摘要：基于可重构智能表面(RIS,reconfigurable intelligent surface)的安全认知无线电(SCR,secure cognitive radio)系统均假设次用户(SU,secondary user)和主用户(PU,primary user)在基站(BS,base station)的同一侧,仅能够实现通信区域的部分覆盖,限制了RIS部署的灵活性和有效性。为了解决上述问题,提出了一种新的基于同时透射和反射表面(STARS,simultaneously transmitting and reflecting surface)的SCR系统。在该系统中,STARS能够实现通信区域的全覆盖,利用透射波束成形向量提高SU的接收信号强度,同时利用反射波束成形向量降低SU对PU的干扰,为SCR系统的设计提供了新的优化自由度(DoF,degree of freedom)。考虑SU保密率约束、PU干扰功率约束(IPC,interference power constraint)和STARS透射/反射参数约束,从降低系统总功耗角度出发,以最小化BS发射功率为目标,构建BS主动波束成形向量和STARS透射/反射波束成形向量联合优化问题。这一最小化问题是变量耦合非凸问题,很难直接求解,提出了基于凸差松弛(DCR,difference-of-convex relaxation)方法和顺序秩一约束松弛(SROCR,sequential rank-one constraint relaxation)方法的交替优化(AO,alternating optimization)算法,联合设计BS主动波束成形向量和STARS透射/反射波束成形向量。仿真结果表明,所提算法具有良好的收敛性能,能够有效降低SU对PU的干扰,且与传统RIS、随机相位、最大比传输(MRT,maximum-ratio transmission)和等能量分裂(Equal ES,equal energy splitting)方案相比,BS发射功率分别降低了8.3%、15.4%、5.9%和5.3%。

摘要：本文主要通过数值模拟方法对不同叶轮叶片结构参数的模型泵进行研究,分析叶片攻角、叶片拱度、叶片侧斜角度、叶片纵斜角度对水力性能和空化性能的影响规律。结果表明,随着攻角增大,扬程总体呈上升趋势,减小攻角能使高效工况范围往小流量方向偏移,增大攻角能使高效工况范围向大流量方向偏移,攻角减小时扬程升高但临界空化余量增大,空化性能变差,攻角增大时扬程和空化余量都有所下降。随着相对拱度增大,泵扬程增加,增加幅度随流量增大而变大,小于设计流量的工况效率变化不大,大于设计流量的工况随着相对拱度增大而提升,提升幅度随流量增加而增大,但空化余量有小幅降低,空化性能有所提升。随着叶轮叶片侧斜角度增大,扬程和效率都有所下降,设计点的临界空化余量有所下降,空化性能变好。随着纵斜角度增大,大流量工况的扬程及效率下降,高效区向小流量区域偏移,空化余量却有所增大,空化性能降低。

摘要：为了提升无人机系统的安全性,利用前馈神经网络对四旋翼无人机进行安全性分析。首先,针对带有χ^(2)检验异常检测系统的四旋翼无人机,将无人机安全性分析问题转化为带有隐蔽约束的攻击性能优化问题。其次,基于神经网络的正向值传播和逆向梯度传播机制,提出无人机隐蔽传感器攻击的神经网络算法,并研究了闭环控制下无人机系统的安全性。最后,分别基于开环控制和闭环控制下的无人机系统对所提算法进行验证。实验结果表明,所提算法可以对开环控制和闭环控制下的无人机系统设计出满足要求的隐蔽攻击信号。

摘要：可展开天线机构是网面可展开天线的关键组成部分,对天线展开后结构的稳定性和刚度具有重要影响。针对空间可展开天线大型化、高收纳率、高精度化发展趋势,设计了一种辐射肋式空间可展开天线机构新构型。首先,开展了天线整体结构设计,根据结构组成进行尺寸计算并建立了结构的三维模型;然后,采用数值仿真软件开展了机构运动学仿真研究,并分析了运动的变化规律;最后,建立了有限元模型,开展了结构模态分析。研究结果表明,所提出的机构能够实现由收拢至展开的运动变化,展开过程中机构具有良好的同步性,构件间无干涉,验证了结构方案及原理的正确性和可行性。研究结果对于空间可展开天线基础理论及工程应用等具有较高的参考价值。

摘要：多孔微结构材料以其质量轻、比刚度/比强度高、抗冲击等优异力学性能,被广泛应用于航空航天等工程领域。相比单一材料设计,多材料设计可获得力学性能更优的微结构拓扑构型。拓扑优化是实现多材料布局设计的有效方法之一。通过构建基于差集的多材料水平集描述模型和交替活动相算法,提出了基于参数化水平集的多材料微结构拓扑优化设计方法。首先,构建了基于差集的多材料水平集描述模型,利用N个水平集函数实现N+1相材料拓扑的精确描述。然后,引入交替活动相算法,将原始N+1相多材料优化问题分解为N(N+1)/2个双相材料优化子问题,以减少设计变量与约束条件,提高计算效率。最后,采用均匀化方法计算多材料微结构的等效弹性张量,以宏观结构柔度最小化为优化目标,各相材料用量为约束条件,构建多材料微结构拓扑优化模型,并利用优化准则法实现上述优化模型的高效求解。数值算例结果表明,所提方法可有效实现多材料微结构的拓扑优化设计,所设计微结构均具有光滑的结构边界和清晰的材料界面。

摘要：为解决采煤机螺旋滚筒截割性能与装煤性能欠佳等实际问题,基于MATLAB GUI与Excel软件开发采煤机螺旋滚筒辅助设计及性能分析系统。该系统利用MATLAB GUI平台实现滚筒辅助设计及性能分析,输入的参数以及计算后的数据可实现GUI与Excel双向保存,为设计数据的二次利用与开发提供了便利的条件。以大采高采煤机为例,分析采煤机的综合性能,通过最优设计参数生成大采高采煤机螺旋滚筒最佳模型,螺旋滚筒在整个试验过程中安全可靠,为采煤机的高效设计提供了有效途径。

摘要：以统一强度理论作为卸载状态下寒区隧道冻结围岩屈服准则,综合考虑围岩非均质特性和中间主应力效应对冻结围岩强度影响,建立寒区隧道应力位移弹塑性力学模型,联合各区域边界条件,计算获得冻结围岩均质与非均质状态下,弹性解、塑性统一解以及塑性区半径的隐式方程,分别对其应力位移场讨论分析。研究表明:考虑冻结围岩的非均质特性,塑性区环向应力峰值增大40%,塑性区范围相对减少40.4%,内壁位移减少9.3%,弹性极限承载力提高41%,塑性极限承载力提高14%,影响显著。中间主应力效应能充分发挥非均质冻结围岩承载潜能,计算得到的承载力明显增大,塑性半径明显减小。所得结果可为寒区隧道开挖支护设计以及数值模拟,提供理论指导。

摘要：臭氧技术具有较强的氧化性和杀菌性,是一种重要的水处理方法。臭氧氧化过程产生的溴酸盐(BrO_(3)^(-))是一种潜在的致癌物质,威胁着市民的饮用水卫生安全。如何有效控制溴酸盐的生成是国内外研究者关注的热点课题。首先介绍了溴酸盐的生成机理及主要影响因素,并综述了传统、新型和臭氧与其他高级氧化技术联用的溴酸盐控制机理、特点及研究现状。针对臭氧技术存在高有机物去除量与低溴酸盐生成量的矛盾问题,根据优化臭氧投加方式能够减少溴酸盐生成量、采用活性炭可以大量吸附带负电荷的溴酸盐、利用紫外线可以还原溴酸盐的原理,总结出一种臭氧/紫外线优化耦合生物活性炭方法(O_(3)/(O_(3)/UV-BAC))并建立了其实施策略,为今后开展该技术的深入研究及应用提供理论参考。

摘要：汽车轻量化设计是实现节能减排的重要途径,为设计出性能优良的铝合金三明治货车防滑踏板,针对不同芯层结构的铝合金三明治板展开研究;建立了I型、V型、U型三种芯层结构的铝合金三明治板结构模型;应用有限元法对实际工况下I型、V型、U型三种芯层结构的铝合金板的应力、位移值进行分析,并基于灰色关联法建立以质量、最大挠度、最大应力为变量的综合性能评价函数,得出V型铝合金三明治板为优选结构;以上、下板以及芯层厚度为优化变量,质量最小化为优化目标,分别采用全局响应面法及可行方向法对V型铝合金板进行尺寸优化,并对优化结果进行对比分析,发现两种方法优化方式均有较好的优化结果,但基于可行方向法的迭代时间更短、效率更高,优化后铝合金板减重约29.5%,具有很好的应用价值。

摘要：旋翼无人机在民用和军用领域被广泛应用,但传统橇式起落架在复杂地形下难以起降,为了扩大旋翼无人机的降落面积和应用范围,设计一种仿人腿式两级缓冲自适应起落架。通过对仿生腿的正逆运动学分析,提出一种自适应起落架姿态调整策略;建立仿生四足六旋翼无人机着陆动力学模型,基于多体动力学软件simcenter 3D开展着陆动力学仿真,并与传统橇式起落架进行着陆性能对比研究。结果表明:着陆腿式的两级缓冲自适应起落架及其姿态调整策略,能够使滚转角减小95.69%,过载系数降低34.06%,两级缓冲自适应起落架在面对复杂地形时具备主动调节姿态安全着陆的地形适应能力和极好的减震缓冲能力。