常导高速磁浮轨道结构研发回顾与展望

轨道结构是常导高速磁浮交通系统中最重要的基础设施,也是系统建设成本的主要控制因素。通过分析常导高速磁浮轨道结构的系统特性,结合中国引进技术后的发展历程,将相关研究划分为德国原创试验、上海线建设、面向中长距离线路应用研发、维护与评估技术发展、面向更高速度研发等5个阶段,全面回顾20余年来轨道结构研发成果。在此基础上,系统阐述常导高速磁浮轨道结构的各类解决方案和工程实践经验,并提出下一步研究方向,可为我国发展时速600 km/h常导高速磁浮交通系统提供重要支持。

围绕FFPE样本特性的DNA纯化纳米磁珠优化

目的 探讨围绕福尔马林固定石蜡包埋(formalin fixed paraffin embedded, FFPE)样本特性获取更高质量/得率的纳米磁珠核酸提取方案,改进分子病理技术。方法 合成4大类15个小类的备选磁珠,以FFPE样本为中心,筛选高质量/得率磁珠。模拟常规组织、粗针穿刺(肝脏)、纤维支气管镜样本(肺),装管相同张数连片。采用筛选的最佳磁珠与市场出售的常见磁珠试剂提取核酸,横向对比纯化总量、片段大小等质量参数。应用PCR和Sanger验证核酸的下游应用。结果 以FFPE样本DNA为中心筛选自制纳米磁珠,获得最佳性能纳米磁珠总回收率为58.5%±1.58%,5种市售商品化磁珠和3种国产磁珠总回收率为18.68%~40.71%。相同组织量(连片)提取的DNA总量,在模拟常规组织、粗针穿刺和纤维支气管镜样本核酸得率比市售试剂盒提高39.49%~181.72%(P<0.05)。模拟纤维支气管镜样本1张(4μm)总量可达100 ng以上、5张总量可达400 ng以上。结论 以FFPE样本DNA为中心筛选的DNA纯化纳米磁珠,与商品化磁珠相比有较大提升,为临床分子病理检测的质量保证、自动化检测和项目拓展提供空间。

(Ti_(35)Zr_(40)Nb_(25))_(100-x)Al_(x)(x=0,5,10,15,20)高熵合金相组成、组织和力学性能

难熔高熵合金主要由难熔金属元素组成,其熔点通常高于1800℃,且具有高热稳定性和优异抗高温软化能力,在高温领域具有巨大的应用潜力,但是高密度导致的比强度不足和室温脆性等缺点成为其应用的阻碍。本文设计并制备了系列新型非等原子比(Ti_(35)Zr_(40)Nb_(25))_(100-x)Al_(x)(x=0,5,10,15,20)轻质难熔高熵合金,研究了Al含量对相组成、组织和力学性能的影响。X射线衍射分析表明,随着Al含量的增加,合金的相结构由无序BCC转变为有序B2。五种铸态合金具有类似的组织形貌,铸锭边缘存在一个沿着冷却方向生长的细长枝晶区域,铸锭中心区域则主要为等轴枝晶。能谱分析表明Nb元素在枝晶干偏聚,Al和Zr元素则富集在枝晶间,这是由Nb的高熔点以及Al和Zr的强键合共同决定的。室温压缩实验发现Al含量的增加导致合金的屈服强度和抗压强度均逐渐提升,但没有降低室温塑性,所有合金的室温压缩断裂应变均超过50%。

珠江口近2000年来营养状况演变的氮同位素沉积记录

近2000年以来河口近海氮循环变化的历史及其与人类活动–气候变化的关系研究,对于理解陆海过渡带生态环境演变规律及控制机制具有重要意义。本文通过对珠江口外高分辨率沉积物岩心(WS)总氮同位素(δ^(15)Nbulk)和一系列地球化学指标(TOC、TN、C/N、δ^(13)C、Ti、Al/K等)的综合分析,重建了珠江河口近2000年水体营养化程度(硝酸盐利用率)的演变规律,同时结合研究区的气候环境变化记录和人类活动历史,探讨了河口氮循环在气候变化和人类活动双重压力下的变动机制。结果显示,近2000年以来珠江口沉积物δ^(15)Nbulk的变化特征反映了海洋浮游植物对表层水体硝酸盐利用率的演变过程,即水体的营养状况变化。表层水体氮营养的供应与陆源径流量和水层结构有关,主要受到东亚夏季风(EASM)强度的调控。过去2000年持续增强的人类活动加速了陆源营养盐的输入,使表层水体的营养状况得到很大改善,不断提升河口初级生产力,进而与EASM强度的变化产生了偏移。近2000年以来,珠江口水体硝酸盐利用率整体上呈波动下降的W形,表明营养供应不断增强,而日益增强的人类活动和气候变化共同驱动着珠江口水体营养程度的演变。

基于分段特征提取的仿真模型结果验证方法

校核、验证与确认(verification,validation,and accreditation,VV&A)是保证仿真模型可信度的关键手段,其中模型验证是核心环节。针对导弹飞行仿真模型结果验证存在的参考数据不可获得、参考数据来源多样、专家验证主观性强等问题,提出一种基于时间序列分段特征提取的导弹飞行仿真模型结果验证方法。提出了一种综合的时间序列分段线性方法,由基于二阶导数提取趋势边缘点的线性分段算法和基于极值点优化的Top-Down线性分段算法两部分组成,以实现对导弹飞行仿真数据和参考数据进行有效的线性分段表示。基于上述分段结果,对各段时间序列的均值、方差、斜率等特征进行提取,以辅助专家进行验证,从而降低验证中的主观性;或者直接利用TIC系数法、动态时间规整(dynamic time warping,DTW)等方法进行客观的相似性分析。通过充分利用时间序列的分段特征,可实现各种情形下的导弹飞行仿真模型结果验证。通过一个导弹模型结果验证案例演示了所提方法的可行性和有效性。

超高层建筑风压的频域特性

对10个典型的超高层建筑模型进行了细致的风洞试验,对模型表面的脉动风压系数的功率谱、水平相关系数和竖向相关系数、水平和竖向相干函数进行了细致分析,讨论了风场对脉动风压频域特性的影响.迎风面脉动风压的主频接近来流脉动风速主频;而侧面脉动风压的能量主要集中在漩涡脱落频率处.脉动风压的水平和竖向相干性均高于风速的相干性.

基于低速采样的多正弦波信号频率估计

高频段信号由于受到A/D转换器和后续信号处理器件运算速度和成本的限制,其处理往往难以实现,为解决此问题,提出了一种新的基于低速采样的高频段多正弦波信号频率估计方法。首先将含有多个频率互异的多正弦波信号经过功分器分成两路信号,然后分别用不同的采样率对这两路信号进行低速采样,用傅立叶变换及基于改进的Rife算法与Quinn算法来估计两路信号低速采样后的频率,接下来利用中国余数定理对多个信号的频谱快速配对解模糊准确的估计出各个信号的频率。该方法在工程上易于实现,可同时实现低的采样速率与高精度估计,而且在较低信噪比的情况下仍可获得较高的估计精度。给出了该方法的具体步骤,通过计算机仿真试验验证了该方法的有效性。

估算高层建筑顺风向等效风荷载和响应的简化方法

按通常的方法将高层建筑顺风向风荷载及风致响应分解为平均、背景和共振三部分。在合理简化的基础上提出了形式简单、与响应类型无关的背景和共振等效风荷载和响应的简化计算公式。两个典型数值算例的计算表明,该法精度很高,是一种很好的实用计算方法。

近岸海域缺氧现状、成因及其生态效应

缺氧是全球近岸海域日益严重的环境问题,其对沿岸生态系统造成了严重的危害。本文综述了近岸海域缺氧的现状、类型、成因及其影响因素,并从海洋生物的致死效应、物种组成及群落结构、生物量和捕食关系4个方面阐述了缺氧的生态效应。在此基础上,指出今后应开展物理和生物化学过程对缺氧的定量影响,以及全球变暖对缺氧影响的研究,并就缺氧对营养元素和重金属生物地球化学循环影响等方面进行深入研究。

基于欠采样的宽频段多窄带信号频谱盲恢复系统

针对基于调制宽带转换器的频谱盲恢复算法原理复杂且硬件实现较困难的问题,提出通过构造一个三路参差欠采样的频谱盲恢复系统来实现原始信号频谱的盲恢复。首先将宽频段内的多窄带信号经过功分器分成三路,然后分别进行不同采样率的欠采样,同时对三路欠采样信号进行傅里叶变换并拓展到感兴趣的频谱范围,最后通过综合处理就可实现频谱的盲恢复。该方法在工程上易于实现,可以同时实现低速采样速率与高精度估计,而且在较低信噪比的情况下仍可获得较高的估计精度。计算机仿真实验验证了该方法的有效性。

应用欠采样技术的多正弦波频率估计方法研究

为了解决高频段信号由于受到A/D转换器和后续信号处理器件运算速度和成本的限制,提出一种用欠采样获得Nyquist采样的信号处理方法。将信号分成两路进行欠采样,根据两路信号构造一个新信号,得到一个虚拟的Nyquist采样值,进行傅里叶变换,单信号时直接得到所估计信号的频率值;多信号情况下在得到各信号频率估计值的同时,会得到因频率"交叉"引起的虚假频率点,通过对双路傅氏变换的结果进行处理可以消除虚假频率点。仿真实验验证了该方法的有效性。

带残余补偿的外推冲激响应低成本FIR滤波器实现

基于带残余补偿的外推冲激响应设计技术,利用硬件描述语言编程在集成电路上对FIR数字滤波器进行了综合。该技术利用冲激响应的准周期特性近似滤波器系数,有效降低了FIR滤波器常系数乘法的复杂度,并通过残余补偿降低滤波器阶数,同时应用子项共享技术进一步减少加法器个数。综合结果表明所提方法可以有效节省高阶FIR滤波器硬件资源的消耗,适用于低成本数字系统设计。

挤出机不停机换网装置的自动化设计

对塑料挤出机不停机换网装置结构的布局方案、布局约束进行了分析,在基于产品复用设计原则的前提下,对换网装置的装配方案进行分析总结,设计了装配模板,在此基础上提出了三维数字化换网装置结构的自动化布局设计流程。应用VC++在Pro/E环境中开发和实现了换网装置的自动化布局设计系统,提高了设计效率和设计结果的可靠性。

基于Pro/E的渐开线圆柱齿轮参数化精确建模

介绍了应用Pro/E实现圆柱齿轮的三维精确建模的方法,推导了有关精确建模所需的几个重要关系式;介绍了应用二次开发工具Pro/Program实现圆柱齿轮的参数化设计的方法。

住宅厨房空调冷负荷及其影响因素研究

住宅厨房空间因存在高温燃烧热源和烹饪空气污染源,是热舒适和空气品质问题相对集中的区域。随着生活水平的提高,人们对厨房热湿环境的舒适性要求越来越高,新的厨房空调产品也逐渐出现,而现有的负荷研究无法为厨房空调的设计提供有效依据。为了探索住宅厨房空调冷负荷及其影响因素,以某典型住宅厨房为例,研究了厨房冷负荷的大小分布、来源构成、影响变量以及地域差异。结果表明,厨房空调冷负荷集中分布在800~1600W/m^(2),潜热负荷占比高达75%,室外补风在显热负荷和潜热负荷中平均占比30%和71%。地域差异导致峰值负荷大小和出现小时数不同,这对空调选型有重要影响。现有的厨房空调需要匹配合理的运行策略和补风形式才能满足厨房冷量需求。

基于BIM的磁浮轨道结构智慧监测系统初步探索

磁浮交通系统是未来轨道交通发展的重要方向,对其轨道结构进行实时监测和智能维护是保障系统安全可靠运行的关键。目前对磁浮轨道结构的运维以人工操作为主,不利于智慧磁浮的发展。为促进基础设施的数字化建设,本文将BIM技术与SHM技术相融合,初步探索磁浮轨道结构智慧监测系统的总体架构与关键技术;以同济大学嘉定磁浮试验线为依托,研究监测系统实施方案;初步构建三维数字底座并在此基础上尝试动态可视化展示。上述工作是未来智慧磁浮的重要组成部分。

2010年夏季珠江口海域颗粒有机碳的分布特征及其来源

于2010年8月对珠江口海域20个站位的颗粒有机碳(POC)进行采样,分析了POC的空间分布特征,讨论了POC与环境因子之间的关系,并利用碳稳定同位素(δ13C)分析了POC的来源及其贡献率。结果显示,研究区域POC的浓度范围98.5—1929.8μg/L,平均浓度541.9μg/L,空间分布总体呈现自北部海域向中部海域逐渐降低,中部海域至南部海域又逐渐升高,底层大于表层的特点。总悬浮颗粒物、叶绿素a、水动力是影响POC空间分布的重要原因。研究区域总悬浮颗粒物δ13C值的变化范围-27.05‰—-21.03‰,平均为-24.57‰,反映出珠江口海域颗粒有机碳为陆源和水生源混合来源,其分布呈现沿盐度梯度自口门内向口门外逐渐递增,底层高于表层的特点。陆源输入和海洋生物生产是影响δ13C值分布的主要原因。运用二元混合模型计算得知,珠江口北部和中部海域POC以陆源有机碳为主,贡献率平均为64%;南部海域POC以水生源有机碳为主,贡献率平均为68%。与20多年前相比,POC的分布特征与来源已经发生了改变,珠江口海域含沙量减少与营养盐含量增加可能是导致POC组成发生变化的主要原因。

广东沿海新发现的海草床

通过对广东沿海水域的现场调查,新发现8个海草床,主要分布在柘林湾、汕尾白沙湖、惠东考洲洋、大亚湾、珠海唐家湾、上川岛、下川岛和雷州企水湾。海草种类主要包括喜盐草(Halophila ovalis)、贝克喜盐草(Halophila beccarii)和矮大叶藻(Zostera japonica)等3种。海草覆盖率为6.67%-53.33%,茎枝密度为3428.57-10542.00shoots.m-2,生物量为12.86-118.24g.m-2。海草床底上生物密度为16.67-734.67ind.m-2,生物量为15.39-426.88g.m-2,多样性指数为0.46-1.98,均匀度指数为0.28-0.89。海草床生境受到的严重威胁主要来自围海养殖(养蚝、养螺)、污水排放、渔民作业方式(电鱼、电虾、扒螺、挖贝类)、自然灾害(台风和洪水)等。

珠江口超微型浮游植物时空分布及其与环境因子的关系

对珠江口及近海区域进行了夏季和冬季超微型浮游植物(0.2—3μm)调查,分析了其时空分布及其与环境因子的关系。夏季,珠江口浮游植物密度与磷酸盐成显著正相关,且N/P远远高于30,表明浮游植物受到P限制。夏季超微型藻数量比冬季高一个数量级,其丰度与盐度成显著正相关而和营养盐(溶解性无机氮(DIN),PO4-P,SiO4-Si)显著负相关,表明珠江口超微型藻受到径流的负面影响,表现出其数量在虎门附近海域低,随着咸淡水混合程度的加剧逐渐增大的分布特征;超微型浮游植物叶绿素a在总叶绿素a中的比例也表现为河口上游低,到万山群岛附近海域达到最大,推测近海高光照、低营养盐更适宜超微型藻的生长,同时也说明超微型浮游植物适应贫营养环境的生态特点。

轻质γ-TiAl金属间化合物的研究进展

γ-TiAl金属间化合物是一种新型轻质的高温结构材料,是当代航空航天工业、民用工业等领域的优秀候选高温结构材料之一,具有重要的工程化应用潜力。介绍了γ-TiAl基金属间化合物的发展过程,以及成分-组织-性能-制备关系,产业化和应用状况。特别指出,北京科技大学发展的高Nb-TiAl金属间化合物为国内外TiAl基金属间化合物发展的重点方向。最后总结了TiAl基金属间化合物的国家需求和发展趋势。