Spark迭代密集型应用的优化方法研究

Spark是一个非常流行且广泛适用的大数据处理框架,具有良好的易用性和可扩展性。但在实际应用中,仍然存在一些问题需要解决。例如在部分迭代计算场景中,得到的加速效果并不理想,究其原因在于使用Spark等分布式系统后引入的额外损耗较大。为准确分析并降低这些损耗,提出了Spark效率分析公式,以分布式计算代价衡量额外损耗,以有效计算比衡量执行效率。在此基础上,还针对Spark迭代密集型应用设计并实现了一种优化策略。测试结果表明,有效计算比和程序执行性能得到了大幅提升,其中有效计算比提升了约0.373,程序执行时间缩短了约68.2%。

基于热引燃理论的火花试验装置电热效应本质安全性能研究

电路的本质安全性能在IEC火花试验装置上进行检测时会受到电路火花放电和装置热效应的双重影响,但装置的热效应对检测灵敏度的影响因温升较低而被忽略。研究的装置热效应包括火花放电致热以及钨丝电极在镉盘表面的摩擦热。基于热引燃理论,深入分析火花放电时间和距离对火花点燃能力的影响,提高本质安全性能判断的准确性,进而简化从火花放电微观机理来判断引燃气体混合物的方法。

接地装置冲击特性研究分析

为研究接地装置的雷电冲击特性,以火花效应和电感效应的研究为主线探讨了土壤的放电特性、接地装置的高频响应及土壤电气参数的变化规律;比较了电路理论、电磁场理论以及动态建模等3种暂态建模方法;评析了目前接地装置冲击试验的进展。通过归纳与分析,指出了这一研究领域中迫切需要解决的技术问题及初步解决方法:利用X射线胶片或高速成像仪器采集土壤放电图像以研究土壤的放电形式及放电区域的尺寸;确定土壤的临界击穿场强及残余电阻率,并用于暂态建模中;区分火花效应与土壤电气参数频变性以及火花效应与电感效应的影响范围;建议分别采用分布参数电路模型、集中参数电路模型、电磁场模型分析伸长接地体、复杂接地装置及接地装置的频域特征;采用高电压、大容量冲击电流试验系统研究高幅值、波前时间短的冲击电流作用下接地装置的冲击特性,并用于指导冲击接地电阻的现场实测。

电感效应与火花效应对接地体及其周围土壤雷电冲击特性的影响分析

为研究电感效应、火花效应对接地体冲击特性的影响规律,区分2种效应占主导的影响范围,构建了接地体的电网络模型和考虑火花放电的迭代算法,并使用冲击大电流作用下的真型试验数据对上述模型、算法的有效性和准确性进行了验证。在此基础上,对不同波形冲击电流作用下不同长度水平接地体的冲击特性进行了仿真计算。结果表明:随着土壤电阻率的增大,接地冲击特性呈现出由电感效应影响占主导逐渐转换为火花效应影响占主导;归纳得到归一化参数的临界值为450 k A·?,可以以此定量区分电感效应影响占主导和火花效应影响占主导的范围。所得结论对于优化设计伸长接地体和水平射线的长度具有指导意义。

方框带射线型接地体冲击特性影响因素

为研究方框带射线型接地体冲击特性,从而获取有效降阻方法,采用模拟试验方法在单一土壤与双层土壤条件下,分别研究了土壤参数、电流波前时间以及形状尺寸对接地体冲击特性的影响。结果表明：相比于黏土,细沙的临界击穿场强更大,小幅值电流造成的火花效应并不显著,随着电流幅值增加,火花效应开始显现,冲击接地电阻下降趋势更加明显。冲击电流幅值由60 k A增至90 kA,细沙环境下H–60冲击接地电阻降幅为11.7%,黏土环境下H-60冲击接地电阻降幅为1.7%;根据试验结果,波前时间对接地体冲击特性影响不大,在波前时间范围4～20μs、幅值3.125 kA的冲击电流下,H-10接地体冲击接地电阻维持在6.5？左右;方框带射线型接地体结构尺寸中,射线存在有效利用长度,方框边长与射线比例在0.167～0.273之间较优。由于导体间的屏蔽作用,添加分支的降阻措施有一定的局限性。采用调整方框带射线型接地体结构尺寸的方式降阻时,需综合考虑泄流通道与屏蔽效应的影响。

杆塔接地冲击特性的模拟试验研究

为研究输电线路杆塔接地体的冲击特性,获取大尺寸接地体冲击系数的试验数据,采用模拟试验的方法,得到了4种接地体的冲击系数随冲击电流峰值的变化曲线。冲击系数呈现出随冲击电流峰值增大而减小的变化规律;通过与其他学者研究结果的对比验证了模拟试验的有效性,并根据粘土与细沙的临界击穿场强差异揭示了土壤颗粒的尺寸和均匀性对冲击特性的影响机理,初步得出采用细沙模拟土壤的试验方法将高估冲击特性的结论。最后通过不同型式接地体试验结果的比较,建议在低电阻率地区优先选取方框射线型接地体。

基于增强火花效应的集中接地装置冲击降阻试验研究

降低接地装置冲击接地阻抗是提高输电线路的防雷水平的有效措施,而降低冲击接地阻抗的关键是提高集中接地装置的冲击散流效率。文中在接地装置冲击特性理论与仿真的研究基础上,从增强火花效应以提高散流效率的角度,在典型集中接地装置上添加适当的出线端头,并对其冲击降阻效果进行模拟试验研究。试验结果表明,通过在集中接地装置的合适位置增加出线端头,增强了局部火花效应,可以起到了降低冲击阻抗的作用;同时冲击降阻效果受出线端头长度与布置的影响,相比于水平方向,当出线端头为垂直地面方向时,其降阻效果更为明显。

大能量电点火系统设计与火花放电特性实验研究

为满足爆炸极限测试和爆轰直接起爆实验的需求,根据火花放电原理,设计了大能量电点火系统。通过火花放电测试系统,实验研究了0.01 kJ、0.1 kJ和1 kJ能量档位下的火花放电特性。利用指数衰减的正弦周期性振荡函数拟合法,计算获得了放电电路振荡周期、电感、电阻和火花电阻等参数,并通过2种方法得出了实验条件下的有效火花能量和变化规律。结果表明:能量档位越高,则电路振荡周期越长,电路电阻和火花电阻越小,有效火花能量占电容器储能的比例也越大。该研究工作对大能量电点火系统的设计、火花放电特性的研究和有效火花能量的计算具有重要的学术理论意义和工程应用价值。

改善冲击散流时地中电场分布的接地降阻试验

已有的冲击接地试验研究表明,冲击电流入地后地中电场分布决定了接地装置的散流性能。从改善冲击散流时地中电场分布的角度进行冲击接地模拟试验研究,可提高接地装置冲击散流效率,降低接地装置冲击接地阻抗,为高土壤电阻率地区的防雷降阻措施提供新的解决思路。因此基于相似准则,对单根水平接地体和星型水平接地体在两种土壤电阻率下的冲击散流规律进行了模拟试验,并根据试验结果利用针刺状导体改善了接地体冲击散流时的地中电场分布。改善后的冲击接地试验结果表明,基于冲击散流时地中电场分布的接地装置改善措施,能够起到较明显降低冲击接地阻抗的效果,且冲击降阻的效果受冲击电流幅值和接地体结构布置的影响。

火花点火对CAI燃烧过程的影响(英文)

CAI燃烧具有高效节能和低NOx的优点,但CAI燃烧也存在燃烧始点和放热率难以控制的难点。通过添加火花点火的方法,在缸内制造热点,产生有助于CAI燃烧的着火条件,从而达到了控制CAI燃烧始点的目的。试验表明,在添加火花点火后,着火滞燃期明显缩短,CAI着火及燃烧更稳定,并对经济性有一定改善。火化辅助点火也有利于CAI运行范围向更低负荷方向拓展。因此,火花点火可以作为控制CAI燃烧的一种辅助手段。

有机胺对镁合金阳极氧化的影响

以NH4H2PO4、NaF和NaOH组成基础电解液,采用有机胺作为抑弧剂,对AZ91D镁合金高压阳极氧化过程进行了研究。结果表明:有机胺对镁合金的阳极氧化有着显著的抑弧效应,可使镁合金的阳极火花放电电压提高50～80V。在抑制阳极发生弧光放电的状态下,镁合金表面可以沉积一层致密、具有较高硬度和优良耐蚀性能的氧化膜层。分析了有机胺对氧化膜层性能和表面形貌的影响以及不同有机胺在镁合金阳极氧化过程中的抑弧能力,并初步探讨了有机胺在镁合金阳极氧化过程中的抑弧机理。

针刺式接地装置降阻机制的仿真和试验研究

改善高土壤电阻率地区输电线路杆塔接地装置的冲击散流效率、降低其暂态接地阻抗是提高输电线路耐雷性能的有效措施。采用考虑土壤电离动态过程的接地装置冲击特性有限元模型分别对水平星型接地装置及添加针刺的水平星型接地装置建立有限元分析模型,通过对比加针前后接地装置在冲击电流作用下产生的地表电位分布、地电位升及其周围土壤中的电场分布等参数,分析了针刺式接地装置的降阻机制,认为在土壤结构、电阻率和注入冲击电流一定的条件下,改变接地装置的局部结构,能够使冲击电流入地时土壤中局部电场畸变加强,扩大火花放电区域,从而减小冲击接地电阻。另外基于相似性准则对加针前后的星型水平接地极进行模拟试验测量其冲击接地阻抗,试验结果与数值计算结果的对比分析证实了针刺式接地装置的降阻效果。

静电放电电磁场与金属腔体孔缝耦合的数值研究

用时域有限差分方法研究了静电放电火花产生的电磁场在其近场区域与带孔缝金属腔体的耦合问题,基于修正的静电放电火花偶极子模型和脉冲函数放电电流解析表达式,建立了耦合数值模型,经计算分析表明,腔体内孔缝周围分布着较强的静电感应场,而耦合进腔体的瞬变场可以使腔体发生以TE101模为主的腔体谐振,但谐振幅度不大。

进气道对火花点火发动机性能影响的试验研究

提高火花点火发动机缸内空气运动的滚流与涡流强度，可以增加燃烧室中的湍流强 度，加快火焰传播速度和燃烧速率，从而改善燃烧过程，提高发动机的动力性。通过对2气 门TJ376Q汽油发动机进行试验，设计了新型进气道。稳流试验台检测表明，所设计的新气道 涡流比、滚流比和流量系数比原气道都有较大提高，进气系统的流动特性得到改善，提高了 发动机的最大扭矩和最大功率输出。

高铁综合接地系统特定信号响应特性研究

准确分析不同信号电流激励时,综合接地系统(IGS)电压衰减及电流散流特性可为强弱电系统的耦合分析提供基础.针对高铁IGS中常见的几种的重要信号,考虑牵引回流、故障短路电流在贯通地线上的集肤效应,采用谐波含有率交流阻抗计算法建立接地系统的仿真模型;考虑雷电流在贯通地线上的火花放电效应,采用逐次逼近法建立综合接地系统仿真模型.定义IGS响应电压的有效衰减长度及信号电流的有效散流长度等概念,对不同土壤电阻率及不同信号作用下两个参数的变化趋势进行了分析比较.结果表明,土壤电阻率不变时,牵引回流产生的IGS响应电压有效衰减长度最长,牵引短路电流次之,雷电流的最短且远远小于前两者的系统响应电压有效衰减长度,信号电流的有效散流长度变化规律与之类似.土壤电阻率增大时,信号电流的有效散流长度及IGS响应电压的有效衰减长度均增大,但土壤电阻率与二者之间为非线性关系.另外,同一信号电流对应的IGS响应电压有效衰减长度均大于其电流有效散流长度.

电火花放电能量及其损耗的计算

为了准确计算不同放电条件下的电火花放电能量,对系统中的能量损耗进行了量化分析。对3种常用放电能量的计算方法进行比较分析,并在此基础上系统地研究了不同放电过程中电容残余能量和电路损耗能量的损耗率及其变化规律。结果表明,当电容储存能量在2 mJ^2 J之间时,随着储存总能量的增大,因电容残余能量造成的能量损耗率由1%增大到20%,电路损耗能量占总能量的比例由70%减小到5%,而整个系统的能量损耗率由70%减小到20%。因此,直接通过电容上的储存能量来计算火花放电能量会产生一定误差,应采用积分求解法来计算火花放电能量。当电容储存能量较大时,误差较小,可以直接通过电容上的储存能量计算得到放电能量。

考虑火花效应时杆塔接地装置冲击特性的研究

运用ATP-电磁暂态程序(the alternative transients program-elector magnetic transient program,ATPEMTP)仿真计算模型对放射型、方框型及网格型杆塔接地装置进行了仿真计算,研究了土壤电击穿、接地体长度L、雷电冲击电流幅值Im、土壤电阻率ρ、土壤临界击穿场强Ecr及接地体埋深h等因素对其冲击特性的影响规律,同时,提出了实际冲击接地电阻R(t)的概念,研究了其随时间的变化规律及Im、ρ及L对最大值R(t)m的影响规律,并与传统意义的冲击接地电阻Rch进行了对比。

水下大电流脉冲放电仿真与实验(英文)

水下大电流脉冲放电在电极间形成高导电性等离子体通道。由于放电时间极短,通道中的物理、化学过程复杂,因此对放电通道和流体力学参数的研究变得异常困难。对放电通道用基尔霍夫方程式和流体力学方程式进行了模型描述,该模型揭示了通道电阻、放电电流以及压力脉冲的变化规律;并将实验数据与模型数值计算结果进行了对比。结果表明该模型与实验值有良好的一致性,能够对水下大电流脉冲放电参数进行数值预判。

超细铝粉浆配制金属闪光漆研究

采用自制超细铝粉配制成铝银浆，通过实验，给出了金属漆配制，涂装工艺，并对其性能进行了常规检测，其指标基本符合车用标准。实验发现，采用两种不同粒径的铝粉浆将可以平衡漆膜光学和物理指标；在基料树脂中加入25％的氨基树脂可提高漆膜性能；在漆料中加入适量助剂可提高铝粉在漆膜中平行排列的效果；溶剂的使用应使施工黏度达到16～18s；涂装工艺采用湿碰湿（2C2B）涂装，并控制闪蒸时间，可获得满意的漆膜效果。

P型掺锌硫化铜铝透明导电薄膜的制备和性能研究

采用渠道火花烧蚀技术,在普通玻璃基板上制备掺锌硫化铜铝CuAl0.90Zn0.10S2透明导电薄膜。运用X射线衍射法(XRD)和原子力显微镜(AFM)分析薄膜的晶体结构和表面形貌。研究不同的制备条件对薄膜光电性能的影响。结果显示,薄膜表面平整致密,均为p型导电。氩气压强和基板温度对薄膜的电阻率和载流子浓度具有显著影响,例如,随着氩气压强增加,电阻率会先降低再上升,而载流子浓度则先增加再降低。在优化的制备条件下,薄膜的电阻率最小值为0.2Ω.cm,载流子浓度为6.67×1018cm-3,载流子迁移率最大为1.06 cm2V-1S-1。在基板温度Ts=500℃时,获得了室温下最高电导率为50.9 S.cm-1的薄膜。薄膜可见光区域的平均透射率大于60%。