一种基于耦合电感的高增益软开关谐振变换器

该文提出了一种具有高增益、软开关的新型谐振变换器。该谐振变换器使用耦合电感来提高电压增益,升压比不仅取决于占空比,还取决于耦合电感的变比,具有高增益的优点。此外,由于采用了有源钳位技术,漏感中的能量可以被回收利用,用来对开关管的结电容充放电提供能量,从而实现软开关。由于采用了耦合电感,所提出的变换器可以在较低的开关管电压应力的情况下实现较高的输出电压,因此可以使用低导通电阻的低压器件,从而提升系统的效率。该文分析了该谐振变换器的工作原理,并推导了输出电压、关断电流应力等参数的解析表达式。在此基础上,从理论上分析了该变换器取得软开关的条件,并对该变换器的各个器件的电压电流应力进行分析,为器件选型提供了理论依据。最后,搭建1kW实验样机,针对该文提出的基于耦合电感的谐振变换器的高增益、软开关、低电压应力、高效率等性能进行了实验验证。通过实验得出所提出的拓扑可以在10倍增益的情况下达到最高97.5%的效率,表明所提拓扑的优越性。

基于AHP-FCE的舰炮装备维修保障能力评估

良好的维修保障能力是舰炮装备保持战斗力的前提,不同单位的维修保障能力存在一定的差异,为了合理反映不同指标因素对于维修保障能力的影响,评估不同单位在装备维修保障过程中的维修能力,运用德尔菲法结合专家意见构建装备基地级修理情况下的各保障单位维修能力评价体系,运用层次分析法(AHP)确定各指标因素权重,运用模糊综合评价法(FCE)对各保障单位的维修能力进行综合评价。案例分析结果表明该方法思路清晰,计算简便,评价方法客观有效;对于检验不同维修保障单位的能力、指导军民融合维修保障体系建设,客观与科学选择维修保障单位具有重要意义。

科技创新驱动第二产业增长的路径探索——以安徽省为例

文章聚焦科技创新与第二产业的关系,以安徽省为例,基于柯布-道格拉斯生产函数和索洛余值法,测算第二产业科技进步贡献率,并运用灰色关联度法分析第二产业科技进步贡献率的影响因素。研究表明,观测期内安徽省第二产业科技进步贡献率由2006年的-71.13%波动上升至2021年的50.13%,规上工业企业技术获取和技术改造、工业固体废物综合利用率与第二产业科技进步贡献率的关联度分别为0.898和0.881。为此提出科技创新驱动第二产业增长的三大路径:第一,利用新一代信息技术带动第二产业数字化、智能化转型;第二,助推重点领域国有企业以技术改造、技术改进等手段引领技术革新;第三,以绿色低碳经济为方向、创新与完善全产业资源综合利用体系。

食道病灶检测的多尺度细节增强金字塔网络

针对食道卢戈染色内窥镜(Lugol’s chromoendoscopy,LCE)检查图像中病变类间相似度高和类内尺度变化大等问题,提出了一种以Sparse R-CNN作为基底网络并搭载多尺度细节增强金字塔网络(multi-scale detail enhancement pyramid network,MDEPN)结构的多类食道病灶检测方法。为了改善Sparse R-CNN中的特征金字塔网络(feature pyramid network,FPN)结构在对多尺度特征进行融合时存在的信息丢失和语义差异问题,MDEPN结构首先使用Gabor调制卷积模块对不同尺度特征进行增强,利用Gabor对方向和尺度的强关注度提高了特征图中纹理信息的表达能力;其次使用方向通道池化模块提取不同尺度特征的局部特征方向相似性和局部与全局特征的相关性,减轻了不同尺度特征融合时的语义差异。在自建的多类食道LCE病灶数据集上进行测试,结果表明该方法的mAP0.50检测精度达到了65.0%,相同条件下,比基准模型Sparse R-CNN提升了2.4个百分点,并超过了对比的其余主流检测方法。所设计的MDEPN模块可作为一种独立的结构融入其他检测模型中以提升性能,具有一定的通用性。

台阶式斜篦齿封严压降与风阻温升数值分析

为研究转速、进口压力及齿隙和齿宽的比对斜篦封严压降与风阻温升特性的影响,建立二维阶梯式斜篦齿封严模型,对台梯式斜篦齿封严进行数值仿真计算,获得不同转速、进口压力及齿隙和齿宽的比下的进出口压差和风阻温升,以及最后一级齿隙处射流的温度和压力。结果表明:斜篦齿的背风面存在高温带,主要是由于旋转的摩擦效应、阶梯几何结构和2个大尺寸涡相遇处的掺混效应所导致;贴壁大尺寸涡与主流的动量交换随着转速的增加而增强,主流与齿腔大尺寸涡的动量交换随着转速的增加而减弱;风阻温升随着齿隙和齿宽的比的增大而降低,随着转速的增加而升高,但与进口压力的关系不明显;进出口压差随着转速的增加而增大,随着齿隙和齿宽的比的增大而减小;出口射流的压力随着进口压力的增加而增加。分别得到压差比和风阻温升系数的拟合式,拟合效果符合预期。

微生物诱导矿化修复阿尔寨石窟红砂岩壁面酥碱病害试验研究

阿尔寨石窟寺是内蒙古地区规模最大且保存最为完整的石窟寺建筑群,其蕴含了珍贵的关于历史、宗教、科学、文化的艺术价值,被誉为“草原上的敦煌”。由于当地典型的沙旱寒区气候特征,酥碱成为石窟壁面最为严重的病害之一,目前阿尔寨石窟正处于保护阶段,因此通过室内对病害进行模拟和研究尤为重要。本研究通过微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术,对以红砂岩风化土为基质的壁面的酥碱病害进行修复,通过激光粒度分析了病害前后土颗粒粒径的变化,提出酥碱高度、酥粉体积、盐壳厚度的量化指标用以评价病害的发展程度。基于微生物矿化技术生成矿化覆膜对病害进行抑制,推荐使用微生物菌液浓度OD_(600)大于1.5的具有耐盐碱性能的矿化菌株,修复后酥碱高度下降幅度大于20%,酥粉体积下降幅度大于30%,盐壳厚度下降幅度大于25%。研究成果对生物矿化技术应用于红砂岩石窟壁面的酥碱病害的修复进行试验验证和可行性评估,为绿色生态环保的岩壁病害修复与加固技术的推广应用进行科学预研。

基于GTWR模型的济南都市圈生态系统服务价值对城市扩张时空响应

【目的】随着我国城镇化发展进入到以中心城市引领都市圈、城市群的发展阶段,如何促进都市圈城镇化与生态环境协调发展成为高质量城镇发展的重要议题。生态系统服务价值对城市扩张的时空响应研究有助于把脉城市发展与生态系统服务的时空演进特征,推动城市与生态系统的协同发展,助力可持续规划以及建设策略的拟定与实施。【方法】本文以济南都市圈为研究对象,基于城镇扩展指数的计算,定量描述各城市扩张的时空特征。采用生态系统服务当量因子法,从多个角度刻画研究区生态系统服务的时空分异特征,并分析生态系统权衡与协同效应。在此基础上,运用时空地理加权回归(GTWR)模型,探究城市扩张对生态系统服务功能变化的驱动方向与驱动强度。【结果】(1)1980—2020年间济南都市圈内城市扩张显著,具有时序阶段性与区域分异性两方面特征,城市空间扩展速率与强度由高到低依次为小城市、大城市、特大城市、中等城市。(2)都市圈内整体生态服务价值量呈逐年下降趋势,黄河干流、东平湖及周边区域与鲁中山区等地区是重要的生态系统服务价值高值聚集区,都市圈内协同关系占比略低于权衡关系,其中特大城市协同关系占比最高。(3)济南都市圈内城市扩张对生态系统服务价值整体具有负面影响,随着时间的推进,影响强度有所下降。城市扩张对各亚类生态系统服务功能的影响作用具有显著差异,对供给服务与支持服务价值量变化具有负面影响,其中对供给服务变化的驱动强度不断增强,对调节服务价值量变化具有正向作用且影响力整体变化不大,对文化服务价值量变化的影响具有两面性,在不同地区的驱动方向与强度差异性较大。【结论】本研究明确了研究期限内济南都市圈中不同等级城市空间扩展的时空分异规律以及生态系统服务逐渐劣化的发展状态,所构建的GTWR模型在空间层面上量化了城市扩张对生态系统服务总量及各亚类变化量的不同驱动特征与驱动强度,研究成果可为都市圈高质量可持续发展提供决策依据。

综合考虑材料热各向异性与多种传热方式的磁性元件热阻网络精准模型

磁性元件正在向高频化、小型化、高功率密度的方向发展,随着功率密度的提高,散热已成为影响器件可靠运行的关键因素,因此对磁性元件的热分析提出更高的要求。传统的热分析模型存在运算时间长、传热方式单一等问题,该文引入已有研究中提出的三轴九热阻网络模型,在此基础上添加热对流与热辐射两种传热方式,综合考虑材料热各向异性与热传导、热对流、热辐射。并通过精细划分元件温度计算子区域、实际器件损耗场分析、热电耦合迭代提高模型的计算精度,提出一种更加完善的三轴十五热阻网络模型,基于该模型对实际磁性器件建模,验证了该模型的准确性,并于最后提出一种通用的针对EE、EI、UU等典型磁心构成的磁性元件的热阻网络建模方法。

海洋细菌Vibrio fluvialis的分离鉴定、产琼胶酶条件优化及酶的分离纯化

利用琼胶酶生产琼胶寡糖具有良好的应用前景,然而目前产琼胶酶菌株的性状不稳定、酶活力低等因素限制了琼胶酶的工业化应用。从龙须菜表面筛选出1株具有高琼胶酶活力的菌株A8,利用VITEK 2 GN微生物鉴定系统和16S rRNA基因序列分析,分别进行生理生化和分子生物学鉴定,确定该菌为Vibrio fluvialis A8。通过单因素试验和正交试验确定该菌的最适产酶培养基为:在人工海水中添加2 g/L琼脂、3 g/L半乳糖、3 g/L酵母浸粉、5 g/L Na Cl;最适培养条件为:接种量2%、温度20℃、p H 7.0。优化后发酵液琼胶酶的活力为21.80U/m L,是优化前的4.05倍。Pearson相关性分析表明,菌株生长对其产酶有正相关影响(P<0.01)。采用(NH4)2SO4分级沉淀和DEAE阴离子交换层析对琼胶酶进行分离纯化,琼胶酶的纯化倍数为3.26,比活力为141.52 U/mg,回收率为15.21%。SDS-PAGE凝胶电泳分析显示,琼胶酶的分子质量约为37 k Da。

基于地磁感应的柱塞到达传感器设计

柱塞到达检测是柱塞气举排水采气工艺的重要组成部分。针对传统柱塞到达传感器易受油管振动影响产生漏检而导致气举井生产效率偏低的问题,提出一种基于地磁感应的柱塞到达传感器设计方法。该柱塞到达传感器以STM32微处理器为核心,通过采集地磁传感器RM3100传送的数据,经过滑动平均滤波后采用自适应阈值算法判断柱塞运动状态,最后输出柱塞到达信号。实验室测试及实地应用表明,该柱塞到达传感器检测精度高,运行稳定,在柱塞气举排水采气工艺中具有一定的实用价值。

基于ISODATA空间镶嵌聚类的流域生境质量演变--以河南省黄河流域周边城镇为例

基于空间异质性原理和大量实证研究结果认为,在生境质量评估过程中,使用空间镶嵌分类代替土地利用/覆被分类可以更加完整地捕捉土地空间组分、结构与生态功能差异。以河南省黄河流域周边城镇为研究区,提出以ISODATA聚类为核心的空间镶嵌分类框架,并将分类结果用于InVEST生境质量模型评估过程,最终探讨研究区2000—2020年生境质量演变的整体与样带特征。结果显示:研究区拥有5类支柱性和6类过渡性空间镶嵌类型,各类空间的演变体现出建设用地等扩张对空间镶嵌模式全局的差异性和联动性影响;研究区生境质量整体呈“西北高、中东低”的分布格局,研究期内Ⅲ等生境质量空间大幅减少,Ⅰ、Ⅱ等生境质量空间逐渐增加,过渡性空间在其中起到了重要影响,该影响在自然地理样带和城镇发展样带典型的过渡地段均有所体现。研究结果对黄河流域生物多样性保护和生态系统功能调控具有一定理论与实践价值。

旋风炉空气动力学和烟气再循环数值模拟

旋风炉作为一种液态排渣炉,其空气动力学特性与煤粉炉存在显著差异,目前尚缺乏可有效指导旋风炉设计和运行的计算流体动力学(CFD)模型。对此,开发了一种旋风炉CFD数值模型,该模型通过渣层煤粒捕集模型将熔融渣层对煤粒的捕集作用结合在模型中。将该模型应用于某550 MW机组旋风炉的空气动力学特性和烟气再循环(FGR)优化设计研究。研究表明,旋风筒产生的强旋流场使炉内流场分布极不均匀,导致了炉内局部高温和水平烟道入口的严重结渣问题。因此,FGR喷口应根据炉内的不均匀流场和温度分布进行针对性设计,以有效消除炉内的局部高温区域。模拟计算和现场实施结果表明,通过FGR优化设计,炉膛局部高温和严重结渣问题得到了有效缓解。

基于模型建构的高中物理课堂教学策略初探——以“轻杆”模型的教学为例

基于《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)》对高中学生物理模型建构能力的要求,提出情境创设、科学抽象、深度理解和应用迁移四个必要的课堂教学环节,进一步设计了“轻杆”模型的教学案例。

级联H桥变换器IGBT开路故障分析与冗余方法研究

级联H桥变换器包含了大量的开关器件,往往面临严峻的可靠性问题。该文从电路特性和调制过程两方面对级联H桥变换器IGBT开路故障的影响规律进行分析,并提出一种基于调制重构的级联H桥变换器IGBT故障冗余方法。该故障冗余方法通过重构变换器调制过程,使H桥从故障中恢复运行,且发生开路故障的单元依然具有部分功率传输能力,提高了级联H桥变换器开路故障的处理能力。

Application of transparent soil model tests to study the soil-rock interfacial sliding mechanism

When transparent soil technology is used to study the displacement of a slope, the internal deformation of the slope can be visualized. We studied the sliding mechanism of the soil-rock slope by using transparent soil technology and considering the influence of the rock mass Barton joint roughness coefficient, angle of the soil mass, angle of the rock mass and soil thickness factors on slope stability. We obtained the deformation characteristics of the soil and rock slope with particle image velocimetry and the laser speckle technique. The test analysis shows that the slope sliding can be divided into three parts: displacements at the top, the middle, and the bottom of the slope; the decrease in the rock mass Barton joint roughness coefficient, and the increase in soil thickness, angles of the rock mass and soil mass lead to larger sliding displacements. Furthermore, we analyzed the different angles between the rock mass and soil thickness. The test result shows that the displacement of slope increases with larger angle of the rock mass. Conclusively, all these results can help to explain the soil-rock interfacial sliding mechanism.

轻型格构边坡防护数值应力及稳定性分析

矿山排土场坡面防护是维护排土场边坡稳定及后期生态治理的重要保障,然而传统的圬工坡面防护结构常会由于排土场边坡年沉降量过大而导致结构因应力集中而发生破坏,为此提出了一种新型的柔性轻型格构梁。【目的】为了明确该格构梁的物理力学性能、护坡时的应力变化情况和边坡浅层防护的稳定性,【方法】对其进行了物理力学试验和边坡防护数值模拟,并且对其与浅层滑动土体的相互作用进行了浅层稳定性分析。【结果】结果显示:该格构梁质量轻,密度小,具有良好的抗压、耐弯及弹性性能。在边坡防护数值模拟中,该轻型格构梁与混凝土格构梁相比,应力分布均匀,无明显的应力集中现象。同时,合理控制格构埋深hs和格构横纵间距la、lb,不仅可以提高格构防护边坡浅层土体安全系数Fs,而且还可以降低施工用料成本。【结论】结果表明:该轻型格构梁边坡不仅能够吸收和扩散结构内力,避免应力集中,而且还可以提升边坡浅层土体的稳定性,为其他的柔性护坡结构提供理论及技术参考。

矿渣微粉改良黄土力学性能及抗剪强度预测模型

为探究矿渣微粉改良黄土效果,通过配置不同掺量的矿渣微粉黄土,利用无侧限抗压强度、抗剪强度、湿陷性试验研究矿渣微粉改良黄土机理与可行性,并提出抗剪强度预测模型。研究结果表明,随矿渣微粉掺量增加,无侧限抗压强度呈先增大后降低趋势,矿渣微粉掺量为15%时达到最大;不同掺量的矿渣微粉黄土较素黄土湿陷系数分别下降92.1%、96.4%、98.0%、99.0%、97.7%;随养护周期增加,抗剪强度、内摩擦角、黏聚力均有明显提高;不同矿渣微粉掺量下黄土抗剪强度预测模型与实测值相对误差均小于8%,拟合度较高。研究结果可为矿渣微粉改良黄土提供参考依据。

基于图像处理技术水分迁移对光伏桩冻拔稳定性影响的试验研究

该文以光伏螺旋短桩基础为例,对冻结过程中土体内部水分的迁移实现可视化观测,研究冻土中水分迁移对桩体抗拔稳定性的影响。试验结果表明,通过图像观测到的水分迁移过程与百分表记录的全螺旋桩冻拔量在时间和空间上具有一致性,主要分为3个阶段:第1阶段(初始阶段),在0~1.5 h,水分迁移速率与桩体冻拔速率均较大,且在此阶段末,桩体的冻拔量达到桩径的8.4%;第2阶段,在1.5~5.0 h,二者的发展速率都有所下降但总趋势仍在上升,到5.0 h时桩体的冻拔量达到桩径的14.5%;第3阶段,在5.0 h后,水分的迁移基本完成,桩体的冻拔量达到最大并逐渐趋于稳定,最终冻拔量为桩径的15.3%。拟通过该文为寒冷地区光伏螺旋短桩在工程应用中所受到的冻拔影响提供基础试验依据。

土豆脲酶提取及基于酶诱导碳酸钙沉淀技术对风积沙改良的方法

基于酶诱导碳酸钙沉淀(EICP)技术,使用植物脲酶对沙漠风积沙进行改良加固试验。为寻求价格低廉和操作简单的脲酶提取方法,以土豆为原材料,去离子水、甘油水溶液和乙醇水溶液为提取液,通过破碎冷藏及高速离心方法成功地从土豆中分离提取出植物脲酶,分析提取过程中不同提取液对脲酶提取效果的影响,基于EICP技术,利用土豆脲酶液对风积沙进行改良处理。结果显示,在3种提取液中,效果最优的是乙醇溶液,甘油水溶液次之,去离子水提取效果最差。而当固液比为1:6、乙醇溶液浓度为30%时,脲酶活性值最高且提取效果最佳。在风积沙改良试验中,试件表面形成了坚硬的结皮层并具有较高的抗压强度,随着浸泡脲酶次数的增加,无侧限抗压强度逐渐增强。

基于熵权-TOPSIS的滴灌春玉米灌水定额研究

为准确得到适宜于北疆地区滴灌春玉米的灌水定额,设置了W1(225 m^(3)/hm^(2))、W2(300 m^(3)/hm^(2))、W3(375 m^(3)/hm^(2))、W4(450 m^(3)/hm^(2))、W5(525 m^(3)/hm^(2))、W6(600 m^(3)/hm^(2)) 6个水平的灌水定额,研究灌水定额对春玉米生长发育和产量的影响。选取部分生长指标、产量指标、节水指标作为评价指标,结合耗水规律和指标显著性进行分析,并采用熵权-TOPSIS综合评价法,优选适宜于北疆地区滴灌春玉米的灌水定额。结果表明:滴灌春玉米的关键生育期为抽雄散粉期,该生育期最优灌水定额为525 m^(3)/hm^(2);耗水量和耗水强度的增长速率在灌水定额大于525 m^(3)/hm^(2)后明显下降;通过各指标显著性分析得出,灌水定额为450~525 m^(3)/hm^(2)时,较适宜北疆春玉米的生长;熵权-TOPSIS综合评价结果显示,灌水定额为525 m^(3)/hm^(2)时,贴近度最高,评价结果最好,此时玉米产量为16 178.71 kg/hm^(2)。综上所述,北疆滴灌春玉米的最优灌水定额为525 m^(3)/hm^(2)。