摘要：氧化煅烧是消除危险废物二次铝灰反应性的方法之一,为探究氧化煅烧条件对二次铝灰中氮化铝(AlN)消除的影响机制,本文考察了氧化煅烧温度与保温时间对二次铝灰总氮及活性氮去除的作用.同时,基于中心组合设计二次铝灰低耗脱氮实验,采用响应曲面法进行工艺条件优化,寻找氧化煅烧二次铝灰脱氮的最优工况.结果表明,煅烧温度对二次铝灰脱氮率的影响显著,其次是保温时间.二次铝灰总氮去除最优工况为煅烧温度达到1000℃以上,保温时间为300 min左右,其总氮去除率可达85%以上;而二次铝灰活性氮去除率与铝灰颗粒粗细、活性氮赋存形式有关,其稳定脱除的氧化煅烧温度需800℃以上,保温时间需至少120 min.该研究表明通过中温低耗的氧化煅烧可有效去除二次铝灰中活性AlN,从而达到消除其反应性目的,这为二次铝灰的无害化和资源化利用提供科学支撑.

摘要：在工程实践和已有研究中,对于混凝土结构内部病害的无损检测,超声层析图像通常需要先验知识进行人工定性判读,较少应用于精确的量化检测。为此,提出一种基于阵列超声和特征融合神经网络的深度学习方法,用于钢筋混凝土结构内部裂缝的像素级无损检测。制作了预置内部裂缝的钢筋混凝土构件,并使用低频剪切超声波和换能器阵列扫查,获得阵列超声B扫描图像并构建数据集。建立了具有编码器-解码器架构的深度神经网络,并采用特征融合策略和残差模块优化该模型,使其与B扫描图像的语义结构更加兼容。通过配准,将独立局部预测图组合为断面的全局表征,以展示构件长度方向整个断面的裂缝位置、分布等全局信息。结果表明:训练、验证及测试集的F分数均高于70%,提出的特征融合深度神经网络可识别宽度低至1 mm的裂缝,裂缝长度量化的平均绝对百分误差为6.22%,证实了所提方法的有效性。

摘要：为提高引黄灌区水源含沙提水泵站进水结构流场稳定性,对泵站原型(泥沙淤积前)进水结构设计参数进行耦合协同优化。选取甘肃省景电灌区典型正向进水泵站为研究对象,确定流场特性评价指标与进水结构设计参数,基于仿真智能算法(PSO-BPNN)和多岛遗传算法(MIGA)构建PSO-BPNN-MIGA耦合优化模型,通过Realizable k-ε湍流模型耦合考虑相间滑移的Mixture多相流模型对最优方案进行模拟。由耦合优化模型得到的最优设计方案(OPT)为:扩散角θ=26.30°、总宽度B=26.46 m、底部纵坡i=1∶2.3、悬空高度C=1.05 m、淹没深度h_(s)=1.38 m、后壁距T=0.57 m;OPT方案评价指标预测值和计算值的偏差率均在10.00%以内;OPT方案下泵站进水结构内未出现明显旋涡回流区,泥沙淤积强度和淤积范围明显减少、水流流速较小、流线较为均匀。优化模型在泵站原型进水结构协调优化中较为可靠,可实现参数区间内的全局连续寻优,所得最优方案整体优化效果较好。本文提出的研究思路与方法可为类似泵站工程设计参数耦合协同优化提供参考方法借鉴。

摘要：为解决数控机床主轴轴承和刀具在进行故障诊断模型训练时需要大量数据且耗时长的问题,提出一种基于边云协同架构的联邦平均学习故障诊断模型。首先,设计一维卷积神经网络模型架构,在各边缘客户端进行本地模型训练,以减小数据上传规模和分担云服务器端计算压力;其次,在云服务器端基于准确率优化模型聚合算法,改进边缘客户端筛选算法,以加快模型收敛速度,提高模型准确率;再次,在云服务器端搭建基于Kubernetes的KubeEdge边云协同平台,以缩短数据传输的通信时间。实验结果表明,模型在各边缘客户端故障诊断的准确率最终稳定在87.5%左右;且收敛速度、训练时长等方面与对照组相比,均获得优化。

摘要：熔模铸造工艺流程长、工序多,铸件成型过程孤岛控制,存在尺寸超差问题。本工作基于节点法向量和最近邻点,提出熔模铸造工艺全节点位移传递的计算方法,解决熔模铸件成型多流程的数据孤岛问题。研究蜡模注射成型和铸件凝固过程工艺参数-尺寸偏差的关系,为数字孪生建模提供数据模型。对环套环特征件建立铸件模具反变形设计和铸件多流程下工艺优化的数字孪生应用。该数字孪生模型应用于设计阶段,反变形设计出模具内腔的三维几何模型。模拟结果表明,铸件所有节点位移偏差在0.04 mm以下。应用于流程之间的工艺控制,根据前一工序下尺寸偏差,进行后续工艺优化调控。

摘要：机器视觉导航是智慧农业的重要部分,无作物田垄的导航线检测是旱地移栽导航的关键。针对无作物田垄颜色信息相近、纹理差距小,传统图像处理方法适用性差、准确率低,语义分割算法检测速度慢、实时性差的问题,该研究提出一种基于改进DeepLabV3+的田垄分割模型。首先对传统DeepLabV3+网络进行轻量化设计,用MobileNetV2网络代替主干网络Xception,以提高算法的检测速度和实时性;接着引入CBAM(convolutional block attention module,CBAM)注意力机制,使模型能够更好地处理垄面边界信息;然后利用垄面边界信息获得导航特征点,对于断垄情况,导航特征点会出现偏差,因此利用四分位数对导航特征点异常值进行筛选,并采用最小二乘法进行导航线拟合。模型评估结果显示,改进后模型的平均像素精确度和平均交并比分别为96.27%和93.18%,平均检测帧率为84.21帧/s,优于PSPNet、U-Net、HRNet、Segformer以及DeepLabV3+网络。在不同田垄环境下,最大角度误差为1.2°,最大像素误差为9,能够有效从不同场景中获取导航线。研究结果可为农业机器人的无作物田垄导航提供参考。

摘要：区域水质净化功能及其影响因素的研究,对深入了解区域水质净化潜力,指导因地制宜的区域总体规划方案与环境保护措施具有重要的现实意义.研究区位于杭州湾南岸,是陆海相互作用的典型区域,承载着重要的经济发展及生态环境功能.基于收集的地形和土地利用类型数据,结合基于站点的气象数据,采用生态系统服务和权衡的综合评估模型(InVEST模型)中的水质净化模型,研究杭州湾南岸氮(N)、磷(P)的负荷量、输出量和净化量的时空演变特征,探索不同发展情境下研究区域水质净化功能的差异.结果表明,时间上,N和P的输出量以及净化量在两年中存在明显差异,相比2000年,2020年研究区域N总负荷量减少276.72 t,输出量减少140.86 t,净化量减少137.86 t;P总负荷量增加93.65 t,输出量增加28.91 t,净化量增加64.74 t;空间上,N、 P输出量空间分布趋势大致相同,总体呈现北高南低以及南部部分区域为高值的特征,与土地利用类型密切相关;基于不同情景的模拟分析表明,在自然发展优先情景下,研究区N、 P的输出量分别为1 682.36 t和115.50 t,在经济发展优先情景下,区域N、 P的输出量分别增加约83.02%和79.93%,在环境保护情景下,区域N、 P的输出量分别减少约为79.96%和56.44%.因此环境保护发展优先情景,能有效地减少区域N和P的输出,提高水质净化功能.研究结果为制定区域陆海统筹的规划方案,促进研究区域内经济和生态的协同发展提供了坚实的理论基础.

摘要：针对轿车的热舒适性问题,基于CFD瞬态模拟方法,仿真大众帕萨特轿车乘员舱内驾驶员、后排乘客以及壁面位置关键监测点夏季白天12h内温度动态变化,分析乘员舱的热浸特征,并通过改变进回风口的位置分布提出4种顶部强制降温方案,重点分析不同方案对监测点降温速率与降温效果的影响。研究结果表明:热浸状态下,车内温度的变化曲线均呈“先升后降”趋势,不同区域的温度在不同时段达到峰值,且乘员舱内空气温度沿水平方向温度相近,沿轿车高度方向呈阶梯状分布,有明显的“分层”现象,头部与小腿部分空气温度最大温差可达16℃,严重影响司乘人员的热舒适性;四种顶部强制降温方案的降温效果显著,不同的通风方式会对室内空气与壁面温度产生较大影响,从不同维度可优选相应的降温方案。研究结果可为乘车热舒适性研究提供一定的借鉴。

摘要：全息多输入多输出(HMIMO)是6G通信中的新兴技术,相应阵列由固定物理孔径下的密布天线单元组成。全息MIMO是电磁约束下Massive MIMO天线技术的拓展。全息MIMO系统在有效提升无线通信性能方面具有极大的潜力。比如,可用最小的功率损耗实现尽可能大的连续孔径,灵活控制目标方向的电磁波传输等。但是,由于全息MIMO系统包含大量的紧密分布的天线单元,且单元之间的距离小于半波长,因而造成严重的电磁耦合作用。这些耦合使传统的独立同分布的信道假设失效。因此,如何设计一个有效且贴近实际的信道建模成为当前全息MIMO研究中最具挑战性的问题之一。针对该挑战,该文研究了基于电磁场理论的4种信道建模方式,它们都能很好描述全息MIMO系统中的电磁波传输特征。第1种是基于平面格林函数的精确信道建模方式,该方式将自由空间中点对点的格林函数扩展到平面之间积分形式的格林函数,通过积分计算来构造两个全息MIMO平面之间的通信信道,但该方法的复杂度较高。第2, 3种方法则分别采用了平面波展开和球面波展开来近似全息MIMO的通信信道,这两种方案的复杂度更低。其中,基于平面波展开的信道建模形式相对简单,更适用于远场,但是会低估单元强耦合时的最大系统容量;基于球面波展开的信道建模能更好捕捉电磁波信道几何特征,但其复杂度较高。最后介绍基于随机格林函数的信道建模方法,主要描述富散射环境或瑞利信道中电磁波的随机特性。

摘要：剩余污泥含有高丰度的抗生素抗性基因(ARGs)。随着剩余污泥的脱水,胞内ARGs(iARGs)可能会逐渐转化为胞外ARGs(eARGs)。为探究ARGs在剩余污泥脱水过程中的分布特征,分析了热碱预处理(TAP)对剩余污泥脱水前后iARGs和eARGs丰度的变化。结果表明,TAP能够有效提高污泥脱水率,并且借助响应曲面法(RSM)确定了最优工况,在pH=11、温度90℃条件下处理80 min后,其脱水率达到41.0%。随着脱水率提升,iARGs不断转化形成eARGs,TAP后污泥滤液中eARGs的绝对丰度常用对数提高了0.2~1.8。eARGs丰度的上升,增加了ARGs传播风险,给污泥脱水技术带来了巨大挑战。