Large Eddy Simulation of the Vortex-Induced Vibration of a Circular Cylinder by using the Local Domain-Free Discretization Method

In this paper, the local domain-free discretization (DFD) method is extendedto large eddy simulation (LES) of fluid-structure interaction and the vortex-inducedvibration (VIV) of an elastically mounted rigid circular cylinder, which is held in themiddle of a straight channel, is numerically investigated. The wall model based on thesimplified turbulent boundary layer equations is employed to alleviate the requirementof mesh resolution in the near-wall region. The ability of the method for fluidstructureinteraction is demonstrated by simulating flows over a circular cylinder undergoingVIV. The cylinder is neutrally buoyant with a reduced mass m=11 and hasa low damping ratio z =0.001. The numerical experiment of the VIV of a cylinder inan unbounded flow shows that the present LES-DFD method is more accurate andreliable than the referenced RANS and DES methods. For the cylinder in the middleof a straight channel, the effect of the channel height (d =d/D) is investigated. Thevariations of the response amplitude, vortex-shedding pattern and the length of theinduced separation zone in the channel boundary layers with the channel height arepresented.

基岩中入射波三维时域反演及自由场构建

基岩入射波一维和二维时域反演不能反映入射方位角和斜入射角的空间任意性,导致构建的自由场可能与实际偏离较远,因此有必要开展基岩入射波三维时域反演研究。基于波函数组合法,利用基岩中P波、SV波和SH波的入射波时程表达地表控制点自由场,建立基于设计地震动的基岩入射波三维时域反演方法,并进一步构建了多波组合斜入射下的空间非一致自由场,分析了基于一维和二维反演方法构建的自由场偏差,揭示了不同反演和自由场构建方法对于沥青混凝土心墙土石坝地震响应的影响机制。结果表明:基于地震动三维反演方法构建的自由场具有空间非一致性,能够更全面地反映场地的地震动场情况。当入射方位角在0°~60°、斜入射角在40°~90°范围内,与三维反演方法相比,一维反演方法构建的特征点x向自由场偏差较大,位移峰值最大偏差为55.8%;当入射方向与某个水平坐标轴平行时,二维反演方法构建的特征点另一个水平向自由场偏差较大,位移峰值最大偏差为100%。介质泊松比增大,一维反演下x向自由场偏差减小,二维反演下x向自由场偏差增大,特征点位移峰值最大偏差分别为46%和36%。与基于地震动三维反演方法获得的心墙拉应力最大值相比,二维和一维反演下拉应力最大值分别减小了83.3%和20.0%。

地下结构地震响应分析的高效混合模拟方法

数值模拟是地下结构抗震分析的重要手段之一,然而地震动输入及边界效应、模型尺度规模等因素均会影响数值模拟的计算精度和效率,并且存在计算尺度、计算时间、计算精度之间的矛盾,因此如何高效、精确地模拟地下结构与地层相互作用体系的地震响应仍是亟待解决的关键问题。基于区域缩减法(DRM)将边界元和有限元相融合的核心思想,旨在建立能够合理模拟地下结构-地层系统地震响应特征的高效混合分析方法。首先将地下结构-地层整体模型划分为近场地层-结构内域子模型和远场地层外域子模型,通过构造重合节点保证内域-外域耦合边界处的位移连续性;其次,基于边界元求解外域自由场或地形影响下的非自由场地震动特征,并采用DRM构造矩阵方程将外域动力响应转化为等效地震荷载,可以在保证地震动合理输入的前提下极大地缩减外域模型尺寸,进而实现对内域中地下结构地震响应的快速参数化分析;最后,设计了两组典型算例以检验该方法的可靠性和高效性。结果表明:对于无地形影响下的双线隧道地震响应模拟,通过与远置边界参考解对比验证了方法的有效性;对于受地形条件影响下的双线隧道地震响应模拟,本方法在保证精度要求的基础上极大缩减了包括地形在内的外域模型范围,相比远置边界法和传统黏弹性法,可使计算模型尺度分别缩减97%和83%,计算时间减少72%和58%。此外,该方法还可推广到斜入射地震动作用下地下结构的动力响应分析。

考虑磁畴偏转的无取向硅钢应力各向异性磁致伸缩特性模拟

无取向硅钢铁心的电磁振动是电机噪声的根本来源,采用夹件固定铁心可有效抑制其振动,但夹紧力施加不当会加剧铁心振动,原因为应力使无取向硅钢的磁畴取向发生偏转而引起磁致伸缩形变增大,形成应力各向异性。因此,为了获得准确的应力加载方法,需建立考虑磁畴偏转的无取向硅钢应力各向异性磁致伸缩模型。首先,求解自由能模型并计算能量极值点的分布,模拟无取向硅钢在磁场和应力作用下的磁畴偏转路径;其次,用磁晶各向异性能、应力各向异性能以及磁场能贡献的总和表示无磁滞磁化强度,将自由能模型与考虑磁滞的磁致伸缩模型相结合,通过无取向硅钢磁致伸缩特性测试获取模型参数并进行参数依赖性分析;最后,模拟应力与磁场作用下不同磁化方向的无取向硅钢的磁滞特性和磁致伸缩特性,通过仿真结果与实验结果的对比验证了该模型的准确性。结果表明,应力的增大会使无取向硅钢磁致伸缩应变值减小,同一应力下,磁致伸缩应变的大小会随磁化角度的增大而增大,该文所提出的应力各向异性磁致伸缩模型可以有效模拟此种变化规律。

转型时期农村社会空间脱域类型与治理路径

随着中国现代化转型,生产要素流动日益加剧,在权力与资本作用之下,农村社会空间发生脱域,构造出行政村、片区和社区等空间形态,同时,农村社会空间脱域又催生经济理性裹挟、文化纽带消解和空间利益分配失衡等问题。为了解决这些问题,在脱域性治理框架下,通过建立理性基础的新型社区、加强共同体建设来规避风险、合理规划空间来激活自我管理,促进转型时期农村社会空间实现善治。

无铅0.96KNNTS_(x)-0.04BNKZ透明压电陶瓷的制备及其光电性能研究

本文制备了0.96(K_(0.48)Na_(0.52))(Nb_(0.95-x)Ta_(0.05)Sb_(x))O_(3)-0.04Bi_(0.5)(Na_(0.82)K_(0.18))_(0.5)ZrO_(3)(即0.96KNNTS_(x)-0.04BNKZ,x=0.03,0.04,0.06,0.07)无铅透明压电陶瓷,并探讨了不同Sb掺杂量对陶瓷压电性能和光学透明度的影响。结果表明,所有陶瓷样品均为钙钛矿结构,且Sb掺杂显著改善了陶瓷的压电性能和透明度。尤其在x=0.04时,样品的压电系数达到240 pC/N,光学透过率在波长780 nm处达到31.5%。该研究表明,通过成分设计调控,KNN基无铅陶瓷能够同时实现较好的透明度和高的压电性能,在光声成像和透明换能器等领域具有重要应用潜力。

基于无源域适应的脑电情绪识别

现有脑电情绪识别中的域适应方法利用源域数据及其特征分布来训练模型,不可避免地需要频繁访问源域,可能会导致源域受试者的隐私信息泄露。针对该问题,本研究提出一种基于高斯混合模型、核范数最大化和Tsallis熵的无源域适应(GNTSFDA)脑电情绪识别方法。首先,基于源域数据和本研究所提出的CNN和Transformer特征混合(CTFM)网络,利用交叉熵损失训练得到源域模型;然后,通过高斯混合模型聚类生成目标域数据的伪标签以构建分类损失;最后,基于伪标签和分类损失在目标域数据上对源域模型再训练以更新其参数,从而得到目标域模型,训练过程中还利用核范数最大化损失来提升模型预测的类判别性和多样性,同时利用Tsallis熵损失来减少模型预测的不确定性。GNTSFDA方法采用留一被试交叉验证的实验范式分别在SEED(源域14个受试者,目标域1个受试者)、SEED-IV(源域14个受试者,目标域1个受试者)和DEAP(源域31个受试者,目标域1个受试者)公开数据集上进行了实验。结果显示,在3个数据集上,目标域模型情绪识别的准确率分别为80.20%、61.20%和58.89%,相较于源域模型分别提升8.98%、7.72%和6.54%。GNTSFDA方法仅需要访问源域模型参数,而不是源域,从而有效地保护了源域受试者的隐私信息,在脑电情绪识别的实际应用中具有重要意义。

局部一致性主动学习的源域无关开集域自适应

无监督域自适应在解决训练集(源域)和测试集(目标域)分布不一致的问题上已经取得了一定的成功.在面向低能耗场景和开放动态任务环境时,在资源约束和开放类别出现的情况下,现有的无监督域自适应方法面临着严峻的挑战.源域无关开集域自适应(SF-ODA)旨在将源域模型中的知识迁移到开放类出现的无标签目标域,从而在无源域数据资源的限制下辨别公共类和检测开放类.现有的源域无关开集域自适应的方法聚焦于设计准确检测开放类别的源域模型或增改模型的结构.但是,这些方法不仅需要额外的存储空间和训练开销,而且在严格的隐私保护场景下难以实现.提出了一个更加实际的场景:主动学习的源域无关开集域自适应(ASF-ODA),目标是基于一个普通训练的源域模型和少量专家标注的有价值的目标域样本来实现鲁棒的迁移.为了达成此目标,提出了局部一致性主动学习(LCAL)算法.首先,利用目标域中局部特征标签一致的特点,LCAL设计了一种新的主动选择方法:局部多样性选择,来挑选更有价值的阈值模糊样本来促进开放类和公共类分离.接着,LCAL基于信息熵初步筛选出潜在的公共类集合和开放类集合,并利用第一步得到的主动标注样本对这两个集合进行匹配纠正,得到两个对应的可信集合.最后,LCAL引入开集损失和信息最大化损失来进一步促使公共类和开放类分离,引入交叉熵损失来实现公共类的辨别.在Office-31、Office-Home和VisDA-C这3个公开的基准数据集上的大量实验表明:在少量有价值的目标域样本的帮助下,LCAL不仅显著优于现有的源域无关开集域自适应方法,还大幅度超过了现有的主动学习方法的表现,在某些迁移任务上可以提升20%.

SSD联合邻域伪标签的无源域旋转机械迁移诊断研究

针对迁移诊断中存在的源域和目标域分布差异导致的负迁移以及过分依赖源域样本带来的数据隐私问题,提出一种利用邻域信息优化伪标签监督训练的无源域自适应(source-free domain adaptation,SFDA)迁移诊断方法以实现在无源域样本情况下的迁移诊断。首先,通过奇异谱分解(singular spectrum decomposition,SSD)方法对数据进行降噪处理,使得样本具有更丰富的故障信息,然后,基于一维卷积神经网络构建特征提取器以提取域不变特征;其次,采用对比学习框架拉近同一类样本特征,利用聚合邻域信息精炼后的伪标签进行自监督学习;最后,基于智能诊断模型完成跨设备变工况下滚动轴承健康状态的识别。通过两个滚动轴承数据集间的跨设备迁移诊断验证所提方法的有效性。试验结果表明:所提方法能够充分挖掘不同设备间故障特征信息,提高无源无监督跨域条件下的迁移诊断精度。

曲波域并联减多次波压制技术在陆丰凹陷的应用

陆丰凹陷海水深度200~400m,地震资料受自由表面、海底及灰岩强界面影响,多次波极为发育,造成弱有效反射被强多次波完全覆盖,严重影响古近系内幕成像。体现复杂构造—地层圈闭难以落实、断裂交切关系难以厘定、沉积储层形态不清晰,进而影响洼陷结构研究、构造岩性圈闭评价以及储层研究。为解决这一难题,采用DWD与GSMP曲波域并联减多次波压制技术压制与自由面、海底及灰岩相关多次波,通过与时间域其他方法的对比,该方法具有较好保真性:在保持有效反射信息不损伤的前提下可以最大限度的压制近中道多次波,较好地改善道集质量,降低了近道多次对偏移剖面的影响,取得很好的成像效果,满足资料使用需求。

去泛素化酶OUTD3在Ⅱ型子宫内膜癌中的表达

目的通过免疫组织化学染色和统计分析,阐明卵巢肿瘤结构域含蛋白-3(OTUD3)在子宫内膜癌(EC)预后生物标志物中的重要作用。方法研究对象为86例Ⅱ型EC患者。对这些患者进行了OTUD3免疫组织化学染色,并根据OTUD3染色强度将其分为低OTUD3组(n=26)和高OTUD3组(n=60)。采用统计学方法分析低OTUD3和高OTUD3表达与其他临床病理因素的相关性以及预后作用。结果根据对Ⅱ型EC组织中OTUD3表达的免疫组织化学结果,基于单变量和多变量Cox回归分析显示,高水平OTUD3表达与无进展生存期(PFS)无关,与总生存期(OS)之间存在显著正相关(HR=0.513,P=0.079;HR=0.405,P=0.044)。仅限于复发病例,高水平OTUD3表达与局部复发呈现关联性(P=0.041)。结论OTUD3表达可预测Ⅱ型EC患者的存活与疾病复发情况。

空间引力波探测无拖曳卫星有限频域抗扰控制器设计

在空间引力波探测任务中,有限测量频域约束以及高精度控制指标使双参考质量无拖曳卫星控制器设计面临诸多技术难题.基于此,本文提出了一种基于广义Kalman-Yakubovich-Popov(GKYP)引理的有限频域抗扰控制器设计方法.针对探测任务中指定频段内的性能约束,结合灵敏度和补灵敏度控制指标,在指定频段下构建了具有频率响应函数形式的有限频域控制性能指标.提出了具有固定阶数特性的输出反馈控制结构,并基于GKYP引理建立了控制器参数选取方法,构建了有限频域抗扰控制器设计方法.不同于现有的无拖曳控制器设计方法,该设计方法可以有效降低控制指标的保守性,同时在指定频段下实现了控制器的精确设计,从而降低控制器阶数.数值仿真表明,本文所提方法在复杂扰动和噪声影响下可以满足无拖曳系统各回路控制性能指标.

基于时空影响域的地震网络构造方法

针对地震系统表现出的时空复杂性,提出一种基于时空影响域的地震网络构造方法,根据震级的大小确定地震在时间和空间上的直接影响范围.实验结果表明,所提方法构造的地震网络在不同时间跨度下均表现出稳定的无标度特征,幂指数在1到2之间,节点的出入度呈现正相关性;网络的平均聚集系数在大地震来临之后迅速增大,然后随时间推移逐渐减小,最终恢复平稳;通过地震数据所构成的基于时空影响域的网络表现出一定的统计规律,可以帮助分析地震系统的内在联系.

基于区域分解的薄壁回转壳自由振动分析

提出了一种区域分解法来分析不同组合边界条件的薄壁回转壳的自由振动。首先沿壳体母线方向将壳体分解为一些自由壳段,并采用广义变分和最小二乘加权残值法将壳体分区界面上的位移协调方程引入到壳体的势能泛函中;然后将壳段位移变量以Fourier级数和Chebyshev多项式展开,对总的势能泛函变分后得到回转壳的离散动力学方程。采用区域分解法分析了不同边界条件的圆柱壳、圆锥壳、抛物壳的自由振动,并将计算结果与其它文献值及ANSYS结果对比,结果表明:随着回转壳分区数目的增大,区域分解法计算出的壳体频率很快收敛;本文结果与其它方法计算结果非常吻合(相对误差不超过0.4%)。采用该方法可高效计算不同组合边界条件回转壳体的低阶和高阶振动频率。

无网格伽辽金法中权函数效率的研究

无网格法是近年来出现的一种新的数值方法,它使用移动最小二乘近似(MLS)作为其形函数,并由基函数和权函数来决定,其中权函数起主要决定作用,并在很大程度上决定了计算结果的精确性,所以很多研究人员提出了不同的权函数,比如样条权函数,高斯权函数等等.通过分析几种权函数的特征曲线和对悬臂梁的实例计算,讨论了不同权函数对计算精度以及所消耗的CPU时间的影响.计算结果表明,四次样条权函数、Gaussian权函数和指数型权函数其参数处于一个较合理的范围时,更适合作为无网格的权函数,并且发现较高光滑度的权函数比较低的更合适.

基于软集的无标记信息代数模型与算法

在给定的一个初始论域U和参数集E上的全体软集中引入扩展运算与转移运算,研究了它们的性质.在此基础上引入商软集的概念,并在全体商软集中引入联合运算与聚焦运算,得到其构成一个无标记的信息代数,并且若参数集E有限,这个信息代数还是一个无标记的紧信息代数.最后,给出运用无标记信息代数的模型解决软集中不确定问题的决策算法与实例,并与Cagman等人提出的uni-int决策算法做了比较说明.

基于无单元声波叠加的自辐射近似解析表达研究

传统波叠加法中虚拟声源必须设于结构体内离表面一定距离处,否则会使算法中的自辐射项中的格林函数产生奇异性,无法正确计算声场。针对这一问题,研究了针对振动结构辐射表面离散化域形成的无单元空间离散域波叠加计算方法,采用奇异点挖去法、部分积分区域替换法和不变量嵌入法克服当声源点与接收点重合时格林函数的奇异性问题,得到自辐射声压项和速度项的非奇异表达。然后利用速度边界条件确定声源强度和声压。通过具有解析解的脉动球源的例子验证,该近似解析表达式能较好地代表声压和速度自辐射项,从而实现声场的预测。

基于空间影响域的虫害关系网络构造与分析

网络科学已成为研究生态学相关重大问题的重要手段.基于生态位法则和竞争排除原理提出虫害的空间影响域模型,并利用该模型提取2009-2013年的长白山脉虫害关系网络拓扑结构,进而研究该网络结构的无标度性、节点重要性和层次性.统计结果表明,长白山脉虫害关系网络的出度分布服从幂律性,而入度分布较均匀;网络中稳定存在的大出度值节点的介数较大,而大入度值节点局部上呈现高聚集性;网络的层次结构基本稳定,辽东半岛是虫害频发的高核区和危害程度的重灾区.

一种中文文档的非受限无词典抽词方法

本文提出了一种非受限无词典抽词模型 ,该模型通过自增长算法获取中文文档中的汉字结合模式 ,并引入支持度、置信度等概念来筛选词条。实验表明 :在无需词典支持和利用语料库学习的前提下 ,该算法能够快速、准确地抽取中文文档中的中、高频词条。适于对词条频度敏感 ,而又对计算速度要求很高的中文信息处理应用 。

基于自由能的生物大分子结构研究

生物大分子结构研究是生物学的一个重要内容,基于自由能的生物大分子结构研究在理论和应用上都具有重要意义。综述了自由能这个经典判据在划分蛋白质结构域、预测RNA二级结构及蛋白质工程等中的应用。