大语言模型在数学建模领域的应用探索

随着大语言模型在自然语言处理领域的广泛应用,其在数学建模领域中的准确性成为研究的焦点。该文通过引入命名实体识别(NER)和提示词工程(Prompt Engineering)的方法,提高大语言模型在数学建模问题中的回答准确率。基于GPT-3.5模型,通过对数学建模领域特定问题的语境和结构进行深入分析,阐述一套有效的NER策略和提示词工程方法,以优化大模型对数学问题的理解和响应。

350 MW超临界对冲燃烧锅炉煤与生物质混燃数值模拟研究

通过采用旋流燃烧器模拟与锅炉炉膛模拟相结合的方式,探究了锅炉100%额定负荷(BRL)下掺烧10%生物质对某350 MW超临界对冲燃煤锅炉燃烧特性的影响,分析了炉内温度场、气氛场随生物质掺烧方式、一次风温以及一次风速的变化特性。研究结果表明,与燃烧纯煤相比,掺烧生物质后炉膛出口烟温有所降低,炉膛出口NO浓度也降低。随着生物质掺烧位置的提高,炉膛出口烟温呈现上升趋势,而炉膛出口NO浓度呈现下降趋势。小范围内改变一次风温、风速对于炉膛出口NO的生成影响极小。实际锅炉掺烧生物质运行时,从抑制炉膛出口受热面结焦角度,应采用下层燃烧器掺烧;从降低炉膛出口NO排放角度,最上层燃烧器掺烧效果较好。研究结果为对冲燃烧锅炉掺烧生物质运行优化调整提供一定的指导。

分数阶黏弹性振子系统响应的代理模型分析

黏弹性缓冲系统由于其具有较高的振动耗散能力,已被广泛应用于车辆阻尼减振。针对分数阶模型描述黏弹性缓冲系统力学特性时存在的复杂度高、难以直接进行参数优化等问题,引入代理模型减少优化时的计算复杂度。首先,通过分数阶建模给出一种用于阻尼减振的分数阶黏弹性缓冲系统;其次,依据分数阶导数算子定义间的关系推导出分数阶微分算子的一种差分格式,用于求解该系统的数值响应,并对系统参数灵敏度进行分析;最后,选用灵敏度较高的系统参数作为优化变量,选用Kriging模型和二次响应面模型对系统的响应函数进行代理。结果表明:相对于Kriging模型,二次响应面代理模型能够在较少样本点时达到较高的精度。研究成果可为分数阶黏弹性振子系统响应分析及工程设计提供理论参考。

分区引导种群进化的拟态物理学多目标优化算法

针对基本拟态物理学优化(artificial physics optimization, APO)算法易陷入局部最优、分布性不佳等问题,提出一种分区引导种群进化的改进多目标拟态物理学优化(multi-objective APO improved by partition-guided evolution, PEMOAPO)算法。首先,采用tent映射与反向学习相结合的策略进行种群的初始化,增强种群的多样性;其次,提出分区引导个体进行进化的机制,对处于可行域与不可行域的个体,采取不同的质量函数及虚拟作用力计算规则进行迭代更新,增强算法的收敛性能。选取MW系列和C_DTLZ系列作为基准测试函数进行仿真实验,通过综合性能评价指标对比分析、统计学分析、收敛性分析及时间复杂度分析,表明改进算法具有良好的多样性及收敛性,能快速收敛到Pareto前沿。

颈椎前路减压椎间融合术治疗单节段颈椎病:不应用钢板内固定的可行性分析

目的比较颈椎前路椎间盘切除+PEEK-Cage植骨融合术+钢板内固定术与颈椎前路椎间盘切除+PEEK-Cage植骨融合术治疗单节段颈椎病的疗效。方法对2013年2月-2017年2月行颈椎前路减压椎间融合术的单节段颈椎病共86例进行回顾性分析,按照不同手术方式分为两组,A组共48例患者,行颈椎前路椎间盘切除+PEEK-Cage植骨融合术+钢板内固定术;B组共38例患者,行颈椎前路椎间盘切除+PEEK-Cage植骨融合术。根据手术情况、症状改善情况及影像学资料对两组患者作分析比较。结果两组术后1周及末次随访时的JOA评分、VAS评分及融合节段Cobb角均较术前显著改善(P<0.001),颈椎曲度(C 2-7 Cobb角)与术前相比无显著性差异(P>0.05)。两组的手术时间与术中出血量比较,无显著性差异(P>0.05);术后及随访过程中,两组融合节段Cobb角、颈椎曲度、椎间融合高度变化的差异无统计学意义(P>0.05)。结论单纯应用颈椎前路椎间盘切除+PEEK-Cage植骨融合术治疗单节段颈椎病,出血少,手术时间短,并发症少,可以获得满意的临床疗效。

Maxwell分数阶黏弹性缓冲系统代理模型可视化研究

工程车辆由于工况的特殊性,在作业时会产生剧烈的振动和噪声,黏弹性缓冲材料因具有高效的减振缓冲能力被广泛应用于车辆的减振控制中。以Maxwell分数阶黏弹性振子作为研究对象,运用分数代数及本构理论,构建基于Maxwell分数阶的黏弹性缓冲系统模型,并依据分数阶黏弹性模型间的参数关系,基于Kriging模型对复杂的分数阶模型进行代理。同时将分数阶代理模型与Matlab GUI技术相融合,搭建分数阶Maxwell代理模型的可视化平台,获得Kriging代理模型结果及误差的可视化效果。结果表明:通过Kriging模型进行代理后均方根误差为0.1996,决定系数为0.9672,具有较好的拟合性能,可有效解决求解复杂分数阶黏弹性模型的难题,为工程应用提供便利。

扩展的极简(G′/G)展开法获取杆中非线性波动方程的精确解及分析

对扩展的(G′/G)展开法进行等价简化,将2个Ricatti方程的精确解耦合为非线性波动方程的精确解。使用扩展的极简(G′/G)展开法获取非线性波动方程的26个精确解,发现耦合解中不仅分布有极简(G′/G)法与极简(G/G′)法获取的精确解,还存在新形式的精确解。对讨论得到的位移梯度解u_(13,14)及对应的应变波函数,代入材料参数进行数值模拟,发现扭结孤立波和钟状应变波,且杆半径越大,对材料的抗拉强度要求越高。

基于人工智能的肿瘤患者免疫相关不良反应管理软件的应用及效果评价

目的探索基于人工智能的肿瘤患者免疫相关不良反应管理软件的应用及效果评价。方法通过采集接受免疫检查点抑制剂肿瘤患者住院、门诊及居家的全病程信息数据,构建医学相关知识库,对患者数据进行智能提取和分析后推荐管理方案,最后以患者免疫相关不良反应发生率作为评价指标进行效果评价。结果通过对肿瘤患者信息以及相关指南、文献、药品说明书等信息的抽提和融合,构建了智能医学知识库。随后,智能医学知识库可以在不同场景下给肿瘤患者推荐个体化治疗和管理方案。患者免疫相关不良反应发生率由38.5%降至31.2%。结论基于人工智能的肿瘤患者免疫相关不良反应管理对降低临床患者不良反应有较大帮助,可以提升并优化肿瘤患者治疗和自我管理的质量。

基于LMS-STFT-SPWVD的二值化融合分析方法研究

针对二值法存在干扰信号抑制效果、中心频率能量识别效果较差且阈值参数范围难以确定的缺点,提出了LMS-STFT-SPWVD二值化融合时频分析方法。首先,采用LMS-STFT、LMS-SPWVD算法对双分量LFM含噪信号测试函数进行分析,获取LMS-STFT、LMS-SPWVD时频分布模型;结合图像处理的方法,将整个二维时频分布模型进行二值化处理,使其转化为黑白二值时频图像;将二者进行点乘运算,获取LMS-STFT-SPWVD二值化黑白融合时频图像,并与经典方法(LMS-STFT、LMS-SPWVD及STFT-SPWVD)进行了对比研究,讨论了其干扰信号抑制效果与中心频率能量识别效果。结果表明,在阈值范围内,LMS-STFT-SPWVD二值法突出了信号频率能量,具有较好的抗干扰能力。

基于微波光子学的光电式高功率微波测试技术研究

针对传统高功率微波测试方法的固有缺陷,介绍了一种基于微波光子学的高功率微波测试方法。基于这种方法设计了一套光电式高功率微波测试系统,这套测试系统具备低扰动、瞬时动态范围大、抗干扰能力强且能同时采集高功率微波时/频域信号特征等优点。使用高功率微波脉冲信号对这套系统进行了试验验证,测得的数据完整的表现了高微波脉冲时/频域的信号特征,验证了这套测试系统和方法的可行性和有效性。

“儒缓”与“活法”:谢朓融摄诗骚的风格探析

谢朓诗文创作承袭谢灵运以儒典缀辞的笔法,具有“儒缓”之风,表现为:其一,偏爱《诗经》,综用儒典;其二,兼重儒史,广征经子;其三,以儒家经义作为命题立意的宗旨;其四,以儒典礼仪记述为据,凸显祭祀、婚丧、节日游赏等朝仪的礼制内涵。谢朓作为永明新体诗的主将,以“清”为主体风格,由于人品不敦厚、积学不醇厚、措辞不朴厚、主题不鸿厚、文旨不渊厚,从而造成清代以来文论家对其“清而不厚”的成见。不过,深厚的儒学修养与融摄诗骚的实践,又使之呈现“活法”之美。谢朓“活法”的本质在于通过韵节婉畅的形式兼顾典实之深与倩丽之美,在诗律运用中赋予诗歌精工绮丽的外壳,诗骚合用则是其古雅而凄艳风格生成的重要途径。

TiO_2纳米棒-ZnO纳米片分级结构的制备及光电性能

采用两步水热法在无种子层的基础上制备了新颖的TiO_2纳米棒-ZnO纳米片分级结构。采用旋涂辅助连续离子反应方法分别在TiO_2纳米棒阵列和TiO_2纳米棒-ZnO纳米片分级结构中沉积窄禁带半导体光敏剂CdS纳米晶,形成CdS/TiO_2纳米棒复合膜和CdS/TiO_2-ZnO分级纳米结构复合膜。利用SEM、TEM、XRD、紫外-可见吸收光谱、瞬态光电流图谱等分析手段对样品的形貌结构以及电极的光吸收和光电性能进行了表征和测试。结果表明,沉积光敏层CdS后,TiO2纳米棒-ZnO纳米片分级纳米结构膜的瞬态光电流明显高于TiO_2纳米棒阵列膜,尤其是在500nm处光电响应出现明显增强;以P3HT为p型聚合物材料组装杂化太阳电池,光伏性能测试结果表明,以P3HT/CdS/TiO_2-ZnO分级结构复合膜制备的杂化太阳电池能量转换效率可达0.65%,与P3HT/CdS/TiO2复合膜制备的杂化太阳电池的能量转换效率相比提高了58%。

CdS/沸石分子筛复合光催化剂的制备及光催化性能

以煤矸石为原料,经Na_2CO_3碱熔活化和水热合成获得了沸石分子筛;利用Cd2+对沸石分子筛进行离子交换并通过沉淀过程制得了CdS/沸石分子筛复合粉体。采用X射线粉末衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对所得样品进行表征,并以模拟太阳光为光源,罗丹明B(Rh B)为目标降解物,对其光催化活性进行了研究。结果显示:沸石分子筛上负载的CdS的晶相为立方相,制得的CdS/沸石分子筛复合粉体具有较好的光催化活性,且三次循环利用后仍具有较好的催化活性,在模拟太阳光辐照下,CdS/zeolite(0.5 M)复合粉体重复利用3次后,处理260 min对Rh B的降解率仍可达91.3%。所得粉体对Rh B的光催化过程符合一级动力学方程式,光催化过程中,Rh B紫外可见光谱的蓝移现象揭示所得CdS/沸石分子筛可通过脱乙基-共轭显色基团断裂途径降解Rh B。

基于VMD-Teager的非平稳振动时频特性研究

实际工程中采集的振动信号常为非平稳信号,频谱分析难以揭示该类信号的局部特征;提出基于变分模态分解(VMD)与Teager能量算子解调的非平稳振动信号时频分析法;对比研究了VMD和经验模态分解(EMD)对3种典型非平稳振动信号(含噪声、冲击和间断信号)的分解;结果表明:VMD方法的抗混叠能力更强,具有更强的分解能力;利用Teager算子对VMD分解的IMF分量解调,获得包含瞬时频率和瞬时幅值的时频图,可清晰刻画出原始信号的中心频率,有效揭示振动信号的局部时-频关系;该工作可为复杂机械结构振动控制和故障诊断等提供有益参考。

基于闭式解算法的粘弹性振子系统阻尼效应分析

为了降低大型工程车辆在工作时产生的噪声及振动,以具有流体特性的Maxwell分数阶粘弹性振子作为研究对象,构建粘弹性阻尼缓冲模型。依据粘弹性材料的分数阶本构关系及动力学关系,建立分数阶数学模型,得到系统的动力学方程。并将离散后的Grünwald-Letnikov分数阶微分定义代入系统方程,得到系统的闭式解。对比分析正弦函数和单位冲激函数两种激励下系统参数变化对阻尼效应的影响。结果表明:微分方程的阶数及系数变化均对系统的阻尼效应产生不同程度的影响。该数值方法为工程车辆中粘弹性缓冲结构的阻尼效应分析提供了一种新的思路。

基于R2指标的拟态物理学约束多目标优化算法

针对拟态物理学优化(APO)算法在解决复杂约束多目标问题时,容易陷入局部最优,无法在可行域内进行全局搜索,导致解集分布不均匀的问题。依据约束多目标优化问题的特点,在APO算法的基础上,构造出了一种基于R2指标的拟态物理学约束多目标优化(R2-ICRMOAPO)算法。算法将非支配排序和R2指标相结合,并利用R2指标贡献值作为外部存储集的更新机制,删减贡献值较低的个体,选择出效用更好的候选解。将R2-ICRMOAPO算法与四种多目标群体智能进化算法进行了对比实验,结果表明:R2-ICRMOAPO算法所得到的最优非支配解集所覆盖的目标空间区域更大,Pareto解集更加逼近真实解集。该算法为求解约束多目标优化问题提供了新的思路与方法。

TiO_2/偏高岭土复合粉制备及其光催化性能研究

以偏高岭土、Ti(SO_4)_2和尿素为原料,采用均匀沉淀法制备了TiO_2/偏高岭土复合粉,利用XRD和SEM对TiO_2/偏高岭土复合粉的结构及表面形貌进行了表征,并以模拟太阳光为光源,甲基橙为目标降解物,对其光催化活性进行了研究。结果表明:TiO_2成功负载于偏高岭土表面,偏高岭土中的Fe^(3+)掺杂使其光学吸收边发生红移。500℃煅烧的复合粉光催化性能最好,模拟太阳光光照4 h降解率达到93.39%;Ti(SO_4)_2浓度为0.3 mol/L和0.5 mol/L时所得复合粉光催化效果较好。

基于ZnO材料的有机-无机杂化太阳电池的光伏性能优化

有机-无机杂化太阳电池是一种由提供电子的有机聚合物和接受电子的无机半导体构成的新型电池,常用的无机半导体材料有纳米氧化锌(ZnO)、二氧化钛(TiO2)、硫化镉(CdS)等。杂化太阳电池在研究过程中存在一些问题,如电池中电子传输效率差、太阳能利用率低、无机半导体和有机聚合物之间化学不兼容以及由此导致的光电转换效率低等。围绕这些问题,针对以ZnO半导体材料为电子受体的太阳电池,从电子受体材料形貌、电子给体材料种类以及添加不同修饰层等方面论述了电池光伏性能的优化方法,对该电池的未来发展趋势进行了展望。电池性能的优化,为低成本、高效率应用该类杂化太阳电池带来了希望。

CdS修饰低密度TiO_2纳米棒阵列复合膜的制备及光电性能

为了提高CdS光敏层在TiO_2一维纳米棒阵列中的填充率,在TiO_2种子层的基础上,采用水热法于FTO导电玻璃表面生长了棒长较短、棒间距较大的低密度TiO_2一维纳米棒阵列膜,通过化学浴沉积在TiO_2纳米棒表面包覆CdS种子层,以此为基底采用水热法于TiO_2一维纳米阵列中生长CdS光敏层。采用SEM,XRD及紫外-可见吸收光谱对不同CdS水热生长时间的TiO_2/CdS复合膜结构进行了表征,并对其光电性能进行了研究。结果表明,低密度TiO_2纳米棒阵列有利于CdS生长液在阵列中渗入形成完全包覆的CdS种子层,CdS光敏层通过水热过程在整个TiO_2纳米棒表面均匀生长,逐渐形成CdS对TiO_2纳米棒阵列的完全填充和包覆,并在阵列顶端形成由CdS纳米短棒组成的花状修饰层;CdS的修饰将TiO_2一维纳米阵列膜的光吸收拓展至可见光区,水热生长7h所得到的TiO_2/CdS复合膜具有最高光电流。所制备的CdS修饰低密度TiO_2纳米棒复合膜在太阳电池器件中具有很好的应用前景。

基于变形能理论的黏弹性悬架阻尼参数优化

为研究黏弹性悬架参数阻尼特性,针对黏弹性悬架非线性突出、优化模型构建难和优化目标单一等问题,基于变形能理论以结构损耗因子和刚度参数2个综合指标为优化目标,以材料损耗因子及其相关机械-阻尼参数为约束条件,可建立推土机黏弹性悬架阻尼特性的多目标数学优化模型。对该模型采用基于序值与拥挤度的拟态物理学多目标优化算法进行求解;对结构损耗因子、刚度参数、材料损耗因子关于阻尼层厚度的变化规律进行分析。研究结果表明:结构损耗因子单目标优化值为0.128,多目标优化后最大值为0.233,平均值为0.156,较单目标优化结果明显提高,多目标优化模型可更合理反映结构损耗因子、材料损耗因子、刚度参数、剪切参数间的耦合关系。多目标优化模型设计与参数变化规律的分析可为黏弹性悬架的参数优化提供理论支撑。