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幂律流体顶盖驱动流中的颗粒运动

物理学报 2024年第14期73卷 145-154页

作者：杨晓峰刘姣单方柴振华施保昌华中科技大学数学与统计学院武汉430074 华中科技大学工程建模与科学计算湖北重点实验室武汉430074 华中科技大学数学与应用学科交叉创新研究院武汉430074 南昌大学数学与计算机学院南昌330031

采用扩散界面格子Boltzmann模型研究了圆形颗粒在幂律流体方腔流中的运动,重点分析了初始位置、幂律指数、颗粒大小对圆形颗粒在幂律流体顶盖驱动流中的运动的影响.数值结果表明不同初始位置的圆形颗粒最终均能稳定在极限环上运动.不同... 详细信息

采用扩散界面格子Boltzmann模型研究了圆形颗粒在幂律流体方腔流中的运动,重点分析了初始位置、幂律指数、颗粒大小对圆形颗粒在幂律流体顶盖驱动流中的运动的影响.数值结果表明不同初始位置的圆形颗粒最终均能稳定在极限环上运动.不同幂律指数的幂律流体对圆形颗粒运动的极限环有明显影响,对于剪切增稠流体,颗粒的运动速度明显增大,极限环半径明显缩小;对于剪切稀化流体,左下角和右下角的次级涡收缩,极限环向方腔的右下角移动.圆形颗粒较小时,颗粒的运动速度较快,运动半径较大,运动轨迹更接近流体的流线;圆形颗粒较大时,受到边界的限制,极限环半径较小,运动速度较慢.此外,还讨论了颗粒对顶盖驱动流主涡涡心位置的影响,颗粒会将主涡涡心推向远离颗粒的方向.

关键词：格子Boltzmann 方法圆形颗粒幂律流体顶盖驱动流

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基于格子Boltzmann方法的钉扎螺旋波反馈控制

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物理学报 2024年第4期73卷 78-87页

作者：赖瑶瑶陈鑫梦柴振华施保昌华中科技大学数学与统计学院武汉430074 华中科技大学工程建模与科学计算湖北重点实验室武汉430074 华中科技大学数学与应用学科交叉创新研究院武汉430074

螺旋波是心室跳动过速和纤维性颤动的根源,钉扎螺旋波相对于自由螺旋波来说更难消除.本文采用格子Boltzmann方法求解,以FitzHugh-Nagumo模型为对象,研究了使用反馈控制法消除钉扎螺旋波.数值结果表明,无论钉扎螺旋波钉在圆形障碍物还是... 详细信息

螺旋波是心室跳动过速和纤维性颤动的根源,钉扎螺旋波相对于自由螺旋波来说更难消除.本文采用格子Boltzmann方法求解,以FitzHugh-Nagumo模型为对象,研究了使用反馈控制法消除钉扎螺旋波.数值结果表明,无论钉扎螺旋波钉在圆形障碍物还是矩形障碍物上,反馈控制法对其都具有很好的控制作用.此外,通过数值模拟系统研究了可激性系数、反馈控制信号幅度、记录反馈信号时间和障碍物的大小对钉扎螺旋波的控制情况.研究表明,钉扎螺旋波消除有三种情况.首先,反馈控制信号幅度和可激性系数与钉扎螺旋波消除所需的时间有关,反馈控制信号幅度越大或可激性系数越小,钉扎螺旋波消除越快.其次,障碍物大小和可激性系数影响着能成功消除钉扎螺旋波下记录反馈信号时间与加入反馈控制时间之间对应的时间间隔.最后,在保持加入反馈控制时间不变的情况下,记录反馈信号时间影响着能成功消除钉扎螺旋波所需的最小反馈控制信号幅度.

关键词：反馈控制法钉扎螺旋波 FitzHugh-Nagumo模型格子Boltzmann方法

基于连续化制备的核壳结构压感纤维阵列式精准轮廓识别垫

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中国科学：技术科学 2024年第4期54卷 665-677页

作者：欧阳静宇欧阳举胡佳雨刘晓娟李攀杨麦萍王佳希侯冲张其冲陶光明华中科技大学武汉光电国家研究中心武汉430074 华中科技大学材料科学与工程学院材料加工与模具技术国家重点实验室武汉430074 华中科技大学计算机科学与技术学院武汉430074 华中科技大学光学与电子信息学院武汉430074 中国科学院多功能材料与轻巧系统重点实验室中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所苏州215123

记录和理解外界压力刺激对于人与周围环境交互的研究和智能机器人的开发具有重要意义.现有的压力传感设备多为刚性结构难以自然贴附于物体表面,且低密度传感单元使得物体压力特征信息的获取受到限制,一种可适形、全覆盖、高密度的压力... 详细信息

记录和理解外界压力刺激对于人与周围环境交互的研究和智能机器人的开发具有重要意义.现有的压力传感设备多为刚性结构难以自然贴附于物体表面,且低密度传感单元使得物体压力特征信息的获取受到限制,一种可适形、全覆盖、高密度的压力传感与分析系统亟待研究.本文采用湿法纺丝工艺连续化制备了芯层为混纺导电芯材,包层为碳纳米管掺杂的聚氨酯的核壳结构压感纤维,通过缝纫、刺绣方式在织物表面构筑经纬结构的交叉点压力传感阵列.结合阵列数据采集实时捕获压力图谱帧,基于深度学习卷积神经网络驱动的算法模型,实现了物体轮廓识别垫对环境物体的轮廓精准分类识别.该识别系统准确率高达99.4%,证明了其在提取物体的压力信息和揭示物体的形态特征的应用潜能.

关键词：压感纤维传感织物阵列数据采集深度学习卷积神经网络

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移动设备日志结构文件系统综述

计算机研究与发展 2024年

作者：杨梨花董勇邬会军谭支鹏王芳卢凯国防科技大学计算机学院武汉光电国家研究中心信息存储系统教育部重点实验室(华中科技大学)

NAND闪存（NAND flash）因为其大容量、轻便、抗震等优异特性，被广泛使用于移动设备.面向闪存特性设计的闪存友好型文件系统（flash friendly file system，F2FS）是典型的日志结构文件系统（log-structured file system，LFS），它采... 详细信息

NAND闪存（NAND flash）因为其大容量、轻便、抗震等优异特性，被广泛使用于移动设备.面向闪存特性设计的闪存友好型文件系统（flash friendly file system，F2FS）是典型的日志结构文件系统（log-structured file system，LFS），它采用日志结构写机制提升了随机写性能，使用前滚恢复技术实现快速的一致性保护，经常被用作移动设备的文件系统.文件系统因碎片化和段清理问题导致性能下降，而日志结构文件系统的异地更新机制和移动应用的高并发随机同步小写模式进一步加剧了碎片化，导致I/O请求响应变慢、设备运行卡顿.首先介绍了移动设备日志结构文件系统的相关概念和内容，随后总结了日志结构文件系统碎片化和段清理问题的研究现状.一方面分析了碎片产生的原因与影响，从预防碎片产生和重整碎片2个角度总结了减少碎片的研究工作.另一方面分析了冷热数据混合对段清理的影响，从静态分类和动态分类2方面总结了冷热数据区分技术的研究现状，从管理数据分布和调整段清理时机、频率、对象2个角度总结了段清理的研究现状.最后展望了移动设备日志结构文件系统研究的主要挑战和未来研究工作.

关键词：日志结构文件系统移动存储文件碎片空闲空间碎片段清理冷热数据区分

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二代高温超导带材失超特性研究

电工技术学报 2024年第1期39卷 110-120,153页

作者：杨志星任丽徐颖段璞李鑫强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院) 武汉430074

高温超导带材失超会降低其通流能力,从而影响高温超导装置的运行稳定性。目前,高温超导带材失超仿真模型多为二维计算模型,无法准确模拟其失超过程中的电磁热行为。该文采用有限元方法对二代高温超导带材失超特性进行多物理场耦合分析... 详细信息

高温超导带材失超会降低其通流能力,从而影响高温超导装置的运行稳定性。目前,高温超导带材失超仿真模型多为二维计算模型,无法准确模拟其失超过程中的电磁热行为。该文采用有限元方法对二代高温超导带材失超特性进行多物理场耦合分析。在三维直角坐标系下,以磁场强度矢量为求解变量,建立了二代高温超导带材失超演化电磁热仿真模型,研究了二代高温超导带材长度方向与宽度方向在不同热扰动工况下的电磁热特性及其演化过程,分析了高温超导带材过电流失超过程中的各层分流状况与超导层电阻率变化行为,区分了不同类型的过电流失超行为,并提出了高温超导带材过电流冲击失超的电阻率判据。

关键词：二代高温超导带材失超特性有限元电磁热耦合

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基于等几何拓扑优化的柔性机构设计

机械工程学报 2024年第1期60卷 137-148页

作者：许洁高杰肖蜜高亮中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院武汉430074 华中科技大学航空航天学院武汉430074 华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室武汉430074

等几何分析能够将几何建模的基函数与结构数值分析的形函数统一,从而得到高精度的结构数值分析结果。面向柔性机构,提出了一种基于等几何拓扑优化的柔性机构设计方法:通过NURBS基函数和Shepard函数构造增强密度分布函数,该函数的高阶连... 详细信息

等几何分析能够将几何建模的基函数与结构数值分析的形函数统一,从而得到高精度的结构数值分析结果。面向柔性机构,提出了一种基于等几何拓扑优化的柔性机构设计方法:通过NURBS基函数和Shepard函数构造增强密度分布函数,该函数的高阶连续性可确保优化结构边界的光滑清晰;然后根据密度分布函数建立柔性机构的等几何拓扑优化模型;最后,将该方法应用于柔性机构设计。通过算例结果可知,等几何拓扑优化方法特有的计算原理可提高数值计算的精度和效率,能有效避免由网格依赖、棋盘格现象等产生的边界问题,确保了优化结构均具有较好的光滑性和连续性,验证了提出的方法能有效避免柔性机构的铰链现象。

关键词：拓扑优化等几何分析柔性机构密度分布函数

ErlangShen:基于流水线低访问开销的图式区块链高效事务执行机制

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电子与信息学报 2024年第5期46卷 2111-2121页

作者：肖江吴恩平张世桀伏子豪金海大数据技术与系统国家地方联合工程研究中心武汉430074 服务计算技术与系统教育部重点实验室武汉430074 集群与网格计算湖北省重点实验室武汉430074 华中科技大学计算机科学与技术学院武汉430074

基于有向无环图(DAG)的图式区块链能够显著提升系统性能,已成为近年来业界的研究热点。相较于传统串行化的链式区块链,图式区块链可在单位时间内并发处理大量事务从而提升吞吐量。随着事务量的激增,图式区块链面临事务执行效率低的瓶颈... 详细信息

基于有向无环图(DAG)的图式区块链能够显著提升系统性能,已成为近年来业界的研究热点。相较于传统串行化的链式区块链,图式区块链可在单位时间内并发处理大量事务从而提升吞吐量。随着事务量的激增,图式区块链面临事务执行效率低的瓶颈问题,即海量事务执行对状态数据访问的需求大幅增加,导致高昂的输入/输出(I/O)开销。实现低I/O访问主要包括两方面的全新挑战:一方面,图式区块链若直接采用传统的事务预取机制,将因执行逻辑不一致引入大量的陈旧读;另一方面,针对不同账户的状态访问会在默克尔树的高层节点中造成重复的I/O开销。为此,本文设计基于流水线的图式区块链高效事务执行机制—ErlangShen,包括Epoch粒度的状态预取机制和默克尔高层路径缓存机制来分别减少陈旧读的数量和重复的I/O开销。具体而言,ErlangShen充分分析并利用了事务访问频次的冷热特征,将访问热事务的逻辑执行与冷事务的状态预取并行化,以避免状态预取对事务执行的影响。此外,为了进一步提升事务执行的吞吐量,根据访问冷热状态事务的特性设计了定制化的并发控制方法。实验结果表明,ErlangShen机制能够减少约90%的陈旧读数量,与最新图式区块链事务处理机制Nezha相比,可将性能提升3~4倍。

关键词：区块链图式区块链 I/O优化并发控制状态树

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面向高性能纠删码的内存数据布局优化研究

小型微型计算机系统 2024年

作者：杨湘睿汪少华詹晔康姚杰曹强华中科技大学武汉光电国家研究中心华中科技大学计算机学院

大数据时代，数据作为核心生产要素，其规模与日俱增且需要大容量、低成本、高性能、高可靠的存储系统储存．为满足该需求，纠删码，尤其是宽条带纠删码，具有高存储效率和可靠性越来越多的被应用于各种存储系统之中．然而，本研究发现... 详细信息

大数据时代，数据作为核心生产要素，其规模与日俱增且需要大容量、低成本、高性能、高可靠的存储系统储存．为满足该需求，纠删码，尤其是宽条带纠删码，具有高存储效率和可靠性越来越多的被应用于各种存储系统之中．然而，本研究发现在采用主流纠删码编解码库时，宽条带纠删码编解码性能相比窄条带纠删码的性能严重下降，并通过实验发现现有数据布局导致大量的缓存缺失．为此，本文提出了编码条带优先的数据布局(Stripe-Wise Optimization Placement)方法来实现高性能纠删码．本工作据此方法设计了编码条带优先的内存布局的编码算法，并且进行了综合的性能测试．实验结果表明，与传统排列方法相比在宽条带下SWOP方法能够提升78%-109%的吞吐率，对于窄条带能够提升28%-72%编码吞吐率．

关键词：纠删码数据布局宽条带纠删码编码吞吐率数据存储

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基于距离感知的金属缺陷样本标签分配算法

中国机械工程 2024年第09期35卷 1634-1641页

作者：朱传军梁泽启付强张超勇湖北工业大学机械工程学院华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室

针对金属表面缺陷检测模型在训练过程中正负样本分配时不考虑金属表面缺陷的宽高比、对目标分布的定位能力差等问题，提出了距离感知的动态标签分配(DDA)算法。DDA不改变原有检测模型的结构也不增加计算开支，根据真实框的几何特性提出... 详细信息

针对金属表面缺陷检测模型在训练过程中正负样本分配时不考虑金属表面缺陷的宽高比、对目标分布的定位能力差等问题，提出了距离感知的动态标签分配(DDA)算法。DDA不改变原有检测模型的结构也不增加计算开支，根据真实框的几何特性提出新的距离损失计算范式，以优化宽高比悬殊的回归问题，将迭代过程中的回归偏移量解码为预测框坐标，最后计算预测框、锚框和真实框三者之间综合交并比信息，动态地选择正负样本以提高训练精度。在武汉某钢厂冷轧带钢表面缺陷检测中进行了验证，并引入公开的热轧带钢表面缺陷数据集进行了泛化试验，检测效果均有显著改善，对金属表面质量规范有实际应用价值。

关键词：目标检测样本选择策略宽高比金属缺陷检测距离回归损失函数