摘要：工业过程中传感器数量众多且可靠性要求高,而传统定期检测评估其健康状况的方式不但费时费力且不能满足传感器智能化的发展需求。针对这一问题,提出了一种基于测量数据统计相关性的传感器自诊断设计方法。利用传感器测量数据建立其统计关系模型,借助自编码器提取传感器数据特征并将其编码为二进制形式。在同时考虑传感器测量数据统计独立和统计相关两种情况下,在有参考值时,通过引入故障检测概率和误检概率建立了独立统计模型实现传感器的故障自诊断;在无参考值情况下,借助高斯Copula函数建立多元统计依赖模型评估参数之间的相关性,并利用贝叶斯理论在不依赖参考值的情况下自学习获取传感器的健康状况。本研究以镍闪速炉系统为例,两种模式下测量系统中健康传感器的故障检测后验概率达到了0.92,即故障统计模型的参数与建模期望相符。实验结果表明,所提方法在两种模式下均能准确识别出测量系统中的故障传感器,验证了所提方法的有效性与可行性。

摘要：液力透平作为一种液体余压能回收装置,在小水电建设和能量回收领域得到广泛应用,但其内部能量损失特性不清。以两级径流式液力透平为研究对象,基于熵产理论和Omega涡识别准则分析了各过流部件内能量耗散机理。结果表明:速度脉动和壁面效应是能量损失的主要来源,设计工况下二者总占比为98.03%。叶轮和导叶是透平内能量耗散的主要区域;小流量工况,叶轮损失占比较高;大流量工况下,导叶损失占比较高。叶轮内的能量损失源于叶片前缘分离涡、吸力面回流涡以及叶片尾缘涡等不稳定流动现象,而相对液流角与叶片进口安放角的不匹配是导致叶轮内产生不稳定流动的根本原因;在导叶和导叶Ⅱ-反导叶中,不同流量下导致其能量耗散的因素基本保持一致,叶片前缘失速涡和流动分离等劣态流动引起的动量交换是导致能量损失的主要原因。环形吸水室内流动的非对称性导致导叶Ⅰ各流道内熵产率分布不均匀,而导叶Ⅱ-反导叶通过正导叶的整流减小了冲击效应,各流道内熵产率分布均匀且高熵区较小。

摘要：为解决泥石流冲击作用下传统格栅坝容易损坏问题,提出新型阻尼耗能式泥石流格栅坝,阐述了其结构组成及工作原理。利用力法、变形协调方程与温克尔弹性地基梁理论,建立了新结构耗能与复位阶段各构件的力学计算模型,给出了立柱埋深的计算方法。运用有限元软件分析新结构的力学特性,并将理论计算与模拟值进行了对比。结果表明:(1)新型阻尼耗能式泥石流格栅坝基于柔性消能理念,通过迎流面格栅与阻尼耗能撑杆协同变形来消耗泥石流冲击能量,与传统泥石流格栅坝相比,大大提高了抗冲击性能;(2)新型阻尼耗能式泥石流格栅坝受力分耗能与复位两阶段,耗能阶段变形协调使最边跨横梁在滑移支座端内力急剧突变,设计时应着重考虑;复位阶段顶层竖杆与横梁内力大于其他层,应重点验算;(3)理论计算与有限元模拟的各构件内力变化趋势基本吻合,验证了本文计算方法的可靠性,结果可为新型阻尼耗能式泥石流格栅坝的推广应用提供理论依据。

摘要：对于工业现场中传感器进行故障诊断时难以获取参考值的问题,本文提出了一种基于贝叶斯推理的无参考值情况下自诊断传感器设计方法.首先,运用传递熵方法对传感器之间存在的冗余关系进行量化评价,并借助β–二项分布建立传感器的故障统计模型;其次,利用贝叶斯推理对有参考和无参考时的传感器测量系统设计故障自诊断算法,对于无参考值情况下的传感器测量系统,通过引入观测值,进行自学习获取传感器的健康状况;最后,以镍闪速炉中的温度测量系统为例,验证了文中方法的可行性与有效性.

摘要：针对传统水力设计难以满足井下涡轮发电机的性能要求,提出了一种以叶片载荷为设计变量,输出功率为目标函数的反问题优化设计方法。基于井下涡轮发电机叶片载荷分布规律,采用“三段式”对其进行参数化,依据初始模型叶片载荷分布形式,对NC处载荷进行线性增减,每次变化为0.2倍,设计6种不同叶片载荷分布方案,采用反问题方法设计叶轮模型,计算6种方案的输出功率,得出最高输出功率为方案Ⅱ,值为118.867 W,初始模型输出功率为93.2796 W,最低为方案Ⅳ,输出功率为80.77 W;其中方案Ⅱ的前加载点处载荷相较于初始模型增加0.2倍;对叶片载荷进行分析,得出了井下涡轮发电机输出功率随前加载点处载荷先增加后减小。基于叶片载荷与性能之间的关系以及本文所设计的叶片优化模型,经过不断计算迭代得到了适用于井下涡轮发电机高性能的目标叶片载荷分布方案,目标叶片载荷前加载点处的载荷相较于初始模型增加0.28倍;依据该方案进行反问题设计,对目标叶片载荷与模拟载荷进行比较,二者较为接近;经过数值计算得到同等条件下,经过叶片载荷分布反问题设计模型的输出功率为129.8 W,相较于前6种方案中最高输出功率增长10.933 W,提升9.26%;叶片压力最高值的位置处于前加载点附近,前加载点一直处于高压区,证明了基于叶片载荷分布对井下涡轮发电机的反问题优化设计方法和理论的可行性。

摘要：冻土动力学特性与冻土区基础设施工程的设计、运营、维护有着密切的联系。冻土的动力学特性是从冻土的滞回曲线中分析得到的,因此全面分析冻土滞回曲线形态特征及其影响因素对明确冻土动力学特性有着重要的意义。冻土滞回曲线的形态特征可用滞回曲线的轴向动应力幅值、不闭合程度、宽窄程度及面积4种参数来表征。冻土的轴向动应力幅值和动应变幅值所围成的骨干曲线反映了冻土等效变形的大小、非线性效应以及冻土的动弹性特性,冻土滞回曲线的不闭合程度反映了冻土的塑性变形性能,冻土滞回曲线的宽窄程度反映了冻土的黏滞特性,冻土滞回曲线的面积反映了冻土的耗能能力。为此,以我国西北季节冻土区粉质黏土为研究对象开展了负温动三轴试验,试验包括4种土温(-0.3℃、-1℃、-3℃、-5℃),3种土体含水率(14%、16%、18%),3种围压(0.1 MPa、0.2 MPa、0.3 MPa),以及3种加载频率(1 Hz、2 Hz、4 Hz)交叉组成的10种工况,探究了冻结粉质黏土滞回曲线形态特征及其影响因素。根据试验结果,主要分析了4种描述滞回曲线形态特征参数随着振次、围压、土温、含水率、加载频率以及动应变幅值等因素的变化规律。结果表明,振次对冻结粉质黏土滞回曲线形态特征的影响很小。随着动应变幅值增大,冻结粉质黏土的骨干曲线增长模式逐渐由近似线性模式转为明显的非线性模式;滞回曲线的不闭合程度和面积随动应变幅值的增大呈凹形曲线形态增长;宽窄程度呈凸形曲线形态增长。随着围压、含水率、加载频率的增大以及土温的降低,冻结粉质黏土的骨干曲线变得越陡峭,非线性效应表现得越弱;滞回曲线的不闭合程度、宽窄程度和面积都有不同程度的降低趋势。当围压在0.2 MPa以下、含水率在16%以下、土温在-3℃以下时,冻结粉质黏土滞回曲线形态特征随这3种因素的变化更明显。冻结粉质黏土滞回曲线的不闭合程度和宽窄程度受加载频率的影响较为均衡,并没有出现最优影响范围。与冻结粉质黏土滞回曲线的不闭合程度和宽窄程度随各影响因素变化程度相比,滞回曲线的面积受各因素的影响程度相对较小。在4种影响因素中,加载频率和土温对滞回曲线的面积影响较大,含水率的影响次之,围压对滞回曲线面积影响很小。当围压为0.1~0.3 MPa时,冻结粉质黏土的滞回曲线面积-动应变幅值关系曲线随围压变化非常小。

摘要：针对深基坑工程在施工场地狭窄和存在回填未固结土及土质松散地区施工时遇到的难题,提出框架预应力锚杆微型钢管桩联合支护结构,对其结构构成和工作机制进行详细探讨。基于温克尔弹性地基梁理论,建立锚杆张拉阶段和正常工作阶段时框架预应力锚杆微型钢管桩与土体相互作用的计算模型,并利用位移法和有限差分法进行求解;借助ADINA有限元软件对该联合支护结构的支护效果和力学特性进行分析,将理论值与模拟值进行对比。结果表明:(1)理论计算结果与数值模拟结果基本吻合,验证了计算模型和分析方法的合理性;(2)与所提出的理论计算方法所得的结果相比,常规不考虑结构间牵连作用计算得到的框架柱内力较小,以此为设计依据使框架柱偏于不安全,而常规计算得到的微型钢管桩内力值较大,使设计过于保守;(3)与桩锚支护和地下连续墙支护结构相比,该联合支护结构可以有效的控制基坑变形且内力分布更加合理,体现了该联合支护结构优越的支护特性,可为类似深基坑支护结构的设计提供理论依据和参考。

摘要：利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建KLHL34基因敲除的猪肾细胞系(PK-15),初步探究KLHL34对口蹄疫病毒(FMDV)复制的影响,为开展KLHL34功能研究和KLHL34调控病毒复制的分子机制提供试验材料。设计2条针对猪KLHL34基因的单向导RNA(single guide RNA,sgRNA),分别构建至载体PX459中;将PX459-KLHL34-sgRNA重组质粒转染PK-15细胞,经嘌呤霉素加压筛选、有限稀释法亚克隆挑取单克隆细胞,测序及Western-blot分析鉴定KLHL34基因的敲除情况。用FMDV感染鉴定后的KLHL34基因敲除细胞,利用间接免疫荧光试验、Western-blot、RT-qPCR和TCID50方法综合评价敲除KLHL34基因后对FMDV复制的影响。结果显示,敲除细胞中KLHL34基因发生了碱基缺失突变且引起了目的基因的移码,同时,敲除细胞中均未检测到KLHL34蛋白表达,表明成功构建了KLHL34基因敲除的PK-15细胞系;测定比较了FMDV在KLHL34基因敲除细胞系与对照细胞中的mRNA转录水平、病毒蛋白表达水平及病毒滴度,表明KLHL34基因敲除后显著促进了FMDV的复制。综上所述,本研究利用CRISPR/Cas9系统成功构建了敲除KLHL34基因的PK-15细胞系,首次证实KLHL34在抗FMDV复制过程中发挥着重要作用,为后续研究KLHL34调控FMDV复制的机制奠定了基础。

摘要：为了明确寒区框架锚杆边坡支护结构的工作机理,建立了框架锚杆支护冻土边坡的水热力耦合计算模型,采用有限元法进行了求解,基于MATLAB软件平台编写了计算程序,并通过已有的试验考证了程序的正确性。算例分析给出了边坡温度场、水分场、应力场和支护结构冻融反应的分布规律。结果表明:坡面上部受气温影响较大,融化时活动层含水量接近饱和,坡脚附近出现过饱和的"水泡";冻结时剪应力最大值是融化时的2倍,且分布均匀,边坡处于稳定状态,融化时剪应力在活动层和稳定冻土层交界面发生突变,边坡处于不稳定状态,该交界面是潜在滑移面;在一个冻融周期内,锚杆轴力、立柱内力和水平位移均先增大后减小,且随坡高逐渐增大,3种工况下结构内力和水平位移的关系为冻结时大于融化时大于初始时;冻胀时各层锚杆锚头处轴力增量最明显,增幅沿杆轴方向逐渐减小,融化时锚杆轴力和立柱内力大幅减小,且留有残余变形。因此,框架锚杆支护冻土边坡时,建议支护结构应按冻胀工况进行设计和计算。

摘要：针对现有洞口段浅埋偏压隧道支护结构在施工时所存在的容易坍塌、整体位移过大等问题,在充分发挥抗滑桩、锚索和管棚优点的基础上,利用交叉施工和分时注浆方法,提出一种洞口段浅埋偏压隧道新型防护结构。建立地形偏压下防护结构的简化分析模型,并利用M法对防护结构在地形偏压下的内力和位移进行求解;然后利用变形协调条件对结构的内力和位移进行修正,最终得出该新型结构在地形和施工偏压联合作用下的受力和变形状况。结合算例,对新型防护结构的内力和位移分布规律进行分析,并将计算结果与ADINA模拟结果进行对比,验证了简化计算方法的可靠性,为该新型结构的分析与设计提供了理论基础和依据。