基于深度学习的HL-2A鱼骨模识别算法研究

基于深度学习的方法,在HL-2A装置上开发出了一套鱼骨模(FB)识别算法。算法使用858(780次放电训练,78次放电验证)次放电数据、约46.38万数据切片进行训练与验证,得到了一个主要由卷积层、残差连接层、全连接层组成的卷积神经网络。为衡量算法的识别能力,该算法被用来扫描式地识别了HL-2A装置的780次放电数据,共识别出86820次FB区间,其中误识别4327次,误报率为4.75%。在实际的97145次FB区间中,漏识别10325次,对应的漏报率为10.63%,总整体的识别正确率达到了94.26%。该误报率和漏报率可以满足FB识别的精度要求。

2μm单纵模全固态脉冲激光技术研究进展(封面文章·特邀)

2μm激光属于人眼安全波段,具有高大气透过率和水吸收特性,能覆盖CO_(2)等温室气体的吸收峰,因此在大气环境监测、光通信、激光雷达、材料加工、医疗手术等领域有广泛应用。其中,单纵模运转的全固态2μm脉冲激光器以其高稳定性、窄线宽和优良的光束质量等优势,可作为多普勒测风、相干差分吸收等激光雷达应用的优质光源,在工业、国防和科研等领域具有重要意义。目前,实现2μm激光输出的主要方法有光参量技术和直接泵浦法。相比光参量技术,直接泵浦法更具高效率、可调节性和集成性等优点,已成为2μm全固态激光的主流方式。文中总结了常用的2μm固体激光增益介质,分析了空间结构振荡器单纵模选择的原理和特点,综述了2μm单纵模全固态脉冲激光的研究进展,并对不同结构激光器的输出特性进行了比较,最后对2μm单纵模全固态脉冲激光的发展前景进行了展望。

基于机理和数据混合模型的SD-WFGD系统SO_(2)浓度动态预测

为了保证燃煤电站脱硫系统SO_(2)排放浓度达到环保要求的同时实现经济运行,建立了单塔双循环湿法烟气脱硫(SD-WFGD)系统出口SO_(2)浓度混合动态预测模型。首先,分析吸收SO_(2)的化学反应过程,分别建立了吸收塔出口和浆液池(AFT塔)出口SO_(2)浓度机理模型;然后,利用变分模态分解(VMD)方法对历史运行数据和机理模型预测偏差数据进行分解,将分解后不同频率的模态分量进行重构,利用最小二乘支持向量机(LSSVM)算法训练并得到不同的模态分量模型,将不同模态分量的LSSVM模型进行加权叠加,建立了数据补偿模型;最后,将数据补偿模型输出和机理模型输出进行叠加,得到SD-WFGD系统SO_(2)浓度混合动态预测模型。结果表明:利用VMD算法将历史数据分解为不同模态,不同模态数据重构后可有效提高数据模型的预测精度;同时,将机理模型和数据模型结合,可提升模型预测能力。

轻烧MgO粉对凝胶注模法制备MgAl_(2)O_(4) 多孔陶瓷性能的影响

为了降低原料成本,简化工艺流程,提高MgAl_(2)O_(4)多孔陶瓷的性能,将Al_(2)O_(3)粉和MgO粉于1500℃保温2 h合成了MgAl_(2)O_(4)粉体,再外加轻烧MgO粉(外加质量分数分别为0.5%、1.0%、1.5%和2.0%),采用凝胶注模法于1500℃保温2 h制备了MgAl_(2)O_(4)多孔陶瓷,研究轻烧MgO粉外加量对MgAl_(2)O_(4)多孔陶瓷结构和性能的影响。结果表明:1)以轻烧MgO粉作为固化剂制备的MgAl_(2)O_(4)多孔陶瓷烧后线收缩率较小,具有较好的尺寸稳定性,且孔径主要分布在0.5~2.0μm;2)随着轻烧MgO粉外加量的增加,MgAl_(2)O_(4)多孔陶瓷的显气孔率和气通量增加,显微结构较均匀;3)当轻烧MgO粉外加量(w)为2.0%时,MgAl_(2)O_(4)多孔陶瓷的综合性能最佳。

关于国密算法SM2的模乘优化方法

为了提高运算效率,密码学中一些标准的椭圆曲线所在的基域特征常为广义Mersenne素数,如NIST曲线P-256和国密SM2.在基本算术运算中,这样特殊的素数使得影响最大的模乘运算变得非常高效.对于P-256,Brown等利用Solinas方法设计的快速模约减算法可以归结成计算9个由字的向量组成的中间变量的代数和.对于SM2也有一些相关研究,但情况似乎没有那么简单.目前这方面最好的结果需要14个(字的向量组成的)中间变量.本文的目的是推进SM2素域上的快速模乘运算,以期得到接近NIST P-256的模约减算法.具体地,本文提出了两个优化方法.在第一个结果中,就SM2素数的情形加细了Solinas和Brown等人的处理方法,所需的(字的向量的)中间变量个数降低到13.在第二个结果中,采用一种新的处理技巧,通过对运算公式进行适当变换来消去变量以进一步优化,得到的方法只需11个(字的向量的)中间变量.

基于石墨烯/WS_(2)可饱和吸收体的中红外Er^(3+):ZBLAN锁模激光器及其波长可调谐性能

石墨烯与过渡金属硫化物WS_(2)具有稳定的化学性质和宽带吸收光谱,可以实现中红外波段激光的脉冲运转。本文报道了石墨烯/WS_(2)作为可饱和吸收体在中红外波段锁模激光器中的应用,实验证明石墨烯/WS_(2)复合材料具有更好的非线性吸收特性,锁模调制时表现出低的锁模阈值和高的材料损伤阈值。当泵浦功率为5 W时,激光器在2781.7 nm处得到了脉冲宽度为24.04 ps的锁模脉冲,激光器的最大平均输出功率为237.7 mW,峰值功率为395.5 W。最后,通过光栅实现了激光器的波长可调谐输出,将石墨烯/WS_(2)锁模激光器的输出波长范围拓宽为2730~2810 nm。

O_(2)/CO_(2)气氛下催化裂化烟气循环再生系统模型

富氧燃烧和烟气循环再生技术可实现催化裂化(FCC)再生烟气中CO_(2)的富集。根据采用烟气循环再生的FCC单段再生、并列式两段再生和重叠式两段再生系统型式,基于烧焦动力学模型和充分烧焦设定,分别建立了再生系统模型,并对3种再生系统进行了模拟。结果表明,通过优化O_(2)流量、烟气循环流量等操作条件,单段再生系统烟气、重叠式两段再生系统烟气和并列式两段再生系统第二再生器烟气中CO_(2)体积分数可富集至95%以上,但并列式两段再生系统第一再生器烟气中CO_(2)体积分数难以富集至95%以上。通过再生系统模型可优化再生器操作,在达到较好再生效果的同时,实现CO_(2)的富集。

一体模钢锭轧制特厚SA387Gr11CL2钢板生产实践

以33.2 t一体模钢锭轧制的(120×1 720×13 570) mm规格SA387Gr11CL2钢板为对象,重点研究帽口端表面、内部质量、化学成分及力学性能。结果表明:轧制钢板帽口对应位置的表面质量良好,探伤结果达到NB/T 47013.3—2015标准及第1号修改单TⅠ级。距帽口线700 mm以内试样成分无明显偏析,满足标准要求,拉伸、冲击等力学性能良好。与传统钢锭相比,采用一体模钢锭轧制上述规格钢板,成材率可以提高3.29%。

宽体客机气动标模CHN-T2设计

发展商用运输机标模是我国独立发展具有自主知识产权的先进民用飞机的重要支撑手段,对验证CFD技术和确认风洞试验品质具有重要意义。结合国内外主流宽体商业客机的布局特点和气动设计需求,基于自主开发的AMDEsign设计平台,设计研发了宽体客机标模CHN-T2。标模设计马赫数0.85,设计升力系数0.48。模型充分体现了主流宽体商用客机典型的双通道机身/超临界机翼/平立尾/翼吊通气短舱等几何特征,具有典型的部件间强干扰/激波分离/转捩等流场特征以及优异的高亚声速巡航/高升阻比气动效率等性能特征。通过气动外形优化设计、短舱吊挂组件影响及雷诺数效应等研究,并结合风洞试验数据对比分析,最终确认CHN-T2模型巡航升阻比达到21.8、阻力发散马赫数约为0.872、抖振边界大于1.3倍巡航升力系数、风洞试验准雷诺数为3×10^(7)。研究认为,CHN-T2模型具有良好的气动性能,能够作为先进宽体客机气动标模进行应用推广。通过持续建立的丰富气动数据库和流场影像,可有力支撑宽体客机流动机理分析、CFD技术验证与确认、先进风洞试验技术发展验证、CFD与风洞数据相关性等研究。

科学文献主题建模方法及其效果评估研究

[背景/意义]研究和对比不同主题建模方法在科学文献主题识别上的应用表现,对于合理选择使用主题建模技术开展科学文献主题挖掘具有重要意义。[方法/过程]通过构建中英文科学文献实验语料,选择3种主题建模方法(LDA、Top2vec、Bertopic)和5种文本特征计算方法(Bag of Words、TFIDF、Doc2vec、MiniLM、SciBert)进行中英文科学文献主题建模实验,并对不同建模结果的主题多样性、主题一致性、主题稳定性和主题离散性指标进行对比分析。[结果/结论]不同建模工具的主题识别结果存在较大差异,其中LDA与Bertopic在英文和中文语料上识别出的主题中具有相似性关系的主题占比相对较高,但也仅为9.81%和7.46%;基于Doc2vec算法的Top2vec模型在主题多样性指标上的表现相对最优;基于文本预训练算法的Top2vec模型和Bertopic模型的主题稳定性和离散性指标优于传统主题建模方法。针对大语言模型技术的快速发展和广泛应用,加快推进科学文献预训练模型研发,并将之应用于科技情报业务实践是当前的重要研究方向。

基于LIVE2D技术的博物馆动态形象设计实践研究

探索以Live2D技术作为新的设计手段,进一步提升二维平面形象设计的表现力和影响力,寻找塑造新颖的博物馆动态形象的可行性,为博物馆提供适应现代多种媒体渠道传播形式的动态形象设计。以Live2D技术为核心,从文化传承与发展的角度出发,结合博物馆实地调研与文物设计转化,拓宽博物馆形象设计在其馆内的应用范围,将传统平面原画通过2D建模,进而增强二维形象的可动性和真实感,结合符号学语义,实现以山东博物馆“亚丑钺”为例的动态形象设计实践。围绕博物馆藏品为原型,从平面设计图实现二维建模,实现文物藏品转化为角色形象,设计出基于Live2D技术的动态博物馆形象,为观展流程增添吸引力和沉浸感。促进博物馆以文物为原型的形象良性发展,丰富与观众的交互形式,帮助藏品达成创造性转化、创新性发展,从而为山东博物馆以及其他文化机构提供关于形象设计多元化创新的可借鉴新形式。

CityMapper2在城市三维模型建设中的应用

我国正在加快构建新型基础测绘体系,全面推进实景三维中国建设。徕卡城市制图(CityMapper2)作为一款新型航空摄影系统,集成框幅式航摄仪、倾斜式航摄仪、激光雷达系统于一体,一次飞行能够获取多种数据,在大幅提升数据获取效率的同时,丰富了数据种类,实现优势互补。本研究利用大棕熊飞机(Kodiak 100)作为搭载平台对高密市进行航空摄影,建设城市三维模型,并对成果数据进行检验,结果表明,CityMapper2数据成果满足城市三维模型建设要求。

HL-2A环形阿尔芬本征模不稳定性的模拟研究

为了帮助理解HL-2A装置的实验现象,采用本征值程序GAM对HL-2A实验中环形阿尔芬本征模(TAE)的线性性质进行了模拟研究,模拟结果与实验结果一致。此外,分析了具有不同安全因子剖面的TAE的连续谱、模结构和模频率。对于正常磁剪切,发现芯部(√ψT<0.3)的TAE的径向模结构由两个相邻的极向谐波组成,而外区(√ψT=0.3~0.9)的TAE的径向模结构由8个较高的极向谐波组成,这表明磁剪切在极向谐波耦合中起着重要作用。当安全因子剖面在芯部存在反剪切时,反剪切区域的TAE消失,外区的TAE的径向宽度变窄。最后,研究了电子密度剖面对TAE的影响,发现TAE模频率随电子密度的增加而降低,而模结构对电子密度的变化不敏感。

细胞周期蛋白D2同源模建及其与CDKs抑制剂对接研究

细胞周期蛋白D2(CyclinD2,CCND2)在细胞中的异常表达会诱发肿瘤等疾病,设计高选择性CCND2药物对抑制肿瘤具有重要意义。本文选用PDB数据库中与CCND2一级序列同源性最高的3G33为模板蛋白建模,通过Loop环区能量优化最终得到具有较高合理性和可信度的三维蛋白结构模型,最优模型VerifyScore为100.920,预测获得10个可能的活性位点。构建药物小分子的最低能量结构,将小分子对接至蛋白活性位点,根据对接模型确定不同药物小分子与蛋白活性位点的相互作用方式,筛选细胞周期依赖性激酶(CDKs)类似物作为药物小分子配体,实验结果对进一步研究CyclinD2的结构、功能具有理论指导意义,也为相关疾病的临床治疗奠定了理论基础。

V2V三维宽带信道建模与统计特性分析

针对5G车对车(vehicle to vehicle,V2V)无线通信系统,基于几何随机建模方法,提出一种改进的三维宽带多输入多输出(multiple-input and multiple-outpit,MIMO)信道模型。引入多共焦半椭球体模型用于研究不同传播延迟下的V2V信道统计特性,结合时变的路径长度、信号角度和莱斯因子表征V2V信道的非平稳特性。推导了空-时相关函数、多普勒功率谱密度等关键信道统计特性的数学表达式。分析了城市和高速场景下信道相关特性的差别,并研究了车流密度、运动方向、天线角度、传播延迟等因素对信道统计特性的影响。结果表明,城市场景下的时间相关性和空间相关性明显低于高速场景;不同传播延迟下的V2V信道统计特性有明显差异;信道相关性同天线阵列角度、收发车运动方向和时间变化密切相关。模型仿真结果为车载通信提供了一些有价值的结论,可以作为未来V2V通信系统设计、优化和评估的有效指导。仿真结果与实测数据较好地吻合,证明模型能正确表征V2V无线信道的相关特性。

CO_(2)气体保护焊的焊缝形貌建模及虚拟化仿真系统开发

建立了CO_(2)气体保护焊工艺参数与焊缝几何尺寸(熔宽、熔深)之间的多层感知机神经网络预测模型,并基于焊接试验数据训练模型,确定了模型的数学解析式;通过分析焊缝截面和表面形貌特征,建立焊缝形貌的虚拟化仿真模型;通过python编程开发了焊缝形貌预测与虚拟化仿真系统。结果表明:所建立的多层感知机神经网络预测模型对熔宽预测的最大偏差为0.097 mm,模型拟合优度为0.999269,对熔深预测的最大偏差为0.051 mm,模型拟合优度为0.999567;建立了以焊缝熔深和熔宽为输入变量的焊缝截面形貌数学模型和以焊缝熔宽为输入变量的表面形貌数学模型。

铁路隧道施工人员与安全风险节点映射关系模型设计及应用

施工人员既是铁路隧道施工安全风险发生的主要因素之一,也是受害者,然而“施工人员”与“安全风险”的关系研究尚未得到有效关注。通过引入网络理论,基于OBS(Organization Breakdown Structure)-WBS(Work Breakdown Structure)-RBS(Risk Breakdown Structure)法和2-模网络进行施工人员与安全风险节点映射关系模型设计,用于显性化施工人员和安全风险因素节点映射关系,为研究和预防铁路隧道施工安全风险提供新思路和新工具。首先运用WBS-RBS法识别铁路隧道施工安全风险因素并构建2-模WBS-RBS矩阵,运用OBS-WBS法确定铁路隧道施工人员集并构建2-模OBS-WBS矩阵;以WBS中施工活动为链接,将2-模OBS-WBS矩阵和2-模WBS-RBS矩阵转换为2-模OBS-RBS矩阵;接着,将施工人员和安全风险因素分别作为节点,将2-模OBS-RBS矩阵中反映的双方之间的映射关系作为边,构建施工人员与风险因素节点映射关系网络;最后,采取典型对应分析,显性化施工人员与风险因素的关联程度,旨在探索处于网络核心位置的施工人员、安全风险因素及其双方映射关系;以怀邵衡铁路盛德堂隧道作为典型案例,应用该模型对施工人员和安全风险因素节点的映射关系进行分析。研究结果表明:不同施工人员与特定安全风险因素具有明显映射关系;经专家验证指出,基于上述映射关系模型实证结果符合现场工程实际,构建的模型具备实用性。研究结果可直观呈现各级施工人员与安全风险因素的主要关联关系,帮助施工人员提高安全认知,端正安全态度;也可帮助施工管理人员针对不同施工人员提出针对性风险管控建议,合理优化安全风险管理资源,为预防铁路隧道施工安全风险提供方向性指导。

电刺激C2C12细胞构建运动损伤修复模型

电脉冲刺激(EPS)是研究收缩诱导运动性适应的主要工具,为探究电脉冲刺激对C2C12细胞蛋白表达和代谢的影响,并观察刺激后的指标恢复变化,试图建立骨骼肌C2C12细胞运动损伤修复模型。将C2C12细胞培养和分化为肌管后,根据电压强度不同分为4组:C组(对照组)、V1组(10V)、V2组(23V)、V4(40V),在相同频率20 ms、1 Hz条件下电刺激40 min,尝试诱发C2C12肌管细胞的收缩与损伤,按恢复时间点收集0h、2 h、4 h、8 h、24 h、48 h后的细胞培养液和细胞,分别检测肌酸激酶(CK)活力、乳酸脱氢酶(LDH)活性和丝裂原活化蛋白(P38)含量变化。结果显示,40 V组C2C12细胞经过电刺激后,P38含量极显著增加,CK活力极显著增加,LDH活性极显著增加,并随着恢复时间延长而逐步减少。故在40 V、40 min、20 ms、1 Hz的方案下,电刺激C2C12细胞可以构建骨骼肌运动损伤模型,且这种损伤在此后4~8 h内得以恢复。

低比例甲醇掺混下氨/甲醇燃烧的化学机制和N_(2)O生成分析

为探究氨燃料减少温室气体(GHG)排放的效益,克服氨点火能量较高、层流火焰速度较慢的缺点,使用Chemkin构建化学反应器网格(CRN)仿真模型对低比例甲醇(0~10%)与氨掺混燃烧进行组分演化、产物生成速率和敏感性分析,利用化学反应动力学,分析N_(2)O生成和还原机理。结果表明:纯氨燃烧在当量比为1.1~1.2时,可同时降低NO、未燃NH_(3)和N_(2)O的排放,较纯甲醇燃烧可减少70%以上的温室气体排放;当量比超过0.9时,氨燃烧的GHG排放始终低于纯甲醇燃烧。加入甲醇能有效控制N_(2)O生成,进一步降低GHG排放。在富燃条件下,甲醇的添加促进了H的生成,使N_(2)O消耗增加;在贫燃条件下,甲醇的增强抑制了NH的生产,使N_(2)O生成降低。另外,提高压力和温度也能有效降低温室气体排放。

基于新型亚微米层状结构碲化钒可饱和吸收体的纳秒锁模掺铒脉冲光纤激光器

将亚微米层状结构的碲化钒(VTe_(2))与聚乙烯醇(PVA)充分混合,制备了VTe_(2)-PVA可饱和吸收体(SA)薄膜。利用紫外分光光度计测量了其线性吸收特性,发现其在400~1800nm波段均具有良好的吸收,证明VTe_(2)-PVASA薄膜具有优异的宽带吸收特性。将制备好的VTe_(2)-PVASA薄膜置于跳线端面并接入搭建的掺铒光纤激光腔内,构建了一个全光纤结构的纳秒锁模脉冲光纤激光器。该激光器输出的锁模脉冲中心波长为1568.15nm,3dB带宽为0.639nm,脉冲宽度为4.3ns。采用掺铒光纤激光腔结构,锁模脉冲最大平均输出功率为1.123mW。实验结果表明亚微米层状结构的VTe_(2)具有作为一种低成本的新型可饱和吸收材料的潜力,为被动锁模脉冲光纤激光器的发展开辟了新的道路。