我国北方沿海区域水文气象特征分析仿真实验设计与开发——以青岛湾为例

为适应现代化教育的要求,国家将虚拟仿真实验课程发展为五大“金课”之一,以助力实验教学质量的提升。针对传统实验教学中存在受区域条件、恶劣天气、长实验周期等因素限制的痛点问题,文章开展了沿海区域水文气象虚拟仿真实验系统建设,搭建了三维地理场景,集成了多种水文气象监测设备的三维模型,设计并实现了包括环境地物认知、仪器设备安装操作、数据采集、水文气象特征分析、考核评价等环节的综合实验过程。该实验系统已上线国家虚拟仿真实验系统,可为水文学、气象学、自然地理学等相关的专业课程提供沿海区域水文气象特征分析虚拟仿真实验服务。

北斗三号B1C/B2a新信号精密卫星产品估计及PPP-AR性能研究

为分析北斗卫星导航系统(Beidou Navigation Satellite System,BDS)B1C/B2a新信号的服务水平,基于混合差分的方法,结合全球均匀分布的观测站数据解算得到BDS精密钟差,进一步估计宽窄巷未校准相位延迟(Uncalibrated Phase Delay,UPD)。使用二次差法对所估计的BDS-3钟差精度进行评估分析,验证估计产品的准确性;通过UPD产品长期序列来研究其稳定性;将估计的钟差和UPD等产品应用于精密单点定位浮点解和固定解(Precise Point Positioning-Ambiguity Resolution,PPP-AR)进行验证。根据数据处理结果可知,地球静止轨道(Geosynchronous Earth Orbit,GEO)、倾斜地球同步轨道(Inclined Geosynchronous Satellite Orbit,IGSO)和中地球轨道(Medium Earth Orbit,MEO)3种轨道类型的估计卫星钟差平均精度分别为0.209、0.095、0.087 ns;BDS-3宽巷UPD长期序列标准差(Standard Deviations,STD)均在0.04周以内,窄巷UPD一天内的最大变化不超过0.15周,BDS-2宽窄巷UPD的稳定性略差于BDS-3;全球范围内均匀挑选的测站PPP浮点解的平均定位精度在北(North,N)、东(East,E)、天(Up,U)各方向分别为2.21、3.50、6.01 cm,经模糊度固定后,固定解分别提升至1.11、1.26、3.50 cm,提升了49.8%、64.0%、41.8%,验证了估计钟差和UPD方法的正确性与新信号良好的服务性能。

单轨火箭橇-发动机一体化设计

针对传统单轨火箭橇系统零部件附加质量过高的问题,提出了一种由发动机和滑靴组成的箭橇一体化结构,采用三维欧拉-伯努利梁单元对火箭橇系统进行离散,对滑靴位置做寻优计算,发现中滑靴处于前后滑靴的中间位置时,系统振动量最小,位置分布最优。设计了3种滑靴与发动机壳体连接的方案:(1)滑靴通过锯齿形焊缝与发动机壳体包覆连接,(2)发动机壳体直接堆放在滑靴靴体上,(3)滑靴通过支撑板过渡件与发动机壳体连接。采用橇-轨耦合动力学方法计算方案2和方案3的在轨安全性,方案3的火箭橇系统力学环境更优,其系统附加质量比传统单轨橇降低了73%。最后,开展了箭橇一体化验证试验,验证了箭橇一体化设计方案的合理性。

日粮添加谷氨酰胺对断奶仔猪生长性能、血清免疫和抗氧化指标的影响

文章旨在研究日粮添加谷氨酰胺对断奶仔猪生长性能、血清免疫和抗氧化指标的影响。试验将400头生长和健康状况良好、体重相近的三元杂交仔猪随机分为4组,每组10个重复,每个重复10头猪。试验日粮分别在基础日粮中添加0%、0.5%、1.0%和2.0%的谷氨酰胺。试验为期42 d(预饲期7 d,正试期35 d)。试验结果表明,与对照组相比,日粮添加1%和2%谷氨酰胺组仔猪终末体重分别提高8%和8%(P<0.05),平均日增重分别显著提高12%和11%(P<0.05),料重比分别显著降低10%和9%(P<0.05),此外,日粮添加谷氨酰胺对仔猪平均日采食量无显著影响(P>0.05)。日粮添加1%和2%的谷氨酰胺显著提高仔猪血清IgA、IgM和IgG含量(P<0.05),日粮添加谷氨酰胺可显著提高仔猪血清IL-10含量(P<0.05)。此外,日粮添加谷氨酰胺对仔猪血清IL-1β、IL-6和TNF-α无显著影响(P>0.05)。日粮添加谷氨酰胺显著提高仔猪血清CAT、GPX和Cu-Zn SOD活性(P<0.05),其中以1%添加量组活性最高(P<0.05),日粮添加谷氨酰胺可显著降低仔猪血清MDA含量(P<0.05),此外,日粮添加谷氨酰胺对仔猪血清T-SOD活性无显著影响(P>0.05)。总之,在本试验条件下,仔猪日粮谷氨酰胺最适添加量为1%。

高超声速火箭橇刨削效应仿真与验证研究

为形成具有高置信度水平的火箭橇试验刨削效应分析能力,基于真实的在轨试验刨削数据,开展了高超声速火箭橇刨削效应仿真与验证研究。首先,通过分析火箭橇在轨试验真实刨削数据,获取了典型刨削现象的参数描述;通过化学成分和金相显微组织检测,实现了基于绝热剪切理论的刨削机理闭环验证。然后,利用静态拉伸试验和高温双同步Hopkinson杆试验,获取了Johnson-Cook本构模型参数。最后,使用物质点分析方法,开展了火箭橇垂向速度分别为1.75、2.00和2.25 m/s的3种工况刨削效应仿真,得到了与真实试验刨削形貌基本一致的仿真结果。仿真结果与在轨试验真实数据对比显示,当滑靴垂向速度为2 m/s时,刨削坑长度、深度实验和仿真偏差分别为1.8%、-3.9%,均未超过5%,达到了较高的一致性,验证了物质点方法分析刨削的适用性。该方法和参数取值可以作为后续高超声速火箭橇试验试前刨削安全性评估的参考。

超声速双轨火箭橇系统两级减振与分析

针对刚性双轨火箭橇无法满足导弹控制装置在马赫数为2条件下的力学环境试验要求,分析了刚性双轨火箭橇的振动数据和特性,发现火箭橇振动响应与运行速度强相关,振动均方根随速度的增加呈非线性增加趋势,火箭橇刚度越大,振动响应越大,当速度为900 m/s时,刚性火箭橇振动响应均方根值达到120g,火箭橇试验中产生的振动表现为随机振动,频带范围覆盖了5~2 000 Hz,且低频振动十分剧烈。根据火箭橇的振动特性,将天然橡胶与滑靴一体化融合设计为减振滑靴,减小滑靴刚度,从而降低由靴轨冲击碰撞引起的振动,实现了火箭橇振源处的一级减振,在被试品与橇体接口处采用硅橡胶实现二级减振。通过动态特性响应仿真、振动台试验、橇轨耦合动力学计算和火箭橇试验进行了验证。研究结果表明:双轨火箭橇通过两级减振后,从振源和传递路径两方面将侧、竖向振动过载控制在了12g内,并实现了100~2 000 Hz内宽频域段减振,被试品侧、竖向减振效率分别达到52%和70%,能够为导引头类火箭橇试验提供验证技术支撑。

基于微信小程序的测绘差旅管理系统开发与实现

差旅信息统计和管理是测绘部门的一项日常重要工作,也是任务安排与仪器设备调配的重要组成部分。为了满足差旅信息管理的信息化建设目标,通过对外业工作进行梳理,基于微信小程序技术开发一套实用、便捷、高效的测绘差旅管理系统。系统依托于微信平台运行,为用户提供差旅管理、账号管理、地图服务、测绘内外业知识共享等功能服务。通过测绘差旅系统的应用,测绘差旅人员可更加高效地分享和管理自己的差旅信息,更为便捷实现仪器设备账号申请与管理、班组人员分布查询、常用测绘知识快捷查阅等功能,构建测绘差旅管理新模式,提高外业人员与管理人员的工作效率和智慧化水平。

减振滑靴减振效能评估及试验研究

针对包含减振滑靴的低过载火箭橇系统,分析了其在轨动态特性。通过平面压缩试验及振动台试验建立减振滑靴非线性数值模型,据此模型代入简化后火箭橇动力学方程中分析了包含减振滑靴火箭橇系统的在轨力学特性,并通过火箭橇试验对数值结果加以验证。计算结果表明:减振滑靴可将冲击峰值衰减30%;结合柔性立柱组成的火箭橇多级减振系统,被试品处400 Hz低通滤波后过载均方根降低为15g,满足了导引头类等被试品对火箭橇试验在轨力学环境的低过载需求。

“地质通”APP系统研发与应用研究

现代地理信息技术和地理数据云存储为地质工作智慧化建设提供了有力的技术支撑。本文应用移动地理信息系统(GIS)开发技术研发了“地质通”APP系统,应用Vue框架、Node.JS、Javascript等开发工具,集成Openlayers和高德地图API等开源GIS开发工具,实现了系统中全要素地质数据集成与移动共享、多专题地质数据叠加显示与分析,以及人员定位跟踪等功能,为地质工程管理人员和野外作业人员提供了高效的地质资料移动查阅、地质项目管理、数据采集、控制红线排查、轨迹跟踪监管等服务。该系统还集成了设备唯一标识码与密码认证,实现了专人专设备管理机制,保证了数据的安全性,便于业务人员实时在线管理和查阅全部地质资料,极大地提高了地质工程管理、野外勘查和数据采集的工作效率。

减振滑靴非线性动态特性数值分析

针对以降低火箭橇系统在轨振动为目的设计的减振滑靴,对其动态特性进行了数值分析。通过平面压缩试验及经验公式确定了减振滑靴减振层天然橡胶的本构参数,进而由有限元模型获得其非线性刚度,据此建立了减振滑靴非线性动力学模型对其求解并进行了试验验证。数值计算结果表明,减振滑靴相较于传统滑靴有着较好减振能力,其减振效率随其载荷提高而提高,但由于引入橡胶使得其在大载荷及高过载条件下易出现“跳跃”现象。根据“跳跃”现象确定了减振滑靴工作边界,典型工况下在1 Ma(350 m/s)速度下每枚减振滑靴载荷应小于311 kg,在2 Ma(700 m/s)载荷则应低于181 kg。

火箭橇靴轨间油膜压力方程的建立及求解

以雷诺方程为基础建立火箭橇在轨运行中靴轨间油膜压力方程,求出其数值解及解析解,分析研究表明:在低速条件下雷诺方程数值解与Fluent分析结果基本一致;在高速条件下对忽略惯性力及油膜宽度方向的压力梯度的解析解进行了修正,推导并获得了适用2Ma速度下靴轨间油膜压力解析解及其修正函数。研究成果可为进一步分析油膜压力对火箭橇系统在轨力学环境影响提供参考。

山东省气候变化及其对冬小麦-夏玉米产量的影响

利用1983-2015年山东省34个气象站点的气象数据,通过线性回归分析山东省1983-2015年气候变化特征;基于Matlab,Surfer绘制年平均气温、降水量及日照时数的小波系数实部等值线图进行气候周期变化的分析;利用HP滤波法提取农作物产量中的气候产量,并采用Lobell非线性回归模型和敏感性分析法探究了气候变化对山东省冬小麦、夏玉米单产的影响。结果表明:1983-2015年山东省年平均气温和降水整体呈现波动上升的趋势,日照时数呈现波动下降的趋势;气候变化的多时间尺度趋势分析显示,山东省气温在一定时间内仍将持续升高,降水量在经历短暂的增加之后将转入减少的阶段,日照时数会延续目前的下降趋势;1983-2015年山东省冬小麦、夏玉米单产及冬小麦-夏玉米周年单产呈明显的上升趋势,但气候产量波动较大;平均气温、降水量、日照时数增加对冬小麦单产有促进作用,降水量增加对冬小麦增产影响最显著,降水量每增加100 mm,冬小麦增产5.76%。夏玉米对平均气温、最低气温、日照时数的增加表现为负效应,最高气温和降水量的增加有利于夏玉米增产。冬小麦-夏玉米周年单产对最高气温、最低气温的响应表现为负效应,降水量的增加能够小幅提升周年单产。

石灰回转窑节能降耗的生产实践

石灰回转窑热耗高、成本高,通过生产现场查出了具体影响因素。通过生产工艺优化和资源回收利用提高了产能,降低了生产成本,取得了显著的经济效果。

睾丸表皮样囊肿MRI表现

睾丸表皮样囊肿(testicular epidermoid cyst,TEC)是较罕见的睾丸良性肿瘤,无恶变倾向;其发病率在所有睾丸肿瘤中约占1%[1],临床表现缺乏特异性,易与睾丸恶性生殖细胞肿瘤等疾病相混淆。本研究结合文献回顾观察TEC的MRI表现,旨在提高该病术前诊断水平。

一种在线感知的智慧园林“一张图”监管方法

针对生态园林管理中存在信息碎片化、责任模糊化、养护时效性差、统计分析不准确、公众开放程度低等问题,提出基于地理信息系统(Geographic Information System,GIS)和在线感知技术来组织和管理生态园林的方法。以东营市为研究对象,结合现代生态园林监管业务,融合了园林业务专题数据和社会公众信息资源,依托在线感知、移动智能终端、时空数据分析等现代信息技术,探索将多种园林监管数据集成于“一张图”的全方位一体化的智慧园林监管方法。实验结果表明:该方法解决了上述问题,满足生态园林建设中在线监管和服务大众的实际需求,是城市生态园林建设的重要途径。

春、夏季秦皇岛海域超微型浮游植物

2017年6月和8月,通过对秦皇岛海域的超微型浮游植物进行现场调查和流式细胞仪分析,发现了聚球藻(Synechococcus)和超微型真核藻类(picoeukaryotes)两大类群,其中聚球藻又分为聚球藻Ⅰ和聚球藻Ⅱ两个亚群。调研期间,正处于秦皇岛海域褐潮高发期。通过分析超微型浮游植物细胞丰度、碳生物量及分布特点,研究了秦皇岛海域在褐潮高发期超微型浮游植物分布及相关环境因子影响。结果表明,6月份超微型真核藻、聚球藻Ⅰ和聚球藻Ⅱ平均丰度分别为1.14×10^4个/mL、4.02×10^4个/mL和1.04×10^4个/mL,碳生物量均值分别为27.22μg/L、8.49μg/L和2.27μg/L;在8月份超微型真核藻、聚球藻Ⅰ和聚球藻Ⅱ平均丰度分别为3.27×10^3个/mL、5.79×10^4个/mL和2.58×10^4个/mL,碳生物量均值分别为6.35μg/L、13.41μg/L和5.83μg/L。超微型真核藻、聚球藻Ⅰ和聚球藻Ⅱ在6月份和8月份表现出不同的分布特征。超微型真核藻的细胞丰度从6月到8月明显降低一个数量级,说明8月份过高的水体温度与低浓度的营养物质等因素限制了超微型真核藻中褐潮种的生长。聚球藻Ⅰ和聚球藻Ⅱ细胞丰度在6月份呈现从河口到近岸逐渐升高的分布趋势,而超微型真核藻呈现下降的分布趋势。与6月份聚球藻Ⅰ和聚球藻Ⅱ细胞丰度分布相反,超微型真核藻和聚球藻Ⅰ细胞丰度则在8月份呈现从河口到近岸逐渐降低的分布趋势,而聚球藻Ⅱ细胞丰度的区域分布趋势不明显,主要分布在水体表层。通过对超微型真核藻、聚球藻Ⅰ和聚球藻Ⅱ与环境因子相关性分析表明,6月份硝酸盐与铵盐是聚球藻Ⅰ细胞生长的主要控制因子,而聚球藻Ⅱ与环境因子没有明显的相关性,超微型真核藻的细胞丰度与硅酸盐浓度呈正相关。在8月份,超微型真核藻细胞的生长受到多种环境因子(硝酸盐、亚硝酸盐、硅酸盐、磷酸盐、温度以及光照)的共同作用的影响,聚球藻Ⅰ细胞丰度与硝酸盐呈正相关,温度与光照则是影响聚球藻Ⅱ细胞分布的关键因素。

强化方法对重载齿轮弯曲疲劳强度影响的研究现状与建议

齿轮传动系统以传动比准确、稳定可靠、寿命长、效率高、结构紧凑等优点,被广泛应用于各种机械设备中,直接决定着整机产品的性能。重载齿轮的主要失效模式是磨损、点蚀、胶合与断裂,其中,断裂带来的灾难和损失最大,而断裂失效中又以弯曲疲劳断裂为主。近年来,有关重载齿轮的研究成果表明,表面强化技术已成为实现重载齿轮的高弯曲疲劳极限和长弯曲疲劳耐久寿命等高性能要求的核心技术。然而,随着军用车辆、舰艇、航空航天器、高速铁路设施等技术的进步与发展,其动力传动机构进一步要求重载齿轮具有高质量、高效率、低变形、低成本的“二高二低”等特点,传统单一的表面强化技术已难以满足重载齿轮表面性能的要求。因此,研究具有“二高二低”的重载齿轮表面强化方法显得极为迫切。近年来,一些新型的表面强化技术和表面复合强化技术正在替代传统的表面强化技术,如机械能表面强化技术、高能束表面强化技术及复合表面强化技术等已经在重载齿轮表面强化的处理上得到了一定的应用,并取得了良好的工程实用效果。通过复合多种表面强化技术,比如热喷涂与喷丸相结合的复合强化工艺等,可以实现齿轮综合性能的协同提升。本文简要分析了重载齿轮服役工况与弯曲疲劳失效机理,总结了残余应力、粗糙度、渗层在重载齿轮服役过程中的重要作用。综述了不同表面强化技术在重载齿轮中的研究和应用现状,其中微粒喷丸、激光喷丸、稀土催渗、脉冲磁场强化等表面强化新技术越来越受到国内外研究者的重视。文中阐述了这些强化技术的基本原理、技术特点和应用效果,最后就今后重载齿轮强化的发展提出了若干建议,以期为工业应用中重载齿轮的使用提供参考,提高其服役安全性。

2012—2015年北京市空气质量指数变化及其与气象要素的关系

根据2012—2015年的空气质量指数(AQI)日报数据与同时段的气象数据,采用统计方法和广义加性模型(GAM)对空气质量指数的时间变化及其与气象要素的关系进行了分析,结果表明:2012—2015年北京市空气质量整体呈现下降趋势,冬春季空气质量较差,夏秋季的较好,冬季容易产生重污染天气,春季污染天气频发。北京空气质量存在一定程度的周末效应,表现为周末空气质量较差,工作日相对较好。整体上空气质量指数与风速、日照时数、降水量、平均气温和最高气温呈负相关,与湿度呈正相关,不同季节和不同级别空气质量下的AQI与气象要素相关性差异较大。通过广义加性模型得到AQI与降水量呈线性关系而与其他气象要素均呈非线性关系,气象要素在不同数值范围内对AQI的影响趋势和程度存在显著差异。

改进FAST和对立颜色特征的向量场一致性匹配

针对目前传统图像匹配算法在复杂环境下存在误匹配点对过多、稳健性较差等问题,本文提出一种基于改进FAST的特征点提取,结合对立颜色特征的图像匹配算法。首先,利用改进FAST算法提取的角点作为特征点,结合改进的Opponent SIFT算法对特征点进行描述;然后,使用基于字符定位算法对提取的特征点对进行粗匹配,降低整体匹配过程中特征点对误匹配的风险。最后,为了规避因RANSAC算法易陷入局部最优解而导致正确点对被误剔除的问题,运用向量场一致性替代RANSAC进行提纯,降低误匹配率。通过对比试验表明,改进算法匹配准确率均大于91%,且对差异变化具有较好的稳健性、适应性。

基于OpenCV的近景图像增强和分割算法研究

本文通过对近景图像的对比度和亮度进行分析实现了自动选择图像增强算法的方法,分别对金字塔均值漂移分割算法、分水岭分割算法和GrabCut分割算法进行了对比研究。经实验表明,图像对比度太小、亮度太高或太低对近景图像分割都会造成不利的影响,伽马变换增强算法适合调整亮度较高的图像,直方图均衡化增强算法适合调整亮度较低的图像。分水岭分割算法和GrabCut分割算法不适合近景图像多类别的自动分割,而金字塔均值漂移分割算法是基于核密度梯度估计的无参数快速统计迭代算法,可实现类别自动分割,分割精度较高,而且利用建立金字塔结构可进行多尺度分割。本文的研究成果对自动选择最佳的图像增强算法和分割算法以及参数设置具有重要的参考价值。