浙江省主要流域洪峰流量特征及其统计参数空间变化分析

为提升浙江省水灾害防御能力,从全省主要流域角度分析了洪峰流量及其统计参数(变差系数和洪峰模数)的空间变化特征,并建立了不同频率洪峰流量及其统计参数与集水面积的相关关系。结果表明:各流量站流量频率分析结果与相关规划设计值一致性较好;各流量站不同频率流量及流量平均值与集水面积呈正相关关系,且不同频率流量和集水面积间的正相关关系可用幂指数表示、双对数线拟合;变差系数、洪峰模数与集水面积呈负相关关系;在双对数拟合线图中,台风雨径流区拟合线位于最上端,梅雨径流区次之。

基于空间随机场理论的邓肯-张E-B模型参数敏感性研究

在土石坝工程中由于现场施工碾压的不确定性、料场取料的不均匀性导致坝料的力学参数在坝体空间上存在着变异性,这会使得采用确定参数的传统土石坝预测分析结果与坝体实际的应力变形性状存在差异。参考已建工程的坝料土工试验结果,引入空间随机场理论,通过构建平稳随机场进行坝体三维静力分析,获得了邓肯-张E-B模型各力学参数对坝体沉降及水平位移的影响状况,研究了邓肯-张E-B模型各力学参数的敏感性问题,并给出了敏感性排序结论。结果表明,邓肯-张E-B模型中参数K_(b)、K、φ_(0)对坝体变形的影响较大,其中以参数K_(b)的影响最为明显,参数n、R_(f)的影响次之,而参数Δφ、m较不敏感。研究结论可为土石坝坝体变形的合理预测和坝料特性研究提供参考。

基于多端口参数提取和主动空间映射法的腔体滤波器设计

为提高微波腔体滤波器的设计效率,文中提出了一种基于多端口参数提取和空间映射法的滤波器快速设计方法。通过添加额外内部端口提取腔体滤波器电磁模型的Y参数,从而计算出耦合矩阵,再结合空间映射法将求解滤波器理想尺寸问题转换为逼近理想耦合矩阵问题。最后设计并加工了一款四阶同轴腔体滤波器,在初值偏差很大的情况下,经过四次迭代即可得到满足指标的滤波器物理尺寸,实物调试结果和仿真结果一致性良好,从而证明了文中方法的快捷有效。

微小空间碎片多参数在轨探测技术

空间碎片按尺寸可以分为大碎片、危险碎片和微小碎片。尺寸小于1 mm的空间碎片称为微小碎片,航天器对于该种空间碎片目前主要采取“抗”的手段进行防护,防护的主要设计流程是首先建立空间碎片环境工程模型;其次,对航天器运行轨道的微小空间碎片的时空分布规律进行评估;接下来设计防护措施对航天器进行防护处理;最后对航天器遭遇空间碎片撞击的风险进行评估。空间碎片环境是动态变化的,建立并修正空间碎片环境工程模型是一项有益的基础建设,需要获取微小空间碎片的空间环境探测数据。本文综述了近年来微小空间碎片环境探测领域发展,总结了目前主流的探测设备分类及发展脉络,分析了探测设备及其探测方法的发展趋势,提出了适宜的微小空间碎片多参数探测技术的方案。

考虑空间溢出效应的高速公路交通事故随机参数频次模型

为提高高速公路事故频次模型参数估计的准确性,本文以精细的事故记录、道路属性、交通流状态和天气条件数据为样本,首先,构建传统的事故频次模型并对比拟合效果,选择效果最佳的泊松-对数正态分布模型作为优化的基础模型;之后,为挖掘更多的影响高速公路事故频次的空间效应,在加入条件自回归先验的基础上,本文考虑相邻路段的空间溢出效应,建立一个带有空间溢出协变量的模型分析空间溢出效应对路段事故频次的影响。同时,为描绘数据的异质性对路段事故频次的影响,进一步构建一个随机参数模型。结果表明,空间溢出效应显著有效,考虑空间自相关和空间溢出效应的随机参数模型的拟合优度相较于对照模型明显提升。根据最优模型的参数估计结果进行风险因素甄别,其中,“ln(MADT)”“ln(路段长度)”“1类车”“4类车”“降水”等普通变量以及“1类车S“”圆曲线长S”等空间溢出协变量与事故频次显著相关。

基于遗传算法的自由曲面单层空间结构网格参数化自动生成及方向优化

自由曲面空间网格结构的力学性能和网格方向之间的联系复杂,难以快速直接地找到最优方向,若对结构网格方向进行多角度建模分析,则存在工作量大且准确性不易保证等问题。为了快速确定自由曲面空间网格结构的最优网格方向,提出一种基于遗传算法的自由曲面空间结构网格方向优化方法,以结构网格方向为优化变量,结合参数化建模软件Grasshopper和有限元分析软件SAP2000实现参数化分析,以结构应变能和结构最大位移两项力学指标作为优化目标,通过最小化目标函数实现结构网格方向优化。通过参数化编程,可实现快速自动优化,并结合工程案例,应用自动优化方法进行网格优化。结果表明:基于遗传算法的自由曲面空间结构网格方向自动优化法具有实用性和高效性,具有较高的工程应用价值。

空间框架结构扭转参数共振试验现象和机理

扭转参数共振现象在已有的结构参数共振试验中尚未观察到,针对此问题,通过试验手段对一个空间框架模型的扭转参数共振问题进行研究。采用不接触的电磁激励方法,激发空间框架结构模型的扭转参数共振,对空间框架扭转参数共振现象和机理进行观测和分析,研究了结构扭转参数共振的稳定性问题以及参数共振下稳态激励幅值与非线性响应幅值的变化关系。试验结果表明:当外部周期激励的频率大约为2倍的结构扭转自振频率时,空间结构将发生整体扭转参数共振;扭转参数共振稳定边界与已有其他结构平动参数共振的稳定边界相似,扭转参数共振的机制与平动参数共振基本相同;在不稳定区域内,当固定激励频率时,随着激励幅值的增大,非线性稳态响应的幅值近似地呈线性增大。

空间结构模型优化的弹性参数FFT-MA随机建模

快速傅里叶变换滑动平均(FFT-MA)法是一种灵活高效的随机建模方法,在地下介质高分辨率建模、复杂介质非平稳建模和不确定性评价等方面具有重要的应用价值。准确构建空间结构模型是利用FFT-MA方法生成合理的随机模型的关键。然而,以往对FFT-MA方法的研究并未提出准确构建空间结构模型的有效方法。为此,文中提出了一种有效的空间结构模型估计方法。该方法基于反演思想,通过最小化随机模型与测井数据和地震数据的空间结构差异,分别估计空间结构模型的纵向自相关长度和横向自相关长度。同时,为了优化空间结构模型的估计效果,在纵向自相关长度的反演过程中引入边界保护正则化,以提高反演的稳定性。此外,将地震约束引入模型优选以提高随机模型的稳定性。实验结果表明:该方法能够稳定估计地下介质的非平稳空间结构模型,从而建立准确描述复杂储层非平稳空间相关特征的高分辨率随机模型。与基于序贯高斯协模拟的随机建模方法相比,使用空间结构模型优化的FFT-MA随机建模方法能够有效刻画多种复杂地质构造从而实现复杂储层建模。

协方差驱动随机子空间辨识的参数敏感性分析

协方差驱动随机子空间辨识(Covariance-driven Stochastic Subspace Identification,SSI-cov)是近年来发展较为成熟的工作模态分析方法。针对其识别精度和效率对参数设置具有较高敏感性的问题,基于敏感性分析方法,利用奇异熵增量跳跃点明显程度、频率平均识别误差、阻尼比总变异系数、振型平均模态置信因子、运行时间5种评价指标以及稳定图,通过一经典五自由度层模型仿真算例,研究Toeplitz矩阵行块数、采样频率、数据长度对SSI-cov识别结果的影响规律。并给出既能满足精度要求又可控制程序运行时间的参数建议取值范围。最后,通过一缩尺三层框架模型在白噪声激励下实测数据对提出的根据SSI-cov改进参数设置进行验证,结果表明提出的各参数建议取值范围均较为合理。

空间堆线性变参数模型预测控制方法

针对传统PID控制方法在面临复杂负荷需求变化时无法满足空间核反应堆的控制性能需求的问题,提出了基于线性变参数模型的空间堆模型预测控制方法。针对强非线性特性,采用线性变参数模型作为预测模型,对全功率范围内的空间堆运行特性进行预测;针对大时滞的特性,采用串级控制理论结合模型预测方法优化执行机构动作,提升被控量的响应速度。分别设计了电功率和冷却剂温度的预测控制系统,在典型工况下进行控制性能仿真验证,结果表明:相对于串级PID控制系统,所设计的预测控制系统的电功率调节时间减少了68.7%,冷却剂温度调节时间减少了81.7%;电功率和冷却剂温度预测控制系统的核功率的超调量分别减少了22.3%和13.0%,保证了反应堆的安全;控制系统的适用性强,在不同功率水平均具有良好的控制性能;执行机构的动作大幅减少,驱动电机峰值电压下降了84.1%,使用寿命得到延长,系统经济性得到提升。该研究提出的结合串级控制理论基于线性变参数模型的预测控制方法能够用于优化空间堆的控制系统。

基于离散空间矢量调制的永磁同步电机无参数预测电流控制

针对传统电流梯度更新的无参数预测电流控制(parameter-free predictive current control,PFPCC)存在电流梯度更新停滞及电流脉动大的问题,提出一种基于离散空间矢量调制(discrete space vector modulation,DSVM)的PFPCC优化方法。首先,通过分析不同电压矢量在α-β轴上的电流梯度关系,得到相邻两个控制周期内各电压矢量与电流梯度的数学关系;然后,在一个控制周期内更新所有电压矢量的电流梯度,有效减小了传统PFPCC中的停滞效应。为了进一步减小电流脉动,将DSVM引入到所提方法中。结合DSVM选矢量的方式,以较小计算量即可将所有的电流梯度更新,从而保证电流预测的可靠性和准确性。实验结果表明:所提PFPCC方法与基于模型的预测电流控制相比,具有类似的动静态性能。与单矢量PFPCC相比,DSVM-PFPCC方法在保证动静态性能的同时,能够显著减小电流脉动,提高在实际系统中的控制性能。

考虑材料参数空间变异性的SBFEM开裂模拟

论文建立了基于比例边界有限元法(scaled boundary finite element methods,SBFEM)框架的非局部宏微观损伤模型,考虑材料细观物理参数的空间变异性,探讨了材料参数的空间变异性对结构开裂过程的影响。结果表明:考虑材料参数空间变异性后,裂纹扩展路径具有不确定性,建议的模型能够很好地反应材料内在的随机性;随着结构受力情况的复杂化和结构本体缺陷的增多,裂纹开裂模式的变异性也会增大。自相关长度和参数变异系数对结构开裂分析结果有重要影响。

空间长方形绳网展开动力学及多参数特性分析

空间绳网系统是一种针对空间碎片的柔性捕获系统,针对带有太阳翼的空间目标,提出一种用于捕获目标主体的长方形绳网。为分析其展开效果,建立有限元模型,通过对比地面试验结果来验证有限元模型的可靠性。建立长方形绳网的评价指标,并通过各项评价指标对比不同牵拉模式、牵引绳分布圆直径及牵引体发射角度下的绳网展开特性。结果表明:仿真结果与试验结果吻合,有限元模型可靠;在八点牵拉、十点牵拉和十二点牵拉3种模式下,十点牵拉所能达到的展开效果最好;牵引绳分布圆直径增大,所能达到的最大展开面积和保形距离减小,展开距离增大;牵引体的发射角度增大,长方形绳网的最大展开面积和保形距离增大,展开距离减小。

黄土高原SRC参数的空间物理释义与流量估算应用

黄土高原地处我国西北旱区,降水稀少且潜在蒸发强烈,包气带较厚且空间异质性大等多种问题交织耦合导致区域河川径流演化机制极其复杂,影响区域生态保护与高质量发展的进程。对黄土高原不同生态分区的10个代表性流域的SRC参数进行空间分析,研究了SRC参数的异质性分布规律,探析了SRC参数在黄土高原地区的物理释义,并基于SRC建立了流域出口断面流量与陆地水储量的区域化响应关系,实现了通过GRACE重力卫星反演数据对流域出口断面流量的初步估算。研究表明,同一生态区内SRC参数α、β具有一定的稳定性,其中β和流域的干旱指数成负相关关系,与平均坡度成正相关关系,在地理位置中随纬度的减小和经度的增大而增大;而α则和土壤孔隙度存在正相关关系,与导水率衰减参数存在负相关关系。通过幂函数可建立黄土高原流域陆地水储量与出口断面流量间的拟合关系,并形成适用于平稳GRACE数据的流域流量过程估算方法。

基于Rhino+Grasshopper对空间网壳结构参数化建模研究

随着数字化在土木行业的快速发展,参数化设计方法在土木行业也备受欢迎,尤其是对异形曲面结构,参数化建模不仅比传统方法更加精准,而且更加高效。通过Rhino+Grasshopper软件对某工人文化宫的单层空间网格结构进行了参数化建模,给出了空间网壳结构的参数化建模方法,并根据实际需要对建成后的网格结构进行了翘曲度分析及优化。

空间热环境对空间反应堆电源系统SP-100正常运行的影响

空间反应堆电源从地球发射到在轨运行期间,处于复杂的空间热环境中,主要包括来自太阳的直接照射、地球反照和地球红外照射等。本文以SP-100堆芯-斯特林能量转换型空间反应堆电源系统为研究对象,借助热分析软件Thermal Desktop的SINDA/FLUINT和RadCAD模块开展了空间反应堆电源在轨运行期间的热分析计算,研究了空间热环境对空间反应堆电源正常运行的影响。根据空间反应堆电源轨道平面β角和轨道高度,确定电源在轨期间最热和最冷工况并开展热分析计算。结果表明,SP-100反应堆电源系统在轨满功率运行期间,温度随时间周期性变化,高温的一回路锂冷却温度随轨道周期波动变化较小,几乎无温差,而低温的二回路锂冷却剂温度随轨道周期波动变化较大,周期内辐射器进出口管道最大温差达25 K。空间热环境对空间反应堆电源温度的影响还同电源的轨道平面β角、轨道高度和轨道姿态有关。所以,需确定空间反应堆电源的轨道运行参数及姿态,以确保空间反应堆电源各部件都运行在可接受的温度以内,保障电源的运行安全。

全漂浮空间框架塔斜拉桥参数敏感性分析

为明确设计参数对漂浮体系斜拉桥力学行为影响,该文以某全漂浮体系空间框架式独塔双索面钢-混凝土组合梁斜拉桥为依托,利用有限元分析软件MIDAS/Civil建立大桥有限元模型,针对成桥状态下温度效应、二期恒载、支承体系等参数敏感性开展分析,并与该桥半漂浮体系进行对比。结果表明:温度、二期恒载对主梁挠度和应力影响较为显著;整体而言,全漂浮体系主梁变形和应力对各参数敏感度低于半漂浮体系;结构体系由全漂浮转换为半漂浮后,1阶自振频率由0.38 Hz增至1.09 Hz,结构整体刚度显著提高;地震激励下,全漂浮体系较半漂浮体系整体位移大,但塔根部结构弯矩减小。

大跨度蝴蝶拱空间受力性能参数分析

以某蝴蝶拱桥为研究对象,采用有限元方法开展蝴蝶拱的空间受力性能研究,对比分析斜拱肋、直拱肋、有无副拱等不同结构体系对拱肋内力、挠度以及稳定性的影响,讨论拱肋倾角、主拱刚度、副拱刚度等关键参数对蝴蝶拱受力性能的影响程度与影响规律。结果表明:恒载和活载作用下,外倾式拱肋的主副拱拱脚面外弯矩和挠度均显著增大;去除副拱肋会显著增大主拱肋的轴力和拱肋挠度;拱肋倾斜与否对拱肋稳定性影响较小,副拱肋可一定程度提高拱肋稳定性。主副拱肋的内力和挠度均随着拱肋倾角的增大而增大,拱肋稳定性随着拱肋倾角的增大而减小,建议设计时拱肋倾角小于12°;主副拱刚度从0.50EI增大到1.25EI时,有利于结构受力,而从1.25EI增大至2.00EI时,对结构受力优化效果不明显。对于背景桥梁建议主拱和副拱的倾角为12°,主拱和副拱的刚度提高至原结构刚度的1.25倍,优化后主副拱肋挠度降幅约36%,效果良好。

阿克苏地区“三生空间”时空演变规律

为厘清干旱地区“三生空间”时空演变格局规律及驱动因素,本研究基于“三生空间”视角,以遥感影像解译的土地利用数据为基础,综合应用生态环境质量指数模型、地学信息图谱和最优参数地理探测器等方法分析阿克苏地区“三生空间”格局演变特征与驱动机制。结果表明:1990—2020年阿克苏地区各地类空间面积变化显著,农业生产空间和林业生态空间面积分别增加6872.99 km^(2)和960.94 km^(2),草地生态空间面积骤降11993.18 km^(2)。农业生产空间和其他生态空间重心迁移明显,前者表现出先向西北后向东南迁移的趋势,后者重心总体向东南迁移。“三生空间”各地类之间相互转换,转换的正效应>负效应,地区生态环境质量指数整体上升,逐渐趋向稳定。地理探测器结果表明该地区的“三生空间”演变深受自然和社会经济因素影响,自然因素对“三生空间”的影响力逐渐减小,社会经济因素影响力显著增强。

基于隐空间插值自编码器的卫星遥测参数异常检测

卫星遥测参数是地面运管系统评估卫星在轨运行正常状态的关键指标,遥测参数异常检测对于保障卫星安全可靠运行和任务顺利执行至关重要.针对现有卫星遥测异常检测算法对参数特征提取存在区分度缺乏、有效异常决策信息提取不充分等问题,本文提出一种基于隐空间插值优化的异常检测方法,将隐空间优化约束后的自编码器的表示学习能力与核密度估计方法的密度估计能力相结合,有效地进行异常检测.采用量子科学卫星的真实遥测参数数据和公开数据集进行验证,其结果表明所提方法在真实遥测参数上比最优对比方法的Auc值和F1值分别提升了5.6%和5.8%.与其他异常检测算法相比,该方法有较强的正常和异常样本辨别能力,有效解决了特征缺乏区分性以及决策信息提取不充分的问题,同时具有良好的噪声抗干扰性和有效性.