摘要：国家自然科学基金项目(NSFC)作为我国自然科学研究的重要支持平台,充分反映了我国各自然科学和工程学科研究的最新进展。设计学科是一门横跨工程科学、信息科学、管理科学的新兴交叉科学,其研究基础性推动着产品、系统和服务模式的集成设计创新。本文从历年情况、项目类型、依托单位、负责人、所属学部、研究热点等角度,统计与分析1997—2017年间国家自然科学基金资助设计学科相关领域基础研究的情况。分析结果表明,国家自然科学基金对于设计学科相关领域的资助在持续增长,新兴研究热点不断涌现,但也存在院校间研究水平不平衡、获资助率偏低等问题。

摘要：为准确揭示海上风能波动性对水下压缩空气储能系统性能的影响规律,以先进绝热水下压缩空气储能系统为研究对象,首先,建立考虑风能波动性的海上风电-储能系统热力学模型;接着,提出关键设计参数的设计流程;最后,分析了额定工况与变工况条件下储能系统的能量转化特性。研究结果表明:随着导热油与空气质量流量之比κ_(o,a)的增加,水下输气管道散热损失与冷油罐散热损失的变化趋势相反,同时存在κ_(o,a)最优值为1.41,使得系统热损失最小,对应的最大系统能量往返效率η_(rt)为60.3%;设计工况下,储热与换热单元的(火用)损失最大,约占总损失的36.6%;稳定风速下,当风速偏离设计基础风速时,压缩机与膨胀机的效率降低,导致η_(rt)降低;扰动风速下,随着扰动风分量最大值v_(d,max)增加,受风机额定风速与切出风速的限制,v_(d,max)对储能系统平均发电功率的影响区域可分为快速增长区、增长减缓区以及降低区,3个区域内的η_(rt)均低于额定稳定工况下的设计值。研究可为水下压缩空气储能与海上风电的集成应用提供理论指导。

摘要：为准确分析高速增强型电磁能推进装置枢轨接触特性,提出了一种数值计算与实验测量相结合的方法,对推进装置枢轨接触特性进行动态分析。首先,建立接触电阻与膛口电压、轨道电流、磁场等物理量之间的数学模型,并设计实验对膛口电压、轨道电流、电枢速度以及空间磁场等装置参数进行测量;其次,通过膛口电压与轨道电流等实验测量数据和有限元数值计算结果,对增强型电磁能推进装置枢轨接触电阻进行计算;进一步根据接触电阻计算结果与电枢速度特性曲线,对不同阶段下推进装置枢轨接触特性进行分析;最后,将服役后的导轨进行拆解和形貌扫描,通过样貌图侧面验证了不同阶段接触特性分析的可靠性。研究结果表明:初始阶段枢轨接触电阻最大可达8.5 mΩ,且轨道在此阶段损伤较为严重;在加速至中高速阶段,接触电阻基本平稳在0.78 mΩ左右,枢轨接触状态较为稳定;在高速运动至出口阶段,接触电阻波动幅度较大,电接触稳定性差。研究内容可为轨道磨损以及提高系统性能等提供基础数据和新的可靠参考。

摘要：针对PEMFC引射器的性能受结构尺寸影响,且根据主流设计方法所得到的方案存在严重的设计点偏离问题,本文开展引射器优化设计。首先根据索科洛夫经验公式对引射器进行初步设计,确定需要优化的参数;然后采用拉丁超立方试验设计方法确定初始样本点,样本点的响应值均由CFD计算分析得到;接着构造径向基函数代理模型,并对其进行超参数调优提高模型性能;再通过粒子群优化算法对当前代理模型进行优化,获得原优化问题的可能最优解;在优化过程中逐步增加内部样本点,并更新代理模型以提高其在全局最优解附近的精度;最后对优化参数进行相关性分析。使用该方法对某引射器进行优化设计,结果表明:引射器在最优设计点处引射系数提高22.5%;喷嘴出口直径、混合室入口直径、喷嘴距混合室入口间的距离对引射器性能具有较大影响。

摘要：为简化街景大数据获取、处理和分析过程,设计并实现了一个在线百度街景的城市天空可视域(SVF)指标智能分析系统BMapSVF。基于浏览器/服务器的前后端分离软件系统架构,采用开源Web框架和数据库系统,融合DeepLabv3图像语义分割算法,选用开放街景数据集Cityscapes对DeepLabV3进行训练,实现了街景数据获取、存储、处理、SVF提取和可视化表达等功能。在南京市新街口中心区主要道路上采集180张百度街景图像,于BMapSVF系统上完成SVF计算,并与人工SVF提取方法结果进行比较。结果表明,受树木等杂物遮挡影响,系统提取的SVF与人工方法结果存在小的整体偏差,但2种方式提取的SVF数据相关系数达到0.965 5,标准误差为0.023 7。

摘要：随着国内海洋开发项目不断推进,海洋电力线缆铺设需求也日益增多,为此进行50吨级海底线缆铺设的A型架结构设计。在设计过程中,以结构稳定及可靠性作为设计目标,完成了A型架结构各机构全尺寸模型的设计。为了保证机构整体稳定性,A型架结构设计采用了各机构一体化连接的设计思想。使用仿真分析方法,对A型架总体进行特性评估、变形影响分析和振动模态分析。通过建立A型架的仿真模型,并使用有限元分析法,评估了2极端工况和一种随机工况下的特性。通过对A型架结构在6阶模态下的固有频率和等效应力等数据的全面评估来验证其力学性能。

摘要：为了推动工程标准数字化与智能化,实现标准规范内容的机器可读、可算,系统调研了标准数字化研究现状,提出了建筑工程标准数字化发展阶段的分级模型及其典型应用场景,为标准数字化与智能化发展提供了清晰路径。同时,建立了覆盖存量标准智能解译、增量标准智能编制与标准多场景应用3个方面的建筑工程标准数字化关键技术框架,并系统综述了框架各部分关键技术的研究应用现状、未来需求及关键挑战。研究表明,相关研究已在知识抽取、条文解译、协同设计、智能审查等方面取得显著进展,为标准数字化解译提供了有力支持;但完全实现标准数字化转型尚需时日,仍需结合多模态大模型(LMM)等技术,在标准数字模型、标准智能解译与编制、多场景应用等方面开展更多探索。

摘要：地貌表示的技术与方法是地图制图学的重要研究内容,地貌晕渲图是在二维平面有效表现三维地貌的主要形式。针对当前计算机晕渲图表现效果有待提升的问题,提出了基于ResUNet深度学习模型,使用数字高程模型(digital elevation model,DEM)制作晕渲图的方法,即通过构建具有对应关系的DEM和高质量手工晕渲样本集,并训练搭建的特定网络模型,以实现任意区域基于DEM数据的晕渲图制作。实验结果表明,该方法能够生成艺术性强、地貌表现效果好的晕渲图,晕渲图整体效果较大程度地接近手工晕渲作品;同时,搭建的深度学习模型适用于大多数地貌类型;与U-Net模型相比,所提模型对不同分辨率DEM的适应性更强,且生成的晕渲视觉效果更优。

摘要：随着新型电力系统的“双高”特征凸显,电网中的宽频动态成分日益复杂,对功率及电能计量技术提出了新的需求与挑战。发展量子功率及电能标准是电力量子计量技术研究的主流趋势,但传统的差分测量方法在传递交流量子电压阶梯波量值时,量子电压的合成频率被限制在1 kHz以下,以确保测量准确度达到10^(-6)量级。针对上述问题,文中提出了一种基于可编程约瑟夫森电压的宽频量子功率及电能标准设计方案,通过下采样原理的宽频量子差分测量方法,实现宽频信号向低频量子电压阶梯波的可靠量值溯源,有望将功率及电能的量子测量频率从当前的工频提升至10 kHz以上。通过构建实验系统,以脉冲驱动型交流约瑟夫森电压标准的输出为被测信号,证明所述下采样测量方法在1 kHz频点上的有效值测量结果与传统差分测量结果的一致性优于3×10^(-6),扩频测量至10 kHz时没有显著的测量偏差,以上测量结果为构建最优合成不确定度达到10^(-6)量级的宽频量子功率及电能标准提供了技术支撑。

摘要：针对深海特定层位海水样品的采集需求,研制了全海深压力触发式保压采水系统。系统设计工作压力为120MPa,包括采样模块、压力补偿模块、定压触发主控模块、供电单元等。系统还具备保压转移接口,以便后续在高压环境下对保压微生物样品开展研究。首先对所研制的电动采样机构的密封特性进行了建模与分析,在此基础上进行了采样驱动器的选型,使得其最大可产生超过160 MPa的密封接触压力。根据样品回收过程中的压力变化特性,对活塞式补偿器进行了设计,以提高样品的保压率。在120MPa高压环境下对保压采样系统进行了测试,样品保压率均在85%以上,能够实现定深采水功能。