基于响应面法的矿用翅片管空冷器参数优化

矿用空冷器是矿井降温系统常用的末端设备,优化矿用空冷器换热性能对提升矿井降温系统能效具有重要意义。采用Fluent建立了平直翅片管矿用空冷器模型,研究了翅片间距、翅片厚度、横向管间距和纵向管间距对传热因子、阻力因子和综合性能评价指标的影响规律;采用Box-Behnken响应面法,分析了双参数协同作用下传热因子、阻力因子和综合性能评价指标变化规律。结果表明:随着翅片间距、横向管间距的减小,以及翅片厚度增加,传热因子、阻力因子和综合性能评价指标逐渐增加;综合性能评价指标则随纵向管间距的增加而先增加后降低;横向管间距、翅片厚度是影响空冷器传热及流动性能最显著的两个参数,而翅片间距、纵向管间距的影响最小;得到了平直翅片管矿用空冷器的最优参数,传热因子提升16.3%、阻力因子增加26.3%、综合性能评价指标提升8.3%。研究结果可为矿用翅片空冷器设计参数优化提供指导。

公铁合建钢混板-桁斜拉桥悬挑式钢锚箱受力特性及结构优化

为研究大跨度公铁合建钢混板-桁斜拉桥主梁悬挑式索梁钢锚箱结构的受力特性及结构优化,以主跨808 m的洪奇沥特大桥钢锚箱为背景,采用仿真分析方法,研究钢锚箱3个设计方案主要板件应力、焊缝应力以及推荐方案锚箱节点的传力特性和锚箱参数对钢锚箱受力的影响。结果表明:锚箱尺寸较大、顶底板加肋方案的主要板件应力最大为300 MPa,小于其他2种方案,且6条焊缝的最大应力和应力不均匀系数较优,因此确定该方案为最终设计方案;索力首先由锚垫板直接向钢锚箱顶、底板和内外腹板较为均匀传递,最终边弦杆底板、内腹板和外腹板分别承担了22.2%,46.4%和31.4%的索力;节点处副桁斜杆、近桥塔侧和远桥塔侧边弦杆、混凝土桥面、节点横梁分别传递约66.71%,9.72%,9.32%,9.68%和4.56%的斜拉索竖向分力;板件应力随顶底板厚度增加而减小,顶底板深入边弦杆长度增加可以降低底板-内腹板焊缝峰值应力,顶底板间距减小可降低内外腹板和顶底板与锚垫板接触区域应力;顶底板厚44 mm、锚箱顶底板深入边弦杆长度1800 mm、顶底板间距660 mm时较为合理。

基于稳定Adam和空间域变换的对抗样本生成算法

深度神经网络广泛应用于图像分类、目标检测、自然语言处理等领域,但其容易受到对抗样本攻击。现有的多数攻击都是基于快速梯度符号法,通过在输入中添加相同幅度的扰动达到攻击效果,这些方法虽然有效但并不利于快速找到具有泛化能力的对抗样本。针对对抗样本的泛化性,提出一种结合稳定自适应矩估计和空间域变换的梯度优化算法来改进现有的对抗样本生成算法。将Nesterov算法引入一阶矩估计的更新中,基于AdaBelief算法,将Belief参数应用于二阶矩估计,同时根据指数衰减率计算衰减步长以获取更稳定的梯度。从数据增强的角度考虑,在对抗样本生成的过程中将输入样本在空间域进行变换,通过加权不同变换的梯度来更新原有梯度,从而提高对抗样本的可迁移性。实验结果表明,改进算法对抗样本性能显著提升,其白盒攻击成功率能够保持在99.6%以上,同时黑盒攻击成功率可提高到74.5%。

经典名方开心散制剂工艺研究

目的:研究经典名方开心散提取制剂工艺,提高活性成分转移率,保证药品质量。方法:采用水蒸气蒸馏法提取石菖蒲挥发油,Box-Behnken实验设计方法优化所得挥发油包合工艺;以总多糖量、总皂苷量和出膏率为指标,通过均匀设计法确定后续水煎煮提取的料液比、时间和次数等条件。结果:确定β-环糊精与挥发油比例为6∶1,包合温度40℃,包合时间为80 min的包合工艺;水煎煮提取条件为料液比1∶12,提取时间3 h,提取次数3次。结论:该实验确定了开心散提取制剂工艺条件,挥发油成分转移率增加近94.94%。

基于Transformer和卷积神经网络的齿轮故障诊断方法

针对部分齿轮的运行环境复杂,导致采集的样本数据不够的问题,提出了一种基于Transformer和卷积神经网络(CNN)的迁移学习齿轮故障诊断方法。首先,采用高斯滤波对原始振动信号进行了预处理,使信号变得平滑,降低了噪声信号的干扰;再将信号处理成带有位置信息的补丁序列以作为Transformer的输入,并增强了Transformer特征提取的能力,提高了诊断精度;然后,将信号输入到CNN继续提取特征信息,在模型中添加了一个残差块以防止网络退化;接着,划分了实验室采集的齿轮数据集和东南大学齿轮箱数据集的源域和目标域,采用了源域数据预训练模型,选择了每种类型的齿轮各100个样本为目标域;最后,以不同数据集为源域共进行了4组10次重复实验,测试了模型的准确率。研究结果表明:以不同数据集为源域的4组10次迁移实验的齿轮故障诊断准确率较高,均在90%以上,最高准确率可达100%;与其他不含Transformer的卷积神经网络、多尺度卷积神经网络和二维卷积神经网络相比,Transformer-CNN的齿轮故障诊断平均准确率更高,其平均准确率可达到99.64%。因此,基于Transformer-CNN的迁移学习方法能在小样本下诊断齿轮的故障。

考虑箱流中转的高速铁路快捷货物运输方案优化

为充分发挥高铁干线运输能力及溢出效应,采用高速铁路载客动车组捎带模式,以时变箱流需求为导向,旨在对考虑箱流中转情形下的高速铁路快捷货物运输方案进行优化。基于既有列车运行图,在生成列车接续关系矩阵的基础上构建运输方案优化模型,以快运箱总运达时间最短为目标,考虑箱流守恒、列车装载能力、箱流中转等约束。基于模型特性,设计模拟退火算法求解,在生成初始解的基础上,设计以消解违背列车能力约束冲突为核心的可行化算法。以宁杭高速铁路为背景验证模型及算法的有效性。结果表明,与不考虑箱流中转情形相比,该模型所得运输方案无快运箱滞留且列车平均满载率提升14%。此外,合理地估算列车装载能力对于获得较好的箱流运输方案具有重要作用。

基于龙格库塔法的对抗攻击方法

深度神经网络在许多领域中取得了显著的成果,但相关研究结果表明,深度神经网络很容易受到对抗样本的影响.基于梯度的攻击是一种流行的对抗攻击,引起了人们的广泛关注.研究基于梯度的对抗攻击与常微分方程数值解法之间的关系,并提出一种新的基于常微分方程数值解法-龙格库塔法的对抗攻击方法.根据龙格库塔法中的预测思想,首先在原始样本中添加扰动构建预测样本,然后将损失函数对于原始输入样本和预测样本的梯度信息进行线性组合,以确定生成对抗样本中需要添加的扰动.不同于已有的方法,所提出的方法借助于龙格库塔法中的预测思想来获取未来的梯度信息(即损失函数对于预测样本的梯度),并将其用于确定所要添加的对抗扰动.该对抗攻击具有良好的可扩展性,可以非常容易地集成到现有的所有基于梯度的攻击方法.大量的实验结果表明,相比于现有的先进方法,所提出的方法可以达到更高的攻击成功率和更好的迁移性.

基于生成对抗网络的目标检测黑盒迁移攻击算法

目标检测被广泛应用到自动驾驶、工业、医疗等各个领域.利用目标检测算法解决不同领域中的关键任务逐渐成为主流.然而基于深度学习的目标检测模型在对抗样本攻击下,模型的鲁棒性存在严重不足,通过加入微小扰动构造的对抗样本很容易使模型预测出错.这极大地限制了目标检测模型在关键安全领域的应用.在实际应用中的模型普遍是黑盒模型,现有的针对目标检测模型的黑盒攻击相关研究不足,存在鲁棒性评测不全面,黑盒攻击成功率较低,攻击消耗资源较高等问题.针对上述问题,提出基于生成对抗网络的目标检测黑盒攻击算法,所提算法利用融合注意力机制的生成网络直接输出对抗扰动,并使用替代模型的损失和所提的类别注意力损失共同优化生成网络参数,可以支持定向攻击和消失攻击两种场景.在Pascal VOC数据集和MS COCO数据集上的实验结果表明,所提方法比目前攻击方法的黑盒迁移攻击成功率更高,并且可以在不同数据集之间进行迁移攻击.

通过拉普拉斯平滑梯度提高对抗样本的可迁移性

深度神经网络因模型自身结构的脆弱性,容易受对抗样本的攻击。现有的对抗样本生成方法具有较高的白盒攻击率,但在攻击其他DNN模型时可转移性有限。为了提升黑盒迁移攻击成功率,提出了一种利用拉普拉斯平滑梯度的可迁移对抗攻击方法。该方法在基于梯度的黑盒迁移攻击方法上做了改进,先利用拉普拉斯平滑对输入图片的梯度进行平滑,将平滑后的梯度输入利用梯度攻击的攻击方法中继续用于计算,旨在提高对抗样本在不同模型之间的迁移能力。拉普拉斯平滑的优点在于它可以有效地降低噪声和异常值对数据的影响,从而提高数据的可靠性和稳定性。通过在多个模型上进行评估,该方法进一步提高了对抗样本的迁移成功率,最佳的可迁移成功率比基线攻击方法高出2%。结果表明,该方法对于增强对抗攻击算法的迁移性能具有重要意义,为进一步研究和应用提供了新的思路。

步进底加热炉三维瞬态加热过程数学模型与验证

以步进底加热炉炉内钢坯瞬态传热过程为研究对象,综合考虑钢坯、步进底、炉衬、炉气等之间的相互影响,建立了炉内钢坯的三维瞬态传热模型。采用黑匣子实验对模型进行验证表明,该模型能够准确预测加热过程中钢坯内部的温度水平以及变化规律,模型预测精度在6%以内的命中率在80%以上,为今后的工艺优化提供了理论指导。

乙烯装置冷箱工艺技术提升措施

冷箱是乙烯装置的重要过程设备之一,对质量可靠性的要求很高,其运行的好坏直接影响着乙烯装置的长周期安全稳定运行。冷箱的工艺设计和传热设计非常关键,需要给予足够的重视。通过调研国内乙烯装置冷箱在操作和运行中所遇到的问题,归纳冷箱在工程设计中面临的难点和要点,总结冷箱工艺设计技术,并提出了工艺优化的各项建议措施,对乙烯装置中深冷分离单元的工艺设计和操作具有一定指导意义。

Box-Behnken响应面法优化盆炎灵颗粒的醇沉工艺研究

目的优化盆炎灵颗粒的醇沉工艺。方法在单因素试验的基础上,以醇沉前液相对密度、乙醇终浓度与静置时间为考察因素,以绿原酸、芍药苷、阿魏酸、丹酚酸B、去甲异波尔定、甘草苷、延胡索乙素、落新妇苷的转移率与固体去除率的综合评分值为考察指标,采用基于Box-Behnken设计的响应面法优化盆炎灵颗粒的醇沉工艺。色谱条件:色谱柱为Agilent TC-C18(250 mm×4.6 mm,5μm),流速1.0 mL/min,流动相A为乙腈,流动相B为0.2%磷酸水溶液,梯度洗脱(0~10 min,2%A;10~40 min,2%~12%A;40~80 min,12%~18%A;80~110 min,18%~25%A;110~120 min,25%~50%A),柱温30℃,检测波长200~400 nm。结果最佳醇沉工艺条件为醇沉前液相对密度1.13,乙醇终浓度60%,静置时间21 h。验证试验结果显示,综合评分的预测值与实测值相对偏差为0.7%。结论优化的醇沉工艺方法简单、操作简便且结果准确稳定,可为盆炎灵颗粒的制剂生产提供可靠的理论依据。

金属连接件对保温与结构一体化墙体热工性能影响实验研究及模拟验证

为了验证采用模拟计算的方法研究金属连接件对保温与结构一体化墙体热工性能影响的准确性与可靠性,首先依据(GB/T 13475—2008)《绝热稳态传热性质的测定标定和防护热箱法》规定的防护热箱法,制作实验墙体,并在实验台上分别对锚入金属连接件数量为3、6和9个的保温与结构一体化墙体进行了实验研究,获取了墙体的实测传热系数。随后利用Airpak计算流体力学软件建立与实验研究相同的三组模型,并设置了相同的热室与冷室温度工况,分别计算其传热系数。最后对实测结果与模拟结果进行了对比。结果表明:锚入金属连接件数量为3、6和9个时的保温与结构一体化墙体平均相对误差分别为4.92%、4.69%和3.96%,模拟计算误差均在5%范围内,满足工程计算要求。

可滑动钢锚箱组合索塔锚固结构力学性能试验研究

佛山富龙西江特大桥4~26号斜拉索塔上锚固采用可滑动钢锚箱组合索塔锚固结构,为掌握这种新型索塔锚固结构的力学性能,开展1∶2缩尺模型试验,对滑动副的工作性能、钢锚箱和混凝土塔柱应力状态、钢锚箱与混凝土塔柱间竖向相对滑移量、斜拉索索力传递路径及混凝土塔壁裂缝的发展规律进行研究。结果表明:镜面不锈钢与双组份石墨烯改性氟碳漆涂层组成的滑动副摩擦系数为0.055,适合作为可滑动钢锚箱的滑动副;钢锚箱侧拉板在斜拉索索力作用下处于拉、弯、剪复合受力状态,最大应力为150 MPa,应力水平较低,混凝土塔柱顺桥向最大拉应力仅为0.57 MPa,即使不设预应力也无开裂风险;钢锚箱与混凝土塔柱间的竖向相对滑移量很小,二者间连接可靠,能够很好地共同承受竖向索力;滑动端锁定前,竖向索力几乎全部由钢锚箱的固定端通过剪力连接件传递给混凝土塔柱,水平索力几乎全部由钢锚箱承担,滑动端锁定后,斜拉索索力增量由钢锚箱与混凝土塔柱共同承担;加载至2.5倍标准组合索力过程中,结构依次出现竖向裂缝和水平裂缝,所有裂缝宽度均较小,最大宽度仅0.2 mm。

MHD flow and mass transfer of chemically reactive upper convected Maxwell fluid past porous surface

The magnetohydrodynamic （MHD） flow and mass transfer of an electrically conducting upper convected Maxwell （UCM） fluid at a porous surface are studied in the presence of a chemically reactive species. The governing nonlinear partial differential equations along with the appropriate boundary conditions are transformed into nonlinear ordinary differential equations and numerically solved by the Keller-box method. The effects of various physical parameters on the flow and mass transfer characteristics are graphically presented and discussed. It is observed that the order of the chemical reaction is to increase the thickness of the diffusion boundary layer. Also, the mass transfer rate strongly depends on the Schmidt number and the reaction rate parameter. Furthermore, available results in the literature are obtained as a special case.

LYZH型急冷箱数值模拟与结构优化

为适应加氢反应器大型化趋势,开发了集旋流、撞击及挡板分流等功能于一体的LYZH型急冷箱,其结构由上至下依次为旋流冷氢管、冷氢盘、喷射管和接液盘。采用CFD软件对LYZH型急冷箱进行数值模拟研究,结果表明LYZH型急冷箱具有优秀的传热性能及气液混合性能。为使LYZH型急冷箱的性能得到进一步提升,对其结构进行了优化,最优结构的旋流冷氢管中径为2218.9 mm、喷射管直径为526.9 mm以及接液盘到冷氢盘高度为175.4 mm。与原始结构相比,最优结构的传热性能提高7.61%,压力降降低14.4%,LYZH型急冷箱的综合性能得到较大改善。

Box-Behnken响应面法优化裂殖壶菌油脂胞内转乙酯化工艺条件的研究

为了优化裂殖壶菌油脂胞内转乙酯化工艺条件,以DHA酯化率为指标,在单因素实验基础上采用Box-Behnken响应面实验设计,考察了无水乙醇用量、浓硫酸用量、反应温度和反应时间对裂殖壶菌油脂胞内转乙酯化的影响。结果表明:针对0.5 g干菌粉,得到最优的胞内转乙酯化工艺条件为无水乙醇用量11.76 m L、浓硫酸用量0.41 m L、反应温度75.5℃、反应时间2.24 h,在此条件下DHA酯化率达到85.19%。

基于重要特征的视觉目标跟踪可迁移黑盒攻击方法

视频目标跟踪的黑盒攻击方法受到越来越多的关注,目的是评估目标跟踪器的稳健性,进而提升跟踪器的安全性.目前大部分的研究都是基于查询的黑盒攻击,尽管取得较好的攻击效果,但在实际应用中往往不能获取大量的查询以进行攻击.本文提出一种基于迁移的黑盒攻击方法,通过对特征中与跟踪目标高度相关而不受源模型影响的重要特征进行攻击,将其重要程度降低,同时增强不重要的特征以实现具有可迁移性的攻击,即通过反向传播获得的所对应的梯度来体现其特征的重要程度,随后通过梯度得到的加权特征进行攻击.此外,本文使用视频相邻两帧之间相似这一时序信息,提出基于时序感知的特征相似性攻击方法,通过减小相邻帧之间的特征相似度以进行攻击.本文在目前主流的深度学习目标跟踪器上评估了提出的攻击方法,在多个数据集上的实验结果证明了本文方法的有效性及强可迁移性,在OTB数据集中,SiamRPN跟踪模型被攻击后跟踪成功率以及精确度分别下降了71.5%和79.9%.

蓄冷式多温共配箱的研制与传热系数测试

为满足生鲜产品多品类、多温区共同配送需求,确保冷链“最后一公里”不断链,研制适宜的冷链配送设备至关重要。本文通过对生鲜电商市场的调研和配送需求分析,利用现有研究成果,结合相关标准,从结构设计、温区分配、箱体材料以及蓄冷剂选择和计算等方面设计研发了一款蓄冷式多温共配箱,并进行传热系数测试。结果表明:蓄冷式多温共配箱保温结构性能稳定,箱体传热系数为0.68 W/(m^(2)·K),满足普通温度冷藏运输车辆的技术要求。

Effects of Velocity and Thermal Slip Conditions with Radiation on Heat Transfer Flow of Ferrofluids

To analyze the thermal convection of ferrofluid along a flat plate is the persistence of this study. The two-dimensional laminar, steady, incompressible flow past a flat plate subject to convective surface boundary condition, slip velocity in the presence of radiation has been studied where the magnetic field is applied in the transverse direction to the plate. Two different kinds of magnetic nanoparticles, magnetite Fe3O4 and cobalt ferrite CoFe2O4 are amalgamated within the base fluids water and kerosene. The effects of various physical aspects such as magnetic field, volume fraction, radiation and slip conditions on the flow and heat transfer characteristics are presented graphically and discussed. The effect of various dimensionless parameters on the skin friction coefficient and heat transfer rate are also tabulated. To investigate this particular problem, numerical computations are done using the implicit finite difference method based Keller-Box Method.