基于电容吸收拓扑电路的新型磁阻线圈发射器

磁阻线圈发射器具有出口速度一致性好、可靠性高和能源清洁等优点。但是现有磁阻线圈发射器普遍效率较低,限制了其工程应用。为提高发射效率,提出一种基于电容吸收拓扑电路的新型磁阻线圈发射器方案。首先建立了传统二级磁阻式发射器的模型,采用有限元软件进行了仿真计算。结果显示,在电枢经过线圈中心后,驱动线圈中剩余电流产生的磁场会使电枢受到反向电枢拖拽力而减速。针对上述问题,提出一种新型的基于电容吸收拓扑电路的能量回收方案,分析了各阶段的放电特性。计算结果表明:与传统放电电路相比,新型放电电路可以使驱动线圈的剩余电流被电容器吸收实现快速衰减,电枢出口速度由21.46 m/s提高至26.19 m/s,效率由14.50%提高至21.59%。新型放电电路能够对电枢加速后的剩余能量进行回收,明显减小电枢拖拽力,提高了发射速度与能量回收效率。

不同V型辅助配体构筑的两个镉配位聚合物的合成、结构和荧光性质

在溶剂热条件下,合成了2个基于V型辅助配体(bipmo、bppmo)的镉配位聚合物{[Cd(bipmo)(NDC)]·1.75H_(2)O}_n (1)和{[Cd(bppmo)(NDC)(H_(2)O)]·H_(2)O}_(n) (2),其中H_(2)NDC=2,6-萘二羧酸,bipmo=双(4-(1H-咪唑-1-基)苯基)甲酮,bppmo=双(4-(吡啶-4-基)苯基)甲酮。利用单晶X射线衍射、键价和分析、红外光谱和元素分析对其结构进行了表征。研究发现,配合物1具有二重互穿的{6~3}拓扑结构。配合物2同样是3-连接的{6~3}拓扑,却存在三重穿插结构。分析表明,V型配体对最终结构的形成有很大影响。此外,对配合物1和2的发光性质也进行了详细研究。

紧凑型混合励磁三相饱和铁芯型故障限流器

加装饱和铁芯型故障限流器是限制高压系统短路电流的有效方法,但其需要与外加的限流空心电抗器配合,导致整个限流系统占地面积和体积很大。因此,基于非正交解耦原理提出了一种紧凑型混合励磁三相饱和铁芯型故障限流器(compact hybrid-biased three-phase saturated core fault current limiter,CTFCL),其具有占地面积和体积小的优点。首先,提出了含非正交解耦绕组的CTFCL拓扑。其次,建立了CTFCL的等效电磁路模型,分析了其工作原理。然后,给出CTFCL的参数设计准则,搭建了220 kV的有限元模型,仿真验证了CTFCL的限流效果和电磁特性。最后,设计并研制出小容量样机,开展了实验研究。仿真和实验结果均证明了该文所提CTFCL的有效性,CTFCL对各种短路均有良好的限制效果,且对比得到CTFCL限流系统占地面积和体积较传统三相SCFCL限流系统分别减少了44%和26%,适合实际高压系统的安装与应用。

一种基于图论理论的大尺度连续变形机构构型综合分析方法

针对航空航天领域大尺度连续变形机构构型问题,提出了一种基于图论理论的大尺度连续变形机构构型综合分析方法。首先,分析了大尺度连续变形机构的组成与基本功能,获得了满足机构拓扑结构、约束条件的要求,对变形机构运动链进行了分析,得到了符合条件的运动链,并对其进行了数学描述;其次,选择并分析了运动链的拓扑对称性,利用特征数组的方法得到了判别矩阵,对运动链进行了同构判别,从而得到了可行的多种运动链形式;再次,建立了各运动链的拓扑图,通过筛选得到了最终的拓扑图,去掉该拓扑图的各个构件,得到了拓扑变换子图和相对应的邻接矩阵,对拓扑图进行了同构判别,再通过改变机架与移动副的位置得到了满足要求的12种构型,画出了其相应的机构拓扑图和机构简图;最后,考虑了大尺度连续变形机构的整体稳定性,避免了尺寸过大等因素,对大尺度变形机构进行了构型优选,得到了符合要求的多种新构型。研究结果表明:该方法能够将大尺度连续变形机构抽象为图形式,获得了22种构型,可根据机构变形要求的不同,改变优选依据,从而得到符合不同要求的构型。

基于拓扑优化方法的海洋柔性管缆限弯器新型设计研究

限弯器是保护海洋柔顺性管缆端部连接处在位过程中避免破坏的重要海洋工程装备之一。传统限弯器的结构形式较为固定,而且设计方法仅仅依赖于尺寸设计,因此,传统限弯器结构设计通常偏于保守且经济性较差。本文提出一种基于拓扑优化理论的限弯器结构优化设计方法。基于传统限弯器结构几何形式定义设计变量空间,以柔度最小化为优化目标,在强度约束的条件下构建优化列式。通过该优化设计方法可以在初始设计阶段实现限弯器的新构型结构设计。同时,开展优化结构与原始结构的数值模拟分析,通过力学性能分析对比发现:在相同的工况荷载下,优化后的限弯器结构整体质量降低了16.0%,承载能力提高了18.6%。

2型糖尿病合并轻度认知障碍患者脑葡萄糖代谢连接网络拓扑结构分析

目的:分析2型糖尿病(T2DM)合并轻度认知障碍(MCI)(T2DM&MCI)患者脑葡萄糖代谢连接网络拓扑结构的改变情况。方法:选择阿尔茨海默病神经影像学倡议(ADNI)数据库收录的T2DM&MCI受试者(观察组)和健康受试者(对照组),每组35例。从数据库获取2组简易智能精神状态检查量表(MMSE)评分、患者报告日常认知量表的记忆评分(EcogPtMem)、患者亲属报告日常认知量表的记忆评分(EcogSPMem)以及氟代脱氧葡萄糖-电子发射断层扫描(FDG-PET)图像。利用SPM12将FDG-PET图像标准化到蒙特利尔神经病学研究所(MNI)空间脑模板上。以小脑作为参考区,提取每个受试者解剖自动标记法(AAL)模块脑区的标准摄取值比率(SUVR),构建葡萄糖代谢连接脑网络。采用GRETNA软件分析全局效率、度中心性、节点局部效率等脑网络拓扑属性;采用Spearman相关性分析差异脑区度中心性与EcogPtMem评分以及EcogSPMem评分的相关性、节点局部效率与EcogPtMem评分以及EcogSPMem评分的相关性。结果:与对照组比较,观察组MMSE评分明显更低,EcogPtMem和EcogSPMem评分均明显更高,差异具有统计学意义(P<0.05)。与对照组比较,观察组的全局效率组间差异无统计学意义(P>0.05)。与对照组比较,观察组左侧海马旁回(P=0.005)、左侧海马(P=0.013)、左侧顶下缘角回(P=0.031)、左侧角回(P=0.034)、右侧角回(P=0.013)、右侧顶下缘角回(P=0.044)、右侧海马旁回(P=0.024)度中心性明显降低;左侧直回(P=0.028)、左侧海马旁回(P=0.044)、左侧海马(P=0.026)、左侧顶下缘角回(P=0.031)、左侧角回(P=0.024)、右侧角回(P=0.004)、右侧顶下缘角回(P=0.039)节点局部效率明显降低。相关性分析结果显示,观察组左侧海马度中心性(r=-0.273,P=0.022)和左侧海马旁回度中心性(r=-0.341,P=0.004)与EcogPtMem评分呈负相关关系;左侧海马度中心性(r=-0.391,P=0.001)、左侧海马旁回度中心性(r=-0.410,P<0.001)、右侧海马旁回度中心性(r=-0.240,P=0.045)与EcogSPMem评分呈负相关关系。观察组左侧海马节点局部效率(r=-0.257,P=0.032)、左侧海马旁回节点局部效率(r=-0.251,P=0.036)、右侧角回节点局部效率(r=-0.265,P=0.027)与EcogPtMem评分呈负相关关系;左侧海马节点局部效率(r=-0.363,P=0.002)和左侧海马旁回节点局部效率(r=-0.362,P=0.002)与EcogSPMem评分呈负相关关系。结论:T2DM&MCI患者脑葡萄糖代谢连接网络拓扑结构异常可能是引起其记忆功能下降的原因之一,这可为探究T2DM&MCI神经机制提供参考。

枯草芽孢杆菌和哈茨木霉对黄瓜幼苗根系构型及生长的影响

探究枯草芽孢杆菌和哈茨木霉对黄瓜幼苗根系构型及生长的影响,以“新津四号”为试验材料,采用盆栽试验,共设置LB培养基(灌根, LB),枯草芽孢杆菌(灌根, B), PD培养基(灌根, PD),哈茨木霉(灌根, H),混合培养基(V (LB培养基)∶V (PD培养基)=1∶1灌根, LBPD),混合菌剂(V (枯草芽孢杆菌)∶V (哈茨木霉)=1∶1灌根, HB) 6个处理.通过生长发育、根系形态、拓扑结构以及分型参数对黄瓜根系生长发育的影响进行研究.结果表明,与对照组相比,经菌液处理的黄瓜幼苗总根长、根表面积、根体积、交叉数、株高、茎粗、生物量均有明显的提高,其中HB处理对黄瓜幼苗的影响最大.菌液处理后的根系具有明显的分支特征,为叉状分支结构,其拓扑指数为0.5;分形特征好,分形维数小,分形丰度高,说明其分支结构比较简单,有很好的拓展空间,有利于占据养分空间.采用主成分分析法对不同处理的黄瓜幼苗各指标进行综合评价,得分排名为HB>H>B>PD>LBPD>LB.单独施用枯草芽孢杆菌或哈茨木霉菌液对黄瓜幼苗的生长均有明显的促进作用,但施用混合菌液的作用要好于单一菌液.

星载伞状天线新型索网拓扑构型设计与精度分析

以减轻索网天线反枕效应以及提高伞状天线型面精度及误差均匀性为目的,提出了一种伞状天线新型索网拓扑结构。首先进行索网索段划分,得出一种伞状天线新型拓扑构型;其次从索网精度计算方法出发,采用高斯—勒让德积分方法进行伞状天线索网型面精度计算;最后通过算例对新型索网构型进行对比分析,得到该新构型对于提高天线型面精度以及改善误差分布均匀性具有重要意义。

不同潜水埋深对单叶蔷薇实生苗根系生长与构型的影响

目的:为了解单叶蔷薇干旱适应策略并为原生境植被修复提供科学依据。方法:以一年生单叶蔷薇实生苗为研究对象,设置30 cm(D30)、40 cm(D40)、50 cm(D50)、60 cm(D60)和70 cm(D70)5组潜水埋深梯度,利用根系扫描等方法分析其对蔷薇实生苗根系生长和构型的影响。结果:潜水埋深对内部连接总数(a)、外部连接总数(v_(0))、连接总数之和(Pe)、平均拓扑长度(b)和修正拓扑参数q_(a)、q_(b)有显著影响(P<0.05),对拓扑参数Ti无显著影响(P>0.05),q_(a)(0.33~0.73)、q_(b)(0.23~0.88)变化范围较大。整个试验过程根系始终维持50°~60°的低分支角度,但当地下水极端匮乏时(如D70组和对照组CK),根系分支角度有增大趋势。随着干旱胁迫加强,单叶蔷薇实生苗根系的生物量增长速度大于地上生物量增长速度;在D60组、D70组和CK组,根系积累相同生物量,v_(0)的增加速度大于a的增加速度;各组根系分支数增长速度始终小于根系连接数,随干旱程度加深差异呈缩小趋势,以上说明适度的干旱可促进根系分支。结论:单叶蔷薇实生苗根系构型及时响应环境水分变化,适应性极强。

拓扑绝缘体与函数型光子晶体分界面上的Goos-Hänchen位移调控

运用传输矩阵法和固定相位法研究拓扑绝缘体与SINC函数型光子晶体分界面上的Goos-Hänchen效应。结果表明,两种线极化波在分界面处的Goos-Hänchen位移随入射角、拓扑绝缘体的介电常数、函数光子晶体周期数不同而呈现不一样的规律。可以通过调节入射线极化波的入射角、改变函数光子晶体周期数或在表面涂覆不同的拓扑绝缘体来控制分界面上的Goos-Hänchen位移。

相变储能单元内拓扑翅片优化及其传热特性研究

为提升管壳式相变储能单元的蓄放热速率,采用基于变密度法的拓扑优化方法,对二维相变储能单元的翅片进行优化,设计了体积比(翅片体积占设计域体积比)分别为0.1、0.15、0.2的导热拓扑翅片;同时考虑液体流动,设计了体积占比分别为0.1、0.15、0.2的对流拓扑翅片。基于上述翅片构型,采用数值模拟方法,对比研究了分别使用拓扑翅片和矩形翅片的相变储能单元的蓄放热特性,分析了使用不同体积占比的拓扑翅片的蓄放热过程。研究表明:在蓄热过程中,使用体积占比为0.15的导热拓扑翅片和对流拓扑翅片的相变储能单元蓄热速率较矩形翅片分别提升了11.5%、33.0%,对流拓扑翅片由于考虑了蓄热过程中相变材料的自然对流效应,其性能优于相同体积占比的导热拓扑翅片;在放热过程中,导热拓扑翅片由于翅片分布较均匀、与相变材料接触区域大,其性能优于相同体积占比的对流拓扑翅片,其中体积占比为0.15的导热拓扑翅片构型综合性能最优。该研究为翅片设计提供了有效支撑,对推动拓扑优化在相变储能单元内的实际应用具有重要价值。

玉米秸秆及其生物炭复配基质对玉米根系构型的影响

【目的】研究玉米Zea mays L.秸秆及其生物炭对设施栽培中基质改良的价值,探明玉米根系构型及其对不同复配基质的响应。【方法】采用盆栽试验,测定并分析了不同配比基质的理化性质和玉米地上部、根系生物量,采用WinRHIZO(Pro.2020a)根系分析系统分析计算玉米根系的形态以及分形、拓扑结构特征参数,采用SPSS软件分析地上部/根系生物量、根系形态特征与构型特征参数的相关性。【结果】添加秸秆及其生物炭的各处理中,T3处理(蛭石、珍珠岩、玉米秸秆和玉米秸秆生物炭的添加量分别为22.4、22.4、22.4和44.8 dm^(3))的理化性质相较CK最为优化,总孔隙度和持水孔隙度分别达到81.02%和55.38%,可利用的速效氮、磷、钾含量均处在最优水平。T3处理根系的生物量和根长、根表面积、根体积3个主要形态特征参数均与其他处理差异显著,分别高于CK处理112.82%、79.89%、101.21%和102.53%。随着秸秆及其生物炭添加比例的增加,各处理根系分形维数逐渐增大,从CK的1.425增大至T3的1.514;拓扑指数逐渐减小,从CK的0.699减小至T3的0.627,T3处理的拓扑指数更接近0.5。玉米根系生物量和主要形态特征参数与分形维数、分形丰度呈极显著正相关,与拓扑指数呈极显著负相关。【结论】添加秸秆及其生物炭可改善基质理化性质,为根系提供优质生长环境;环境对根系构型的可塑性较高,可以使玉米根系构型向更利于养分和水分利用的方向改变;根系构型性状可在一定程度上表征根系形态特征,也可作为指标来验证复合基质的栽培效果。

基于抗偏移特性的电动汽车双拓扑补偿网络研究

针对无线电能传输系统中耦合机构易偏移导致系统输出电流变化的问题,研究具有抗偏移特性的电动汽车双拓扑无线电能传输系统。首先,通过对双边LCC补偿网络拓扑的分析,探讨了谐振频率、输出功率、传输效率等之间的关系,并讨论了系统在错位工况下的建模分析及相应解决方案。结果显示,S-S拓扑在错位情况下功率变化较大,而LCC-S和LCC-LCC在水平错位范围内,功率变化系数(PVF)值较稳定。S-S拓扑在零错位时传输效率最高,但随着错位增大效率会急剧下降;LCC-S和LCC-LCC在小错位情况下效率较高,但在失谐状态下传输效率受影响较大。综合来看,虽然LCC-LCC拓扑的传输效率较低,但在错位情况下波动较小,适合动态无线充电场景。

基于群体智能算法的无人机蜂群拓扑构型方法

面向特定任务场景,无人机蜂群需要通过拓扑构型自主形成特定的拓扑形状以实现高效群体协同机制。拓扑构型通常包含从初始拓扑到目标拓扑的最佳映射和最优拓扑构型位置这两个问题,它们相互影响并直接关系到无人机蜂群的全局能量消耗。基于全局能耗最小化为目标的无人机蜂群拓扑构型联合优化模型,建立了基于群体智能算法的一般化求解框架,给出了基于灰狼优化算法(GWO)、均衡优化算法(EO)和穷富优化算法(PRO)的具体求解方法,并讨论了基于群体智能算法求解优化模型的加速收敛策略。仿真结果证明了该无人机蜂群拓扑构型方法的有效性。在典型拓扑构型场景下,该优化方法在8次迭代内即可实现算法收敛。

低水体系合成X型分子筛及其硅/铝比与碱度的定量关系

采用不同含水量(n(H_(2)O)/n(SiO_(2)))和碱度(n(M_(2)O)/n(H_(2)O),M为K和Na)的钾-钠体系水热合成X型分子筛,采用X射线荧光光谱、X射线衍射、扫描电镜、^(29)Si魔角旋转固体核磁和^(27)Al魔角旋转固体核磁等手段对X型分子筛进行表征,并对Ba^(2+)交换X型分子筛进行混合碳八芳烃静态吸附评价。结果表明:当合成体系n(SiO_(2))/n(Al_(2)O_(3))为2.8时,随着n(H_(2)O)/n(SiO_(2))从21增加到60,获得纯相X型分子筛的n(M_(2)O)/n(SiO_(2))范围从1.3逐渐增大至3.1。保持合成体系n(SiO_(2))/n(Al_(2)O_(3))不变,X型分子筛n(SiO_(2))/n(Al_(2)O_(3))与单一影响因素n(M_(2)O)/n(H_(2)O)线性相关,相关性系数R2为0.90。当合成体系n(SiO_(2))/n(Al_(2)O_(3))和n(M_(2)O)/n(H_(2)O)相同时,n(H_(2)O)/n(SiO_(2))分别为40和60制备的X型分子筛的粒径、非骨架铝物种、孔体积无明显差别。相比而言,低水体系所得X型分子筛的晶体结构中Si(4Al)物种占比更高,对二甲苯相对于乙苯吸附选择性更高,为3.19;对二甲苯相对于邻二甲苯和间二甲苯吸附选择性稍低,分别为3.25和6.84。

光伏并网逆变器新型拓扑结构研究

提出了一种基于飞跨电容型逆变器结构的新型光伏并网发电系统,可以将电网中性点直接与光伏阵列负母线连接,因此具有零漏电流的结构优点。该逆变器拓扑采用工业中广泛应用的半桥型拓扑结构,采用了一种简单的单极脉宽调制和基于逻辑门的门控脉冲产生方案。此外,由于在每个开关周期内对飞跨电容进行循环充电,所以可选用电容值较低的飞跨电容。现介绍了所提出调制方案的工作原理,并通过仿真试验和对比研究,验证了所提方法和拓扑结构的优越性和有效性。

超强型齿层永磁混合式步进电机结构原理及性能分析

结合定子永磁混合式步进电机和超强型混合式步进电机结构及性能优点,提出一种仅在定转子齿层放置永磁磁条的超强型齿层永磁混合式步进电机,具有定转子结构简单、转矩和功率密度高、电磁场二维分布、设计分析计算方便等特点。针对电机结构特征、运行原理及转矩提升机制进行理论分析。基于归一化分析方法和二维有限元计算,探究齿高、齿宽、齿距、气隙等齿层参数变化对空载反电势、定位转矩、输出转矩、转矩脉动、保持转矩等电机性能的影响规律,提出该类电机齿层参数优化设计准则。将同规格定子轭部永磁混合式步进电机、定子齿层永磁混合式步进电机与所提出的超强型齿层永磁混合式步进电机进行性能比较研究,验证了理论分析的正确性及新型电机结构性能的优越性。

基于SOP拓扑结构的配电网系统故障定位方法

针对传统配电网系统中故障定位方法存在故障定位信息回馈速度较慢的问题,研究了基于SOP拓扑结构的改进配电网系统,减少了系统因自身原因导致的故障。基于数据型乘法器加强了系统全局的故障检出定位的能力,同时增强硬件的抗干扰能力。研究基于MTG定位算法,可以通过对于故障产生原因权重的判断,提高对于定位的精确度。通过仿真试验表明,所设计的硬件抗干扰电路在干扰数据量为10G时抗干扰率能达到97.25%,具有很好的抗干扰能力。

基于BIM的水利工程空箱结构拓扑优化设计研究与应用

项目提出了典型空箱结构拓扑构型和工作性态复核两阶段式的结构拓扑优化方法,对空箱结构、边界条件及材料属性等进行建模分析、拓扑优化物理模型试验验证,并通过规则化处理获得了典型空箱结构拓扑优化的工程方案。

桥式起重机箱型主梁周期性拓扑优化设计

桥式起重机主梁长度方向尺寸远大于高度和宽度方向,常规的拓扑优化方法无法获得清晰的、周期性的拓扑形式或求解困难。为了实现桥式起重机主梁的拓扑优化,得到具有周期性的、易于加工的结构拓扑形式。把主梁优化域划分成若干个子域,构建子域与优化域之间的关系。建立以优化域内单元相对密度为设计变量、以体积约束下最小柔度为目标函数的主梁周期性拓扑优化数学模型。在主梁强度和静态刚度准则下开展主梁周期性拓扑优化应用研究。结果表明,在优化过程中,各子域内同时出现孔洞,且具有周期性。直到周期性拓扑优化结束,获得具有类似'桁架式'结构的拓扑形式。子域数目取值不同时,均可获得周期性的拓扑形式,且具有良好的一致性和工艺性。为桥式起重机结构轻量化研究提出一种可行的方法。