2012—2014年广州能见度变化特征及与PM_(2.5)关系研究

根据广州市2012年1月—2014年4月的大气能见度,PM_(2.5)、O_3、SO_2、NO_2、NO_x、CO等大气污染物,以及气象要素的实时监测资料,分析了近年来广州市大气能见度变化特征,探究了能见度与大气污染物、气象要素之间的关系,并对PM_(2.5)、相对湿度等主要因素对能见度的综合影响进行定量分析,并基于以上综合分析建立了高精度的能见度统计模型。结果表明:2012年1月—2013年12月广州市大气能见度呈好转趋势,到2013年能见度年均值约为13.01 km,为1973—2007年平均水平的约1.2倍;广州市大气能见度及灰霾日频率季节特征明显,其中春、冬季节是低能见度时期,也是灰霾多发季节,灰霾日频率达到50%左右;PM_(2.5)、相对湿度为近年影响广州市能见度的主要因子,相关系数分别达-0.556、-0.335(p<0.01)。研究表明,最终所建立的多函数拟合统计模型对能见度模拟效果较好,相关系数达到0.90(p<0.01),平均绝对误差、平均相对误差、均方根误差分别为1.281 km、13.3%、1.767 km。

RTK-GPS在广州新电视塔变形监测中的应用研究

高耸结构在强风、地震和温度变化作用下,容易产生过大的变形,从而危及结构安全。日照变形是超高层结构常见的变形形式之一,是评价结构健康状况的重要参数,在施工和运营阶段均需进行变形监测。本文以在建的广州新电视塔(塔高610m)为研究背景,利用RTK-GPS测量技术和高精度全站仪对其施工进行了全程日照变形监测。分析表明,当一天内的环境温度变化较大时,塔体的水平位移明显增大;随着电视塔高度的增加,塔体变形也相应增大;核心筒和钢结构的位移变形趋势基本一致等。观测结果验证了监测方案的合理性,对超高层建筑施工安全、施工验收和相应规范的改进具有重要的参考指导作用。

基于输出参数的光伏电池最大功率点控制

最大功率点跟踪(MPPT)控制技术是光伏系统领域中在一定环境温度以及日照强度情况下太阳能电池阵列能够输出的最大功率。传统的控制方法是检测系统的输入电压和输入电流,计算其输入功率并使其达到最大。本文通过Buck变换器实现系统的最大功率点跟踪,其实现方法是检测系统的输出电压或者输出电流,通过软件的精确算法控制变换器的占空比,从而使得太阳能电池阵列的输出功率最大化。实验结果验证了该方案的可行性和正确性。

基于Pc-Crash的车-人事故再现

提出基于Pc-Crash的车-人事故再现方法,即以Pc-Crash为仿真平台,构建事故现场及车、人多刚体模型,以车、人接触部位及人、车最终停止位置等事故信息为重要证据对事故进行仿真,并利用人体损伤等其他事故信息验证仿真结果的合理性,最后利用不确定性分析理论评估所得结果的不确定度。以一车-人碰撞事故为例,演示了该方法的步骤。案例再现分析中,事故信息都得到合理利用,并借助响应曲面法与蒙特卡罗方法获得了事故再现结果的分布。算例表明,利用该方法所得再现结果不仅更为客观,且能为事故鉴定提供更多有效信息。

实际地形风场CFD模拟中粗糙度的影响分析

以苏格兰Askervein小山为例,基于Fluent流体计算平台,结合NURBS地形建模方法,模拟了实际地形下的风场分布。分别在粗糙度长度为0～0.05m的情况下进行CFD风场模拟试验。与实测的风速加速比进行比较,发现模拟所得的风速加速比均方根误差在迎风面保持在6%以内,而背风面最大为26.56%,表明粗糙度条件对CFD风场模拟结果有较大影响。实现了用于CFD风场模拟的下垫面粗糙度精细化方法。在迎风坡和背风坡设置不同粗糙度长度的情况下,风速加速比均方根误差减小为7.42%,模拟结果在背风坡区域有明显改善。最后指出,在进行复杂地形风场CFD数值模拟时,有必要进行粗糙度条件的精细化设置。

煤层气液化全流程爆炸极限分析

低投资成本的撬装式液化装置对于煤层气的开发利用十分重要,针对煤层气开发现状,提出液环泵加压煤层气的混合制冷剂循环液化新工艺,并分析计算了煤层气液化全流程中的爆炸极限,指出不同液化压力下,煤层气的安全液化极限低温不同,该极限温度随液化压力增加而升高。爆炸极限的分析为设计安全高效小型液化平台提供直接的理论参考。

软岩饱水试验与软化临界现象研究

针对华南地区广为分布的"红层"软岩遇水软化问题,选择粉砂质泥岩、泥质粉砂岩等典型软岩为研究对象,在软岩饱水软化试验的基础上,采用"自组织临界性"理论深入分析了软化试验中的临界现象,结合软岩物理力学性质、微观结构以及水溶液离子浓度变化的试验结果,得出:在饱水3个月和6个月时,对应于所研究软岩软化的临界时间点,其物理、力学性质与水溶液离子浓度的变化在前3个月内变化幅度较大,3个月后较为平缓,并可能出现波动,6个月后开始趋于稳定;而其微观结构变化满足1～3个月变化较小,3～6个月自行调整而趋于有序,6个月之后结构类型完全改变。在此基础上,分析了软岩系统自组织临界现象中最显著的两个特征:自组织性和临界特性,并从系统演化的角度探讨了饱水软岩系统中一种具有一定稳定性的非平衡自组织有序结构的产生过程,给出了水作用下软岩工程特性变异达到稳定的临界时刻。

基于Pc-Crash软件的人-车碰撞事故仿真规律研究

以Pc-Crash软件为平台,仿真分析两例实际的人-车碰撞试验。通过对比仿真结果与试验的吻合情况,并结合其他学者所提及的现象,总结了仿真中人-车接触部位、行人终止点位置及抛距、行人被车辆抛出后的运动情况等与实际情况的耦合程度的规律。发现利用Pc-Crash软件实现对人-车碰撞事故仿真时,人-车接触部位与实际情况可以耦合得很好,行人终止点位置一般总体抛距与实际情况差不多,而行人被车辆抛出后的运动情况则与实际不符,针对这些现象提出一些建议。对更好地利用Pc-Crash软件实现对人-车碰撞事故的仿真分析有一定的意义。

基于特征点修正的SRTM数据在风能资源微观评估中的应用

在风能资源微观评估中,高精度地形数据通常较难获取,寻找一种可替代数据尤为重要。本文以全球免费共享的SRTM数据(90m水平分辨率)为地形数据源,利用风图谱分析及应用程序(WAsP)作为风资源评估工具,对广东遮浪岛区域进行了定点风能资源评估。通过将评估结果与1:5千地形数据条件下的结果进行对比,分析了SRTM数据用于风能资源微观评估的精度。接着,本文提出了地形数据的特征点修正方法,利用该方法处理后的SRTM数据,平均风速在两种不同地形数据源下的相对误差由10%降为5%,使得修正后的SRTM数据可适用于风能资源微观评估。

3种区域空气质量空间插值方法对比研究

空间插值方法可实现空气质量空间可视化展示,也是可视化研究空气质量区域分布特征的重要方法。由于区域空气质量受污染物种类及季节的影响明显,不同空间插值方法的可靠性和适用性存在差异。利用珠三角区域62个大气环境自动监测站的空气污染物浓度数据,分别采用反距离加权、规则样条函数2种确定性插值方法和地统计学的克里金法进行空间插值计算,结合交叉验证法,综合对比分析不同空气污染物、不同季节的空间插值效果。结果表明,克里金法能得到整体最优的插值精度,插值结果可靠性最高,但在表达空气质量空间分布特征上过渡平滑性欠佳。不同空气污染物空间插值效果不同,季节性特征也对插值结果影响显著。3种空间插值方法的ρ（PM2.5）、ρ（O3）插值效果均明显优于一次污染物,其插值结果的MRE（平均相对误差）在0.186~0.313,决定系数R2基本在0.8以上,但一次污染物的MRE均在0.352以上。3种方法 PM2.5的夏季插值结果均明显优于其他季节：PM2.5夏季ME（平均误差）均值在-0.1~0.3μg/m3,且95%置信区间较小,误差分布集中;而非夏季高污染时期的空间插值效果相对较差。

响应表面法在事故再现结果不确定性分析中的应用

针对复杂事故再现模型的响应难以用显式函数表示的问题,借助试验设计方法和响应表面法,将试验设计方法中拟合的全部仿真结果,用一个近似的等效响应函数来表示,然后利用这个响应函数和各物理参数的上下极限值,直接计算出仿真结果的取值范围。这就构成了事故再现模型为隐性表达式时的不确定性分析近似方法。最后将此方法应用到一个具有简单模型的事故案例中,并与不确定度评定基本方法和蒙特卡罗方法进行对比,结果十分接近。

结合出行链的公交IC卡乘客下车站点判断概率模型

综述了一票制公交IC卡乘客下车站点推断的研究现状.为充分利用乘客出行链和站点上车客流量等信息,分析了公交出行的特征,提出了公交出行若干假设条件.在此基础上,定义了相关集合变量来描述单个乘客的出行链,将乘客个体出行特征融入到站点吸引权重的计算中.然后根据乘客出行链信息的完整程度,综合集计分析和非集计分析方法建立了结合出行链的概率模型,并提出了应用模型判断乘客下车站点的算法,以及模型检验方法.最后,以广州公交448路为例,对比了本文模型和单纯非集计分析方法的下车站点判断结果.结果表明,本文提出的模型适用性更广,在集计分析层面具有更高的可靠性.

精确提取线结构光条纹中心方法

线结构光三维坐标测量中,光条纹中心的精确快速提取直接影响测量精度与效率。提出了基于光条纹图像方向与重心法相结合的方法,首先用阈值法获取条纹中心初值,然后,通过光条纹图像的灰度梯度,计算条纹法线方向,最后,在法线方向用重心法提取光条纹重心。实验结果表明,该方法能快速精确地提取光条纹中心,精度达到亚像素级。

降雨条件下软岩边坡渗流-软化分析方法及其灾变机制

降雨条件下软岩边坡的灾变问题是滑坡领域研究的热点与难点。采用间接耦合法进行软岩边坡降雨入渗分析,根据软岩边坡非饱和渗流-应力计算原理,建立了软岩边坡渗流效应分析方法;将软岩抗剪强度的遇水软化特征动态赋予暂态饱和区中对应的软岩体,模拟降雨渗流条件下软岩边坡的软化效应;将渗流与软化相结合,建立基于暂态饱和区的软岩边坡降雨-渗流-软化-灾变的数值分析方法,并用于实例边坡的降雨灾变机制分析。结果显示,软岩边坡潜在滑动面深度随时间逐渐变浅,安全系数-时程曲线呈反向复曲线形态,当边坡开始软化时曲线上出现拐点。边坡稳定性计算结果与实际情况基本相符,表明思路与方法具有一定正确性,可为软岩边坡治理方案设计提供理论依据。

多元混合熔融盐的制备及其性能研究

采用静态高温混合熔融法制备以硝酸钾、亚硝酸钠、硝酸钠为三元基元和添加剂构成多元混合熔盐。通过热稳定性、放热实验以及X-射线衍射(XRD)相分析和DSC热分析等表征技术,确定在三元熔盐中加入5%添加剂additive A时,多元混合熔盐比三元熔盐的高温热稳定性好。在不提高熔盐固体析出温度的前提下,可以使其最佳操作温度由原来400～500℃提高到约550℃。从多元混合熔盐中NO_2^-含量变化和相变潜热损失方面可以发现添加剂adttive A的加入可以降低多元熔盐劣化程度,提高混合熔盐的蓄热效率。

基于测量臂构型的单点残差修正方法

测量臂杆件和关节的弹性变形与臂的摆放构型相关,会影响臂的测量精度。提出了一种基于测量臂构型的单点测量残差修正方法。通过分析测量臂在某一构型下的关节角度与测量臂末端点坐标偏差值之间的映射关系,再根据有序摆放构型下单点测量坐标相对平均坐标的变化曲线,利用不同构型下的关节角度和相应的坐标变化值建立了残差修正数据库,进而应用该数据库对测量臂任意构型下的末端坐标值进行修正。实验证实了其有效性和正确性。

基于GPS的高耸结构动态特性监测

在土木工程领域,GPS作为一种新的结构振动健康监测方法正受到广泛关注。以在建的广州新电视塔(塔高610 m)为研究背景,利用RTK-GPS测量技术对其在台风以及一般风荷载作用下的动态特性进行了监测试验,获得了电视塔核心筒顶部一个测点沿其短轴和长轴方向的动位移时程曲线,位移曲线的谱分析结果表明,利用动态GPS观测能精确地识别出高耸结构物的低阶振动频率,其识别结果同加速度计识别结果以及有限元模型分析结果吻合很好。研究结果表明,在高耸结构施工监控和健康监测中,应用动态GPS技术进行环境激励动态特性监控是一种有效的方法。

强吸水性离子液体-水工质对吸收式制冷循环性能分析

离子液体的出现,为吸收式制冷循环工质的改进开辟了新途径。以离子液体-水为工质对的吸收式制冷循环性能与离子液体的吸湿性能密切相关,因此筛选两种对水有极强吸收性能的离子液体:1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIm]Ac)、1-己基-3-甲基咪唑氯盐([HMIm]Cl),对其水溶液吸收式制冷循环进行研究。首先对离子液体水溶液热力学特性(蒸汽压、比热、比焓等)进行了研究,然后分析吸收式制冷循环的性能系数。研究结果表明:这两种离子液体-水工质对单效吸收循环可工作于较高温度条件下,其性能系数大大优于现今国内外学者所研究的离子液体,其中[EMIm]Ac水溶液优于[HMIm]Cl水溶液。与传统工质溴化锂-水比较,[EMIm]Ac-水工质对在发生温度为100℃时具有相当的循环性能系数,且在较高温度条件下优于传统溴化锂-水的性能系数。然而该离子液体水溶液优势只在较高发生温度时才能体现,要实现技术上的进一步突破,应着重筛选低温区蒸汽压特性优良的水溶性离子液体。

基于多体接触碰撞的松软地面车轮沉陷仿真

提出了一种大规模多体系统接触碰撞理论与车辆地面力学理论相结合的仿真方法,并基于多体动力学仿真平台开发了车轮土壤相互作用仿真模块。基于该方法建立的土壤动力学模型和车轮土壤接触碰撞模型,进行了车轮沉陷的仿真。根据记录,在普通配置台式计算机上模拟土槽系统30 s的运动,仅需20 min。在相同实验条件下,仿真结果与土槽实验结果趋势一致,仿真曲线与土槽实验曲线吻合良好。由此表明该仿真算法能够满足越野行驶仿真的需要。

基于Phoenics列车车厢火灾烟气数值模拟研究

本文分析铁路列车车厢火灾的主要特点,基于Phoenics软件采用CFD方法对列车车厢火灾引发的烟气流动进行数值模拟,建立SKE-2000电动车组的一节车厢的内部模型,并对其材料和边界,火源和烟气流动模型进行设置。计算分析车厢内部火灾时烟气扩散过程,车厢空间各区域烟气浓度分布情况,温度的分布及变化趋势,并讨论分析紧急状况下烟气和温度变化对列车人员疏散的影响。