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面向无人机辅助车联网的并行任务传输与处理优化策略

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系统仿真学报 2024年

作者：杨超郑瑞群李圳张鸿薇唐燕群李东泽军事科学院国防科技创新研究院广东工业大学自动化学院中山大学电子与通信工程学院

为了解决突发交通拥堵导致的车联网内用户计算需求激增的问题，无人机被引入到智能交通系统，构建无人机辅助车联网。然而，无人机有限的能量与计算能力导致现有的平铺式逐个服务点的覆盖策略效率较低。考虑到无人机的可视距通信和快速... 详细信息

为了解决突发交通拥堵导致的车联网内用户计算需求激增的问题，无人机被引入到智能交通系统，构建无人机辅助车联网。然而，无人机有限的能量与计算能力导致现有的平铺式逐个服务点的覆盖策略效率较低。考虑到无人机的可视距通信和快速移动的特点，提出一种并行的计算任务传输与处理优化策略。无人机在获得计算任务后直接飞往下一个服务点，在飞行的过程中同时进行任务处理，无人机的飞行轨迹和任务调度策略被联合优化。为此，该文设计了一种双层优化求解算法，重点考虑了待处理任务的优先级。大量的仿真结果表明，该文所提的并行任务传输与处理优化策略在无人机的服务能效和任务处理效率上优于传统的平铺式无人机覆盖策略，更加适合智能交通系统的应用需求。

关键词：车联网无人机飞行轨迹优化任务调度

面向多核CPU/众核GPU架构的非结构CFD共享内存并行计算技术

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航空学报 2024年第7期45卷 108-121页

作者：张健李瑞田邓亮代喆刘杰徐传福国防科技大学并行与分布计算全国重点实验室长沙410073 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所绵阳621000

针对现代高性能计算机架构开展非结构CFD节点内共享内存并行,是提升浮点计算效率、实现更大规模流体仿真应用能力的关键。然而由于非结构网格CFD计算存在拓扑关系复杂、数据局部性差、数据写冲突等问题,传统算法如何共享内存并行化以高... 详细信息

针对现代高性能计算机架构开展非结构CFD节点内共享内存并行,是提升浮点计算效率、实现更大规模流体仿真应用能力的关键。然而由于非结构网格CFD计算存在拓扑关系复杂、数据局部性差、数据写冲突等问题,传统算法如何共享内存并行化以高效发挥多核CPU/众核GPU的硬件能力,成为一个重大的挑战。从一个工业级非结构CFD软件出发,通过深入分析其计算行为和访存模式,设计实现了多种共享内存并行算法,采用了网格重排序、循环融合、多级访存等数据局部性优化技术进一步提升性能。面向多核CPU架构,系统开展了循环级与任务级两种并行模式的对比研究;面向众核GPU架构,创新地提出了一种基于多级访存优化方法的规约并行策略。利用M6机翼和CHN-T1飞机算例对所有并行算法及优化技术进行了全面验证与评估。结果表明:在多核CPU平台上,基于剖分复制的任务级并行策略性能最好,采用Cuthill-McKee重排序以及循环融合分别使整体性能提升10%。在众核GPU平台上,基于多级访存的规约策略具有显著的加速效果,优化后热点函数的性能相比优化前提升了3倍,相比CPU串行性能整体加速比可达127。

关键词：非结构网格 CFD 共享内存并行 GPU 访存优化

CoCrFeNiW_(x)高熵合金在室温及900℃下的摩擦磨损性能

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摩擦学学报（中英文） 2024年第3期44卷 312-322页

作者：王世伟周晖徐莺歌张凯锋冯凯兰州空间技术物理研究所真空技术与物理国防科技重点实验室甘肃兰州730000 兰州工业学院基础科学部甘肃兰州730050

采用真空电弧熔炼技术制备了CoCrFeNiW_(x)(x=0.25、0.5、0.75及1.0)系列高熵合金,研究了W元素含量对合金晶体结构、显微组织、力学性能以及室温与900℃摩擦学性能的影响.结果表明:合金中W含量较低时形成单相面心立方(FCC)固溶体,W含量... 详细信息

采用真空电弧熔炼技术制备了CoCrFeNiW_(x)(x=0.25、0.5、0.75及1.0)系列高熵合金,研究了W元素含量对合金晶体结构、显微组织、力学性能以及室温与900℃摩擦学性能的影响.结果表明:合金中W含量较低时形成单相面心立方(FCC)固溶体,W含量较高时会促进金属间化合物μ相的形成,随着W含量提升,合金显微组织由FCC胞状树枝晶(x=0.25)转变为FCC树枝晶及晶间层片状(FCC+μ)共晶组织(x=0.5、0.75),最后转变为FCC基体上分布的粗大树枝状μ相(x=1.0).由于W元素的固溶强化及原位生成金属间化合物μ相的第二相强化作用,使合金的强度和硬度等力学性能显著增加的同时塑性降低.在试验载荷为10 N,滑动速度0.3 m/s的测试条件下,CoCrFeNiW_(x)系列高熵合金与Si_(3)N_(4)陶瓷球配副时的球-盘摩擦试验结果表明:W元素的添加显著改善了合金的室温耐磨性,但对摩擦系数的影响较小;而900℃摩擦时,摩擦表面形成的多元复合氧化物摩擦釉质层具有良好的减摩抗磨作用,特别是W元素氧化产生的WO_(3)显著降低了摩擦系数,从而显著提升了合金的高温摩擦磨损性能.本文中研究的系列高熵合金中,CoCrFeNiW_(0.75)高熵合金室温下的屈服强度为863 MPa,抗压强度达1 250 MPa,900℃仍能保持446 HV的硬度,并在室温及900℃下均具有良好的摩擦磨损性能,具有良好的工程应用前景.

关键词：高熵合金 CoCrFeNiW 微观组织力学性能摩擦磨损

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“毁伤快速算法与仿真技术”专题出版前言

爆炸与冲击 2024年第3期44卷 1-1页

作者：卢芳云国防科技大学

区别于一般的爆炸力学和冲击动力学计算,毁伤仿真计算往往需要对完整目标场景甚至阵地场景进行武器打击全过程计算,同时又需要近实时给出计算结果。这种大场景和快速计算在武器研发和运用的工程实际中有着强烈的应用需求。现有爆炸和冲... 详细信息

区别于一般的爆炸力学和冲击动力学计算,毁伤仿真计算往往需要对完整目标场景甚至阵地场景进行武器打击全过程计算,同时又需要近实时给出计算结果。这种大场景和快速计算在武器研发和运用的工程实际中有着强烈的应用需求。现有爆炸和冲击动力学计算方法(如FEM)由于计算规模和计算效率的限制,在进行毁伤场景计算时往往只能对目标构件或者局部区域进行计算,很难满足毁伤仿真的应用需求。近年来出现了一些快速算法,如镜像爆源法、侵彻微分面元法和破片射线追踪法等,这些快速算法充分利用解析公式、经验数据或代理模型,结合计算机仿真与可视化技术,形成实用工具,有力支撑了国防工业和军事领域的应用。

关键词：计算机仿真快速算法可视化技术仿真技术冲击动力学经验数据代理模型射线追踪法

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核废水处理的现状与探索

当代化工研究 2024年第12期 80-82页

作者：梁倩如王斌许浒国家国防科技工业局西北核安全中心陕西710000 西安交通大学物理学院物质非平衡合成与调控教育部重点实验室陕西710049

正确安全处理核废物是全球关注的焦点,本文针对核废物中的废水产生、处理和排放问题等过程进行了总结,重点梳理了对环境产生重要影响的中低放核废水中的常见放射性元素、半衰期以及处理流程。最后,对核废水大量排入海洋的过程、各种放... 详细信息

正确安全处理核废物是全球关注的焦点,本文针对核废物中的废水产生、处理和排放问题等过程进行了总结,重点梳理了对环境产生重要影响的中低放核废水中的常见放射性元素、半衰期以及处理流程。最后,对核废水大量排入海洋的过程、各种放射性核素排入海洋对环境的危害开展了系统的研究,对核事故废水的排放可能产生的放射性元素及其对环境的影响提出了一些看法。

关键词：核废水放射性低放废液处理

安全大数据驱动的核电厂实时概率安全分析研究现状与发展前景

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核科学与工程 2024年第1期44卷 180-186页

作者：周涛涛刘彩霞王大林张来斌中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院北京102249 应急管理部油气生产安全与应急技术重点实验室北京102249 国家国防科技工业局核技术支持中心北京100160 国核电力规划设计研究院有限公司北京100095

概率安全分析(PSA)是保障核电厂安全运行的关键方法之一,现有PSA方法多依靠有限的数据和专家经验开展静态的安全风险量化,难以精确反映核电厂运行阶段真实动态风险。核电厂运行过程中已实时收集并存储了大量可用来记录和描述系统安全状... 详细信息

概率安全分析(PSA)是保障核电厂安全运行的关键方法之一,现有PSA方法多依靠有限的数据和专家经验开展静态的安全风险量化,难以精确反映核电厂运行阶段真实动态风险。核电厂运行过程中已实时收集并存储了大量可用来记录和描述系统安全状态的安全大数据,其信息提取和PSA融合需求迫切,本文对安全大数据在核电厂安全保障中的地位进行介绍,并分析总结安全大数据驱动的核电厂实时概率安全分析研究现状和发展前景。结果表明:安全大数据的应用有助于全面分析核电厂实时运行风险,将由安全大数据转换而来的安全信息与现有概率安全分析方法有机融合以实现准确可信的核电厂实时安全分析是未来重要方向。

关键词：概率安全分析实时安全评估人工智能安全大数据

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航天任务分析与设计工业软件发展战略分析

力学与实践 2024年第2期46卷 241-249页

作者：罗亚中周建平国防科技大学空天科学学院长沙410073 中国载人航天工程办公室北京100081

航天工业设计软件是我国航天事业当前亟需重点攻克的“卡脖子”技术领域。航天任务分析与设计软件是航天任务全寿命周期的关键软件,是航天工业设计软件体系中主根系软件。本文首先对其中最具代表性的软件产品——美国STK的发展历程、主... 详细信息

航天工业设计软件是我国航天事业当前亟需重点攻克的“卡脖子”技术领域。航天任务分析与设计软件是航天任务全寿命周期的关键软件,是航天工业设计软件体系中主根系软件。本文首先对其中最具代表性的软件产品——美国STK的发展历程、主要功能特点进行总结剖析;在此基础上从模型算法创新、软件协作开发和数字化发展趋势等方面概括STK的发展启示;进一步通过该类软件的特点分析,结合探索实践历程,对国产软件替代的可行性进行分析研判;最后提出了我国自主软件的发展思考和对策建议,包含软件研发模式、软件推广与应用、国家政策支持等方面。

关键词：工业软件航天任务设计 STK 发展战略

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装备体系韧性贡献度多维度评估方法

军事运筹与评估 2024年第1期39卷 35-41页

作者：徐任杰李际超姜九瑶柳佳豪国防科技大学系统工程学院慕尼黑工业大学

从韧性角度出发，提出了一种装备体系韧性贡献度多维度评估方法。定义了装备体系韧性贡献度评估的概念，阐述了韧性损失贡献度、韧性抵御贡献度、韧性缓解贡献度和韧性恢复贡献度这四个维度的含义；建立了基于性能曲线的韧性贡献度评估... 详细信息

从韧性角度出发，提出了一种装备体系韧性贡献度多维度评估方法。定义了装备体系韧性贡献度评估的概念，阐述了韧性损失贡献度、韧性抵御贡献度、韧性缓解贡献度和韧性恢复贡献度这四个维度的含义；建立了基于性能曲线的韧性贡献度评估模型来计算各维度下的韧性贡献度；以一个海上作战为例验证了方法和模型的可行性。该方法提供了一种新的体系优化思路和分析角度，更有助于体系对抗条件下装备体系的针对性优化配置。

关键词：装备体系韧性韧性贡献度多维度评估

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以色列工业控制系统网络攻防分析及启示

国防科技 2024年第2期45卷 82-88页

作者：颜斌杜武妹谢正国防科技大学理学院湖南长沙410073

采用案例研究方法,梳理以色列工业控制系统(ICS)网络攻击与防御的体系架构和功能,并总结其在ICS网络攻防中的作战方法、模式和成效。通过分析以色列在ICS网络攻防领域发展的现状与建设经验,结合其近年来出台的相关政策条令,解读其ICS网... 详细信息

采用案例研究方法,梳理以色列工业控制系统(ICS)网络攻击与防御的体系架构和功能,并总结其在ICS网络攻防中的作战方法、模式和成效。通过分析以色列在ICS网络攻防领域发展的现状与建设经验,结合其近年来出台的相关政策条令,解读其ICS网络攻防技术特点和布局,为我国加强工业控制系统网络安全建设提供启示。

关键词：工业控制系统网络攻防以色列