摘要：为改善航空发动机透平第一级凹槽叶顶的冷却传热性能,利用自编程序搭建了凹槽叶顶的优化设计平台。采用三阶多项式响应面模型和Hooke-Jeeves模式搜索算法的组合优化策略,获得了一种具有优良气热性能的透平级双肩臂凹槽叶顶结构,并将优化结果与传统凹槽叶顶、4种典型双肩臂凹槽叶顶的传热和冷却性能进行了对比,分析了内肩臂的几何参数对凹槽叶顶流场结构和冷却传热性能的影响,评估了双肩臂凹槽叶顶冷却传热性能对设计变量的敏感性。结果表明:优化后的内肩臂分为上下两层;合理的内肩臂几何参数可有效降低泄漏流的冲击作用,有利于冷却流在内外凹槽区域形成良好的覆盖;与传统凹槽叶顶相比,优化后的双肩臂凹槽叶顶的平均传热系数下降了24.96%,平均气膜冷却效率上升了5.38%;叶顶平均传热系数对内肩臂下层的高度最为敏感,叶顶平均气膜冷却效率对内肩臂上层的起始位置更加敏感,而内肩臂上层的高度对双肩臂凹槽叶顶的冷却传热性能影响相对较小。

摘要：双定子低速大转矩永磁直驱电机(DLHPMDM)具有高转矩密度和高效率等优点,是传统低速大转矩传动系统的良好替代方案。DLHPMDM可以看作由内、外两台电机构成的整体。绕组形式选择不仅直接影响内、外电机的转矩性能,内、外电机不同绕组形式的组合还会改变内、外电机输出转矩的叠加效果,最终影响DLHPMDM的转矩脉动水平。首先,基于双定子电机的转矩叠加原理,提出一种抑制DLHPMDM转矩脉动的设计方法,采用解析法分析内、外电机反电动势谐波相位差如何影响纹波转矩的叠加效果,并对内定子采用不同绕组形式时DLHPMDM的转矩性能进行仿真分析和初步验证。其次,考虑到绕组谐波引起的谐波电流对转矩脉动的影响,采用以电压源为激励的有限元分析进一步验证了内、外电机选用合理的绕组形式组合时,内、外电机纹波转矩的叠加削减作用能够有效降低DLHPMDM的转矩脉动。最后,采用转矩脉动最低的设计方案试制了一台DLHPMDM样机并完成相关实验,实验结果验证了分析的准确性。

摘要：针对肺部X射线图像的病灶区域较小、形状复杂,与正常组织间的边界模糊,使得肺炎图像中的病灶特征提取不充分的问题,提出了一个面向特征增强的双残差Res-Transformer肺炎识别模型,设计3种不同的特征增强策略对模型特征提取能力进行增强。设计了组注意力双残差模块(GADRM),采用双残差结构进行高效的特征融合,将双残差结构与通道混洗、通道注意力、空间注意力结合,增强模型对于病灶区域特征的提取能力;在网络的高层采用全局局部特征提取模块(GLFEM),结合CNN和Transformer的优势使网络充分提取图像的全局和局部特征,获得高层语义信息的全局特征,进一步增强网络的语义特征提取能力;设计了跨层双注意力特征融合模块(CDAFFM),融合浅层网络的空间信息以及深层网络的通道信息,对网络提取到的跨层特征进行增强。为了验证本文模型的有效性,分别在COVID-19 CHEST X-RAY数据集上进行消融实验和对比实验。实验结果表明,本文所提出网络的准确率、精确率、召回率,F1值和AUC值分别为98.41%,94.42%,94.20%,94.26%和99.65%。DRT Net能够帮助放射科医生使用胸部X光片对肺炎进行诊断,具有重要的临床作用。

摘要：为了探索最新一代通用视频编码标准(versatile video coding, VVC)对中文文本屏幕内容图像(text screen content image, TSCI)感知质量的影响,设计图像主观观测实验并基于VVC混合编码框架原理研究了中文TSCI的VVC编码感知失真。构建中文文本屏幕内容图像数据库(Chinese text screen content image dataset, CT-SCID),设计图像主观观测实验,分析VVC引起的中文TSCI感知失真类型及其发展路径;结合VVC的混合编码框架原理,理论分析并实验验证影响VVC编码的中文TSCI感知失真程度的因素;总结当前代表性的屏幕内容图像质量评价方法在中文TSCI VVC编码感知失真评测上的性能表现。实验结果表明:字体大小和对比度是影响中文TSCI VVC编码感知质量的重要因素,且中文TSCI的字体越小、对比度越低时,图像的感知质量等级越低;当前代表性的屏幕内容图像质量评价方法均无法给出完全符合人眼感知特性的质量评价结果。研究对于后续开发适用于中文TSCI的感知质量评价方法、高效编码方法等具有指导意义。

摘要：随着空调器的快速发展和国际铜价的持续升高,制冷空调行业采用的换热器在向着小体积、低成本发展的过程中往往面临着性能衰减的技术瓶颈。为突破此瓶颈,以一款冷暖型房间空调器翅片管式室外换热器为研究对象,将其换热管外径由7 mm减小至5 mm并在此基础上优化其流路,最终实现Φ5 mm换热器性能达到初始样机水平并有效降低换热器成本。首先,分别在5种标准工况下测试初始样机性能;然后,利用CoilDesigner软件来分析小管径化对换热器性能的影响,仿真结果表明,在不改变流路布置的情况下,Φ5 mm换热器的换热能力略有提升,但制冷剂侧压降增大4~7倍;进一步地,有针对性地设计了5种流路布置方案来探究分路数、分路汇合位置等因素对换热器传热及压降特性的影响规律,总结了小管径翅片管式换热器流路优化的思路,并设计了3种Φ5 mm管径室外换热器流路优化方案。仿真评估3种方案的可行性后制作样机进行性能测试,实验结果表明:方案(3)性能与原换热器相当,同时其材料成本可降低34.6%。

摘要：高层工业货架的货载量通常远大于结构自重,立柱片剪切刚度对货架整体的侧向稳定性至关重要。由于结构尺寸及连接方式的多样性,目前建立较为通用的立柱片剪切刚度计算模型还比较困难。以常见的Z型立柱片为例,提出了物理模拟与数据驱动混合的剪切刚度认知预测方法,以期提高工业货架抗侧倾设计的科学决策能力。首先,建立了基于力学性能试验的立柱片剪切刚度有限元仿真模型,并获取了不同立柱片结构的剪切刚度分析数据集;其次,采用XGBOOST算法建立了立柱片剪切刚度智能化预测模型;相比于卷积神经网络和长短期记忆网络,其预测效率较高且更接近于有限元数值计算,便于立柱片剪切性能的快速评估。以此为基础,选取SHAP(Shapley additive explanation,SHAP)值可视化分析方法对立柱片预测模型计算结果进行理解与认知。重要性分数显示,改善立柱片剪切性能的关键在于斜横撑结构的设计;而立柱片跨距对剪切性能影响相对有限,可以根据需要灵活配置。另外SHAP摘要图和依赖图显示,分离型斜横撑配置模式下增大结构件规格尺寸可以明显提高立柱片的剪切刚度值。

摘要：探究了玉米秸秆生物炭(CB)和水稻壳生物炭(HB)对猪粪厌氧消化过程中重金属钝化和抗性基因削减的影响,并解析了影响抗生素抗性基因(ARGs)迁转的主要因素.研究发现,添加CB和HB后,促进了Cr,Cu,Pb和Zn转化为更稳定的金属形态,且投加HB有更优的重金属钝化效果.添加CB和HB均能降低ARGs的丰度,胞外抗性基因(eARGs)的去除率较高,约为55.6~98.3%,具有更大比表面积的HB能吸附更多eARGs.胞内抗性基因(iARGs)的变化受生物炭影响较小,iARGs的削减主要与宿主菌的去除相关.微生物群落结构(λ=0.83,P0.05),投加生物炭可减轻消化系统中的重金属选择性压力,从而间接促进ARGs的去除.

摘要：随着无人机技术的快速发展及工程应用需求的不断增长,具有隐蔽性好、快速灵活及经济性能好等许多优点的扑翼无人机在国民经济生活中发挥着越来越重要的作用.然而,受无人机使用环境限制及自身快速机动运行的特点,扑翼无人机的机翼通常存在连续高频振动,这些不理想的振动会影响系统的稳定性及无人机使用寿命.因此,本文研究带有刚柔耦合翼的扑翼无人机的振动抑制及姿态控制问题.首先,考虑外部干扰对扑翼无人机系统的影响,运用哈密顿原理,将由均质刚性连杆链接非均质柔性连杆组成的扑翼系统建模为无穷维分布参数系统.随后,基于反步法,设计两个边界控制律来镇定系统.运用鲁棒控制策略,构建辅助输入信号及干扰自适应律来抵消外部干扰的影响.通过在无人机本体及刚柔耦合翼的链接处布置传感器及执行器来抵消柔性翼的振动并调节刚性翼及柔性翼的姿态至期望角位置.其后,运用李雅普诺夫稳定性理论严格证明了闭环系统的一致有界稳定性.最后,开展数值仿真实验来证明所设计控制方案的可行性及控制效果.

摘要：针对制冷系统气液两相流分配不均引起的多流路蒸发器能效低下,以及分配器结构设计不合理问题,基于六面体网格和Euler-Euler模型,构建了分配器中制冷剂气液两相流动模型,详细分析了制冷剂在分配器中的流动特性,研究了不同工况下腔体高度、腔体直径以及支管插入深度等参数对分配不均匀度的影响规律,并结合田口法进行敏感性分析及参数优化,得到了各参数的影响权重及最优参数组合。数值结果表明:随着腔体高度与直径的增大,气液两相流混合效果得到改善,分配不均匀度逐渐下降;随着插入深度的增大,分配器不均匀度先降低后增大,插入深度最优值为5 mm;随着质量流量的增大,腔体高度与插入深度的贡献逐渐增大,而腔体直径的贡献逐渐减小,表明分配均匀性对腔体直径的依赖程度降低;相对于基准案例,所得最优组合的不均匀度降低了6.6%~19.3%。该研究可为抑制气液两相流相分离和分配器结构设计提供理论基础及数据支撑。

摘要：为提升离心叶轮的气动性能及降低流动损失,以鲨鱼表皮微沟槽为仿生原型,结合数控加工工艺开展了仿生圆弧微槽对离心叶轮气动性能影响的数值研究。针对叶片压力面和吸力面,首先在50%叶高处分别布置不同尺寸的仿生圆弧微槽,探求能使离心叶轮性能得到提升的最佳微槽尺寸;然后,分别按一定叶高间隔布置最佳尺寸的仿生圆弧微槽,研究微槽数量对离心叶轮流场和性能的影响;最后,按不同叶高间隔同时布置不同数量的仿生圆弧微槽,进一步探究其对气动性能的影响规律。数值结果表明:相对宽度为2%、深度为5%的微槽是提升离心叶轮性能的最佳微槽尺寸;在压力面和吸力面分别以7%、6%叶高间隔布置13、16条微槽,能够显著改善叶轮出口截面的流场分布,从而降低流动损失;在压力面和吸力面同时布置最佳尺寸及数量的微槽,能够进一步提升离心叶轮的气动性能,设计工况下等熵效率提升了0.63%,压比提升了0.40%。研究工作可为离心叶轮的设计优化及数控加工提供参考。