摘要：在工程材料的应用中,弹性模量是重要的性能参数,找到特定弹性性能的材料是新材料合成领域的热点问题,如何快速且准确的预测弹性在工程上具有重要意义.通过实际实验测量大量材料的弹性性能并不现实.因此,通过计算机模拟筛选材料数据,选出候选材料,再通过实际实验进行验证,是一种理想的新材料发现方法.目前材料性能预测的主要计算方法是基于第一性原理的高通量计算,这类方法效率低下,难以高效地完成大批量的材料筛选任务.而基于材料统计学的机器学习预测方法,可通过大数据挖掘,快速预测材料性能,成为一种有可能替代高通量计算的方案.本文将特征选择方法和机器学习模型进行组合,从中选择最有效的弹性模量预测组合方案,并设计交互界面对输入特征和材料弹性性能的关系进行可视化分析.实验表明Pearson/RFE和GBDT的组合模型性能最好,同时通过可视化分析发现每原子能量、熔点、密度等特征对于预测结果的影响较大.这些重要的特征可以从特征–目标关系中初步预测弹性模量的范围,目标属性值也可反过来估计材料的重要特征.这些研究成果可应用于探究弹性的影响因素、预测大批量材料性能和可视化分析指导材料合成.

摘要：针对目前对城市污水处理厂中有机磷(OP)组成结构、迁移转化规律认识欠缺,且出水OP占总磷比例较高等问题,开展了以臭氧为主体的高级氧化技术中磷迁移转化特性研究,对比分析了单独臭氧氧化体系及O_(3)/H_(2)O_(2)体系中OP的降解效能,采用31P NMR和FT-IR协同分析方法,全面解析不同磷组分转化机制,明确单独臭氧氧化体系中残留难降解OP组分.结果表明,在单独臭氧氧化体系中,随着臭氧投加量的增加,UV_(254)去除的反应速率常数(kobs)提升速率为COD的11.2倍,为OP的21.0倍,表明臭氧对含有不饱和键的有机物氧化作用较强,对于难降解的OP氧化能力仍较弱.残留OP组分为难降解磷酸单酯和膦酸酯.磷酸二酯在臭氧氧化中易被分解为磷酸单酯、其他中间产物及磷酸盐(PO_(4)^(3-)).O_(3)/H_(2)O_(2)体系能够实现OP的高效降解,O_(3)投加量为2.20 mg(O_(3))/mg(COD)时,H_(2)O_(2)最佳浓度为2.45 mmol/L,OP去除率大于80%,OP逐渐向PO_(4)^(3-)转化.然而当H_(2)O_(2)投加量小于0.33 mmol/L时,与单独臭氧氧化体系相比,对OP去除无增强作用,是由于氯离子及碳酸盐等对产生的·OH具有较强捕获作用所致.本文研究成果能够为城市污水深度除磷或再生水安全利用技术领域提供新思路和新方法.此外,全面揭示以臭氧为主体的高级氧化技术中磷迁移转化特性,对深度除磷工艺的选取有重要的指导意义.

摘要：为解决传统牵引车车架轻量化设计中设计周期长、设计难度较大和过分依赖工程师经验等问题,提出了一种智能轻量化设计方法.首先,通过试验设计(Design of Experiments,DOE)联合仿真获取车架性能表格数据.其次,基于TabNet算法、贝叶斯优化算法和沙普利增量解释理论(SHapley Additive exPlanation,SHAP)构建出BS-TabNet模型,用于学习车架性能表格数据,生成车架代理模型.最后,采用莱维飞行策略对麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)进行改进,得到莱维麻雀搜索算法(Levy Sparrow Search Algorithm,LSSA),用于求解车架轻量化任务,找到最优车架结构参数.相较于传统机器学习算法,BS-TabNet模型在准确性、稳定性和可解释性三个方面都有着更高的评价,其准确度达到了0.98左右,稳定性提高50%以上,而且具有更强的可解释能力,解决了深度学习在表格型数据上表现较差的问题.相较于传统群智能优化算法,LSSA算法能够寻找到更好的优化结果,在满足其他性能要求的同时,实现了车架质量减轻5.64%的轻量化效果.智能轻量化设计方法将人工智能与车架轻量化设计相结合,能够节省大量设计时间,提高设计效率.

摘要：氟调酸(fluorotelomer carboxylic acids,FTCAs)是全氟烷基羧酸(perfluoroalkyl carboxylates,PFCAs)的前体物,同时也是替代加工助剂.本研究应用固相萃取-液相色谱-三重四极杆质谱仪联用的检测分析方法,探究了中国5个城市9座城市污水处理厂进水、二沉池出水、三级处理出水和污泥中6种FTCAs和12种PFCAs的分布及排放特征.FTCAs在城市污水处理厂进水中的浓度为0.52—2.00×10^(3) ng·L^(-1),受纳工业废水的城市污水处理厂进水中FTCAs的浓度高于其他主要受纳生活污水的城市污水处理厂,表明工业废水的排放会影响城市污水处理厂中FTCAs的浓度水平.生物处理工艺对FTCAs和PFCAs的去除率分别为43%—93%和-40%—69%.∑FTCAs在三级处理出水及污泥中的总排放量为13.6 g·d^(-1),6:2 FTCA和8:2 FTCA为主要的组成物质.三级处理出水中FTCAs及PFCAs的风险商分析表明三级处理出水中6:2 FTCA、PFHxA、PFOA、PFNA和PFDA可能对鱼类存在潜在风险.本研究为我国城市污水处理厂中新污染物的管控提供了数据基础.

摘要：为了明确与倾斜碎软煤层开采条件相适配的煤与煤层气协调开发关键技术,基于倾斜碎软煤层群瓦斯难抽采与煤层群非对称采动特征,形成了与之匹配的非对称卸压时空协同“三孔四区五量”煤与煤层气协调开发模式,明确了非对称采动下煤与煤层气协调开发策略,阐明了井上下联合煤与煤层气协调开发时空协同机制。针对倾斜碎软突出首采煤层消突困难的问题,优化了倾斜碎软煤层下向长钻孔施工工艺,研制了钻头电磁波无线随钻测量系统,实现了更高精度的钻孔轨迹防偏。针对非对称采动区地面井防护缺乏针对性的难题,阐明了非对称采动覆岩卸压破坏时空演化特征,获得了非对称采动下覆岩采动裂隙演化特征,确定了倾斜煤层地面井井位安全位置,研发了能够兼顾地面井稳定性和抽采效率双因素的采动区地面三开套管结构。应用结果表明:时空协同的“三孔四区五量”模式能够实现煤层气高效抽采,保障倾斜煤层群的抽掘采接替平衡;倾斜煤层下向钻孔递进式抽采方式拓展了递进式抽采的应用范围,破解了倾斜煤层煤层气抽采过程中的时间不协调问题;优化后的采动地面井维稳结构能够适应非对称采动作用,实现了采动区地面井煤层气高效抽采。上述成果在新疆焦煤集团艾维尔沟矿区得到推广应用,初步形成符合艾维尔沟矿区主要高瓦斯矿区倾斜煤层特点的煤层气抽采关键技术和典型模式。

摘要：技术成熟度评价直接关系到武器装备研制项目的成败,特别是对于复杂的武器装备研发过程涉及设计、制造、试验等多领域协同,同时也是各系统、部件的等多系统相互耦合过程,其技术成熟度评价更为复杂。针对目前武器装备技术成熟度评价大多依靠关键技术元素(CTE)且评价领域仅限于设计领域不够全面等痛点,创新的提出一种基于MBSE航空发动机产品技术成熟度快速评价模型,并从航空发动机研发全过程涉及的设计评价、生产制造评价、结构可靠性评价、应用材料评价、产品验证评价5个领域维度进行技术成熟度评价,并结合工程经验给出航空发动机具体的评价准则,从而建立了一种全新的工程可具体应用的航空发动机产品技术成熟度评价方法,方法可扩展到其他武器装备领域。

摘要：空天飞行器未来在军民诸多领域均能够扮演极其重要的角色,其关键技术之一便是能够在大气层内提供动力的吸气式组合循环发动机。进气道作为吸气式组合循环发动机的关键部件,迫切需要解决几何/气动大范围调节需求、宽域内流的精细化组织和预测需求以及发动机多模态间的平稳转换需求。为回应上述3大需求,可调进气系统需要在定几何/变几何调节技术、激波主导流动机理及控制技术、模态转换中流场动态演化特性这3个方面加深研究。就研究现状而言,转动是二元进气道的主要调节方式;平动是轴对称进气道的主要调节实现方式;变形调节对于二元和轴对称可调进气道均具有重要的补充和辅助价值。国内外研究人员对于激波/边界层干扰机理、进气道喘振机理、不起动/再起动迟滞机理等均建立了较为深刻的认识,在不起动/再起动边界的建模与预测方面也取得了相当大的进展,边界层放气依然是对激波主导流动中各种不利现象的有效控制措施。在模态转化方面,外并联组合进气道流道间的耦合干扰较弱,内并联组合进气道则表现出较为明显的流道间耦合干扰。未来,还应重点发展高效轻质的进气道调节技术,努力建立面向宽域可调进气道的快速设计体系,加强模态转换过程中进气道复杂内流机理研究,并积极与发动机控制学科交叉,突破智能化进气道调控技术,支撑我国空天飞行器的研制迈上新的台阶。

摘要：光纤法珀传感器的腔长测量精度取决于解调系统的分辨率,现有的解调系统的分辨率多大于10 nm,难以实现10 nm以内腔长变化的测量。针对该问题,提出了以7 450像元数的线阵图像传感器为基础搭建解调系统,通过硬件设计与软件算法提高特征信号质量,完成腔长数据提取,实现了一种高分辨率光纤法珀传感器解调系统。实验结果表明,该系统在0~20μm的腔长测量范围内,实现了2.7 nm的光学分辨率,精度达到0.013 5%FS。

摘要：目前对大型水面舰船电力推进装置进行隔振处理的还比较少见。为研究某大型舰船双电机推进轴系在螺旋桨激励下的传递特性和隔振方案,提出一种考虑轴承阻尼作用的有限元混合模型建立方法,给出6种隔振方案,利用Ansys软件对整个轴系进行模态和谐响应分析计算。以平均振级落差作为评价标准,验证方案的可行性。结果表明:激励力频率比系统的固有频率大√2倍时,在一定范围内,总静刚度越小隔振性能越强;在总静刚度相等的情况下,采用单个静刚度更大、数量更少的隔振器可以达到几乎相同的隔振效果;该轴系优势模态的变形集中在机组轴向前后两端的位置,增加该位置的隔振器数量可以提高隔振性能。

摘要：针对现有无人机集群路由协议拓扑适变能力弱,易产生包重传、能量空洞和高时延,严重恶化了数据路由性能的问题,针对无人机集群中集群拓扑与路由的耦合特性,提出了一种联合拓扑控制的智能路由规划(IRPJTC)方法。该方法由基于虚拟力的自适应拓扑控制(VFATC)和基于近端策略优化的地理路由规划(PPO-GRP)组成。其中,VFATC使各无人机根据邻居运动状态信息自适应调整与邻居的距离,保证集群中链路的稳定连接;进一步,PPO-GRP引入VFATC中的链路稳定性指标,并结合端到端时延与能耗指标,设计多目标奖励函数,采用深度强化学习中的近端策略优化算法训练路由策略。仿真实验结果表明,IRPJTC相比于现有路由方法,能在保证分组传输成功率的同时,使端到端时延降低12.11%,无人机集群能耗降低4.56%,且具备更强的能耗均衡能力。