了不同植被类型的主要气候驱动因素。研究结果表明：（1）黄土高原不同植被类型和不同区域的植被对气候变化的响应方式和时间滞后效应都不同；（2）考虑时间滞后效应后，气候因素能够解释黄土高原植被生长变化的58.2%，相对于不考虑时间滞后效应的模型，这一解释程度提高了10%；（3）对于黄土高原MODND1T/NDVI在2000年至2018年期间具有显著变化趋势的区域（p < 0.05），主要的驱动因素是温度。

关键词：气候变化 MODND1T/NDVI 降水温度干旱时滞效应