机电系统网络控制课程的多维度混合式教学探索与实践

针对研究生课程机电系统网络控制的教学现状与发展需求,开展多维度混合式教学探索与实践。构建包含课堂讲授、资源库、专题研讨等在内的线上线下多维度教学体系;针对主题研讨实践环节引入翻转课堂,以项目驱动和研讨式教学引导学生分组完成课程相关的项目任务,掌握并运用所学知识分析解决问题,体验科学研究的过程与思维方法,形成理论知识到科研实践的闭环训练;最终建立形成性和终结性相结合的多元考核评价体系,旨在通过课程学习培养专业基础扎实、科研素养和工程实践能力突出的高端创新型人才。

气流场驱动喷射3D打印熔融聚乳酸微细纤维及表面浸润性调控

提出了一种高速气流场驱动喷射高效三维(3D)打印熔融聚乳酸微细纤维的方法,分析了高速气流致熔融材料剪切破碎原理,研究了打印工艺中供料气压、气流流速、打印高度等关键参数对微细纤维直径分布及结构孔隙率、截面尺寸的影响规律。并对所获得的聚乳酸微细纤维进行了表面浸润性测试。结果表明,该工艺相对于静电纺丝等微细纤维制造方法,加工效率提高10倍以上。通过控制不同的打印参数,可以有效实现纤维直径在6~18μm、孔隙率在55%~96%范围内的有效调控。通过3D打印工艺,可实现具有宏观路径可控、微观具有高孔隙率微纤维结构的制作。表面浸润性结果显示,打印微细纤维由于材料分子基团及高孔隙率综合作用,具有疏水性及粘附性特征,通过对微观局部进行亲水处理,实现了同一材料局部疏水和亲水共存结构的制作,证明了该方法表面浸润性调控的有效性。

参量共振单摆的理论与实验研究

为了将参量共振引入基础物理实验教学,搭建了参量驱动单摆实验系统,并从理论和实验上研究了平衡点附近的运动.理论上,利用微扰方法计算了轨道的一般形式,在此基础上确定了参量共振带的边界,并得到了轨道特征量与驱动参量(频率与幅度)的依赖关系.实验上,利用2个一维激光位移传感器组装成二维位移传感器,实现了单摆轨迹的实时测量.在参量共振带内,测量了不同驱动频率下的轨道发散指数和振子-驱动相位差;在参量共振带的中心,测量了发散指数与驱动幅度之间的关系;在参量共振带的外边缘,测量了轨道包络的拍频和调制深度与驱动频率的关系.所有测量结果都与一阶微扰计算符合良好.

综合天气相似分析方法及其气象预报服务应用

为改进传统“切片”式天气形势相似分析方法存在的不同切片相似结果不一致、预报稳定性欠佳问题,借鉴大数据思维,将天气系统视为一个由高中低层大气相互配合、静力热力动力条件相互影响的综合体,以多种气象要素再分析格点资料为基础,采用机器学习PCA方法对原始数据进行降维、浓缩,经归一化处理后构建出适于综合天气相似分析的样本衍生特征因子矩阵;然后使用KNN算法计算样本间各特征维度的相似距离、并结合方差贡献率赋予其相应的权重,最终按综合相似距离大小排序给出目标样本在历史天气形势库中的综合最相似序列,从而实现对传统相似天气预报方法的升级改进。对比分析和测试应用表明,该方法可提供多要素、多层次“立体”综合相似下的一致性结论,有助于预报员更好地理解天气系统结构和演变过程、进而更准确地研判可能发生的相关天气现象,在精细化气象预报服务方面有良好的应用前景。在2023年以来的几次广西区域性极端降水气象预报服务中,该方法取得了较为显著的应用效果。

“双一流”建设背景下的大学生创新能力培养

针对大学生创新能力不足的问题,在深入分析大学生创新能力培养现状的基础上,以“模拟电子技术”课程为例,提出了实践教学“三步走”策略,多维度融合创新能力培养与课题驱动的培养模式。实践结果表明:该培养模式可以有效地提升学生的工程实践能力和创新能力,为大学生创新能力培养提供了借鉴。

数据驱动的气动热建模预测方法总结与展望

气动热的准确预测是指导高超声速飞行器设计的基础。在经典气动热预测方法愈发难以满足工程中高效准确的气动热预测需求的背景下,近年来蓬勃发展的数据驱动气动热建模预测方法逐渐成为气动热预测的新范式。对此,首先阐述了数据驱动气动热建模预测方法和经典气动热预测方法的相互关系。然后,从建模思路上将数据驱动气动热建模预测方法归纳为3类,即气动热特征空间降维建模预测、气动热逐点建模预测和气动热物理信息嵌入建模预测,并对这3类方法进行了详细介绍和分析总结。数据驱动气动热建模预测方法不仅比工程算法准确,而且和采样方法结合后,还能够有效降低实验测量和数值计算的工作量,给出的模型也更加高效简洁。最后,对数据驱动气动热建模预测方法的发展趋势进行了展望,指出数据驱动技术与经典气动热预测方法的深度结合、气动热物理信息嵌入建模预测方法和气动热预测大模型将会是未来研究的要点。

数据驱动的多维联动机制在提高耳鼻咽喉科首台择期手术及首台大型手术开台准点率中的应用效果观察

目的探索数据驱动的多维联动机制在提高耳鼻咽喉科首台择期手术及首台大型手术开台准点率中的应用效果。方法以2023年2~4月我院耳鼻咽喉科实施的835例首台择期手术及175例首台大型手术为对照组,分析开台准点率现况及开台延迟要因,建立数据驱动的多维联动干预机制以促进手术准点率的提升。以2023年8~10月我院耳鼻咽喉科实施的702例首台择期手术及137例首台大型手术作为观察组,比较分析多维联动干预机制干预前后首台择期手术及首台大型手术准点开台率、平均开始时间及其他相关指标的改善程度。结果数据驱动的多维联动机制实施后,首台择期手术开台准点率由71.6%提升至78.1%(χ^(2)=8.35,P<0.05),平均开始时间提前14min(t=3.2,P<0.05);首台大型手术准时开台率由38.3%提升至64.2%(χ^(2)=20.7,P<0.001),平均开始时间提前47min(t=3.98,P<0.001)。结论数据驱动的多维联动机制可有效提高耳鼻咽喉科首台择期手术及首台大型手术开台准点率,有助于提升手术团队协作能力并提高医院运转效率。

“双元驱动、三维融通”的《内科护理学》课程思政教学实践

护理专业的本质决定了其必备的人文内涵,护生不仅要有精湛的专业技能,更要具备良好的职业素养和高尚的道德情操,将“课程思政”融入护理专业教育有助于培养德才兼备的护理人才。《内科护理学》是护理专业核心课程,在《内科护理学》课程教学中加强思政教育,是培养高素质护理专业人才的必由之路。文章阐述了《内科护理学》“双元驱动、三维融通”的课程思政建设与实践方案、教学成效及教学反思,以期将专业知识、技能与思政教育有机结合,并与后续临床实习有效衔接,充分发挥专业课的育人功能,实现立德树人的目标,为培养德才兼备的护理人才提供保证,同时也为专业同类课程开展课程思政提供借鉴。

基于项目驱动的高职思政课程立体化实践教学模式研究

针对当前高职思政课实践教学面临的学生参与积极性不高、教学方法亲和力不足、教学内容针对性不强、教学平台融合度不足、教学评价反馈度不够等问题,进行思政课教学模式探索并提出基于项目驱动的高职思政课立体化实践教学模式,总结高职思政课实践教学的改进建议,实践证明该模式整体上提升了学校的办学水平和质量,提高了教师的思政课实践教学能力和学生的思政综合素养。

二维弹塑性磁流体力学数值模拟

为了研究物质弹塑性对磁驱动实验运动过程、不稳定性发展等的影响,在MDSC2程序的基础上,增加了弹塑性模块,研制了包括弹塑性的磁流体力学程序,并进行了弹塑性项影响的数值模拟和分析。数值模拟表明:没有初始扰动时,弹塑性项几乎不影响套筒内外半径的运动轨迹;有初始扰动时,弹塑性项对磁驱动固体套筒的Rayleigh-Tayor不稳定性有明显的抑制作用。

太湖水动力学三维数值试验研究──1.风生流和风涌增减水的三维数值模拟

本文建立了太湖风生流和风涌增减水的一个三维数值模型．该模型可对垂直方向进行多层次划分，且各计算网格点层数一样，模拟计算了1997年8月的11三号台风对太湖水位和湖流作用．用环湖六个水位站水位过程资料对模型计算出的水位进行了验证，并用太湖梅梁湖湾口的实测流速资料对模型计算出流场进行了检验．结果表明模拟计算的水位过程与实测资料吻合一致，模型基本上反映了实际流场的结构，模型的结果还显示太湖风生流存在垂直切变，底层湖流为补偿流，中间为转换层．

基于大维数据驱动的油气管网泄漏监控模糊决策方法

输油管网状态量多及工艺复杂,难以建立精确的管网数学模型,为了能够实时监控管网的安全运行情况,本文提出一种基于大维数据驱动的管网泄漏监控模糊决策方法.首先利用管网现有的数据信息,在不对数据进行降维处理的情况下,从信息物理系统的角度出发,将油气管网的拓扑结构、阀门开度等管道物理数据以及压力、流量等运行信息数据结合起来对复杂管网系统建立数据驱动模型.然后基于大维随机矩阵谱理论,将得到的信息物理数据协方差矩阵谱分布及圆环率作为模糊决策的条件对管网运行情况进行判断.当管网拓扑发生动态变化时,提出的方法可以有效地解决误报率高的问题.最后通过仿真及实例的分析,可以证明所提出方法的有效性.

二维磁驱动数值模拟程序MDSC2的验证与确认

为了对磁驱动实验提供高置信度的数值模拟,需要开展磁流体力学程序的验证与确认。采用人为解比较法、网格收敛性研究和与成熟程序比较等方法,对二维磁驱动数值模拟程序MDSC2进行了程序验证。数值模拟表明:MDSC2程序正确地表示了磁流体力学模型,其中热扩散、磁扩散的离散格式具有二阶收敛精度。采用与磁驱动实验相比较的方法,进行了MDSC2程序的确认。对聚龙一号装置上的PTS-061发次磁驱动单侧飞片发射和PTS-122发次磁驱动双侧飞片发射实验进行了模拟,模拟的飞片自由面速度与实验测量的飞片自由面速度相一致;对FP-1装置上的固体套筒实验进行了模拟,模拟的套筒内外半径与实验测量结果相一致。MDSC2程序能正确模拟磁驱动单侧飞片发射、磁驱动双侧飞片发射和磁驱动固体套筒等磁驱动实验。

太湖水动力学三维数值试验研究──2.典型风场风生流的数值计算

本文用垂直方向均分五层，水平网格距离为1km的压缩σ坐标系下的三维数值模型，计算了太湖典型风场SE，NW，SW风生流．分析了太湖湖流及由各层流场平均得到的整层平均流态在这三种典型风场作用下随时间的演变特征；探讨了风应力、水面倾斜压强梯度力、湖底摩擦力三者对湖流垂直结构的影响，初步揭示了太湖湖流垂直结构形成的机理．

基于运动/力传递性能的索并联机器人尺度综合研究

索并联机器人使用柔性绳替代传统并联机器人的刚性连杆,以控制末端动平台,在搬运、医疗康复等领域得到了广泛应用。为了解决索并联机器人设计过程中存在的尺度综合问题,对索并联机器人的性能评估指标进行了研究。首先,根据螺旋理论确定了索并联机器人驱动输入与运动输出的运动/力传递关系,并提出了局部运动/力传递性能指标,评估了其在指定工作空间下的全局运动/力传递性能;然后,借助空间模型法,得到了索并联机器人在参数设计空间的性能图谱,并基于参数设计空间的性能图谱,对索并联机器人进行了尺度综合,以得到优化后的尺寸参数;最后,采用了平面3自由度索并联机构的试验样机,对运动学可达工作空间进行了试验验证,试验了得到了优化尺寸参数下的运动可达工作空间。研究结果表明:利用尺度综合方法优化后的机构允许姿态角达到|θ|≤60°的工作空间,占总工作空间的95.1%,可达工作空间提高了29.4%;优化后机构姿态角达到|θ|≤80°的工作空间,占总工作空间的67.3%,可达工作空间提高了81.3%;优化后允许机构姿态角达到|θ|=80°的工作空间,占总工作空间的14.5%,可达工作空间提高了172%。因此,对运动/力传递性能尺寸参数进行优化,可避免索并联机器人工作空间内的奇异位形,满足绳索单向力传递的特性要求,可在索并联机器人设计中作为尺度综合的依据。

聚龙一号上磁驱动铝飞片发射实验的数值分析与再设计

聚龙一号上PTS-151发次实验中,磁驱动加速370μm厚飞片测得的最大速度为18km/s,磁驱动加速482μm厚飞片测得的最大速度为19km/s。采用MDSC2程序,对PTS-151发次实验进行了数值分析,结果表明:PTS-151发次实验中测量的最大速度的含义不同于以往文献中飞片的最大速度。以往文献中发射飞片在测试过程中自由面未被烧蚀,测试的最大速度为飞片自由面速度;PTS-151发次实验中两个飞片在测量过程中自由面被烧蚀,实验测量的最大速度为飞片被完全烧蚀前的一瞬间飞片内部最后一个固体面的速度。在飞片自由面未被烧蚀之前,370μm厚飞片的计算最大自由面速度仅为7km/s,482μm厚飞片的计算最大自由面速度仅为11.8km/s,远低于测量值。对PTS-151发次实验条件下飞片尺寸进行了再设计,飞片厚度为680μm时最优,既能保证自由面未烧蚀,又使得飞片的速度最大,达到17.5km/s。

洱海湖泊及湖湾三维水动力模型构建及特征分析

基于环境流体动力学模型EFDC(Environmental Fluid Dynamic Code),建立了洱海湖泊及湖湾的三维水动力模型.利用洱海2010和2011年实测的水位、库容、流速和温度资料对模型进行了率定和验证.水动力模拟结果与实测资料吻合度较好,表明水动力模型能够很好地反映洱海的水位、流速和水温等变化过程.应用模型对洱海湖泊及湖湾的水动力状况进行模拟,研究八个典型风场作用下洱海全湖及局部湖湾的特征流态.最后,利用模型研究在主导风作用下的洱海风生流过程,分析各个阶段的流场特征及风应力平衡情况.研究结果初步揭示了洱海的水动力过程,为洱海的水环境管理和水质改善提供理论基础和技术依据.

带窗口磁驱动准等熵压缩实验模拟

在二维磁驱动数值模拟程序MDSC2中增加了LiF材料的材料参数和功能模块,使MDSC2程序具有了求解带窗口磁驱动准等熵压缩实验的能力。采用MDSC2程序,对大电流脉冲功率装置上的exp-3-window、exp-6-window带窗口磁驱动准等熵压缩实验进行了模拟。数值模拟结果表明,二维磁驱动数值模拟程序MDSC2能正确模拟带窗口磁驱动准等熵压缩实验exp-3-window和exp-6-window的全过程,模拟的飞片/窗口界面速度在飞片/窗口界面速度的上升阶段、峰值附近和卸载阶段与实验测量基本一致,验证了新程序的计算有效性。MDSC2程序对带窗口磁驱动准等熵压缩实验的正确模拟有助于磁驱动样品物性实验的研究。

基于多元大数据平台的用电行为分析构架研究

随着智能电网的发展,越来越多的测量装置向底层延伸。高级测量体系和配电网的发展不可避免地使用户用电数据量呈几何倍数增长,另一方面,电网也在积极寻求方法让需求侧可以充分地参与电网调控,增强电网可控性和经济性。在上述背景下,运用配用电数据分析用户用电行为建立相关驱动方法,可充分利用现有资源,为政府政策制定、电力公司业务拓展和用电行为引导提供新的解决思路。在配用电数据采集、聚合、处理和应用等方面提出了以大数据平台为基础的整体构架,设计了基于流处理和批处理的数据驱动方法,提出了适用于多维大数据用电行为分析的随机矩阵相关性算法,最后讨论了用电行为分析面向不同对象的应用场景。

关于Gurney公式的强度效应修正

为了使Gurney公式能够在考虑材料强度的前提下预测爆轰驱动速度,采用量纲分析的方法,分析了影响柱壳爆轰驱动的主要因素,建立了抛射速度与主要物理量的函数关系.此函数关系经分离变量后,分别通过理论分析和数值仿真予以确定.分析表明,随着屈服应力的提高,壳体的径向极限速度下降,断裂时间提前.柱壳爆轰驱动的强度效应不容忽略.利用炸药爆速、炸药与柱壳的质量比、柱壳材料的屈服强度和密度等参数,通过拟合公式能够预测柱壳爆轰驱动的极限膨胀速度.