摘要：基于广义斯涅尔定律及几何相位超表面调控原理,利用时域有限差分法研究了超表面微纳结构的聚焦特性,设计了基于麦克斯韦观察法的视网膜投影成像系统,以高斯光源模拟细光束实现了整个系统成像的仿真.首先,基于TiO_(2)超表面单元,设计了半径4.875μm、数值孔径0.44的超透镜,光线焦点位置仿真值与设计值误差仅为0.4%.然后,研究发现相同数值孔径的超透镜具有相同的成像效果,表明可将微观层面仿真推广到大尺寸.最后,对视网膜投影成像系统进行了仿真,结果表明可实现带有图案信息的像源的成像,且不同位置成像面均可还原像源图案,证明人眼的调焦不影响虚拟图像的清晰度,可有效解决辐辏聚焦矛盾.基于超表面微纳结构的视网膜投影成像显示为超薄超轻无辐辏聚焦矛盾的近眼显示器件的发展提供了一种新的选择.

摘要：镂空扰流板开发不仅关注空气动力学风阻性能与污染物管理性能,也关注气动噪声低噪声性能的达成。在风阻性能和污染物管理性能较好工况下,开展镂空扰流板气动噪声特性研究。采用IDDES湍流模型进行镂空扰流板非定常仿真,得到非定常流场分布特性及测点的频谱分布规律。结果表明,在后风挡玻璃处存在主频为510 Hz,主频幅值为112.8 dBA的窄带噪声,且采用非定常气动噪声数值分析方法揭示了扰流板隔筋是导致卡门涡街脱落频率的主要部件。同时采用风洞试验方法验证了测点声压级频谱与仿真具有较好一致性。采用扰流板隔筋形状优化后,测点窄带主频消失、测点窄带主频幅值和总声压级分别降低39.7 dBA和27.1 dBA的最佳降噪效果。研究可为镂空扰流板低噪声优化设计提供有效的仿真手段,可有效快速地指导工程应用。

摘要：水平集方法在拓扑优化问题中采用隐式函数的零水平集描述结构边界,由于可以方便的表达结构拓扑变化并使结构边界保持清晰和光滑的特性,水平集方法很快成为拓扑优化领域的重要方法之一。但是由于水平集方法在优化过程中存在拓扑变化的不连续性,容易出现数值不稳定、初始设计依赖性等问题。近年来水平集带方法的提出可以有效改善这一现象,成为提升水平集方法拓扑表达能力的重要手段。本文将水平集带引入到参数化水平集拓扑优化方法中,并对其在柔顺机构优化设计问题中的应用开展研究。水平集带方法在水平集函数的零水平集附近引入水平集带区域,采用水平集函数插值可以得到带宽范围内[0,1]区间连续分布的材料密度,并在优化过程中通过逐渐减小水平集带的宽度使带宽范围内的材料密度逐渐收敛至0-1分布。该方法结合了变密度法的优势,使优化过程中材料密度变化保持连续,可以提升参数化水平集方法的稳定性,得到更优的目标函数值,并有效改善水平集方法的初始设计依赖性问题。本文通过多个柔顺机构的拓扑优化算例从不同初始设计、不规则设计域及几何非线性等多方面分析和验证了该方法的有效性,计算结果表明该方法对面向实际工程的复杂设计问题具有较好的适用性。

摘要：极端自然灾害对配电网的影响具有强随机性,给配电网灾后快速恢复带来巨大挑战。为此,提出了一种考虑元件故障位置不确定性的两阶段配电网负荷恢复方法。在灾前决策阶段,综合考虑系统的交通状况和灾后恢复过程,制定与元件抢修配合的预调度方案。为了应对元件故障位置的不确定性,将预调度过程构建为3层鲁棒优化模型,并针对3层混合整数线性规划模型求解困难的问题,设计了嵌套列和约束生成算法,实现模型的精确求解。在灾后恢复阶段,计及分布式发电机和储能等资源和网络重构,构建混合整数线性规划模型,对重要负荷进行快速恢复。所提方法在改进的IEEE 33节点配电系统中得到了验证,算例结果表明其充分考虑了故障位置的不确定性,可以显著提升灾后恢复的效率,降低配电网负荷损失。

摘要：为了有效监测高温涡轮叶片的安全运行状态,基于响应面模型对某型高温涡轮叶片进行了实验研究,旨在探究关键工况参数对其冷却性能的影响,以提供可靠的数据支持。采用中心复合表面设计对某型叶片的工况参数进行设计,研究了主流入口温度、主流出口压力、主流进出口压比、冷气与主流温度比及流量比对某型叶片冷却效率分布、无量纲温度分布及温度非均匀度的影响规律,并在此基础上构建了响应面模型,探究了工况参数的耦合作用对某型叶片冷却性能的综合影响。实验结果表明:拟合得到的响应面模型有较高的精度,其均方根误差均小于0.001,决定系数均大于0.99;主流入口温度和出口压力对叶片冷却性能的影响均较小;在实验工况范围内,当主流进出口压比、冷气与主流温度比及流量比分别从1.3~1.5、0.6~0.7、3~8增大时,叶片的平均冷却效率分别增大了9.67%、9.39%、30.49%;叶片的平均无量纲温度分别提高了2.98%,降低了1.34%、3.78%;叶片的温度非均匀度分别降低了2.69%、28.79%,提高了50.27%。

摘要：空间柔性机械臂可以安装于空间站协助宇航员开展在轨维修、航天器交会对接和太空垃圾捕获等任务。空间柔性机械臂因其细长的结构在运动过程中会出现振动现象,进而影响操作精度和飞行安全。为了减弱空间柔性机械臂的振动,采用模糊补偿滑模控制策略对空间柔性机械臂的旋转运动进行控制。通过提高空间柔性机械臂的转动控制精度间接地减弱振动。首先根据假设模态法描述空间柔性机械臂的变形,使用拉格朗日原理建立了考虑了二维变形的模态和转角耦合的动力学方程。然后,利用模糊规则的万能逼近特性辨识、补偿包括柔性非线性项和外界干扰的动力学模型的不确定成分。接下来,根据李雅普诺夫函数设计模糊补偿滑模控制策略的控制律和自适应律以保证空间柔性机械臂的闭环稳定性。最后,开展了空间柔性机械臂的仿真和物理样机控制试验。试验结果表明,模糊补偿滑模控制策略可以有效地提高空间柔性机械臂的转动控制精度,间接地减弱振动幅值。与传统的滑模控制策略相比,提出的控制策略可以使转角跟踪误差绝对值的平均值下降17.86%,使横向加速度的标准差下降31.91%。

摘要：多模态对话情绪识别旨在根据多模态对话语境判别出目标话语所表达的情绪类别,是构建共情对话系统的基础任务.现有工作中大多数方法仅考虑多模态对话本身信息,忽略了对话中与倾听者和说话者相关的知识信息,从而限制了目标话语情绪特征的捕捉.为解决该问题,提出一种基于听说知识融合网络的多模态对话情绪识别模型(LSKFN),引入与倾听者和说话者相关的外部常识知识,实现多模态上下文信息和知识信息的有机融合.LSKFN包含多模态上下文感知、听说知识融合、情绪信息汇总和情绪决策4个阶段,分别用于提取多模态上下文特征、融入听说知识特征、消除冗余特征和预测情绪分布.在两个公开数据集上的实验结果表明,与其他基准模型相比,LSKFN能够为目标话语提取到更加丰富的情绪特征,并且获得较好的对话情绪识别效果.

摘要：利用水下机器人进行水下结构病害检测能大幅提升检测效率、降低检测成本,然而利用水下机器人拍摄得到的水下结构平面图像仅包含结构表面的有限信息。通过对水下结构三维重构可以直观地显示结构的空间构形和特征,可以多视角、全方位获取结构的表观缺陷信息。该文提出了基于水下机器人拍摄平面图像的水下混凝土结构三维重建方法,通过水下折射摄像机成像模型、SIFT特征提取和匹配算法以及点云重建的方式对水下带病害的混凝土结构表面进行三维重建。实验表明:该文提出的水下混凝土结构三维重建方法能实现病害三维立体展示,从多视角清晰获取水下结构表面病害信息。

摘要：为解决旋流快分(SVQS)系统提升管出口上方空间内油气呈现螺旋上升运动而导致油气在系统空间内停留时间过长的问题,设计了一种新型消涡板结构,并采用商业软件FLUENT 2021 R1对增设新型消涡板的SVQS系统进行了流动模拟。对比未安装消涡板的SVQS系统、增设弯型消涡板的SVQS系统以及增设新型消涡板的SVQS系统的速度场,发现消涡板对SVQS系统的速度场产生了影响,系统中各项速度值变大。新型消涡板在未降低SVQS系统分离效率的情况下降低了系统压降。通过对系统内油气停留时间进行分析,发现消涡板可以减少油气和细小颗粒在系统中的停留时间,且增设新型消涡板的SVQS系统中油气的停留时间小于增设弯型消涡板的SVQS系统中油气的停留时间。

摘要：反滤压重及埋深均会影响土体允许坡降,但目前尚无法量化这些影响。量化反滤压重及埋深的影响是合理确定允许坡降,科学评价坝基渗流安全的关键。采用轴向应力模拟反滤压重及埋深的作用,针对泸定水电站下游坝基(3)-1层,开展了(3)-1层级配包络线在不同轴向应力条件下的渗透试验,量化了反滤压重及埋深对(3)-1层临界坡降的影响。结果表明:随着轴向应力的增大,(3)-1层上包线和平均线土体的临界坡降呈线性增加趋势,而下包线土体的临界坡降受轴向应力影响很小。基于试验结果,量化了反滤压重和埋深对(3)-1层允许坡降的贡献,建立了随轴向应力变化的(3)-1层土体允许坡降公式,提出了可考虑反滤压重措施及土体埋深影响的允许坡降建议取值方法,该方法可供后续类似工程借鉴采用。