太赫兹激光通信的信道均衡设计

为了提升激光通信信道的利用率,消除码间干扰,设计太赫兹激光通信的信道均衡方法。基于太赫兹频段下的激光通信网络结构,选取统计学数学方法构建激光通信网络的信道模型。利用太赫兹频段直扩配准方法,处理信道均衡器的多个输出,配准激光通信信道。将信道均衡器输出的通信信号视为有限脉冲响应的滤波器,利用伪噪声序列构建Toeplitz结构感测矩阵,估计激光通信信道相位。基于信道的伪随机序列,利用信道相位生成激光通信信道冲击响应,考虑信道的并行通信,实现太赫兹激光通信网络信道均衡化处理。实验结果表明,该方法可以实现太赫兹激光通信的信道均衡,通信误码率低于0.001,信道均衡性能优越。

新能源汽车的驱动电机系统研究和设计

通过改变新能源汽车的能源消耗方式,能提高节能减排工作效果,促进新能源开发利用工作顺利进行,保证社会经济实现可持续发展。科学技术的发展决定着新能源汽车的研发进程,驱动电机系统作为新能源汽车的关键点,涉及新能源汽车研发的核心技术,相关人员要注重新能源汽车的驱动电机系统研究和设计,提高设计的合理性。

基于有向无环图的通风管道消声设计算法

传统的暖通空调(heating, ventilation and air conditioning, HVAC)系统声学设计多依赖于设计人员的经验,重复性工作多,自动化水平低。为实现智能化设计,应用有向无环图、带权有向邻接矩阵、科学计算可视化等方法将通风管道消声系统的声学设计过程系统化。提出一种能够自动计算管道内任意处噪音及特定的房间内噪声值的算法,包括三维模型构建,噪声衰减图生成,声学路径确定,声学单元解算,声学结果可视化等关键环节。实验结果表明:该系统鲁棒性强,计算结果准确,响应快速。所提算法结果与设计人员利用传统方法计算出的结果误差不超过±2%,计算时长均小于0.2 s,常见的中小规模的通风系统计算时间则在0.1 s以内。基于此算法计算得出的噪声值结果能够与三维模型结合,直观展示噪声分布情况,在通风空调系统设计过程中提供参考依据。

半乳糖氧化酶的生物学改造研究进展

半乳糖氧化酶是一种重要的生物催化剂,具有催化效率高和绿色环保的特点,在生物传感器、食品、医疗和化工等领域得到广泛应用。然而,天然的半乳糖氧化酶存在稳定性差、催化效率低、回收成本高等缺陷,限制了其在食品安全和生物医学等领域的应用。随着基因工程和蛋白质工程的发展,人们可以对半乳糖氧化酶进行有目的的改造,以提高酶的性能或者获得新功能的重组酶。因此,追求具有重要催化能力和强大功能的半乳糖氧化酶成为该领域的研究热点。本文综述了半乳糖氧化酶的分子结构、催化机理等基本信息,并分析总结了半乳糖氧化酶进行生物学改造的相关案例,旨在为半乳糖氧化酶相关研究者提供新的思路和方法。

超大地震作用下基于直接设计法的基础隔震结构抗震性能分析——以2023年土耳其地震为例

2023年2月6日土耳其发生了7.8级地震,其破坏力远超一般地震,造成了大量建筑物发生严重破坏甚至倒塌。通过对部分台站地震记录所进行的反应谱分析初步表明,该次土耳其地震的强度远远超出了目前中国抗震规范所规定的最高设防标准。因此,基于中国规范设计的基础隔震结构在该次土耳其地震作用下能否保持良好的抗震性能亟待研究。基于以上分析,该文选取采用了铅芯橡胶隔震支座的6层、8层和10层基础隔震结构为研究对象,将各结构简化为集中质量的多自由度串联模型,并使用《建筑隔震设计标准》(GB/T 51408-2021)提出的直接设计法进行了结构设计。以土耳其地震的部分台站记录作为输入激励,同时作为对比选择了22条规范9度罕遇等级的普通远场地震开展了广泛的参数研究。研究结果表明:基于中国抗震规范最高设防等级的基础隔震结构在规范9度罕遇地震作用下,结构的安全性和正常使用功能能够得到有效保证;在该次土耳其地震作用下,有相当部分情况的基础隔震结构会发生严重破坏甚至倒塌,结构变形和楼层加速度响应远超一般的常规地震;增大隔震系统周期能够有效降低上部结构变形、楼层加速度和隔震层变形;增大隔震系统屈重比虽然可以在一定程度上控制上部结构变形和隔震层变形,但是对于楼层加速度的控制是不利的。

伺服阀旋转直驱超声电机机理与特性

针对某旋转直驱式伺服阀对驱动电机小长径比紧凑型结构形式的设计要求,从伺服阀功率级200 Hz动态响应需求出发,设计了一款环形行波型超声电机。分析了超声电机的基本工作原理并建立了超声电机定子转子摩擦传动模型,搭建了超声电机特性测试实验台并进行了转矩-转速测试,实验结果与仿真结果一致,验证了电机设计的合理性。在此基础上,进行了超声电机驱动频率和驱动电压的影响特性分析,结果表明超声电机在49.8 kHz的驱动频率下具有最大的工作效率,驱动电压大于110 V时可以满足伺服阀转速与转矩工作需求,并且在49.8 Hz的驱动频率和110 V驱动电压条件下可以接近最大的工作效率。

轮胎阶梯式直压硫化内模具的运动学仿真研究

对225/40R18轮胎的阶梯式直压硫化内模具(简称内模具)进行运动学仿真研究。通过设定连杆和运动副以及用STEP函数控制内模具的运动,进行仿真分析得到了在活塞外杆、活塞内杆、宽鼓瓦、窄鼓瓦中心位置设置的观测点的位移情况。结果表明,阶梯式内模具的运动平稳、连续,且不会发生干涉。

深层、超深层定向钻井中若干基础研究进展与展望

深层、超深层定向钻井具有“垂深大与水平延伸远”的双重特征,受到复杂地层、高温高压、超长裸眼等多重因素约束,其安全高效作业面临着更大的全方位技术挑战。为此,着眼于深层、超深层定向钻井的提速提效问题,系统总结了定向钻井的发展概况与技术特点,选取了深层、超深层定向钻井中力学方面的几个重要基础问题,分析了国内外专家学者的相关研究进展和最新研究成果,最后展望了深层、超深层定向钻井基础理论研究发展趋势并提出相关建议。研究结果表明:①大小偏差融合控制算法兼顾了井眼轨迹的控制精度、光滑度等多目标约束,适应于深层、超深层条件下井眼轨迹实时控制要求;②合理优化振动减阻工具个数、安放位置及其激励力幅值,可显著降低井下管柱摩阻,并有效提高机械钻速;③基于误差补偿机制的机械钻速融合预测模型既保留了机理模型的可解释性,又具有较高的预测精度;④套管复合磨损预测模型突破了经典“单月牙”模式的局限性,实现了复合模式下套管磨损形状与深度的同步预测。结论认为,深层、超深层定向井和水平井是未来油气井工程的重要发展方向之一,需要加强多因素耦合机理、钻井延伸极限、机理与数据融合驱动等方面的基础研究,以推动复杂油气井工程基础理论的创新与发展,为深层、超深层钻井工程技术进步提供必要的基础理论支撑。

设计教育视域下手绘研究的可视化分析

分析设计教育视域下手绘研究的发展脉络,探究设计手绘教育的发展向度。以CNKI收录的3533篇论文作为研究对象,运用Citespace信息可视化软件对研究机构、高被引文献、关键词、研究热点等方面进行深入分析研究。目前,我国关于手绘研究多集中在手绘历史沿革及发展、计算机信息技术和手绘工具3个方面。各研究机构应该提升手绘研究重视度并加强合作;同时,在研究方法上由传统的质性研究拓展至量化研究,制定量规,提供不同维度的研究数据,逐步完善手绘体系,促进手绘均衡发展。

砾砂地层盾构切削大直径群桩的刀具研究

刀盘刀具是盾构机实现切削功能并保证其顺利推进的主要部件,合适的刀具选型与设计在保证盾构机成功切削大直径钢筋混凝土群桩的过程中至关重要。依托沈阳地铁4号线盾构切桩工程,结合盾构穿越砾砂地层的工程特点以及切削大直径钢筋混凝土群桩的工程需求,对刀盘刀具进行选型,采用LS-DYNA软件模拟不同刃宽、刃角及前角的贝壳刀切削钢筋的效果。将分析结果应用于该工程,通过对比切桩前后既有隧道沉降变化规律论证刀具选型设计的合理性,并根据切桩后的贝壳刀磨损规律及盾构机排出钢筋情况,评估刀盘刀具切削效果,从而优化刀盘的刀具布置。研究结果表明:盾构刀盘采用面板+辐条复合式直角刀盘,切桩刀具采用前角-45°零后角、5 mm刃宽、90°刃角的双面刃贝壳刀,可提升盾构切桩效果;盾构切桩过程中既有隧道的变形波动控制在1.1 mm内,切桩完成后既有隧道的最大沉降仅为1.96 mm,未对既有隧道造成明显影响;刀盘布置贝壳刀时,应增加高度为210 mm的贝壳刀数量,尤其需要避免单个辐条上仅有1把高度为210 mm贝壳刀的情况,可有效提高刀盘刀具切削钢筋的能力并降低崩刃风险。刀具选型设计结果成功应用于沈阳地铁4号线切桩工程,可为今后类似工程提供参考。

CO_(2)驱油藏工程研究进展及展望

CO_(2)捕集、利用与封存(CCUS)可实现碳减排和石油增产双赢,是化石能源行业绿色低碳转型的关键技术。2020年9月中国提出“力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和”双碳目标后,石油石化行业加快推动CCUS技术规模化应用。在中国石化胜利油田、中国石油吉林油田等矿场实践中,逐渐暴露出CO_(2)驱存在波及程度低、见效时间短、气油比上升过快等矛盾,需要进一步加强油藏工程优化设计。在系统分析中外砂岩油藏CO_(2)驱提高采收率矿场实践的基础上,结合胜利油田百万吨级CCUS示范工程研究成果,针对油藏工程优化设计中的油藏压力保持水平与混相压力的匹配、井网方向与地应力方向的匹配、井距与储层渗透率的匹配以及气水交替驱替方式优化等重点问题,总结CO_(2)驱油藏压力保持水平、井网、井距、气水交替驱等油藏工程研究最新进展,重点对高压混相驱的提压方式、井网、井距以及气水交替驱优化设计等进行了分析,并指出CO_(2)驱油藏工程设计的攻关方向应围绕高压条件下多孔介质中原油、CO_(2)、水的相态规律及渗流规律、CO_(2)驱油与封存协同作用机制以及复杂储层条件下CO_(2)驱气窜机制等方向开展相关研究,为中国大规模CO_(2)驱提供技术支撑。

基于定向挤压的核桃破壳有限元分析及破壳装置设计

针对目前核桃破壳机构适应性不强、破壳率不高、整仁率低的问题,从核桃破壳前定向预处理的视角,探索核桃在破壳加工前果体姿态定向处理对挤压破壳受力的影响因素。同时,以云南漾濞核桃为研究对象,通过3D扫描获取核桃三维实体模型,进行多组过静态压力有限元仿真试验,结果表明:在核桃果体上最佳受力区为核桃中线位置的横径方向,该位置受力最均匀、裂纹扩展效果最佳、最易破壳。基于有限元分析结果,设计出一次破壳与二次破壳相继进行的核桃定向破壳机构,并对核桃的破壳过程进行了力学分析,结果表明:破壳机构中弹簧的刚度系数及锤头旋转角度为影响核桃破壳的关键因素。研究结果可为核桃破壳设备的设计提供有创新意义的理论支撑。

微小流量旋转直驱伺服阀传控特性分析与优化

针对无人机、战术弹、支线民航等小型飞行器航空发动机燃油计量系统与推力矢量系统微小流量的伺服控制需求,就旋转直驱伺服阀偏心球副传动接口与非全周节流阀口等关键结构进行了尺寸约束设计分析,并就节流阀口宽度、球副偏心距以及驱动电机转动惯量等重要参数进行了优化分析,给出了伺服阀结构设计的优化区间。在此基础上,研究提出了电机转角与电流双闭环控制方法,幅频响应实测结果与理论分析较为一致,200 Hz以上高频响应满足实际需求,且双闭环控制方法大幅降低了伺服阀响应超调并提升了稳定性。

路面人造纹理定向设计及其抗滑性能研究

【目的】研究路面表面人造纹理与抗滑性能之间的关系。【方法】利用3D打印技术定向设计并制备不同形状的人造纹理试件(包含三角形纹理、矩形纹理和半圆形纹理3种形状和纹理高度为1、2、3、4、5 mm的5种纹理),并以4 mm高的三角形纹理设置了一组磨耗纹理试件,采用摆式摩擦试验、构造深度试验以及提取纹理顶部接触区域对各个试件的抗滑性能进行评价。【结果】2 mm高的三角形纹理和3 mm高的矩形纹理的抗滑性能最好,摆值均可达到107。在构造深度和摆值两个方面,三角形纹理和矩形纹理的抗滑性能相近,且均明显大于半圆形纹理的抗滑性能。随着磨损率的增大,摩擦接触面积增大,但纹理表面粗糙程度降低,导致抗滑性能逐渐衰减。【结论】纹理的抗滑性能主要取决于纹理的粗糙程度,而接触面积的影响相对较小。本文提供了一种定向纹理设计方法,为深入理解路面表面纹理与抗滑性能之间的关系提供借鉴与指导。

基于等效线性化隔震结构设计周期折减系数研究

《建筑隔震设计标准》提出的隔震设计是基于复振型分解反应谱等效线性化的一体化直接设计方法,但未提及隔震结构周期折减系数如何取值。基于此,根据刚度串联关系推导等效单自由度隔震体系周期折减系数简化计算公式,探讨隔震结构周期折减系数因素的影响规律,建立不同填充材料、不同填充率的有限元数值模型,并利用数值模拟结果验证隔震结构周期折减系数简化计算公式。结果表明:隔震结构周期折减系数与名义周期比、非隔震结构周期折减系数存在函数关系;墙体开洞与通高墙体的隔震结构的周期折减系数均随着填充率的增大而减小,当填充率相同时,呈现出随填充材料弹性模量增大而减小的趋势,墙体开洞会增大隔震结构周期折减系数,且隔震结构的周期折减系数的取值范围相对较窄,为0.915~0.965;数值有限元模拟与理论结果偏差小于3%,吻合度高,以验证隔震结构周期折减系数简化计算公式的正确性,说明该简化计算方法对隔震工程设计具有一定指导意义。

多项式结构恒定束宽波束形成器的高效稀疏化设计

针对传声器阵列多项式结构波束形成器实现复杂度偏大的问题,提出了一种基于交替方向乘子法的多项式结构波束形成器稀疏化设计方法。该方法利用主瓣空间响应变化的优化准则以实现恒定束宽波束形成器设计,并通过将原始的高维非凸问题转化为并行求解的低维凸优化子问题,有效提高了多项式结构波束形成器的稀疏化效率。实验结果表明,与现有多项式结构波束形成器的稀疏化设计方法相比,所提方法在保持良好的设计鲁棒性的同时具备了更优的恒定束宽性能。在优化效率方面,所提方法耗时仅为现有方法的0.69%∼1.09%,并且获得了更高的抽头稀疏度。

焦化废水处理工艺流程设计探索

为应对焦化废水不再用于熄焦补充水,在考察焦化项目并结合文献研究的基础上,提出焦化废水处理后直接排放工艺流程和间接排放工艺流程。间接排放采用“预处理—水解酸化—A/O生化—二沉池—活性炭加载高效沉淀池”的流程,可应用于原位提标升级改造,具有投入资金少、改造工期短、出水指标提升效果显著的特点;直接排放采用“预处理—水解酸化—A/O生化—二沉池—高效沉淀池—臭氧催化氧化—A/O生化—高效沉淀池”的流程,可应用于改扩建、新建项目,具有出水水质稳定、难降解有机物去除彻底的特点。对两种工艺流程设计的关键点和间接排放工艺流程的工程应用案例进行简要介绍,并根据工程应用中出现的问题提出“精细化运行管控”的建议。

色氨酸羟化酶2理性设计提高大肠埃希菌5-羟基色氨酸产量

色氨酸羟化酶(TPH)可催化色氨酸羟化为5-羟基色氨酸(5-HTP),是5-HTP生物合成过程中的关键酶。为了提高大肠埃希菌细胞工厂合成5-HTP的效率,通过酶的理性设计和定点突变技术构建了人色氨酸羟化酶2(TPH2)的系列突变体,并在高产L-色氨酸且含有TPH辅酶四氢生物蝶呤(BH_(4))合成与再生模块的大肠埃希菌中表达。发现适当降低酶和色氨酸、酶和BH_(4)间结合的氢键数目有助于提高5-HTP产量;酶和底物色氨酸结合情况不变,辅酶BH_(4)与酶间氢键数目越多,5-HTP产量越低。5-HTP产量最高的细胞工厂是由突变酶V195A/V197I构建的,5-HTP产量较野生酶构建的细胞工厂产量提高54%,1 L补料摇床发酵48 h,5-HTP产量达16.17 g/L。理性设计是提高TPH2酶活,突破5-HTP合成限速步骤的有效途径,TPH2和底物色氨酸、辅酶BH_(4)间氢键连接太多或太少都不利于其催化活性的发挥。

中国传统服饰元素在现代设计中的应用

传统服饰不仅是历史的见证,更是文化的载体,它们承载着丰富的历史文化信息,展示着民族的独特魅力和深厚的文化底蕴。在现代服饰设计中融入传统文化元素,不仅可以赋予作品更加独特的文化特色,还能够推动传统文化的传承与发展。文章分析了中国传统服饰的分类和特点,探讨了传统文化元素在现代服饰设计中的应用和创新,以促进中国传统文化与现代服饰设计的完美融合。针对当今服饰市场面临的严峻挑战,文章还提出了相关的应对措施和解决方案,旨在为推动中国传统服饰文化的传播与发展贡献一己之力。

3D打印地质聚合物吸附剂及其吸附性能测试实验设计

设计了3D打印地质聚合物吸附剂及其吸附性能教学实验。基于直写3D打印系统探究了3D打印模型设计、地质聚合物墨水合成、3D打印吸附剂成型、亚甲基蓝吸附性能和机理分析及吸附剂再生性能。结果表明,引入高岭土可显著提升地质聚合物墨水的打印性,成型高完成度的发泡六方蜂窝结构吸附剂,其对亚甲基蓝的吸附速率由颗粒内扩散和边界层扩散共同控制,吸附机制包括静电吸附、氢键作用和n-π作用。经高温氧化处理再生的吸附剂结构完整,2次循环测试后对亚甲基蓝的吸附效率仍能达到94.23%,具备突出的实际应用潜力。教学实践证明,开设该实验可充分激发学生的主观能动性,有助于培养学生团队协作精神和分析解决实际问题的能力。