摘要:空化在医学领域已被应用于组织消融和结石破碎等治疗过程中。考虑到在医学领域的应用中,空化通常发生在具有黏弹性效应的人体内环境液体中,对黏弹性流体中空化泡动力学特性的研究将为医学领域空化的合理应用提供支持。为此,采用数值模拟的方法,通过开源计算流体力学平台OpenFOAM开发黏弹性流体中可压缩气-液两相流求解器,对不同流变学参数下黏弹性流体中刚性边界附近单空化泡进行数值模拟,并与牛顿流体中相应工况进行对比,分析流体黏弹性效应对空化泡动力学特性的影响。结果表明:流体黏弹性效应将抑制空化泡的生长以及溃灭时形成射流的强度,并减小空化过程对边界产生的压力载荷；且发现流体黏弹性效应对空化泡的抑制作用受流体流变学特性影响,当松弛时间增加时,空化泡在生长初期储存更多弹性势能,并在后期释放,使空化泡生长过程延长,最大尺寸增大；而当迁移系数增加时,空化泡在生长过程中能量耗散增加,空化泡的最大尺寸减小；空化泡溃灭时形成射流的速度和对边界的冲击压力,随空化泡与边界之间距离的增加而先增大后减小。本研究可为黏弹性流体中空化泡的应用提供理论支持,也可以促进在化工乳化、海水淡化、石油运输等领域空化的合理利用及有效防治。

摘要:户内热水供水管道高温环境和户内用水模式的差异使其具有特殊的管道微生物群落特征,从而影响用户用水安全性。为此,搭建非循环式户内热水供水管道模拟试验平台,研究户内热水供水系统高变流（HIG）、低变流（LOW）、恒定流量（SS）和滞留（R）4种特殊水力工况对微生物生长的影响。试验平台运行91 d后采集相应的生物膜样和管网水样,分析样品中的细菌数量,通过16S rRNA基因测序方法分析样品的微生物群落结构和潜在致病菌属的存在水平,评估样品的潜在致病风险。结果表明:R工况水样和膜样的微生物数量最高,两种连续变化流量工况HIG和LOW的微生物数量较低,活菌更倾向于在生物膜上定殖,膜样中的潜在致病菌属数量和相对丰度更高；连续变化流量工况膜样中的3种典型潜在致病菌属,即假单胞菌属、军团菌属和分枝杆菌属的相对丰度也更高,具有更高的潜在致病风险。

摘要:近年来,抗生素引起的水体污染问题备受关注,磁性生物炭作为一种新型吸附材料,因孔隙发达、比表面积大、官能团丰富且易于回收,在去除水中抗生素方面具有巨大潜力。本文概括了磁性生物炭与普通生物炭相比的典型特点；总结了热解法、共沉淀法、水热法、球磨法制备磁性生物炭的原理,对比不同方法需要关注的关键制备条件,发现除了控制温度、制备时间、磁性材料与生物炭配比外,还可通过添加改性试剂或研磨试剂的方法进一步提高磁性生物炭对抗生素的吸附能力；分析了磁性生物炭吸附抗生素的作用机制,包括孔隙填充、π—π共轭作用、络合作用、静电作用等,阐明了磁性材料在吸附过程中起到的作用,并对如何优化和改良磁性生物炭的性能进行了探讨；梳理了磁性生物炭与其他水处理工艺如光催化、芬顿等耦合的研究进展。最后,对磁性生物炭未来的研究方向和应用前景进行了展望,为优化设计磁性生物炭、强化水中抗生素的去除提供了方向。

摘要:为研究煤矸石混凝土梁柱节点的抗震性能,对6个足尺试件进行低周往复加载试验。对各试件的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力等抗震指标进行分析,研究煤矸石骨料取代率（0、30%、50%、100%）和梁纵筋配筋率（0.67%、1.34%、2.09%）对抗震性能的影响。结果表明:节点破坏模式分为梁端弯曲破坏和节点区受剪破坏,破坏现象主要表现为节点区出现大量裂缝和梁端混凝土大量剥落,煤矸石混凝土梁柱节点破坏较普通混凝土的破坏更剧烈；煤矸石取代率低的试件的滞回曲线饱满,刚度退化慢,延性好,有较好的抗震性能；随着煤矸石取代率的增大,试件的滞回曲线有明显捏缩效应,且刚度退化加快,延性及耗能变差。增大梁纵筋配筋率可改善梁端混凝土的损伤,提高承载能力,但过高的配筋率将诱发节点发生剪切破坏,降低耗能能力和延性。

摘要:为研究纤维掺入对灌浆套筒的力学性能影响,对聚丙烯(polypropylene,PP)纤维及聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)纤维增强灌浆料进行了材性性能及其灌浆套筒力学性能试验研究。对不同长度、掺量的PP、PVA纤维增强灌浆料进行了力学性能试验,对4d、6d、8d(d为钢筋直径)3种钢筋锚固长度的纤维增强灌浆料套筒开展了单向拉伸试验。结果表明:掺入纤维导致灌浆料的流动度和抗压强度出现一定程度的下降,对抗折强度影响不明显,且随着纤维长度及掺量的增加,灌浆料压缩韧性显著提高；4d埋深套筒试件发生钢筋拔出破坏,6d、8d埋深套筒试件发生钢筋拉断破坏,且随着灌浆料纤维长度与掺量增加,发生钢筋拔出破坏的套筒极限承载力和极限位移增加；纤维增强灌浆料的抗压强度与套筒极限承载力和极限位移之间存在显著的负相关性,纤维增强灌浆料的压缩韧性则体现出正相关关系；基于传统灌浆套筒极限承载力预测公式,引入灌浆料压缩韧性指数这一参数,提出综合考虑灌浆料抗压强度及压缩韧性的纤维增强套筒承载力预测公式。

摘要:为分析环境温度对钢管约束钢管混凝土柱（TCFST）温度场和长期变形的影响,利用ABAQUS有限元软件建立环境温度作用下的钢管约束钢管混凝土柱温度场分析模型,以深圳地区为例分析钢管约束钢管混凝土柱在太阳照射作用下的截面温度分布规律。设计并完成了6个钢管约束钢管混凝土短柱试件（内外层钢管总含钢率分别为5.8%、10.5%和15.0%,内外层钢管含钢率比值均为0.75）在常温和环境温度变化时的轴压持荷试验,总持荷时间为850 d,明确了钢管约束钢管混凝土短柱的长期变形发展规律。基于3种常用的素混凝土长期变形预测模型计算了常温下钢管约束钢管混凝土柱的长期变形,利用实测数据对其中的EC2素混凝土长期变形预测模型进行修正,确立可以考虑温度影响的钢管约束钢管混凝土柱长期变形预测模型。结果表明:当截面年平均温度高于20 ℃时,计算钢管约束钢管混凝土柱长期变形时建议考虑温度的影响；内外层钢管总含钢率越大、内外层钢管含钢率比值越大、温度越低,钢管约束钢管混凝土柱的长期变形越小；外层钢管含钢率和初始加载季节钢管约束钢管混凝土柱的长期变形无显著影响。

摘要:为探究H形截面受弯构件承载性能及板件相关作用,对4根不同翼缘和腹板宽厚比的焊接H形截面钢梁进行四点纯弯加载试验,分析试件的破坏模态、力-位移曲线、极限受弯承载力及延性等性能指标,并通过对比相同尺寸的腹板在不同宽厚比翼缘支撑条件下的应变及腹板单板承载力的发展情况,揭示该情况下板件相关作用的机制。在试验基础上,采用ABAQUS建立经试验校准的有限元模型,采用该建模方法进行参数分析；对参数分析构件进行翼缘及腹板受弯承载力的拆分,进一步探究受弯情况下板件相关作用的规律。试验及参数分析结果均表明:板件局部屈曲的发生基本对应着H形截面构件极限受弯承载能力,而板件宽厚比是影响局部屈曲的重要因素,板件相关作用表现为不同宽厚比的板件通过改变对其相邻板件的约束作用影响相邻板件的屈曲时刻,影响单块板件承载能力,从而影响构件整体承载性能。最后,基于参数分析结果对构件极限承载能力进行归一化处理,提出了H形截面受弯状态下考虑板件相关作用的S2~S4级截面分类方法,对比结果表明,本文提出的截面分类限值与试验结果吻合良好,且能合理体现板件相关作用对于截面真实承载能力的影响。

摘要:定日镜作为塔式光热电站中的核心聚光元件,其抗风可靠性的准确评估对保障电站的正常、高效运行至关重要。为此,建立了考虑镜群遮挡效应的定日镜抗风可靠度评估方法。首先,开展定日镜镜场风洞测压试验,获得各定日镜风载体型系数,并以其空间变化衡量镜群遮挡效应；随后,结合随机风场模拟、有限元仿真和概率密度演化理论等,以定日镜镜面应力、变形及斜率误差等为响应指标,建立了考虑镜群遮挡效应的定日镜抗风可靠度评估方法；最后,以镜场中一组小型定日镜为例,考察了镜群遮挡效应、镜面俯仰角及风向角等参数对其抗风可靠度的影响。结果表明:镜场外侧定日镜的可靠度显著低于镜场内侧定日镜,且该组定日镜正面迎风时的可靠度高于背面迎风时的可靠度；对于镜场外侧的定日镜,其抗风可靠度随风向角和俯仰角的变化表现出明显的变化趋势,而内侧定日镜抗风可靠度随风向角和俯仰角的变化较小。

摘要:城市环境中建筑群所受到的风拖曳力是复杂而关键的问题。目前,大部分研究将建筑群视为均一高度,忽略建筑群高度非均一性对拖曳力的影响。为此,提出高度分层处理方案计算高度非均一建筑群的截面拖曳力系数C_dz,引入截面修正系数β_z,将高度均一建筑群的拖曳力系数修正为高度非均一建筑群的截面拖曳力系数C_dz,进而通过风洞实验研究建筑高度种类、层类型及层布局对建筑单体和建筑群截面拖曳力系数影响。结果表明:建筑高度非均一性显著影响气流的流动调整过程,当建筑高度种类N为2或3时,层布局 对β_z的影响较小,当N增加至4时,交错式层布局的β_z高于行列式层布局的β_z；采用高度分层处理方案计算高度非均一建筑群的截面拖曳力系数,N≥4时,β_z需进一步参数化。研究结果为实际城市建筑群的拖曳力估算提供理论支持,提高城市参数化方案的准确性,进而改善城市天气预报和污染物扩散计算的精度。

摘要:已有本构模型多是基于假设无实际物理意义的参数来考虑土体的结构性,且忽略了结构屈服应力的影响。为此,根据原状土与重塑土的抗剪强度关系,提出考虑结构屈服应力的结构性参数ξ,在临界状态理论框架下,基于修正剑桥模型,选择Caputo型分数阶微分描述土体塑性流动方向与屈服面非正交的特性,建立一种能够考虑黏土结构性影响的分数阶本构模型。通过温州黏土和大阪黏土对模型进行验证,当土体所受应力小于结构屈服应力时,结构性参数ξ＞1,土体的力学特性受结构性影响显著；当土体所受应力大于其结构屈服应力时,结构性参数ξ=1,结构性影响消失,模型可退化为常态分数阶本构模型。温州黏土的预测结果表明,在围压为50、100、200 kPa时考虑结构性影响的分数阶本构模型最大预测误差比忽略结构性影响的模型预测误差分别降低27.6%、13.05%和1.8%,平均最大预测误差为4.92%。大阪黏土的预测结果进一步验证该模型可以较好地预测结构性黏土的力学与变形特性,具有良好的适用性和可靠性。

摘要:针对现代网络环境下流量数据特征高维化导致入侵检测时空复杂度较高,与传统入侵检测方法对流量数据之间相关性感知能力不足导致分类准确率不高的问题,以入侵检测高效性与准确性为目标,提出基于特征缩减和改进的自注意力机制的入侵检测方法。首先,针对数据高维化问题,使用具备非线性特征提取能力的自编码器进行特征抽取,降低数据冗余度的同时保证分类器的性能基本不变,确保入侵检测方法高效识别攻击行为。其次,针对传统入侵检测方法忽视流量数据相关性的问题,在入侵检测分类过程中引入自注意力机制学习一段时间内网络数据的相关性,并在原有的自注意力机制中引入因果卷积计算数据间的相关性分数,综合当前流量数据的局部位置信息和关注域内各流量数据之间的相关性综合分析当前流量行为并完成精准分类。在UNSW-NB15数据集上的实验表明,所提入侵检测方法在二分类任务中准确率达98.32%,在多分类任务中表现也同样优于传统入侵检测方法,在现代网络环境中具有较好的应用前景。

摘要:在雷达通信一体化领域,设计出既能实现雷达探测功能又能实现通信信息传输功能的同波形信号是至关重要的一个环节。针对在雷达信号脉冲内对通信信息调制后自相关性能低的问题,提出一种高频带利用率以及低自相关旁瓣的基于非线性调频(NLFM)信号的雷达通信一体化信号形式。将NLFM信号作为16阶正交幅度调制(16QAM)信号的载波,建立NLFM-16QAM雷达通信一体化信号模型,分析该信号的模糊函数以及相关的雷达与通信性能。在此基础上,针对所提出的NLFM-16QAM信号因其通信基带信号的随机性使雷达功能受到影响,从而降低了运动目标探测性能这一问题,将一体化系统的接收端作出改进,提出小波包降噪联合自然梯度算法对NLFM-16QAM信号进行接收处理。仿真结果表明,所提信号的频带利用率明显高于低阶调制的雷达通信一体化信号的频带利用率,在自相关性能方面,所提信号比16QAM-LFM信号的积分旁瓣比降低了23.07 dB,峰值旁瓣比降低了26.08 dB,NLFM-16QAM信号在经过改进接收端的联合算法处理后,运动目标的检测结果获得显著改善。

摘要:由于摄像机类型、参数和环境光照等因素影响,在跨场景情况下采集的带钢图像数据分布存在较大差异,基于深度学习的缺陷识别模型泛化性能差。为此,提出一种伪标签校正和优化的带钢缺陷识别域适应模型（pseudo label correction and optimization domain adaptation,PLCODA）。首先,设计一种基于最大熵和亮度约束的Retinex图像增强模块,用于生成一个与源域标签信息一致且不同于两域数据分布的中间域。其次,设计一个双预测对抗耦合模型,通过源域和中间域分别与目标域的对抗学习,实现对目标域样本的初始伪标签生成。最后,设计一种伪标签校正与迭代提纯策略,通过改进噪声矩阵对伪标签校正,并利用高置信度预测的迭代提纯、低置信度预测的自我惩罚和设计的标签差异度量函数减小伪标签与真值标签的差距。在邯郸钢铁集团和公开的谢维尔钢铁集团的带钢缺陷数据集上进行了验证,实验结果表明,提出的方法针对跨场景缺陷识别问题优于现有的域适应方法。

摘要:为解决目前大部分重建磁共振成像（MRI）的深度学习方法依赖于大量完全采样的数据集进行训练的问题,提出一种包含注意力机制的无监督双域N2N网络（DN2NA）进行并行MRI重建,提出的DN2NA网络不需要额外的训练数据,即可直接对欠采样的k空间数据进行重建。具体而言,在N2N网络中加入复数卷积和通道注意力机制,构建一个基础无监督网络N2NA,同时加入两个物理先验提高频域（k空间）N2NA网络的性能,再将频域N2NA网络与图像域N2NA网络级联成双域网络DN2NA,这种组合方法充分结合了频域和图像域网络的优势。由于在实际应用场景中没有真实数据作为参考,还采用了一种提前停止方法来避免过拟合和提高稳定性。在膝盖和大脑共3个数据集上进行的实验表明,相比现有的无监督网络IUNN和KUNN,DN2NA网络拥有更高的PSNR值和SSIM值以及更低的HFEN值和STD值,这表明DN2NA网络重建质量更好,多次重复重建结果也更稳定。与有监督网络MICCAN相比,DN2NA网络也展现了相似或者更优的性能。

摘要:在实时视频流的解码端,恢复压缩视频时经常出现块丢失现象。空域错误隐藏利用在当前帧中块与块之间的相关性进行受损图像的恢复,无需其他帧的信息。在众多空域错误隐藏算法中,稀疏表达机制进一步利用了图像的稀疏性,与逐点插值机制相比恢复质量更好。当前的稀疏表达算法仍面临候选子区域选取不准、相关模型参数较敏感的难题。为此,对基于稀疏表达的对偶空间正则框架进行研究,重点对其中的局部区域匹配和局部线性相关建模两个阶段进行优化,提出一种融合自适应阈值与α-ML核函数的双稀疏空域错误隐藏算法。在局部区域匹配阶段,所提算法设计了一种基于自适应阈值的局部区域匹配方法,能够灵活地适应特征各异的丢失子区域,为字典构建和局部线性相关建模提供更准确的观测空间和潜在空间。在局部线性相关建模阶段,所提算法使用了一种基于α-ML核函数的核岭回归方法作为局部线性相关模型, 与现有的高斯核函数相比,α-ML核函数参数敏感性更低、灵活性更好。实验结果表明,在典型的块丢失模式下,所提算法在恢复质量上高于其他现有的空域错误隐藏算法。

摘要:自然场景图像中的文本存在背景复杂、形状各异、方向多样、光线多变等特点,为提升场景文本尤其是不规则场景文本的检测性能,提出一种基于特征过滤和自适应特征融合机制的不规则场景文本检测网络FGANet（feature guided adaptive network）,其特征聚合引导模块通过空洞卷积扩大感受野、提升网络的特征表达能力,其自适应特征融合模块能够将深层的语义信息与浅层的细节信息进行综合利用,使算法获得更强的文本感知能力。结果表明,在场景文本检测方面,FGANet相较于对比算法,在ICDAR2015、CTW1500、MSRA-TD500和TotalText 4个基准数据集上的F值分别提升了2.4%、1.3%、1.8%和1.4%,性能提升较为显著。