Reconstructing the state space of chaotic BZ reaction system using power spectrum method

The BZ reaction in continuous-flow stirred tank reactor (CSTR) is selected, and the chaotic time series in low CSTR flow rates have been achieved. The power spectrum method (PSM) from physics and mathematics is introduced to compute the time delay %T%, the embedded dimension %m% so as to reconstruct the state space of the chaotic BZ reaction system by the time delayed coordinates. Further analysis and characterizations on the reconstructed chaotic attractor show that the results are in agreement with the references. It indicates that PSM is faster, simpler and reliable for processing the chaotic chemical system.

10 MW级海上风电新型浮式基础结构强度分析

针对应用于50 m水深海域的10 MW海上风力机,设计由三浮筒及三立柱组成的新型浮式基础,建立带有骨材结构的有限元分析模型。对于有关此新型浮式基础的设计波参数,一般选用随机性设计波的方法来确定,对波浪载荷工况下的整体结构。重点研究浮筒的骨材尺寸以及骨材间距对新型浮式基础强度的影响规律,并得到纵横骨材尺寸组合对新型浮式基础整体强度的影响规律。研究表明,新型浮式基础结构高应力区域位于3个浮筒连接处,浮筒板单元应力水平受骨材尺寸和骨材间距的共同影响,采用合适的尺寸间距组合可在应力水平相当的情况下显著降低用钢量。

基于TMD的大跨度斜拉桥风致随机振动控制研究

本文开展基于TMD的大跨度桥梁风致随机振动控制研究.建立了随机风荷载作用下桥梁—TMD系统随机振动响应分析的虚拟激励分析程序.提出了随机振动响应控制的TMD参数优化方法.以西固黄河大桥为背景,开展了实际桥梁的风致振动控制分析.结果表明:基于本文方法TMD参数优化后振动控制效率可提高近9倍,横向随机位移响应的控制效率可达到28.83%,横向随机加速度响应的控制效率可达到28.8%.

武汉某超高层建筑对台湾花莲6.9级地震的结构响应分析

为研究2022年台湾花莲6.9级地震对武汉市某超高层建筑结构的影响,初步分析了该建筑结构4个加速度测点记录的各向PGA放大效应、傅立叶谱及反应谱,分别利用互功率谱法和基于协方差的随机子空间法分别识别结构在频域和时域上的一阶模态。结果表明:结构的峰值加速度随楼层的增高而有显著的放大效应,最大放大倍数达7.322倍;各向傅立叶谱峰值均集中在0.275 Hz和1.171 Hz;加速度响应反应谱远小于该地区Ⅵ度设防地震设计谱;两种方法识别的结构一阶模态频率基本一致,均接近数值分析值。台湾花莲6.9级地震没有对该高层建筑结构造成损伤。

基于分形理论的城市轨道交通客流动态特征研究

随着城市轨道交通的发展,其站点与线路设施将逐渐完善,并引发客流的变化。为评价轨道交通客流的动态特征,针对轨道交通客流时空不确定的特点,采用半径-面积法,分析轨道交通客流进/出站维数与其分枝维数,探究轨道交通建设过程中客流分维的短时与长期变化特征。为研究轨道客流的自仿射特性,采用功率谱分析法,计算自仿射记录维数。以苏州市轨道交通为例,发现客流的全天变化趋势可用分形维数量化分析。采用功率谱分析方法逐一求解不同时间段下的自仿射记录维数,发现平峰期的客流空间衰减率更高,同质性更低。研究成果可为进一步解析与优化轨道交通的利用效率与服务能力提供理论指导。

中低速磁浮轨道不平顺功率谱研究

轨道不平顺作为中低速磁浮列车主要的外部激励源,是造成磁浮列车-轨道耦合振动的重要原因。由于弦测值幅频特性存在畸变,通常不能作为实际轨道不平顺应用于工程实践中。基于实测长达4 km的长沙磁浮快线F轨高低和轨向10 m弦测数据,分析实测数据的传递特性,利用“以小推大”逆推算法扩大轨道不平顺波长的有效检测范围,并采用“逆滤波”算法对轨道不平顺进行复原,得到0.5~100 m波长的轨道不平顺。结果表明:实测F轨10 m弦测数据存在畸变,总体趋势与传递函数相符,不能对实际轨道几何状态正确表达;修正后的轨道不平顺功率谱具有很好的平顺性,无明显周期性成分;对轨道不平顺功率谱进行分段拟合,确定中低速磁浮轨道不平顺表达式的各项参数;将拟合的中低速磁浮轨道谱与国内外成熟铁路轨道谱进行对比,高低轨道不平顺与德国高干扰谱较为接近,在1.5~100 m波长范围内,处于德国高干扰谱与德国低干扰谱之间,在0.5~1 m波长范围内,处于美国五级谱与美国六级谱之间;轨向不平顺与高速铁路标准谱较为接近,在波长7~100 m波长范围内,高于高速铁路标准谱,在波长0.5~7 m波长范围内,低于高速铁路标准谱。

针对一次对流云降水反演大气垂直运动速度及雨滴谱

反演大气垂直速度和雨滴谱分布是研究云降水机制和云微物理信息的重要内容,对人工预报天气、干预天气都有重要意义。针对2021年8月29日安徽省内毫米波雷达探测到的一次对流云降水过程,处理毫米波雷达的功率谱数据并进行大气垂直速度和雨滴谱反演。在小粒子示踪法的基础上引入改进小粒子示踪法:选取有效云信号段中最小功率对应的谱点作为反演大气垂直速度的示踪物。首先,根据改进前后的小粒子示踪法分别从功率谱数据中反演大气垂直速度,并跟基数据反演大气速度的结果展开对比分析。进一步得到粒子在静止空气中的下落速度,根据现有粒子下落速度-粒子直径之间的经验公式计算反演粒子直径。研究表明:(1)采用改进后的小粒子示踪法反演大气垂直速度得到的结果比小粒子示踪法得到的结果更精确,在云层内部两者误差较大;(2)进一步得到粒子下落速度,结合探测时段的天气状况,得到的粒子速度与大气速度可很好地契合,跟对流云天气情况信息大致吻合;(3)粒子浓度是反演雨滴谱分布时需要注意的主要参数,云在快速发展过程中,内部粒子持续朝外部扩张,云内部的粒子浓度较小,云边界的粒子浓度反而较大。

附加质量对自由边板振动影响研究

放置在矩形板上的设备会改变矩形板振动特性,这类问题可抽象为有集中质量的矩形板模型。利用差分法求解有集中质量对边自由对边简支矩形板自由振动特性,并研究在简谐力作用下有集中质量板振动功率流传播特性。根据功率流的矢量图和流线图,分析不同质量分布对板内功率流传播特性的影响。通过频率波数谱分析,研究集中质量对振动波数的影响。结果表明:集中质量会改变振动功率流集中位置并形成涡漩,集中质量间隔减小可以起到降低矩形板振动响应幅值的效果。

基于便携式三维激光扫描仪的路面平整度测评

针对当前公路路面测量评定方法结构复杂、成本高昂的问题,构建了基于便携式三维激光扫描仪的测量评定方法。采用三维激光扫描仪对沥青公路路面数据进行测量,获取路面三维点云数据,经分析处理得到路面的三维高程曲面,使用RegularizeData3D算法和经验模态分解等方法对数据进行预处理,重构区域路面不平度,获取路面相应等级的路面平整度数据序列,最后求解和分析试验路面功率谱密度,并根据统计结果对整个试验路面状况进行评价。结果表明:系统能较好地重建所测区域路面的特征信息,路面平整度大部分集中在A级和B级,整体路面平整度在B级以上。

基于反射系数谱Z变换的电缆缺陷定位方法

针对传统缺陷定位函数分辨率较低且数据冗余度较高的问题,本文提出了一种基于反射系数谱Z变换的电缆缺陷定位方法。首先利用传输线理论建立了电缆的反射系数谱模型,分析反射系数谱定位电缆缺陷的可行性。然后介绍Z变换的原理,根据反射系数谱的特征确定Z变换算法中各参数的值,构建了新的电缆缺陷定位函数。缺陷定位实验的仿真与实测结果显示,相比于传统的方法,本文所提方法中电缆缺陷定位函数的分辨率更高,并且数据的冗余度更低,能更精准地定位电缆缺陷,同时可以减少干扰峰的影响,为电缆缺陷的定位提供了新的思路。

考虑风向相关性的风电机组山地湍流风场模拟研究

为了更加准确地进行风电机组结构时程响应计算,考虑风剪切、塔影和山地环境等对平均风速的影响,文章基于Kaimal自功率谱和纵向与竖向脉动风速分量互功率谱,采用谐波叠加法通过湍流相干模型建立空间三维且具备风向相关性的非平稳风场。选取某风电场2 MW风电机组为例进行实例分析,对模拟方法进行验证,并与不考虑风向相关性进行对比。模拟结果表明,风速时程数据特征符合预期,得到的模拟功率谱与目标谱吻合较好,考虑风向相关性可提高模拟吻合度。从而证明了模拟方法的准确性和必要性,实现了三维非平稳脉动风场的模拟。

Dynamic energy spectrum and energy deposition in solid target by intense pulsed ion beams

A method for analyzing the dynamic energy spectrum of intense pulsed ion beam(IPIB) was proposed.Its influence on beam energy deposition in metal target was studied with IPIB produced by two types of magnetically insulated diodes(MID).The emission of IPIB was described with space charge limitation model,and the dynamic energy spectrum was further analyzed with time-of-flight method.IPIBs generated by pulsed accelerators of BIPPAB-450(active MID) and TEMP-4M(passive MID) were studied.The dynamic energy spectrum was used to deduce the power density distribution of IPIB in the target with Monte Carlo simulation and infrared imaging diagnostics.The effect on the distribution and evolution of thermal field induced by the characteristics of IPIB dynamic energy spectrum was discussed.

提速线路轨道不平顺谱拟合方法

研究了中国提速线路轨道不平顺谱估计方法,提出了中国提速线路轨道不平顺谱。为提高功率谱的精度,首先利用线性插值剔除异常值、EMD模态分解法消除趋势项并进行滤波处理。基于最大熵法和Welch法统计得到提速线路轨道不平顺谱,并对比分析了不同月份的轨道不平顺谱的特性,采用非线性最小二乘法拟合提出中国提速线路轨道不平顺谱表达式及拟合参数。研究表明,利用Welch法和最大熵法计算提速线路轨道不平顺谱,最大熵法计算得到轨道谱的分辨率和精度优于Welch法;对比基于非线性最小二乘法的3种拟合函数,nlinfit函数能较好地拟合提速线路轨道不平顺谱。提出提速线路轨道谱拟合参数,为提速线路的养护维修、优化设计等提供参考依据。

基础隔震耗能结构基于Kanai-Tajimi谱的随机响应简明解法研究

针对在Kanai-Tajimi谱激励下设置广义Maxwell阻尼器的多自由度基础隔震耗能结构进行响应分析比较复杂的问题,提出一种求解响应的简明解法。首先,联立广义Maxwell阻尼器本构方程与原结构运动方程,重构结构运动方程;其次,利用复模态法将运动方程解耦获得了系列响应的特征值以及复模态参与系数,进而获得结构系列响应的统一表达式;最后,计算激励功率谱与响应功率谱的二次正交式,获得了结构响应0~2阶谱矩及方差的简明解析解。算例计算了一多自由度结构响应的方差及0~2阶谱矩,将计算结果与虚拟激励法进行比较,证明本文所提方法的正确性,同时具有更高的计算效率。

影响随机噪声CCA法勘探的关键因素试验研究

随机噪声观测技术的潜在应用前景已被众多学者公认,但由于噪声源复杂、观测方式特殊等因素,导致随机噪声勘探法仍处于探索阶段。为推动随机噪声勘探法的实际应用,本文通过现场试验数据,计算了不同采样率、采样时长、台阵半径和不同应用场景中随机噪声的Fourier谱、功率谱密度和相关系数,分析了不同应用场景的信号特征,研究了不同因素对探测结果的影响规律,以期解决城市环境中常规物探方法难于开展或根本无法开展的难题。结果表明不同应用场景中,随机噪声呈现出不同的有效频带,详细了解这一特征有助于指导施工设计;采样率会影响观测精度,试验证实在满足采样定理的前提下采用较高的采样率能够获得更好的测量结果;较短的采样时长仍能获得高质量噪声数据,但受限于随机噪声复杂性,需要通过现场试验获得最佳采样时长;更小台阵半径仍能保证随机噪声的时空平稳性,有利于拓展随机噪声勘探法的应用领域。

应用卫星热红外资料研究江苏及邻区地震热异常变化

应用地球静止气象卫星风云二号相当黑体亮温产品数据,以小波分析和相对功率谱估计方法为基础,选取主要“沿郯庐断裂带”的地震区以及江苏省以南的地震区带,提取此区域2006—2020年M_(L)≥4.3级35个地震。通过分析其热红外异常特征,结果表明:其中有18个地震存在明显的热红外异常,对比异常演化过程皆表现为:异常出现→逐渐增强持续→减弱消失,但不同地震出现异常的特征周期不同,主要以前三个周期为主,地震大多发生在异常达到峰值后三个月内,对地震发生的短期预测有一定的指示意义。异常的最大幅值与震级无正相关关系,有的幅值大震级反而较小,故从峰值方面对地震大小的判定存在困难。所得研究结果可为东部地区应用热红外资料研究地震预测提供参考。

基于不同计算方法的核电站起重机抗震分析研究

文中研究内容紧贴工程实际需求,针对目前国内外对核电起重机抗震分析采用的等效静力法、反应谱分析、考虑缺失质量模态残余刚性响应的反应谱分析、时程分析等不同分析方法,结合各类核电起重机产品研发项目进行深入研究;确定各种抗震计算方法的特点及适用条件,针对不同核电厂家提出的各种技术要求及计算条件,快速选择适宜的抗震计算方法进行分析,缩短研发周期,降低目标成本,满足新一代核电设备开发要求,适应客户及市场需求。

基于MATLAB的朔黄重载铁路轨道不平顺仿真分析

轨道不平顺问题不仅直接关系到列车的正常行车及其安全,同时会对旅客的乘车舒适度产生较大影响,轨道不平顺度成为衡量铁路线路质量可靠性的关键性指标。以美国六级谱为计算研究样本,使用数学编程软件MATLAB计算模拟了轨道不平顺问题。为得到轨道不平顺的时域模型,采用了傅里叶逆变换方法,同时通过滤波得到较为稳定的时程曲线,并在频域状态下将轨道不平顺谱解析值与模拟值进行对比。以我国朔黄铁路为样例,与美国的五、六级谱系进行综合比较,并运用轨道质量指数(TQI)等科学评价方法对轨道的整体结构质量、服役年限等指标进行分析评价。

考虑振型刚性反应的核岛厂房抗震分析

核岛厂房通常采用振型分解反应谱法进行抗震分析,由于采用厚墙、厚板组成的钢筋混凝土结构,相比普通的工业与民用建筑结构刚度大,若采用《建筑抗震设计规范》(GB 50011)推荐的CQC或SRSS振型组合方法,往往会低估其地震作用效应。本文结合美国核管会2006年发布的管理导则RG1.92-R2提出的改进地震响应分析中模态组合考虑振型刚性反应分量的方法,从理论上分析了考虑振型刚性反应分量与否的计算结果差异。并通过对计算结果的比较分析,验证了核岛厂房抗震分析中采用该方法的重要性和必要性。

撒砂装置振动疲劳寿命评估研究

在轨道车辆实际运营过程中,经过准静态疲劳校核后的结构会出现由于随机振动疲劳而导致结构失效的现象。基于此,文章以动车组撒砂装置为例,分别基于标准IEC 61373中定义的各方向轴箱加速度功率谱和基于实测数据的考虑多特征频带的平直谱作为载荷输入,结合时域法、Dirlik法、Lalanne法、Rayleigh法和Zhao-Baker法对动车组撒砂装置振动疲劳寿命进行了评估。结果表明,在4种频域法结构损伤的计算结果中,Zhao-Baker法和Dirlik法与时域法损伤计算结果较为接近,而Lalanne法和Rayleigh法相差较大,说明Zhao-Baker法和Dirlik法对撒砂装置结构损伤计算较为准确,可以用于动车组撒砂装置的随机振动疲劳研究。另外,相比实测线路数据,标准IEC 61373中定义的功率谱高估了低频范围的撒砂装置服役载荷幅值水平,而忽略了大于500 Hz频率范围对撒砂装置疲劳强度的影响。