摘要：量子元胞自动机(Quantum-dot Cellular Automata,QCA)以其功耗低、纳米级设计、运算速度高等特点被认为是一门新兴技术,在不久的将来有望取代CMOS工艺,用于量子计算机的电路设计.近年来,在QCA电路中有很多使用三输入择多门(M3)和三输入异或门(XOR^(3))设计的全加器(Full Adder,FA).本文以这两种逻辑门为基础,结合QCA电路特有的时钟特点,设计了三种新型的n位全加器(FA1,FA2,FA3).FA1只使用了一个1位全加器,它的元胞的数量和电路面积比已发表的8位全加器至少减少了78%和90%,但一个时钟周期只能完成1位计算,延迟较大;FA2的元胞的数量和电路面积比已发表的8位全加器至少减少了47%和63%,可以在一个时钟周期内完成2位计算;FA3在一个时钟周期内可以进行4位计算,延迟最小.FA1、FA2和FA3作为n位全加器,随着全加器位数的增加,它们的元胞的数量和电路面积是不会改变的,这是以往设计所不能实现的.

摘要：多胞材料是一种内部含有大量空穴和胞元的结构,具有轻质、高比吸能等特性,广泛应用于航空航天、交通运输和人体防护等碰撞/爆炸防护领域。引入梯度设计可实现多胞材料的有序耗能和载荷调控,满足不同情形和工况下的防护需求。对梯度多胞材料动态力学行为和设计的研究进展进行了综述,着重介绍了梯度多胞材料/结构在抗冲击、抗爆炸和模拟爆炸载荷加载3个方面的应用案例。首先,介绍了梯度多胞材料的分类,较系统地总结了梯度多胞材料在动态加载下的变形特征、冲击波模型、防护性能等方面的研究,阐明了梯度多胞材料的密度/强度梯度与惯性效应存在的竞争机制。其次,以冲击波模型为力学原理指导梯度多胞材料/结构设计,介绍了梯度多胞材料耐撞性反向设计、多种抗爆炸夹芯结构设计、计及弹靶耦合效应的爆炸载荷模拟器设计等策略,实现了最佳防护效果或载荷精准控制,为抗冲击/抗爆炸防护设计和快速评估提供理论基础和技术支撑。最后,展望了梯度多胞材料在极端环境加载、大能量冲击和强非线性载荷调控等需求下冲击防护领域的应用前景。

摘要：浮式液化天然气生产储卸装置(floating liquefied natural gas system,FLNG)特种液货船作为开发海上天然气田的新式装置,极大的方便了对处于深海的气田的开发利用,该文以“Prelude”号FLNG作为母船,提出一种新型FLNG低温能量管理系统。该系统主要利用液态空气作为媒介储存和释放能量,通过液态空气冷能与混合制冷循环相结合实现天然气液化过程,在提高LNG生产性能的同时集成了CO_(2)液化循环和电力的生产,通过CO_(2)液化和剩余冷能发电提高系统的输出性能,实现了FLNG船舶冷能的多级利用,也为FLNG船舶冷能利用提供新方法,新途径。所提系统相较于基准模型具有更好的性能,在7.04年可实现成本回收。最后采用多目标性能优化,进一步提高系统㶲效率达60.67%,同时降低约2.3%的成本。该FLNG低温能量管理系统有高效、低耗、稳收益、低碳化等特点,可更好优化海上LNG供应链,促进航运业“双碳”发展。

摘要：全球性的淡水危机大幅促进了水资源获取方式的研究。其中太阳能吸附式空气取水由于其无需外界输入电能,可适应多种离网式的应用场景等优点而逐渐成为水科学领域的研究热点。本文从太阳能吸附式空气取水基本原理入手,报道了一种结构紧凑的覆膜成型MOF的太阳能空气取水装置。该装置利用覆膜加成型工艺,克服了传统粉末材料导热差、密度低的劣势,同时在总高5cm紧凑的热设计结构下,该装置仍然可以保持45℃的最大温差,保障了空气取水过程的进行。经过测试,该装置在干旱工况下,材料的单位质量吸附量达到了0.56g·g^(-1),折合每平方米光热板可产水312g,有望为沙漠等干旱离网场景提供新的用水途径。

摘要：随着飞机热载荷的增加,燃油热管理逐渐成为现代飞机设计和运行中的重要考虑因素。建立了考虑热损失的双油箱拓扑结构燃油热管理系统的动力学模型,给出了考虑热损失情况下的管理策略,并利用热续航时间、热沉利用效率和废热利用效率这3个指标对该系统的性能进行评价。结合典型示例,对所推导的动力学模型进行了验证。与传统单油箱系统相比,双油箱拓扑结构燃油热管理系统可以提升系统的热续航时间。对于本文所研究的双油箱燃油热管理系统,其增幅可达36.8%。在此基础上,分析了热管理系统设计参数对运行效果的影响。结果显示:总燃油质量流率的降低可以增强系统的热沉利用效率和废热利用效率。在油箱总容量不变的前提下,适当地缩小再循环油箱容量,则可以提高系统的热续航时间。对于本文算例,当总燃油质量流率为1 kg/s时,再循环油箱容量减少100 kg,热续航时间提高约109 s。本文研究可为飞机燃油热管理系统设计提供参考。

摘要：为了对局部编织的创新设计提供理论与技术支持,基于SDS-ONE APEX3岛精服装设计系统以纬平针为地组织设计局部编织花样色码,主要从编织与休止针数变化的角度介绍局部编织技术的编织原理,提出不加不减局部编织、减针局部编织与加针局部编织的工艺设计方法,并在电脑横机上编织出织片小样,进一步阐述局部编织技术在二维平面的嵌花色块拼接、镂空肌理的孔眼效应、三维立体的凹凸造型以及结构轮廓成形编织方面的应用。通过对比分析花样色码与织片小样,指出局编加减针规则与先后顺序、吊目方式、色纱组合等因素对局编织片外观的影响,对局部编织技术在针织创意花型开发与成形编织方面的应用具有指导意义。

摘要：为获得压气机叶片叶根轮槽区域的物理场分布状况、降低其型线优化的时间成本,提出一种叶根轮槽物理场预测模型及快速优化设计方法。选取叶根轮槽的关键几何参数作为设计变量和状态变量,建立了参数化模型;基于深度图卷积神经网络,构建了叶根轮槽区域物理场快速预测模型,通过对比有限元分析结果验证了模型的预测精度;基于预测模型和遗传算法,进行了叶根轮槽型线的快速优化设计。结果表明:利用所提预测模型对单个设计工况的分析相比于有限元分析的加速效果达到103量级,位移和应力预测值的变化趋势与有限元分析值的变化趋势一致,最大总位移的相对预测偏差在±1%范围附近,最大等效应力相对预测偏差在±5%范围内;优化后压气机叶片叶根轮槽的最大等效应力由240.96 MPa降低至206.37 MPa,减小了14.36%,优化效果明显。

摘要：为进一步揭示超声速来流下混合层流场演化过程物理机制,采用高精度计算方法对超声速来流下混合层流动及生长特性开展数值研究。首先,采用经典算例深入验证了本文所发展计算程序在复杂流场预示方面的精度和可靠性。然后,对四种不同构型隔板下混合层流动及生长机制进行了深入分析。研究结果发现,在典型隔板构型中引入凹腔、楔形角及凸台结构后,整体流场结构变得更为复杂,且诱发了更为剧烈的混合层的涡卷起、配对、合并、旋转等流体物理现象。在典型隔板工况中混合层出现了再层流化现象,而引入凹腔、楔形角及凸台结构后能够有效抑制混合层出现再层流化现象。此外,所有隔板构型工况下湍流转捩区雷诺应力均出现了“多峰值”现象,但典型隔板工况的混合层附近的湍动能明显小于其余工况,同时,典型隔板工况的雷诺应力峰值与分布范围明显小于其余工况。就本文研究工况而言,在出口处楔形角隔板工况的混合效率最高,为0.050;同时其混合层厚度也最大,达到27.9 mm;但楔形角隔板工况的总压损失也最大,为0.22。

摘要：梳理了各地现行公交专用道设计规范,得出公交专用道的设置条件通常只考虑了高峰小时道路断面公交客运量、公交车流量、道路条件等客观指标,鲜有考虑道路上公交线路的运行稳定性及其对乘客公交服务可靠性体验提升的影响。针对公交专用道可靠性和效率评估中由于公交专用道设置条件的缺失,造成部分公交专用道运行效果不良、乘客体验感无提升的问题,本文考虑了乘客体验,提出了基于公交运行稳定性的潜在公交专用道需求识别方法。该方法基于实际路况和公交车辆全球定位系统(GPS)数据,分析了公交车辆在各路段或站段上偏离计划行车时刻表运行的情况,构建了公交拥堵指数和公交运送时间波动性两个指标。提出了基于公交运行稳定性的路段或站段分级方法,并将该方法用于上海中心城69条公交线路的途经道路,把识别出的公交运行稳定性为“差”的道路作为公交专用道潜在设置需求,同时,该方法也可锁定需要进一步优化改善的公交专用道。

摘要：抗冲击结构在军民安全领域有着广泛且重要的应用,但其优化设计因涉及极端载荷下的强非线性而面临结构响应求解耗时与灵敏度分析困难的挑战.针对该问题,提出了一种自训练分类判断优化设计方法.该方法采用基于支持向量机的自训练分类判断代理模型和遗传算法,求解抗冲击结构尺寸优化列式.与基于回归代理模型的传统方法不同,自训练分类判断代理模型可以减少样本集构建计算成本.同时,提出了面向分类判断代理模型的遗传算法约束处理策略及个体适应度计算方法.基于该方法开展的波纹夹芯结构抗爆性能和聚脲/陶瓷复合板抗侵彻性能优化设计,验证了其有效性和高效性.为抗冲击结构设计提供了一种新的高效优化方法,以期保障极端冲击载荷下装备结构服役性能和人员安全.