基于重参数化的轻量化非机动车目标检测

针对非机动车检测中目标数量多易被遮挡、检测模型参数量较大且检测速度慢的问题,结合YOLOv8算法和HGNetV2网络,提出一种基于重参数化的轻量化非机动车目标检测算法RCH-YOLO。使用基于HGNetV2改进的重参数化骨干网络,减少参数量和计算量,提高检测速度;在此基础上,使用Slim-neck改进颈部网络,并在检测器中使用TGConv卷积,降低网络复杂度的同时保持准确性;采用Wise-IoU损失函数计算定位损失,加速模型收敛速度,提高对重叠目标的识别准确率。实验结果显示,相较于基准模型,RCH-YOLO算法平均检测精度提高了0.3个百分点,参数量、模型大小和GFLOPs分别降低了47.9%、44.2%和54.9%,验证了其有效性。

基于NSGA-Ⅱ与CFD的H型垂直轴风力机翼型优化设计

为解决因垂直轴风力机叶片的传统配比式研究灵活性不足而导致产生局部最优解的问题,使垂直轴风力机在应对复杂多变的实际问题时有更佳的转化效率,针对在役翼型的升力系数、阻力系数等多项气动性能指标进行优化,以提高空气动力学性能。通过采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithms-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)进行寻优并结合翼型参数化得到优化翼型,然后对优化翼型各气动性能指标进行仿真验证。结果表明:优化翼型空气动力学性能有了显著提升,升阻比提高了20.85%、升力系数提高了17.35%且阻力系数降低了2.91%。验证结果表明:优化翼型较原始翼型风能转化效率有了一定提升,在低风速下,优化翼型所对应的垂直轴风力机有更良好的自启动能力且适应的风速更大、风能转化效率更高。此优化设计将带精英策略的快速非支配排序遗传算法与计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)仿真相结合,可为垂直轴风力机风能转化效率的提升研究提供新的思路。

非标设备参数化设计的研究与应用

随着数字化交付时代的到来,很多重要的油气田地面工程项目都要求进行数字化交付,完成全站场的三维模型建立。其中油气田非标设备种类多,零部件多,装配关系复杂,建模难度大。为了提高非标设备的建模效率,利用C#语言对SolidWorks进行二次开发,首先通过建立参数化零部件、后端数据库、前段界面及后台程序设计,实现设备零部件参数化;进而根据设计实际装配情况并应用基于C#的SolidWorks自动装配语句,实现参数化的零部件在设备上的自动装配,完成非标设备参数化建模。结果表明:应用非标设备参数化软件开发的成果,设备建模效率提高3~5倍。此外,在设备参数化完成的基础上,对设备参数化的数据进行加工处理,并对设备模型转工程图出图进行有针对性的二次开发,尤其是尺寸的自动标注,将实现设备模型转工程图自动出图,自动出图的实现将会大幅提高非标设备的出图设计效率。

湍流通量参数化方案的非迭代方法研究

基于Hgstrm(1996)和Beljaars et al.(1991)的研究工作,沿用Louis et al.(1982)和Launiainen(1995)的思路,本文采用多元回归分析方法,研发了一种采用非迭代方法的湍流通量参数化方案。该方案直接用整体理查森数、空气动力学粗糙度长度和热力学粗糙度长度对稳定度参数进行参数化,从而避免了通过循环迭代计算Monin-Obukhov长度。该方案不仅有效地节省了CPU计算时间,而且其计算结果与迭代方案(BHH方案)的计算结果非常接近。

六种非感应起电参数化方案对南京一次雷暴电荷结构的数值模拟分析

利用三维非静力中尺度数值模式Meso-NH中的六种非感应起电参数化方案,采用理想场模拟南京地区雷暴云不同阶段的电荷结构特征,重点分析了雷暴云发展期雪、霰电荷密度对电荷结构的影响,并将成熟期的电荷结构与观测资料比较。结果表明,在雷暴云发展期,电荷分布在上升气流内且高度较高,TAKAH方案为反偶极结构,GARDI方案为三极结构,SAUN、BSMP为反三极结构,SAP98方案为正偶极结构,HELFA方案呈多层结构。在成熟期,电荷分布高度降低,有正负电荷共存区产生。模拟结果中,雪与霰是主要的荷电载体,荷电量及极性与方案有关。雪的电荷密度对云顶的电荷密度影响较大,霰的电荷密度对中下层的电荷密度影响较大。成熟期的电荷结构与VHF宽带干涉仪和雷声联合定位结果对比,SAP98方案模拟结果更符合该次雷暴云电荷结构。

重庆地区一次雷暴云电过程及其对初始云滴数浓度响应的数值模拟

采用耦合了Saunders和Takahashi两种非感应起电参数化方案的RAMS(Regional Atmospheric Modeling System)模式,对重庆地区一次雷暴过程进行模拟,对比分析了两种起电参数化方案下,电荷开始分离时和雷暴云发展到成熟阶段时的水成物粒子的分布、所带电荷密度以及雷暴云的电荷结构分布。模拟结果表明,在Saunders起电参数化方案下,雷暴云的电荷结构从起电到放电都呈现偶极性特征,而在Takahashi参数化方案下,雷暴云的电荷结构则由反偶极性发展成正偶极性。为研究CCN(cloud condensation nuclei)对雷暴云的影响,本文进行了两组敏感性试验,随着云滴初始数浓度增加,雷暴云的电荷结构没有发生极性翻转,但雷暴云中电荷量增加,电荷分布区域变大,有利于闪电发生。在Saunders起电参数化方案下,当云滴初始数浓度大于2 000 cm-3时,电荷量变小。通过分析微物理量场和微物理过程发现,随着云滴初始数浓度增加,冰相粒子质量混合比增加,在Saunders起电参数化方案下,当云滴初始数浓度大于2 000 cm-3时,霰粒子质量混合比减小。验证了CCN的变化能影响云的微物理过程,从而影响雷暴云的电荷分布以及闪电的发生,尤其是冰相物质的变化显著影响了雷暴云的起电过程。

关于大气涡动热通量参数化问题研究

用NCEP/NCAR等再分析资料计算和分析表明,月平均瞬变涡动热通量和月平均温度梯度的局域相关性很低,甚至在一些纬度是负相关,更严重的是二者之间存在非线性的多值对应函数关系。如果用非局域参数化,参数化水平将有所提高,但改进并不明显。通过与分子运动论输运理论进行数学、特别是物理类比提出了考虑“风暴路径”效应的瞬变涡动热通量的参数化方案,经再分析资料的检验,结果表明它能大大提高参数化的水平。其次,还证实采用空间非局域参数化仍然是进一步提高瞬变涡动热通量参数化水平的方法之一。此外,资料分析显示中高纬度纬向平均温度梯度和纬偏涡动温度通量之间也存在负相关及多值函数关系,说明仅用温度梯度去参数化纬向平均涡动热通量难以得到好的结果,需要考虑多元参数化或非同步参数化等。

非合作航天器逆深度参数化姿态估计

为了实现对空间失效卫星、空间碎片等非合作目标,尤其是具有自旋运动特性的目标进行在轨服务或者离轨清除,需要精确完成追踪飞行器与目标飞行器之间的相对姿态测量。首先,以逆深度参数化表示相机在世界坐标系下的坐标值、高低角、方位角和深度信息,可以有效解决小视差情况下的单目视觉姿态估计。其次,建立了相机相对于非合作目标的运动模型和测量模型。最后,基于单点随机抽样和扩展卡尔曼滤波实现了相机和目标之间的相对运动姿态估计。实验结果表明:对于三轴稳定目标,接近过程中姿态测量精度约为0.5°;对于匀速慢旋目标,相对角度误差约为3.5%,平均角速度误差约为0.1°/s。可以满足工程上空间非合作目标相对姿态测量的使用需求。

基于NURBS离心式压气机参数化造型设计及气动优化

基于特征造型技术进行含扩压器离心式压气机参数化造型方法的研究。将叶轮分解为叶片和轮盘两个特征,径流式叶片型线采用非均匀有理B样条表达,直纹面实现叶身成型;扩压器叶片型线利用具有三阶导数连续的五次多项式法构造,以叶根型线草图拉伸生成扩压器叶片实体模型。在CAD(computer aided design)软件二次开发基础上实现离心式压气机模型自动创建,以径流式叶片控制点周向转角和扩压器安装角为设计变量,利用全局和局部优化算法组合寻优,实现离心式压气机气动优化,改善压气机气动性能。结果显示优化后径流式的叶型呈现明显的倾斜特征。

一种求解最优控制问题的非均匀控制向量参数化方法

传统的均匀参数化方法在求解固定终端时刻最优控制问题时,不能精确地逼近最优控制轨迹。针对这一问题,提出一种非均匀控制向量参数化的数值解法。首先将控制时域离散化为不同长度的时间段,各时间段长度作为新的优化参数;然后引入时间尺度因子,将非均匀参数化的最优控制问题转化为标准化时域上的均匀参数化问题;最后建立目标和约束函数的Hamilton函数,通过求解伴随方程计算梯度,采用序列二次规划方法获得数值解。针对两个经典的化工过程最优控制问题进行仿真研究,仿真结果验证了所提出算法的有效性。

基于GIS的流域水文模型-SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型的动态研究

针对我国非点源污染模型应用研究的需要,本文系统地介绍了SWAT模型的原理及其数据准备与处理过程,对模型的空间参数化、研究流域的空间离散化以及结合GIS建立流域基础信息库管理和输入模型所需数据等工作进行了简要说明.最后对SWAT模型的应用情况和研究前景做了总结与展望.

水汽场初值调整及其对华南降水预报贡献的研究

该文利用ＧＭＳ多通道气象卫星资料推导得到的降水资料估算出的加热率，作为非绝热的非线性正规模初始化过程中的非绝热强迫项，进行风压场的初值调整，再采用一个与模式中的对流参数化方案相反的逆运算方案，进行水汽场的初值调整．以保证初始时刻按模式的物理参数化方案计算得到的加热率与由卫星推导的加热率一致．这一方法在非绝热的非线性正规模初值化的框架中，使初始时刻的水汽场得到调整．既实现了传统的初始化目标，又提高了模式对降水的短时预报效果．对华南的两个个例的试验结果表明该文的方法是有效的．

SWAT模型在非点源污染研究中的应用与展望

在简要介绍非点源污染SWAT模型发展历程的基础上,论述模型数据处理及数据库建立过程,从模型适用性、参数敏感性及模型改进方面分析了模型应用研究现状,指出应在模型参数获取、减小模拟误差和短期污染过程模拟等方面加强研究以提高SWAT模型应用于非点源污染的研究水平。

整机环境下的风扇/增压级叶片气动优化

采用自主研发的三维粘性气动优化设计平台对某双涵道风扇/增压级进行了气动设计优化;采用NURBS技术对该风扇/增压级各排叶片进行了参数化造型,包括二维叶型的参数化表达以及基迭线的弯、扭联合造型;采用NUMECA商用软件进行了风扇/增压级三维内外涵联算作为气动性能评估指标;基于该风扇/增压级三维内外涵联算,采用iSIGHT优化软件对风扇/增压级各排叶片进行了气动优化设计。在整机流量降低0.3428%的情况下,内涵增压级效率提高了1.43%;对风扇优化,在整机流量基本不变的情况下,整机效率提高了1.566%,并扩大了增压级的稳定工作范围。

测试程序集组件化设计研究与实现

针对自动测试系统设计过程中,测试程序存在的开发效率低、语义不统一、维护难度大,对开发人员技术水平要求较高,阻碍自动测试系统整体开发速度及推广应用等问题,文中开展测试程序集组件化设计研究,并通过软件设计实现相关功能,改变测试程序集的设计方式。首先,构建测试程序集设计所需资源库,动态识别提取资源库相关信息,并结构化表达;其次,对测试程序集内容要素进行分类,结合UI设计开发对应的组件,组件关联资源库结构化信息,实现拖拽组件、组件内容参数化设置的非编码设计方式以及自动生成源代码;最后,采用Python脚本语言与PyQT界面设计工具,结合测试程序集设计流程,开发相应的软件功能,将测试程序集设计界面呈现给设计师。实际使用证明,测试程序集设计软件操作简单,自动生成的源代码可被自动测试系统软件平台执行,提高自动测试系统的开发效率。

中尺度数值模拟中的边界层多尺度湍流参数化方案

该文在多尺度湍流理论的研究成果基础上 ,将边界层湍流风谱与平均量的梯度相联系 ,建立了边界层多尺度湍流参数化子模式 ,之后放入MM5模式中进行了个例模拟研究 ,并与MM5模式附带的MRF边界层参数化、Blackadar高分辨率边界层参数化的模拟结果进行比较和分析。结果表明 ,多尺度湍流理论能够反映出实际大气边界层中热量垂直输送的规律 ,将其用于中尺度数值预报模式的边界层物理过程参数化是可行的 ;多尺度湍流参数化在地表层和边界层内各个层次上都着重考虑含能量最大的涡的作用以及水平热力不均匀性的影响 ,因此在地形和下垫面比较复杂的区域 。

SolidWorks中的非圆齿轮实体建模方法研究

非圆齿轮因其节曲线为非圆形,目前的三维CAD软件还无法直接进行实体建模。研究了非圆齿轮轮齿设计方法及计算方程,采用Visual Basic语言进行SolidWorks二次开发,论述了系统开发的具体过程。以常用的椭圆齿轮为例实现了参数化实体建模。

水轮发电机组的二参数鲁棒控制器设计

提出了一种简单新颖的水轮发电机组鲁棒控制器设计方法,并将其应用到一个高阶、非最小相位的水轮发电机组中.该方法的主要特点是被控对象的所有稳定控制器均可用两个独立的自由参数q1和q2来描述.以我国某水电站的真实数据对所设计的控制器进行计算机仿真.仿真结果表明:在系统参数发生变化的情况下,所提出的控制策略能保证水轮机调节系统获得鲁棒稳定性和良好的动态性能.

采用积累弦长法拟合3次NURBS曲线

根据已知的3次非均匀有理B样条(NURBS)曲线型值点,采用效果较好的积累弦长参数化方法构造节点矢量,从而得到B样条基;利用带权控制顶点的矩阵计算出全部控制顶点,最后拟合出所要求的曲线.拟合结果表明,该方法可以反映数据点按弦长的分布情况,适用于构造任意次非均匀有理B样条曲线节点矢量参数的计算,较好地适合于工程实践的应用.

无铰泵缸体转动规律的参数化研究和实现

根据无铰泵缸体独特的转动规律,利用UGNX软件所提供的表达式、规律曲线和优化等功能,再现了缸体转动之变化规律,并实现了相关曲线的绘制和极值的优化求解。这一过程是参数化的、自动化的和集成化的,非常方便于设计的系列化,最后实例说明了上述实现的正确性。