应用于传感器网络覆盖问题的能量有效性启发式机制

提出了一种解决无线传感器网络覆盖问题的分布式启发式机制。该机制在节能前提下,得到优化的目标覆盖集合,以实现对目标监控区域的完全覆盖,并通过对其中重点目标集合的冗余覆盖来满足对重点目标集的可靠监控。同时,该目标覆盖集合与数据汇集点在通信结构上保持连通性。本文采用了改进的蚁群优化算法（最大最小蚁群混合算法）来实现上述启发式机制。通过构造新颖的启发式因子,人工蚂蚁能够由局域信息感知传感器网络的能量状况和覆盖能力,从而自适应地建立具备通信连通性的数据汇集路径。此外,将信息素浓度调节因子和评价函数引入了信息素更新规则的设计,使得蚁群在扩大搜索范围的基础上,提高了解的质量,且避免了求解过程陷入局部最优。算法的输出为能量有效的优化解集,具备较长生命周期,能够在保证与数据汇集点可靠连通的同时实现对目标区域的有效覆盖。     

基于多尺度指定元分析的多故障诊断方法

主元分析(Principal component analysis,PCA)固有的模式复合效应使得多尺度主元分析(Multi-scaleprincipal component analysis,MSPCA)仍无法做故障模式辨识,且各尺度上和重构后数据分别建立PCA模型的计算量非常大。本文建立一种多尺度指定元分析(Multi-scale designated component analysis,MSDCA)方法,将具有明确物理意义的指定模式作为多尺度空间中观测数据和重构后观测数据的统一投影框架,旨在解决MSP-CA在多尺度空间中仍无法进行故障模式辨识的不足,并避免其在各尺度上需分别建立不同统计模型的繁琐性,同时可改进单尺度指定地分析(Designated component analysis,DCA)方法的诊断性能。仿真结果表明了该方法的有效性。     

两电极等离子体高能合成射流流场及其冲量实验研究

两电极等离子体高能合成射流激励器通过腔体内电极间的瞬时电弧放电加热腔内气体,在激励器出口产生压差并喷出高速射流,从而产生反作用力和冲量。针对两电极等离子体高能合成射流响应快、持续时间短的特点,设计了单丝扭摆式微冲量测量系统,并结合高速阴影系统,对两电极等离子体高能合成射流的流场发展过程及其单脉冲冲量特性进行了实验研究。实验结果表明,两电极等离子体高能合成射流响应时间小于10μs,射流持续时间约为1ms,射流前锋最大速度约为190m/s,射流流场发展过程中存在多道强压缩波,并以当地声速向下游传播。单丝扭摆式微冲量测量系统可实现μN·s量级冲量测量精度,单脉冲冲量约为32μN·s,并且在低频状态下射流总冲量随激励器放电频率成线性增加。     

煤炭中硫分的快速测量系统

针对能量色散X荧光(Energy dispersive X-ray fluorescence,EDXRF)分析技术应用于煤炭中硫分快速测量过程中存在的基体效应和边缘效应干扰问题,采用蒙特卡罗计算程序Electron-Gamma Shower(EGS)模拟了在不同管电压、不同样品直径、厚度以及不同硫元素浓度条件下的X荧光强度。结果表明,合适的X光管的管电压为15　kV,样 品的临界直径和厚度分别大于1.04　cm和0.05　cm。根据模拟结果,通过实验得到X荧光强度与硫元素浓度的关系曲线,实验结果经过探测效率修正后与EGS模拟结果符合良好,为后续的煤炭中硫分在线快速分析系统的设计和实施提供了有力的技术支撑。     

金属基纳米复合材料的制备技术研究

综述了复合材料家族中的新成员——金属基纳米复合材料制备技术的国内外研究现状和本课题组近期取得的研究成果，对6大类工艺方法的机理、特点、适用范围和现阶段开发程度，以及由这些制备工艺所开发出的新材料的优异的机械、物理、化学性能进行了全面分析，并综合评价了各种工艺的优缺点。在展望金属基纳米复合材料广阔的应用前景基础上，指出了其制备技术未来的发展方向。     

旋风风能提水系统的研究

旋风风能提水系统是一种新型风力提水系统,该系统由旋风塔和气压差提水装置组成。气流进入旋风塔后产生强涡,于是在其底部形成低压区域,气压差提水装置则利用此低压条件实现提水的目的。本文对这种风力提水系统进行的模型实验研究作了介绍。实验表明：旋风风能提水系统在原理上正确。在旋风式风能系统的旋风塔出口处配以扩压器和降压挡板,可以成倍地降低旋风塔底部压力系统,从而大幅度地提高风力透平功率。为说明扩压器及挡板效应,分别对一般旋风塔和配有扩压器及挡板的旋风塔进行了对比试验。结果表明,后者与前者相比,塔底中心压力系统的绝对值高出约300％,透平功率高出约70％。本文最后对于该系统的实用化问题进行了深入讨论并指出了进一步的研究方向。     

前后掠风扇叶片颤振特性对比分析

采用基于能量法的流固耦合数值预测方法对比研究了模态、叶间相位角对前后掠风扇转子叶片气动弹性稳定性的影响.结果表明:对于两种掠形叶片,在所研究的前3阶振动模态下,前掠叶片对应于弯扭耦合振型的气动模态阻尼比最大,其数值为0.801%,而后掠叶片对应于弯扭耦合振型的气动模态阻尼比最小,其数值为0.248%;叶间相位角对两种掠形叶片气动模态阻尼比都有显著影响,在1阶振动模态相同叶间相位角(节径)下,前掠叶片前行波对应的气动模态阻尼比小于逆行波对应的气动模态阻尼比,而后掠叶片与此相反;1阶振动模态所有叶间相位角下,前掠叶片比后掠叶片气弹稳定性更好.      

基于蚁群优化的能量均衡自适应路由算法

基于蚁群优化的WSNs路由算法具有蚁群优化自组织性、正反馈性和并行性的特点,在构造无线传感器网络中的最优路由时有很好的性能。但是蚁群优化构造最优解时带来的网络开销十分可观,不适合在路由维护阶段反复使用蚁群优化重构路由。考虑到蚁群优化的上述特点,同时针对无线传感器网络能量受限的特点,提出了一种基于蚁群优化的能量均衡白适应路由算法。该算法使用了新的信息素更新算子,算子中包含了网络能量水平因子,能够均衡网络能量消耗。在路由维护阶段,该算法使用了新的基于侦测蚂蚁的自适应路由维护机制,很好地降低了网络开销。     

组合压气机中尾迹与势流同频/异频干涉的叠加特性

为揭示多级压气机中上下游叶轮对中间叶片叠加气动影响特性,阐述不同叠加干涉情况下下游叶轮进气角度变化,采用数值方法模拟了一级轴流和一级离心组成的组合压气机非定常流场.详细讨论了上游动叶尾迹和下游动叶势流对中间导流叶栅段气流非定常流动的异频和同频叠加干涉特性,依据计算结果,直观地展示了静叶通道中两种干涉间相互激励和抑制作用的位置和时间,与数学公式的推导结果相互印证.研究结果表明:当上下游动叶对中间静叶段异频干涉时,干涉的激励、抑制区域的轴向位置随时间发生变化;当上下游动叶对中间静叶干涉频率相同时,干涉的相互激励、抑制区域的轴向位置不随时间发生变化,但干涉的激励、抑制区域的轴向位置受时序位置影响.另外,上游动叶尾迹与下游离心叶轮势流的不同叠加情况,决定着下游离心叶轮进口相对气流角的大小及波动幅值.     

石英玻璃的机械振动能量损耗特性

为研究石英玻璃的机械振动能量损耗特性，以石英半球谐振子为实验对象，考察了铣磨、抛光、刻蚀和退火对石英玻璃机械振动能量损耗大小的影响，并分析其作用机理。研究结果表明：对于机械加工成型的石英玻璃，表面损耗占主导作用，亚表面损伤是造成表面损耗的主要原因；退火可以消除机械应力，降低石英玻璃的“假想温度”，改善石英玻璃的结构稳定性，减小本征损耗。