有机膦酸改性碳纳米管/硫化铋复合材料的设计合成及其对Au(Ⅲ)的吸附性能研究

本研究设计合成新型高效重金属吸附材料有机膦酸羧酸改性多壁碳纳米管/硫化铋(PBTCA-MWCNTs/Bi_(2)S_(3)),对材料进行了傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDX)和X射线光电子能谱(XPS)等表征,并研究其对重金属离子的吸附性能。结果发现:PBTCA-MWCNTs/Bi_(2)S_(3)有优良的Au(Ⅲ)吸附性能;Langmuir模型拟合结果显示,材料在25℃时吸附容量达到1655.50 mg·g^(-1)。对该材料吸附热力学、吸附动力学和吸附选择性等方面的研究为Au(Ⅲ)回收提供了有效的技术支持。

面向H.266/VVC的R-λ帧内码率控制算法

在R-λ帧内码控中,提出基于卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)的最佳比特分配和最优拉格朗日因子λ选择。首先,探索编码树单元(Coding Tree Unit,CTU)的码率与失真(Rate-Distortion,R-D)及码率与拉格朗日因子λ(Rate-λ,R-λ)的关系特性,设计具有四输出的CNN预测R-D和R-λ曲线的关键参数;然后,建立帧级λ和目标码率的优化方程,反演得到最佳CTU码率分配;最后,根据CTU码率分配和先知的R-λ曲线,得到最优CTU级λ。实验表明,算法在保持4.76%控制精度下,比VTM13.0默认码控算法提高0.31 dB的编码质量。

基于动力统计方法的黄渤海海雾预报模型构建与应用

黄渤海是我国近海范围内海雾发生最频繁的海区,研究此区域海雾的发生规律与预报方法,对航运、渔业等生产生活保障有着非常重要的意义。为此,在对黄渤海海雾生成的气候态统计规律基础上,初选关键气象影响因子,分月计算各因子与能见度的相关系数,探寻各类气象因子对海雾生成与维持的影响。之后,将实况资料分为有雾-无雾过程,并将各因子进行对比分析,通过构建海雾预报分指数的方法进行验证,确定海雾预报因子及因子阈值,基于配料法搭建预报模型。得出结论如下:(1)低层湿度、弱偏南风及适宜的温差条件(海气温差,低层逆温)是影响黄渤海海域海雾的发生发展最显著的气象条件。(2)合适的因子是配料法模型建立的先决条件。使用相关分析、对比分析及建立海雾预报分指数的方法,细化选取适用于黄渤海海雾预报的气象因子,通过历史个例计算因子阈值,构建配料法模型,并通过回算及预报实验来对模型进行改进,取得了良好的预报效果。

结合声发射和卷积神经网络的轴承RUL预测方法

根据声发射信号具有对早期损伤敏感性高和频带宽等特点,提出一种结合声发射信号和卷积神经网络的方法,实现滚动轴承的RUL预测。该轴承RUL预测方法主要包括:对原始信号的分频段滤波和特征值提取得到高维特征集;将高维特征集组合成二维神经元作为卷积神经网络的输入,并构建和训练网络以达到预测剩余寿命的目的。通过从实验中得到的数据验证了该预测方法的可行性,并且具有较高的准确性。结合使用卷积神经网络后不但解决了特征值数量大和如何合理利用高维特征问题,而且还得到了较好的RUL预测效果。

基于钴配合物所构建的超级电容器电极材料

超级电容器因其快速的充放电速率、高的功率密度等优点成为当今能源市场的主动力,作为超级电容器的主要组成部分,电极材料决定了超级电容器性能所能达到的高度。其中钴配合物凭借着高比表面积、宽孔径分布、可调节的晶体结构被认为是最有研究价值的电极材料之一。作者对钴基配合物的制备和性能进行了分析,并对超级电容器电极的发展趋势作出展望。

一种基于Mask-RCNN的转辙机工作组件低复杂精准测距算法

为实现对转辙机工作组件接入距离的高精度智能检测,本文提出一种在Mask-RCNN基础上针对转辙机工作组件的低复杂度精准测距算法。首先,通过Mask-RCNN对转辙机感兴趣区域进行识别与初分割,并在此基础上利用交互迭代算法,对感兴趣区域进行二次精准分割。然后,通过顶点映射原理,建立变形图像的三维投射路径,生成仿射矩阵,完成畸变区域的图形矫正。最后,通过拟合线性距离变换方程,对计算距离进行比例缩放,获取精准的实际距离。实验结果显示,本文算法可在复杂环境下对多型号转辙机的工作组件进行精准测距,平均单张图片的计算用时0.8 s,测量精度可达到毫米级别。

基于CNN的λ域帧内码控最佳码率分配算法

在λ域帧内码控中,提出一种基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)的帧内码控最佳码率分配算法。首先利用双曲线函数拟合编码树单元(Coding Tree Unit,CTU)的率失真(Rate Distortion,RD)特性。设计双分支卷积神经网络(Dual-Branch Convolutional Neural Network,DBCNN)预测率失真关键参数。然后根据帧级率失真优化(Rate Distortion Optimization,RDO),建立帧级目标码率与CTU码率分配等式关系,推导帧级拉格朗日参数λ。最后反演出最佳CTU码率分配。实验表明,该算法能够显著提高帧内码控编码性能,并具有较高码控精度。

深海管道在冲击载荷作用下的局部屈曲特性研究

水下落物撞击是海底管道的主要事故形式之一,而深水环境下的落物撞击是高静水压联合落物冲击载荷作用下的结构响应过程.采用LS-DYNA有限元软件建立了管道、海床数值模型,模拟外界水压和冲击载荷联合作用下结构动态响应过程,并通过全尺寸落物撞击实验结果验证了模型方法的可靠性.利用验证的模型方法,研究了外界水压对管道碰撞损伤及屈曲失稳的影响.研究表明:落物撞击主要对管道结构的初始稳定性造成影响,静水压力的附加做功加剧了管道的局部塑性变形.同时,随着外界水压增大,碰撞初始阶段的塑性变形越大,甚至在高静水压作用下发生即刻的屈曲失稳破坏.研究结果对复杂动力载荷作用下深海管道结构安全评估具有一定的参考价值.

复杂载荷下加载路径对管道屈曲压溃影响的研究

管道在铺设过程中主要受到轴力、弯矩和水压的联合作用.不同的铺设条件下,管道所受的主导载荷存在不同的组合形式.与此同时,管道在安装、服役和维修期间存在不同载荷施加顺序的问题.针对水压-轴力复合加载和水压-循环弯矩复合加载两种联合加载形式,开展了5组缩尺比管道试验,在上述两种复杂加载情况下,探究不同加载路径对管道屈曲压溃的影响趋势.依托大型商业有限元软件ABAQUS,对试验管件的几何尺寸、受力状态和边界约束条件进行仿真模拟,跟踪管件在不同加载路径下的变形历程和应力分布状态,并对试验结果发现的影响规律进行补充验证.从几何缺陷方面对不同加载路径的影响机理进行探索与挖掘,通过提取管道屈曲压溃截面的椭圆度变化历程,解释了不同加载路径对管道屈曲压溃的影响机理.结果表明:先水压后轴力的加载路径比先轴力后水压的加载路径更危险,先水压后循环弯矩的加载路径比先循环弯矩后水压的加载路径更加危险.当外部先施加水压载荷,相较于轴力的影响效果,弯矩对管道的外压承载力影响更为明显.通过对有限元模型进行后处理分析,发现先水压后轴力和先水压后循环弯矩的加载路径下,水压的存在会加剧后续管道截面椭圆度的增长速率,进而增大管道失效时的截面缺陷,降低管道的极限承载力.

基于计算流体动力学的海上气体扩散安全评价

采用计算流体动力学软件Fluent建立气体扩散模型,对Burro系列试验进行模拟计算,对比分析不同距离监测点体积分数(后文称浓度)最大值以及浓度范围随时间的变化趋势,结果表明模拟值与试验值基本吻合,模型结果略偏保守。利用验证的CFD模型方法对海上气体泄漏扩散事故实例进行船周气体浓度分布研究,分析不同泄漏强度、风速下抢险船安全作业距离,研究表明:浮力和船体阻碍可影响船周气体浓度分布;抢险作业安全距离随泄漏速度的增大而增大,随风速的增大而减小,且受泄漏速度与风速的联合影响。该模型可为海上气体泄漏扩散应急抢险作业安全指导提供参考。

基于落物损伤的全尺寸海底管道压溃实验及数值模拟

针对落物撞击导致的海底管道塑性凹陷损伤,采用天津大学深水压力舱进行外静水压力作用下的全尺寸管道压溃实验.采用ABAQUS有限元软件模拟实际管道压溃实验过程,与实验结果进行了对比验证,结果表明管件压溃压力模拟值与实验值较好吻合,管件变形模态基本一致.利用验证的有限元模型方法,研究了不同凹陷几何参数、凹陷与椭圆度组合缺陷对管道压溃临界载荷的影响.研究表明:随着凹陷几何尺寸和椭圆度的增大,管件压溃压力随之减小,且各缺陷对管件压溃压力的影响程度逐渐变小.椭圆度对小凹陷深度管件压溃压力的影响较大,对大凹陷深度管件压溃压力的影响较小.研究结果对损伤管道剩余强度和安全评估具有一定的参考价值.

基于激光三角测量的射流式液动潜孔锤全行程实时运动规律试验

为解决现有霍尔元件测量系统存在的不足,根据全行程测量数据获取及实时观测的实际需求,研制开发了基于激光三角测量原理的射流式液动潜孔锤激光测量系统。使用该系统对SC-86H型高能射流式液动潜孔锤进行了相关试验,并获得了冲锤的全行程时间分辨数据。通过对试验数据进行处理,得到了冲锤运动的位移-时间和速度-时间关系。结果表明,冲锤的不规则运动发生在周期的回程初始阶段,此不稳定状态增加了冲锤的回程时间,相应地降低了冲锤的冲击频率。冲锤的实际缓冲行程对泵量并不敏感,当泵量从80 L/min增加到220 L/min时,实际缓冲行程仅在5.9~6.8 mm之间变化;实际行程的改变也不会大幅增加冲锤实际缓冲行程,随着冲锤结构行程增加57%(70~110 mm),缓冲行程只增加了7%。该系统可实现全行程测量,并描述实时运动状态。

基于动态故障树法的深海采油树系统定量风险评估

将动态故障树理论引入深海采油树系统的风险评估,建立动态故障树模型,并根据动态故障树Monte Carlo仿真法进行定量分析,计算顶事件故障概率以及基本事件的概率重要度和结构重要度系数,根据计算结果对深海采油树系统提出风险规避的建议。

阻燃聚合物改性水泥基复合板材的防火性能

通过热重分析、差示扫描量热分析和傅里叶变换红外光谱分析,表征了阻燃聚合物的发泡过程,并对其产物进行了细观层面的定性和定量分析;通过单面明火高温试验,从宏观层面揭示了应用不同形状的阻燃聚合物改性水泥基复合板材的防火隔热效果.结果表明:阻燃聚合物在高温下存在3个明显的失重过程,且发泡产物具有蜂窝状的炭化结构;在明火条件下,不同形状的阻燃聚合物通过熔融、聚合和发泡等过程,能够延长水泥基复合板材的“温升平台”,在一定程度上降低热量以热传导方式向结构内部传递的速率,且发泡产物能够溢出并覆盖结构受火面,充分发挥了隧道衬砌结构自身的防火能力.

基于深度学习的视频多目标码率分配策略

在高效视频编码(HEVC)中,最新的λ域码率控制方案自适应地对每个像素分配比特数,在自适应分配比特数的过程中,不考虑目标对象的编码质量。针对该问题提出了基于深度学习的视频多目标码率分配方案。在该方案中,首先采用目标检测算法SSD来检测识别编码视频中的多目标对象,获取对象信息。然后在帧级码率分配过程中,根据帧间差异,采用自适应比特比率,为每帧视频分配合理的比特数。最后,以更小的量化参数(QP)来提升目标对象编码质量。实验结果表明,与HM16.9相比,改进的算法在码控精度几乎不变的情况下,对全局的平均质量提升0.15 dB,目标区域的质量提升0.35 dB。

障碍物排列方式对海洋平台蒸气云爆炸的影响

为了了解障碍物排列方式对海洋平台蒸气云爆炸的影响,基于CFD方法建立蒸气云爆炸计算模型,选用国外MERGE项目的系列爆炸实验进行模型验证,提出用于衡量障碍物排列不均匀度的量化参数,针对海洋平台典型结构形式,分析障碍物排列方式对爆炸强度的影响。研究结果表明:蒸气云爆炸后果对于结构排列方式比较敏感,结构障碍物间隔均匀排列的形式造成的爆炸冲击作用最大;在爆炸发展初期阶段,障碍物阻塞程度对超压产生和发展影响更加显著。最后,基于研究结果,给出在海洋平台油气泄漏危险区将管线沿甲板非均匀排列布置等防控建议,为海洋平台蒸气云爆炸安全防控提供理论指导。

基于蜕变测试的面向用户搜索引擎性能分析

面对海量的互联网信息,用户在进行搜索时缺乏客观公认的Oracle验证搜索引擎所返回结果是否正确。为此,将蜕变测试应用于搜索引擎的性能测试。针对搜索引擎Baidu、Bing和360,结合搜索操作符定义相应的蜕变关系,对其检索能力和排序稳定性进行测试,并通过异常率和平均Jaccard系数量化测试结果。分析结果表明,在搜索引擎Baidu、Bing和360中,Bing的异常率最低,Baidu的排序稳定性最高,三者对于不同领域的关键词搜索表现相差不大,但对于不同语言搜索表现存在很大差别。该结果为不同领域用户在选择合适的搜索引擎时提供了参考,同时可帮助搜索引擎的开发人员发现和移除程序中的错误。

应用于废水处理中吸附汞的吸附材料研究

吸附法是处理重金属废水的一种有效方法。本文综述了碳质材料、矿质材料、高分子材料、生物质材料、磁性纳米材料吸附水体中汞的研究进展,并展望了新型吸附材料应具备的特点和磁性纳米吸附材料在处理水污染中的应用前景。

生物质碳基材料的制备及其在超级电容器中的应用

近年来,生物质碳基材料凭借其本身优异的化学性能引起研究者的青睐,本文主要介绍了超级电容器的构造及工作原理;综述了影响碳基超级电容器比容量大小的因素,并讨论了生物质在超级电容器中的应用及其应用前景。

硫化物电化学储氢材料的性能研究

硫化物电化学储氢是近年来研究的热点,本文主要介绍了镍氢电池的工作原理以及硫化物作为负极材料的储氢原理;综述了硫化物硫化铋、硫化钴、硫化银的相关研究成果,并讨论了硫化物作为镍氢电池负极的可行性以及其应用前景。