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透气性对盘帆伞充气性能和气动特性的影响

航空学报 2025年第1期46卷 55-70页

作者：邹天琪薛晓鹏赵党军杨德贵梁步阁中南大学自动化学院长沙410083 光电智能测控湖南省重点实验室长沙410083 北京空间机电研究所北京100094

超声速降落伞是火星探测器成功实现软着陆的关键技术之一,然而,目前火星探测在着陆任务采用的主流伞型-盘缝带伞已达该类伞型减速能力的尺寸极限。为了应对未来更重载荷的火星探测任务,NASA已针对超声速盘帆伞开展了专项研究。但盘帆伞... 详细信息

超声速降落伞是火星探测器成功实现软着陆的关键技术之一,然而,目前火星探测在着陆任务采用的主流伞型-盘缝带伞已达该类伞型减速能力的尺寸极限。为了应对未来更重载荷的火星探测任务,NASA已针对超声速盘帆伞开展了专项研究。但盘帆伞飞行试验均以失败告终,造成这一结果的原因很可能与伞衣的透气性(织物透气性和结构透气性)有关。采用流固耦合方法针对超声速盘帆伞设计不同的组合透气性方案,对比分析在总孔隙率相同的前提下盘帆伞衣采取不同的结构/织物分配比例对降落伞开伞过程中流场结构及气动特性的影响规律,并研究其作用机理。同时,设计了与G5F5、G7F3这2种伞衣结构孔隙率相同的盘缝带伞伞衣进行开伞特性对比分析。结果表明:对于总孔隙率12%的超声速盘帆伞,结构透气性与织物透气性的贡献比为5∶5时,降落伞前的脱体激波波动幅度较小,降落伞的稳定性能相较其他组合透气性有明显优势,同时在结构和织物透气性的共同作用下,充气时间最长;结构透气性与织物透气性的贡献比为7∶3时的阻力性能最佳,随着织物透气性的贡献由30%提高至70%,盘帆伞的阻力性能呈现下降趋势;结构透气性与织物透气性的贡献比为6∶4时的摆动角度最大,稳定性最差。另外,通过对比盘帆伞与盘缝带伞开伞过程发现:盘缝带伞呈现常见的“灯泡式”充气顺序,而盘帆伞则展现出一种“伞带式”充气顺序,即气流首先从伞带处开始充气,随后逐渐扩散至整个伞面。该研究结果可为新一代火星降落伞的设计提供一定的理论参考。

关键词：火星降落伞结构/织物透气性充气性能流固耦合气动特性

深部硬岩地下矿山大规模回采并行充填及连续出矿工艺研究

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矿业研究与开发 2025年第03期 1-9页

作者：龚永超欧任泽林卫星陆锦涛廖敦霞梁巨理王玉丁长沙矿山研究院有限责任公司金属矿山安全技术国家重点实验室

深部矿体规模化连续开采是未来矿山开采“深地化”的前沿研究方向。针对深部硬岩矿床传统的间断式采矿作业模式与深部智能化高效开采形成相互制约的问题，提出一种并行式采出充连续采矿作业模式，利用柔性隔离层实现采充并行的充填与连... 详细信息

深部矿体规模化连续开采是未来矿山开采“深地化”的前沿研究方向。针对深部硬岩矿床传统的间断式采矿作业模式与深部智能化高效开采形成相互制约的问题，提出一种并行式采出充连续采矿作业模式，利用柔性隔离层实现采充并行的充填与连续出矿工艺流程。借助理论计算并结合FLAC3D数值计算软件分析了高阶段大采场并行充填工艺中的充填体强度分布，确定了高阶段采场不同高度的充填体强度需求。利用PFC离散元软件分析并行充填与连续出矿中“矿-充”散体流动规律及隔离层变形损伤特性。结果表明：并行充填与连续出矿工艺中，采场顶部及底部充填体28 d固结承压强度应大于8 MPa,随着充填和放矿的进行，在接近放矿漏斗口时，隔离层最大载荷为57 kPa,此时隔离层出现明显的下凹变形，靠近两侧矿柱区域损伤增加，产生明显的拉压破坏。研究可为深部矿体开采连续作业提供参考。

关键词：深部矿体连续开采同步充填工艺柔性隔离层数值模拟

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基于YOLO的降落伞充气过程参数辨识

航天返回与遥感 2025年第1期46卷 21-32页

作者：卢册吴壮志薛晓鹏刘康荣伟北京空间机电研究所北京100094 北京航空航天大学计算机学院北京100191 中南大学自动化学院长沙410083

在降落伞的研制过程中会产生大量的视频图像资料,通过对视频资料进行分析处理可以得到大量有用的降落伞参数,丰富降落伞性能的评估手段,因此对于降落伞视频图像的分析越来越受到降落伞研制工作者的重视。然而,目前在降落伞视频图像的参... 详细信息

在降落伞的研制过程中会产生大量的视频图像资料,通过对视频资料进行分析处理可以得到大量有用的降落伞参数,丰富降落伞性能的评估手段,因此对于降落伞视频图像的分析越来越受到降落伞研制工作者的重视。然而,目前在降落伞视频图像的参数辨识中,对于伞衣区域分割主要是基于传统数字图像处理算法,该方法对于不同类型的降落伞图像,需要频繁调整算法参数以实现精确的伞衣区域分割,不仅导致其分割效率较低,也使其普适性不足。为此,文章引入YOLOv8进行降落伞图像的分割,利用YOLOv8自动且高效的分割能力提高了算法的普适性和降落伞参数辨识的效率,通过与基于传统的数字图像处理算法辨识得到的伞衣偏角、伞衣投影周长与伞衣投影面积三种降落伞参数的对比分析,结果表明文章所提出的方法在保证有效提升降落伞参数辨识效率的同时,保持了降落伞参数的辨识精度。

关键词：降落伞参数辨识 YOLOv8 图像处理方法伞衣投影面积

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社会研究方法的典型性与等价性之辨——知识生产的方法生态系统

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南开学报(哲学社会科学版) 2025年第1期 45-60页

作者：吕鹏陈典涵中南大学公共管理-自动化-法学院、社会计算研究中心湖南长沙410083 北京大学武汉人工智能研究院中南大学公共管理学院社会学系湖南长沙410083

社会科学研究核心任务之一是“通过社会现象研究社会本质”,即从社会现象(实证研究资料)中获取对社会本质的知识过程。在此知识实践过程中,出现了两个方向的分野。一是典型性研究,以微观过程与深度分析为核心特征(解剖一只麻雀),侧重行... 详细信息

社会科学研究核心任务之一是“通过社会现象研究社会本质”,即从社会现象(实证研究资料)中获取对社会本质的知识过程。在此知识实践过程中,出现了两个方向的分野。一是典型性研究,以微观过程与深度分析为核心特征(解剖一只麻雀),侧重行动与过程分析;二是代表性研究,以局部对总体的推广性、代表性为要求,侧重结构性分析,核心是追求等价性。从典型性到等价性,不同的方法存在各异的二元属性权重配置,现有方法集合形成了一个谱系生态相位图。相关方法的理论效力与相对位势分析,部分得到了1998—2024中文CSSCI数据库的科研大数据的实证支撑。智能体模拟(ABM)能够兼顾研究的典型性、代表性,有机整合并均衡两个维度的知识生产能力,助力社会行动—结构对流分析。方法系统不是一成不变,存在演化的动力学逻辑。展望未来,随着新技术持续涌现,研究方法必将走向新的生态,助力社会科学的知识生产与高质量发展。

关键词：社会研究典型性等价性方法生态演进动力学

基于稀疏注意力卷积ViT模型的锌浮选工况识别

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工程科学学报 2025年第2期47卷 328-338页

作者：苏越唐朝晖谢永芳高小亮张虎马炜烨汤海玚中南大学自动化学院长沙410083 中南大学数学与统计学院长沙410083

准确识别锌浮选工况并用于指导锌浮选操作,可以提高浮选效率、优化选矿过程.目前浮选现场主要通过人工肉眼观察泡沫并依据经验判断工况,这种方法主观性强,难以客观准确地评价锌浮选工况.针对该问题,本文通过研究锌浮选泡沫视觉特征和浮... 详细信息

准确识别锌浮选工况并用于指导锌浮选操作,可以提高浮选效率、优化选矿过程.目前浮选现场主要通过人工肉眼观察泡沫并依据经验判断工况,这种方法主观性强,难以客观准确地评价锌浮选工况.针对该问题,本文通过研究锌浮选泡沫视觉特征和浮选工况的密切联系,提出基于稀疏注意力卷积ViT模型的锌浮选工况识别方法.首先,所提模型融合了卷积神经网络(Convolutional neural networks,CNN)和视觉Transformer(Vision transformer,ViT)的结构和优点,同时感知泡沫局部空间信息和全局信息,完备表征泡沫图像.其次,模型引入稀疏的多头注意力机制,每个注意力头以不同的稀疏程度处理特征,从不同尺度下感知全局信息,同时引入注意力门控单元优化特征传递,最终实现锌浮选工况识别.实验结果表明,本文所提工况识别方法在锌浮选泡沫图像数据集上的准确率达到88.62%,解决了传统CNN和ViT模型不能充分利用泡沫图像全局信息,且无法自适应捕捉泡沫图像重要特征的问题,为浮选流程优化提供有力支持.

关键词：工况识别卷积神经网络视觉Transformer 稀疏注意力泡沫浮选

过硫酸钠/活性炭体系深度脱除稀土废渣资源化废水中有机物

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中国稀土学报 2025年

作者：王慧佳李倩张海林钟红芸熊家春李平中国科学院赣江创新研究院中国科学院江西稀土研究院中国科学院过程工程研究所

离子型稀土矿山废渣资源化利用过程会产生盐度和有机物浓度双高的硫酸钠废水，通过探索废水中有机物的赋存状态，本研究提出过硫酸钠/活性炭（PS/AC）体系脱除废水中有机物。研究发现，废水中有机物主要为腐殖酸类物质，有机碳含量（TO... 详细信息

离子型稀土矿山废渣资源化利用过程会产生盐度和有机物浓度双高的硫酸钠废水，通过探索废水中有机物的赋存状态，本研究提出过硫酸钠/活性炭（PS/AC）体系脱除废水中有机物。研究发现，废水中有机物主要为腐殖酸类物质，有机碳含量（TOC）为1102.11 mg·L-1。通过热活化过硫酸钠降解-活性炭深度脱除二段工艺，可实现废水中TOC值降低到8.10 mg·L-1，有机物最终脱除率达到99.3%。活性炭活化过硫酸钠一步脱除废水有机物，降解率可达95%以上。机理研究表明，两种活化方式产生·OH和SO4-·为主要活性氧化物质降解废水中有机物，活性炭活化体系的氧化能力高于热活化体系。本研究为深度去除稀土废渣资源化废水中有机物提供了应用技术基础，所构建的过硫酸钠/活性炭体系表现出良好的经济适用性。

关键词：稀土废渣废水腐殖酸过硫酸钠活性炭

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基于用电数据挖掘的企业环保异常识别

电力建设 2025年第2期46卷 74-87页

作者：陈锦涛张逸张良羽宁志毫福州大学电气工程与自动化学院福州市350108 国网湖南省电力有限公司电力科学研究院长沙市410031

目前污染源企业点多面广,各个企业的生产与治污流程不同,缺乏有效统一的监管指标和预警手段,导致监管困难、实时性差、工作量大等问题,提出一种基于用电数据挖掘的企业环保异常识别方法。首先,采用K-means聚类识别设备运行状态、基于动... 详细信息

目前污染源企业点多面广,各个企业的生产与治污流程不同,缺乏有效统一的监管指标和预警手段,导致监管困难、实时性差、工作量大等问题,提出一种基于用电数据挖掘的企业环保异常识别方法。首先,采用K-means聚类识别设备运行状态、基于动态时间规整(dynamic time warping, DTW)距离构建企业生产线模型;其次,对历史数据统计进行连续型与间歇型生产线划分、利用傅里叶变换识别生产线的生产周期,建立适合企业的环保工况模型;再次,提出分别针对连续型与间歇型生产线的环保工况识别方法;最后,利用实际污染源企业监测数据验证所提方法的有效性与实用性。目前基于所提方法研发的电力智慧环保平台已在某省得到实际应用,取得了良好成效,为环保部门掌握企业环保情况提供有效的技术手段与数据支撑。

关键词：用电数据企业环保连续型间歇型 K-means聚类动态时间规整(DTW) 傅里叶变换

事件-时间触发的慢时变工业过程动态调度方法

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化工学报 2025年第1期76卷 256-265页

作者：任超王凯韩洁阳春华中南大学自动化学院湖南长沙410083

流程工业中的慢时变现象普遍存在,持续变化的工况会导致生产调度的最优操作条件偏移,原有的决策方案不再适用。提出了一种基于事件-时间触发的动态调度方法。首先,分析了慢时变参数对长周期调度决策的影响,提出以操作变量的变化表征设... 详细信息

流程工业中的慢时变现象普遍存在,持续变化的工况会导致生产调度的最优操作条件偏移,原有的决策方案不再适用。提出了一种基于事件-时间触发的动态调度方法。首先,分析了慢时变参数对长周期调度决策的影响,提出以操作变量的变化表征设备性能衰减的策略,并构建了动态触发函数,在动态调度的触发条件中融合了事件和时间触发的特点,设计了时变约束条件。其次,在调度过程中嵌入生产系统的动态信息,建立了过程过渡模型作为输入输出动力学的简化表达,从而降低了计算的复杂度。最后,采用闭环滚动的动态调度框架,依据实时的运行状态更新调度模型。在示例研究中,以工业换热网络为例验证了所提方法的有效性,该方法能提供及时的动态调度,表现出较好的经济性能,为考虑工况随时间缓慢迁移条件下的生产调度问题提供了新的解决方案。

关键词：过程系统动态调度事件-时间触发滚动优化换热网络

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提升新能源消纳的多类型储能复合控制与经济性分析

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电力自动化设备 2025年第1期45卷 115-122,130页

作者：毛志宇李晨李培强何思名肖家杰刁涵彬徐敏刘通涂春鸣南方电网科学研究院广东广州510663 湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082

为了提升新能源消纳水平,提出一种考虑充、放电能量不平衡的3组电池复合控制策略,并构建全寿命周期成本模型,综合分析多类型储能复合控制下的成本,为经济有效平抑风功率波动提供参考。以并网标准为依据,采用自适应完全集合经验模态分解... 详细信息

为了提升新能源消纳水平,提出一种考虑充、放电能量不平衡的3组电池复合控制策略,并构建全寿命周期成本模型,综合分析多类型储能复合控制下的成本,为经济有效平抑风功率波动提供参考。以并网标准为依据,采用自适应完全集合经验模态分解算法得到储能系统的参考功率,且在混合储能模式下,以模态混叠最少为原则解耦内部功率;提出基于3组电池的储能复合控制策略,相较于双电池储能模式,以1组电池作为备用,提高了对充、放电能量不平衡度的容忍度,使每组电池均能运行于最优放电深度,并分别采用单电池储能、混合储能、双电池储能和3组电池集成储能跟踪功率指令;以储能系统的充放电效率和荷电状态为约束配置多类型储能容量,基于全寿命周期成本模型综合分析多类型储能复合模式的平抑成本;基于实际风电场数据分析多类型储能复合控制下的经济性,并给出参考方案。

关键词：新能源消纳多类型储能复合控制全寿命周期成本经济性分析