摘要:为提高陀螺飞轮系统的标定与辨识精度进而保证姿态测量性能,对其信号去噪方法进行研究以便从复杂噪声中提取标定辨识所需的有用信息.首先基于噪声产生机理对陀螺飞轮信号的噪声特性进行分析.其次,在不影响信号低频特性的前提下,采用传统低通滤波（LPF）方法对信号进行预处理以抑制高频周期噪声.然后应用经验模态分解方法（EMD）对LPF预处理后的信号进行分解,根据信号和各模态分量的概率密度函数的相似性度量,给出一种模态判定准则.在此基础上,结合现有阈值滤波方法,提出一种EMD/LPF混合去噪方案. 结果表明:所提出的基于相似性度量的模态判定准则在不同信噪比条件下均能够实现分界点的准确判定；将所研究的去噪方法分别应用于标准测试信号和陀螺飞轮实测信号；所提出的混合去噪方法相比于现有去噪方法更为有效.

摘要:为解决航天器编队飞行系统中存在通信时延、参数不确定的跟踪问题,并实现避免碰撞的控制目标,基于编队航天器的相对运动非线性动力学模型和势函数方法,对航天器编队飞行系统的自适应协同避碰控制方法进行了研究. 首先,在全状态反馈控制的情况下,提出了一种对通信时延和参数不确定具有鲁棒性的自适应协同避碰控制律；其次,进一步考虑速度信息不可测量的情况,通过引入一种新型滤波器设计了无速度测量的自适应协同避碰控制律,使得编队航天器实现对期望轨迹的跟踪,同时能够保证航天器编队飞行系统中航天器在安全区域飞行,避免发生相互碰撞. 最后,针对全状态反馈和无速度测量反馈的情况分别分析了航天器编队飞行闭环系统的Lyapunov稳定性,显著增强了闭环系统对通信时延和参数不确定的鲁棒性.结果表明,所设计的两种自适应协同避碰控制律可以有效地保证编队飞行航天器对期望轨迹的跟踪,且系统可以实现避免碰撞的编队飞行任务.

摘要:垂直起降可重复使用火箭返回飞行时受到复杂扰动和强不确定性影响,其姿态系统呈现出强非线性和高动态的特点.为克服扰动影响实现对姿态角指令的快速高精度跟踪,提出了一种基于双幂次固定时间收敛滑模面和固定时间收敛扰动观测器的快速高精度姿态跟踪控制器.对于返回飞行姿态控制系统中的有界匹配扰动,为避免观测器的调节过程影响控制系统的性能,在控制器的设计中引入了固定时间收敛扰动观测器,从而实现了对扰动的快速高精度估计；为实现姿态跟踪控制器的固定时间收敛,给出了基于双幂次修正项的一种双幂次固定时间收敛滑模面；基于观测器输出和双幂次固定时间收敛滑模面设计了快速姿态跟踪控制器,通过引入固定时间收敛扰动观测器的输出以补偿扰动影响,从而在允许的精度损失下去除不连续控制项以抑制滑模抖振. 最后通过返回飞行大气层内气动减速段的数值仿真验证了观测器和基于固定时间收敛扰动观测器的固定时间收敛滑模跟踪控制器的性能.

摘要:为解决椭圆轨道上绳系卫星系统的稳定和快速释放问题,在传统反步法的基础上,提出了一种类反步法的非线性控制方法.与传统反步法仅适应于严格反馈系统不同,提出的类反步法非线性控制方法不仅可以应用于非严格反馈系统,并且能够充分地利用系统的非线性模型来改善控制效果.首先,基于拉格朗日力学原理,建立了椭圆轨道上绳系卫星系统释放过程的动力学模型,并通过一种新型的量纲为1的变换对动力学模型进行化简,得到了量纲为1的卫星系统模型；其次,设计了一种类反步非线性控制方法以应对绳系卫星系统模型中的耦合特性,并采用Lyapunov函数验证了各系统状态的渐进稳定性能；最后,设计了绳系卫星系统释放过程的非线性控制和PID控制的数值仿真实验,通过对比验证了所提出的类反步法非线性控制方法的有效性.仿真结果表明,所提出的类反步法控制方案不仅可以稳定、高效地控制椭圆轨道上绳系卫星系统的释放过程；而且相对比传统的PID控制方案所取得的控制效果更优.

摘要:为实现卷积神经网络数据的高度并行传输与计算,生成高效的硬件加速器设计方案,提出了一种基于数据对齐并行处理、多卷积核并行计算的硬件架构设计和探索方法. 该方法首先根据输入图像尺寸对数据进行对齐预处理,实现数据层面的高度并行传输与计算,以提高加速器的数据传输和计算速度,并适应多种尺寸的输入图像；采用多卷积核并行计算方法,使不同的卷积核可同时对输入图片进行卷积,以实现卷积核层面的并行计算；基于该方法建立硬件资源与性能的数学模型,通过数值求解,获得性能与资源协同优化的高效卷积神经网络硬件架构方案. 实验结果表明: 所提出的方法,在Xilinx Zynq XC7Z045上实现的基于16位定点数的SSD网络(single shot multibox detector network)模型在175 MHz的时钟频率下,吞吐量可以达到44.59帧/s,整板功耗为9.72 W,能效为31.54 GOP/(s·W);与实现同一网络的中央处理器(CPU)和图形处理器(GPU)相比,功耗分别降低85.1%与93.9%；与现有的其他卷积神经网络硬件加速器设计相比,能效提升20%~60%,更适用于低功耗嵌入式应用场合.

摘要:为了提升密集杂波干扰下信度传播多目标跟踪算法的性能,提出基于幅度杂波抑制的高斯混合信度传播多目标跟踪算法.首先基于经典瑞利分布幅度模型,采用极大似然法估计目标初始信噪比,结合先验信息为目标信噪比构造截断正态分布模型,再对其进行边缘化；然后结合幅度信息,在信度传播前计算各量测信息的幅度似然比,并引入量测信息函数中,提高目标与量测的关联正确率；最后设置量测信息录取率,得到幅度似然比下限,对所有传感器的量测信息进行筛选,高效完成目标起始过程.研究表明:在不同信噪比和杂波密度下,通过与GMPHD、GMBP和GMBP-AK算法的对比实验,可以明显发现所提GMBP-AC算法的计算效率较高,能够较准确快速地响应各时间段内目标数目的变化情况,同时大幅度减小OSPA误差.进一步证明在密集杂波干扰环境下,该算法具备较强的杂波抑制效果,且能够较好地改善目标数目估计性能和多目标跟踪精度.

摘要:基于高阶奇异值分解(High Order Singular Value Decomposition, HOSVD)降噪的信道预测算法对天线数较少引起的秩不足问题比较敏感,同时也难以应付较大多普勒频移的情况,从而引起信道估计性能和预测性能的急剧下降、损失信道容量.针对这一问题,提出了一种改进的使用HOSVD降噪的信道预测算法.该算法先利用多输入多输出(Multiple-input Multiple-Output, MIMO)信道固有的空时相关性对采样得到的信道状态信息(Channel State Information, CSI)进行矩阵重排和数据平滑处理,随后基于信道的多维结构特性,使用HOSVD降低噪声的影响,继而重构信道矩阵,最后利用递归最小二乘滤波器对未来时刻的信道状态进行预测.仿真表明,所提算法的估计误差和预测误差性能均明显优于对比算法,这是因为所提算法通过矩阵重排和空时平滑,虚拟地增加了天线数,降低了秩缺失问题对估计和预测精度的影响,从而有效补偿了因误差所致的信道容量的损失.同时,对比天线数和多普勒频移对不同算法性能的影响可见,所提算法也能在大多普勒频移和天线数较少等不利条件下提供较好预测性能和信道容量,具有一定的优越性.

摘要:为解决已有的基于线性时变系统可观测性矩阵奇异值分解（SVD）的可观测度分析方法中存在的依靠外部量测信息、状态量纲比较不一致、奇异值基准不唯一的问题,提出一种改进的基于SVD理论的系统状态可观测度分析方法. 首先阐述了线性时变系统与分段式线性定常系统（PWCS）之间的关系,并介绍了PWCS可观测性分析理论,在满足该定理要求的情况下,通过PWCS的提取可观测性矩阵（SOM）替代总可观测性矩阵（TOM）可以有效降低分析计算的复杂度. 然后由系统提取可观测性矩阵SVD分解及其得到的奇异值与对应奇异向量,对系统的观测方程进行推导,根据载体不同机动情况下同一状态观测程度的纵向比较计算得到系统各状态的可观测度指标. 最后采用SINS/DVL组合导航系统进行仿真验证. 仿真结果表明, 通过该方法计算的可观测度指标与Kalman滤波状态估计误差特性相符,证明该改进方法可预见及准确描述状态的估计效果,并且依据所计算的状态可观测度进行系统自适应反馈校正,可以有效提高导航精度.

摘要:为抑制适用于极区的船用格网惯性导航系统随时间积累的导航误差,提出一种基于格网坐标系的综合校正方法对陀螺常值漂移进行估计和补偿. 该方法首先基于格网坐标系推导了P方程,该方程建立起位置误差、格网航向误差与平台漂移角ψ的关系；其次推导了ψ方程,该方程建立起陀螺常值漂移与平台漂移角的关系；最后基于P方程与ψ方程设计了一种两点式综合校正方案,该方案通过建立观测量误差与载体坐标系下陀螺常值漂移之间的关系完成对陀螺常值漂移的估计和补偿.系统在外水平阻尼条件下间断地获取两次外部位置和航向信息后对陀螺常值漂移进行估计,进而对位置和格网航向误差重调并补偿陀螺常值漂移即可完成船用格网惯导系统的综合校正. 仿真结果表明:在两次间断的外部位置和航向信息辅助下,所设计的两点校综合校正算法可以准确地估计出载体坐标系下的陀螺常值漂移,补偿陀螺常值漂移并进行系统重调可有效抑制船用格网惯导系统随时间积累的导航误差,从而有效地保证了船舶在极区航行时的导航精度.

摘要:为防止飞机在全电差动刹车纠偏过程中发生危险或事故,将该过程的安全问题视为一个控制问题,从控制的角度开展STAMP/STPA安全性分析.首先,基于系统理论事故模型及过程（system-theoretic accident model and process,STAMP）建立考虑人机协调的飞机全电差动刹车系统STAMP模型,确定整个差动刹车系统的控制反馈关系;然后,采用系统理论过程分析（system theoretic process analysis,STPA）方法对差动刹车纠偏过程进行安全性分析,确定系统级事故和危险,识别潜在风险和不安全控制行为（unsafe control action,UCA）,从控制、反馈和协调3个方面对不安全控制行为进行定性致因分析;最后,建立飞机地面滑跑模型,对纠偏过程中出现的部分不安全控制行为（UCA1、UCA2和UCA5）进行仿真分析.仿真结果表明:在1°初始偏航角或1 m/s持续侧风的情况下未提供差动刹车动作,飞机在5 s后会偏出跑道;在1°初始偏航角（无侧风）情况下发生差动刹车动作延迟,延迟大于5 s时飞机会偏出跑道.仿真结果从定量角度对飞机全电差动刹车纠偏过程提出了安全约束,并验证了STAMP/STPA方法的有效性.

摘要:为解决多无人机基于航向的合作式短期冲突探测与解脱问题,提出一种局部集中双层优化的合作式方法.首先将既有冲突约束与潜在冲突约束视为同一类型约束,以保证多无人机冲突问题在最大范围内求解,并设计了基于采样的冲突探测方法；通过旋转局部坐标系减少了搜索的可行区域数量,且分析了终点约束与切线约束两种解脱约束条件；然后运用图论的方法对多无人机冲突问题进行冲突关系划分,将由机动导致的无人机额外飞行距离作为解脱代价设计了机动代价函数,为求解所设计的机动代价函数这个非线性优化问题提出了双层优化策略,即先利用随机并行梯度下降法(stochastic parallel gradient descent,SPGD)搜索航向解脱的初始可行解,再运用序列二次规划(sequential quadratic programming,SQP)求得最优解以进行最优的航向解脱. 最后运用蒙特卡洛法对算法进行了可靠性评价.结果表明,本方法能够满足在线规划的需要,在解脱开始距离D_avo=τ×v_i（τ=25 s）的情况下能够实现100%的冲突解脱,该方法能够在保证多无人机冲突解脱安全性的基础上减少机动消耗.

摘要:为研究存在复合干扰的非常规布局菱形翼长航时侦察无人机姿态控制问题,针对系统存在强耦合、非线性、多输入多输出等特点,结合滑模变结构控制理论、分数阶微积分理论、自适应控制理论、新型基于非线性fal函数的快速趋近律及扩张状态干扰观测器,提出了一种包含干扰观测器的自适应分数阶微积分滑模控制方法.首先,为降低控制器的超调现象,结合分数阶微积分理论,利用分数阶微积分算子信息记忆和遗忘的特性,设计了分数阶微积分滑模面,以柔化控制器的输出,使得控制器超调现象得到良好的控制. 其次,为改善传统趋近律收敛时间长,抖震严重等弱点,利用fal函数“小误差大增益,大误差小增益”良好的特性,将非线性fal函数引入到趋近律的设计中,提出了一种可以快速收敛的新型趋近律,平滑无抖震地加快了系统收敛速度. 最后,由于建模误差和外部干扰的存在,使用扩张状态干扰观测器观测出等效干扰并在控制器中引入等效的补偿. 数值仿真结果表明,所提控制方法具有很强的鲁棒性,达到了理想的控制效果.

摘要:为降低末制导律对初始状态误差的敏感度、提高导弹的末端抗干扰能力,针对带有落角约束的末制导问题,考虑基于双曲正切函数的一类加权函数,提出了一种基于间接Gauss伪谱法的最优末制导律. 首先,基于目标位置和期望落角建立了落角坐标系,并在该坐标系中建立了导引运动关系方程,得到了带有落角约束的末制导模型；然后,根据极小值原理推导出了用于求解最优制导律的两点边值问题,运用Gauss伪谱法进行离散,把两点边值微分方程转换为一系列代数方程；最后,通过显式求解代数方程快速得到了最优控制律,该方法避免了求解黎卡提微分方程,不需要进行繁琐的积分运算,计算量小. 所提制导律在推导过程中不依赖于加权函数的具体形式,可非常方便地处理复杂加权函数. 仿真结果表明:通过设计不同形式的加权函数,可灵活改变导弹运动轨迹及制导指令的分布,以实现不同的制导目标；所提方法能有效降低制导律对初始状态误差的敏感度,而且还可以提高导弹的末端抗干扰能力,在很大程度上提高了制导律的设计灵活性.

摘要:为解决电子微结构图像在摄取、传输或存储的过程中易被外界噪声干扰、图像保真度差的问题,提出了一种变分模态分解与稀疏Stein无偏风险估计(Stein unbiased risk estimator,SURE)相结合的图像噪声抑制方法,以铝合金、双相钢与钛合金Ti6Al4V 3种材料的电子背散射衍射图像为例. 首先,在已采集的电子背散射衍射图像中加入高斯噪声与Speckle斑纹噪声来模拟被干扰图像；然后,利用变分模态分解方法按照频率尺度将含噪模拟图像分解为固有特征成分与高频噪声成分；继而利用Haar小波冗余字典对固有特征成分进行稀疏表示,在一阶可导收缩函数的基础上推导了稀疏Stein无偏风险估计阈值选择的优化目标函数,最后,利用黄金分割搜索法计算得到全局最佳自适应阈值. 结果表明:提出的方法可有效去除外界干扰噪声,提高了图像的峰值信噪比；以铝合金为例,当噪声标准差为30时,提出方法的图像峰值信噪比突破了单一稀疏SURE收缩曲线的最大值,比Neigh-Shrink方法高0.39 dB,比KSVD方法高2.895 dB,比小波阈值去噪算法高3.07 dB.

摘要:为得到高精度低温度系数、高电源抑制比的基准电压,同时为了降低工艺中非理想性因素的影响,设计了一种新的带有修调的分段曲率补偿基准电路. 通过利用电阻分压和工作在亚阈值区域的MOSFET的电学特性,产生正温度系数和负温度系数的电流,在高温段和低温段分别对带隙基准电压进行曲率补偿,提出了一种新的快速优化基准电压温度系数的芯片级修调方法,包含温度系数修调和电压幅值修调,可以快速获得最低温度系数对应码值以提升工作效率.基于0.35 μm BCD工艺,流片验证了该修调方案的可行性.结果表明:在-40℃~125℃内,基准电压最低仿真温度系数为0.84×10^-6/℃,最低实测温度系数为5.33×10^-6/℃,随机抽样结果显示温度系数的平均值为7.47×10^-6/℃;采用基于计算斜率的修调方法,测试10块芯片的平均修调次数为3.5次,与使用逐次逼近的修调方法相比,效率提升59.8％;低温度系数的带隙基准电压有利于提升电池管理芯片对电池剩余电量估算的准确性,该带隙基准电路已成功应用于电池管理芯片内高精度模数转换器中.

摘要:无人机作为一种新兴的无人作战力量和不可或缺的民用设备,现已渐渐融入到国家安全和社会发展中的各个方面,航迹规划是保障无人机顺利完成既定任务的核心环节.为解决规划空间存在诸多静态和动态威胁的实时航迹规划问题,提出了一种基于滚动时域的无人机自主避障航迹规划方法.首先将航迹规划模型构建为单目标函数优化问题,根据无人机简化运动学模型和约束条件,采用滚动优化策略生成最优航迹序列;然后对最优航迹序列之间的航迹再一次采用滚动优化策略产生子序列,综合考虑威胁和飞行约束,利用负梯度下降法搜索航路点,采用遗传算法对子序列进行规划;最后经反复滚动迭代优化可得近似全局最优航迹,同时利用贝塞尔曲线对航迹进行处理,使其表征实际的飞行航迹.实验仿真结果表明:验证了模型的合理性和方法的有效性;具有良好的威胁规避能力并能规划出一条光滑航迹;与全局规划方法相比,该方法减少了收敛时间,实时性更强,能够快速、鲁棒地收敛到近似全局最优解.

摘要:在探空科学超压气球设计时,通过在囊体表面布设加强筋的方式,可有效提高超压气球的抗压能力. 为解决带有加强筋的超压气球在高“纬度”位置处膜面与加强筋的纵向应变差值较大问题,提出了一种滑动索膜结构超压气球的设计方案.该方案采用与囊体相对滑动的绳索代替与囊体固连的加强筋,更有利膜面应力传递.为了使囊体上应力沿环向分布更均匀,先在理论上进行了索膜结构膜面平衡形状分析,再根据分析中囊体膜面经、纬向曲率半径值与气球抗压能力的关系,采用一种对单幅囊体截面曲线进行椭圆修正的方法设计滑动索膜结构超压气球囊体.最后,以16幅膜面、直径为4 m的正球形超压气球为例,用有限元软件Abaqus建立了浮空状态超压气球的有限元模型对设计外形及修正外形进行验证,并分析了摩擦系数对索、膜匹配性的影响. 结果表明:按该方案设计,气球承压极限值在一定范围内随在赤道截面绳索径向收紧量dl的增大而增大；且经过修正设计后的超压气球,膜面应力分布更均匀,能承更高超压量；另外,索、膜间摩擦系数仅仅在较小值范围内会影响气球受力分布,其值的减小能相应降低绳索应力.

摘要:在钻孔灌注桩成孔过程中会引起钻孔周边土体径向应力卸载和钻孔收缩变形,为此,基于SMP屈服准则和非相关联流动法则,推导在无黏性土中竖向钻孔径向卸荷孔周应力场位移场解析解,并结合Berezantsev和夹心墙两种土压力公式,得出孔周孔壁位移沿钻孔深度方向的变化曲线,并与忽略塑性区弹性变形的结果进行对比.参数分析的结果表明,卸荷因子n和钻孔半径a₀及内摩擦角对孔壁位移均有明显影响,其中n和的影响存在着临界点,n和小于该值,孔壁位移则显著增大；而剪胀角ψ 的影响有限,可忽略不计.卸荷因子n是一个只与内摩擦角有关的函数；而r_p/a是一个只与、n有关的定值,与深度方向无关,故无黏性土中竖向钻孔的自立深度为0.忽略塑性区弹性变形的柱孔收缩位移解相对偏小,而塑性区半径解相对偏大,故忽略塑性区弹性变形的解答在工程应用中不保守.另外,选取不同土压力沿深度方向的孔壁位移值存在较大差别,在竖向钻孔时的土压力选取还需与现场实测相结合.

摘要:为研究高水平地应力下自然崩落法拉底推进过程中底部结构应力演化规律,揭示底部结构地压灾害特征产生的机理,从而指导高水平地应力下自然崩落法生产. 根据矿山实际工程参数和物理参数,采用有限差分软件FLAC3D建立了数值仿真模型,计算采用Mohr-Coulomb破坏准则.模拟过程按照后退式拉底方式,先形成底部结构,然后拉底分3步进行,分别监测并分析了每步拉底之后的底部结构应力状态,并与现场地压灾害发生实际情况进行了对比,研究结果与现场地压灾害演变规律具有一致性. 结果表明:随着拉底爆破的推进,推进线前方的底部结构逐渐产生压应力集中,当压应力增大到超过岩体剪切破坏条件,就会发生地压破坏现象；位于拉底层下方的底部结构呈现拉应力集中,当拉应力增大到超过岩体拉伸破坏条件,就会再次发生地压破坏现象；在高水平地应力下,自然崩落法底部结构会呈现“先受压,后受拉”应力规律,随着拉底面积的增加,压应力和拉应力集中程度越来越明显,在实际生产中呈现底部结构反复来压的现象.

摘要:针对金属矿山企业破碎磁铁矿石时,存在着耗能巨大且能量利用率较低的工程问题. 利用分离式Hopkinson压杆装置和高速摄影技术,首先,研究了磁铁矿石在冲击载荷下的能量运移转化规律及其机理；其次,采用标准方孔砂石筛与GZS-1高频振筛仪,分析了不同耗散能下磁铁矿石破碎块度的分布规律、平均块度的变化情况、以及矿石冲击破碎模式的转变过程；然后,分析了随应变率提高,矿石能量耗散率与破碎程度的相关性问题；最后,结合影响矿石块度分布的基本因素,推导出了磁铁矿石平均块度的预测模型表达式. 结果表明:随入射能提高,矿石波阻抗的降低,改变了矿石与压杆间的透射系数与反射系数,影响着各能量在入射能中的占比分布,即能量耗散率和能量反射率增大,而能量透射率却减小;耗散能越高,磁铁矿石的破碎程度越重,当耗散能由14.79 J提高到121.18 J时,矿石破碎块度的主要分布区域由粗粒端（26.5 mm,37.5 mm）向细粒端（4 mm,16 mm）移动；耗散能与平均块度（d_s）呈减对数关系,d_s降低了56.04%;d_s存在着一个临界值,当d_s大于该值时,矿石能量耗散率和破碎程度呈正相关；反之,两者呈负相关；在该值处,磁铁矿石可实现最优破碎. 研究成果对于磁铁矿石破碎工序中的能耗控制具有一定参考价值.

摘要:为研究磁铁矿石机械冲击破碎效果与能量的关系,开展了落锤冲击破碎试验、数码显微镜观察试验和原子吸收光谱检测试验,分析了磁铁石英岩冲击破碎特征与矿物分离特征,得到了能量密度与矿石碎块的粒度分维数、平均粒度和矿物颗粒分离效率的理论关系. 研究发现,碎块粒度分布具有分形特征,粒度分形维数和平均粒度较全面的描述磁铁矿石英岩冲击破碎程度；磁铁石英岩经落锤冲击后,发生矿物颗粒分离的碎块粒度与矿物嵌布粒度一致,碎块粒度越小矿物颗粒分离越显著；与二段磨矿产物相比,冲击破碎分离的矿物颗粒形态与光学特征更接近原矿矿物学特征；冲击破碎分离的磁铁矿颗粒全铁品位高于二段磨矿产出的磁铁矿颗粒,可以满足选矿的需要. 结果表明:随能量密度的增大,碎块粒度分维数呈负指数增长的变化特征,碎块平均粒度呈三次多项式降低的变化特征,矿物颗粒分离效率呈三次多项式增长的变化特征; 磁铁矿石冲击破碎过程中通过增大破碎能量密度,提高矿石破碎程度,增大矿物颗粒质量分数,将矿物颗粒筛分后直接进入磁选,可降低单位磁铁矿石加工总能耗.

摘要:为研究方解石表面结构对水分子吸附的影响规律和机理,首先利用分子动力学模拟研究水分子在不同类型、不同尺寸的表面结构处的吸附特征,分析其对水分子吸附的影响规律. 而后利用分子动力学模拟研究水分子在发育表面缺陷的纳米狭缝中的吸附规律,解释纳米狭缝中的水锁现象. 最终,结合悬键特征和表面能理论定量解释水分子在不同表面结构处差异性吸附的机理. 研究结果表明:表面结构对于水分子吸附具有重要影响,水分子优先在表面结构处聚集吸附,吸附强度与密度远高于理想表面处; 表面结构的尺寸对水分子吸附有较大影响,尺寸越大对水分子吸附越强；纳米狭缝中水分子在表面凸起和空位处快速聚集,形成的吸附凸起结合为水膜阻断流动空间,水锁作用明显；空位表面、凸起表面和理想表面对应的悬键密度和表面能依次为7.275 nm^-2和0.734 J/m²、6.716 m^-2和0.721 J/m²、5.098 nm^-2和0.581 J/m². 空位表面和凸起表面具有更多的反应活性位点、更强的反应活性,因此,水分子优先吸附于空位表面和凸起表面.

摘要:为研究中国寒冷地区气候差异对办公建筑能耗表现的影响,采用Morris法分别对北京、兰州、喀什、拉萨地区的办公建筑室内环境营造负荷的影响因素展开敏感性分析,通过所得负荷分布反映各地的负荷差异,并采用敏感度和相关性描述参数对负荷影响的地域差异,进而根据相关性判定实施负荷优化. 结果表明:拉萨地区负荷水平明显低于其他地区且受辐射相关参数影响显著,其中外墙及屋顶表皮太阳辐射吸收系数的敏感度可接近相应结构的平均导热系数.敏感度排名靠前的室内负荷参数、供暖制冷设定温度,及排名靠后且热活动以导热为主的围护结构参数的最优值在各地相同；而排名居中的SHGC和WWR的最优值多存在地域差异、朝向差异及不确定性,各朝向一致的最优值仅出现在拉萨（SHGC:0.52）和喀什（WWR:0.25）.此外,相比于NSGA-Ⅱ算法（200代,10种群/代）的优化结果,基于Morris敏感性分析的负荷优化不仅在最优解上略优且总耗时可至少节省1/3.该研究显示寒冷地区局域气候差异对建筑负荷影响显著,而Morris法可在设计阶段对此差异进行解析并快速优化能耗表现.

摘要:为得到适应于无辐射观测地区散射辐射模型经验系数的确定方法,根据中国国家气象信息中心发布的中国地面气象、辐射数据,采用回归分析的方法建立单站点模型、修正模型,选择决定系数（R²）、平均绝对误差百分比（MAE）、均方根误差百分比（RMSE）作为评价模型准确度的指标进行对比研究. 基于17个台站2000—2017年的日照时数、日总辐射、日散射辐射数据,以每个台站前10年的数据建立12个基于日照时数比、晴空指数的单站点模型、3个包含地理参数（经度、纬度、海拔高度）的修正模型,后4年的数据用来评价模型的准确度. 分析比较不同模型、不同台站的MAE、RMSE、R²的高低,发现模型的形式对准确度有较大影响,多项式模型的准确度高于对数、指数形式,一次函数的准确度低于二次、三次函数形式；单站点模型中,以晴空指数、日照时数比为输入参数的模型最准确,修正模型属基于晴空指数的模型最准确；对于未观测台站可以用包含经度、纬度、海拔高度、晴空指数的模型推算散射辐射.

摘要:针对交通噪声对人体听力、血压及心血管系统产生的不良影响,降低交通噪声干扰与实现室内自然通风成为临街建筑亟待解决的关键性技术难题. 为有效解决此技术难题,设计了一种新型隔音通风装置,并建立了针对该装置的隔音通风模型及装置新风量计算模型；根据简化的隔音通风模型,建立了Simulink仿真模型；通过隔声实验分析了不同环境噪声及频率对装置隔声性能的影响,将通风实验数据与Simulink仿真结果进行对比,对Simulink仿真模型的准确性进行了验证；利用Simulink仿真模型研究了通风量及通风腔室体积对装置通风效果的影响,提出了改善装置经济性的优化方案,并模拟了优化后的装置通风效果. 结果表明: 装置运行时室内噪声与关闭窗户时相当,尤其对于中、高频环境噪声,装置的隔声效果更理想；Simulink仿真模型能较好地反映装置的通风效果,当通风腔室体积与经济通风量匹配时,装置的经济性最佳；采用进一步优化后的装置,单人间卧室新风量能达到35.16 m³/h,CO₂体积分数可控制在1 030×10^-6范围内,满足室内空气质量要求.