采用一种局部时均化模型(PANS)对绕二维Clark-y型水翼的空化流动进行数值计算.分别研究了空化模型中最大密度比对空化计算的影响,PANS模型中关键控制参数fk对云空化非定常特性的影响和云空化阶段空泡形态及升力系数随时间的演变,并与实验结果进行对比.结果表明:最大密度比会影响液相与气相之间的质量传递速率,将最大密度比提高,可大大改善数值预测的精度;随着fk值的减小,PANS模型可释放更多的湍流尺度,较好地预测云空化中强烈的非定常特性;由于云空化呈现出产生-发展-脱落-溃灭的准周期性变化,使得水翼的升力系数变化剧烈,计算出时均升力系数为0.708,与实验值0.760相差约7％;回射流与主流相互作用,在水翼尾部形成的一对旋转方向相反的旋涡是云状空泡形成与发展的主要原因.

在共载并联系统可靠性分析的基础上,根据条件概率及全概率理论,将系统各单元在各载荷阶段的寿命过程通过等效累积失效概率模型折合到后续寿命过程中,给出任意寿命分布下的共载并联系统可靠性模型通式.然后分析其求解方法,建立系统可靠度的蒙特卡罗仿真方法.为满足工程需要,提出系统可靠度的上下界法.算例证明了模型及算法的通用性、可行性.

针对已有拓扑结构描述方法无法分析变胞机构的空间结构和运动特性的局限性,提出了变胞机构结构变换的旋量邻接矩阵描述新方法.在此基础上进一步提出了变胞机构运动特性的旋量代数分析方法,这种方法是通过旋量邻接矩阵确定运动螺旋的齐次线性方程组,通过齐次线性方程组的基础解系确定反螺旋系,并得出动平台的运动螺旋系,从而确定变胞机构在各构态的空间结构、构件数和运动副数、自由度等特性.提出了一种新型4-URU并联变胞机构,并采用所提出的方法对这种并联变胞机构进行运动特性分析,验证了所提出方法的正确性和有效性.

建立了驾驶员-汽车三自由度闭环模型,并用实车试验验证了模型的正确性.通过分析指定工况下方向盘动态变化情况来建立评价体系,提出了以方向盘最大转角幅值的动态变化平缓程度、方向盘最大转角速度的动态变化平缓程度以及方向盘操纵频率的动态变化平缓程度作为汽车转向操纵动态特性评价指标.针对所提的评价指标,对比研究了两种车型的转向操纵动态特性,结果显示操纵车型2较车型1,驾驶员不易感到疲劳且安全性更高.

针对汽车轻量化的要求,对汽车用铸钢进行研究.首先进行了成分设计,然后通过实验和软件模拟计算主要分析了Mo,V及Si-Ca对钢力学性能与显微组织的影响,最后获得了能达到较好综合力学性能的铸钢成分.实验结果表明：铸钢中质量分数为0.15％~0.20％的Mo和0.08％~0.10％的V以及RE-Ca进行复合变质处理时,加入质量分数为0.1％的Si-Ca,其综合力学性能达到最佳,其抗拉强度、屈服强度分别为1 306和1 245 MPa,伸长率为12.7％.

研究了复合电铸层纤维-基体的界面结合强度及其对抗拉强度的影响.使用单纤维拔出法测定了不同条件下的硼纤维-镍复合电铸层的纤维基体界面结合强度,并设计了一种简单可行的试样制备方法.试验结果表明,电流密度和热处理对硼纤维-镍复合电铸层的界面结合强度具有较大的影响;结合强度的提高能够显著提升复合电铸层的抗拉强度,并且随着硼纤维体积分数的增加,提升效果越来越明显.当硼纤维-镍复合电铸层的界面结合强度由12.49 MPa上升至30.12 MPa时,硼纤维体积分数为30％的复合电铸层抗拉强度由990 MPa上升到1 280 MPa.

为了提高卫星导航信号多径估计的精度,提出一种可变间距采样的多径估计方法.使用一组本地复现码相位由卡尔曼滤波器控制的相关器对相关峰进行可变间距采样,使采样位置尽可能接近直达信号和多径的峰值以提高采样的有效性,从而提高了多径参数的估计精度.分析了卡尔曼滤波器的设计方法和关键参数的选取,并进行了测试.测试证明了在相同相关器数量下,可变间距采样估计比传统固定间距采样估计可以获得更精确的多径参数,同时取得更好的多径消除性能.

根据人眼视觉的特点,提出一种基于视觉显著性分析的视频转码算法.首先利用H.264码流中的运动矢量场进行全局运动估计和局部运动分割,然后结合编码比特数的分布特点生成最终的视觉显著性图,最后在转码的重编码过程中,利用视觉显著性图对非显著性区域进行自适应频率系数压制,以在保持视频主观质量的前提下进一步提高压缩效率.实验结果表明:与现有视觉显著性区域检测方法相比,本算法能更准确完整地检测出视频中的显著性区域;而与参考的标准转码算法相比,平均降低约14％的编码比特率,同时保持了几乎相同的主观质量.

为了进一步降低大流检测算法在高速网络中的漏检率并提高大流流量的测量精度,提出了一种基于LEAST淘汰策略和计数型布鲁姆过滤器(CBF)两级结构的检测算法.在该算法中,CBF只是被用来滤除网络中的小流,并不须要占用太多的缓存空间.而通过CBF的流将进入下一级过滤机构中按LEAST淘汰策略进一步地筛选.从理论上分析了该算法对大流的检测能力,并针对其不足,提出了时间窗口和预留函数两种优化机制.最后基于实际的流量数据进行了实验验证,结果表明该算法的各项评价指标均优于同类算法.

提出一种基于自相关函数的频率估计方法.对归一化的自相关函数计算相邻共轭乘积,通过近似处理将乘积表达式中信号与噪声的相乘关系转化为相加关系,然后推导满足最大似然估计准则的窗函数,最后对乘积加权平均得到频率估计值.该方法主要优势是频率增大时依然保持较低的信噪比门限,频率越大优势越大.仿真结果表明在保证-1 dB的信噪比门限前提下,估计范围仍能达到理论值的99％.进一步增强处理后,信噪比门限还能降低约1.5 dB.同时满足了频率估计中的低信噪比门限和大估计范围两项要求.

利用相邻三像素为基本嵌入单元,以最小化像素修改幅度为目标,同时使嵌入单元中相邻像素的像素差修改幅度也尽量小,设计隐写提取函数.嵌入信息时根据提取函数对像素进行修改,可保证对像素尽可能少修改的同时,尽可能地保持了图像内容.实验表明:在同样的大嵌入容量下,该方法的嵌入效率、视觉效果和安全性均优于已有方法.

基于标准0.18 μm CMOS工艺,设计一款输入恒跨导、输出全摆幅的运算放大器.利用最小电流选择电路实现输入的恒定跨导,并采用前置Class AB的结构提高输出驱动能力,实现最大的输出摆幅;同时引入内嵌式的米勒补偿电路来保证放大器工作的稳定性.设计结果表明:在典型工艺角下,0.0～1.8 V的共模输入范围内,跨导的变化仅为1.6％,输出摆幅范围为0.005～1.800 V,开环增益107.9 dB,相位裕度为61.2°,功耗为658.8 μW.

结合前瞻搜索思想提出了一种判断模型近似行为等价的方法,首先通过比较候选模型的部分解(即策略树)判断模型近似行为等价,然后自上而下对近似行为等价模型进行快速聚类和修剪,利用代表模型将交互式动态影响图扩展成为平铺动态影响图,最后求解平铺动态影响图.算法减少了候选模型的存储空间和运行时间,提高了算法的效率.最后通过多Agent老虎问题及音乐会问题的实验验证了该方法的有效性.

为提高海量空间数据访问形成的空间统计数据传输服务质量,提出一种云计算环境下空间统计数据的点云聚类压缩算法.空间统计数据包含空间数据信息及其被访问的次数信息,先将空间数据信息映射成空间点云,空间数据的访问次数信息映射成点云向量,然后利用空间点云聚类梯度算法剔除偶发性访问形成的离散点,并通过空间聚类提取对空间统计数据进行压缩,同时给出了聚类梯度和聚类距离参数的选择方法.实验测试结果表明:算法能有效剔除偶发性访问形成的空间统计数据,且压缩率较高.

基于差分故障分析原理,提出一种实现密码芯片密钥泄漏的新型硬件木马设计.利用随机状态值实现激活电路,利用单个异或门(XOR)实现故障注入,构建基于故障信息的差分分析模型.以数据加密标准(data encryption standard,DES)密码算法为攻击目标,以SASEBO旁路攻击标准评估板作为硬件实现平台,设计并实现了极小化的泄漏型硬件木马电路,其逻辑测试空间超过2117,且仅需5个寄存器和8个LUT.采用差分分析方法,对两组故障信息进行分析,经过171.68 s成功破解密钥.

将服务选择问题建模为带QoS约束的非线性最优化问题,并提出了一种参数自适应的改进遗传算法 (IPAGA).构造了基于双曲正切函数的非线性参数变换函数,当迭代次数或种群多样性程度增加时,使遗传算法的交叉和变异概率相应地非线性递减,以保证算法的全局收敛性和收敛速度.实验结果表明：算法能够快速搜索出全局近似最优解,具有很高的有效性和可行性.

在点源模型基础上,将旋转力源离散为均匀分布在旋转轨迹上的有限个固定偶极源,各偶极源间的时间差转换为对应的相位差,结合边界元方法可以计算任意边界条件下的旋转声源频域负载噪声.以E779A船用侧斜螺旋桨为对象,在稳态流场计算得到验证的基础上,通过瞬态流场数值计算得到了不同时刻螺旋桨表面每个单元对应面力.将旋转面力沿运动轨迹离散后,首先计算了单个桨叶的负载噪声,计算结果同文献值符合较好;然后计算了整桨负载噪声,桨盘面内测点轴频对应的辐射声压最大,轴线方向测点叶频处辐射声压最大,负载噪声在桨轴平面指向性呈类8字形,表现为偶极子声源特性.

基于全三维CFD数值模拟方法,通过改变支撑立柱的截面形状以及立柱前缘到叶轮旋转平面的距离,研究支撑立柱对水轮机水动力载荷与性能的干扰机理和影响规律.研究表明:立柱的干扰使水轮机平均能量利用率有所下降,最大能使水轮机平均能量利用率下降2％;对水轮机的瞬时性能有明显的影响,瞬时载荷产生显著波动.水轮机的能量利用率及载荷计算结果均与实验结果符合较好.

根据T型翼的水动力特性,分析了T型翼对船-翼系统附加质量、阻尼系数和恢复力(矩)的贡献,建立起带T型翼三体船的运动微分方程.并以某三体船为例,计算了该船及其适配T型翼在规则波与不规则波中的运动响应,结果表明：T型水翼在低速运动下没有减摇效果,在高速运动下最高可使纵摇响应幅值降低50.33％,使桥楼处加速度单幅有义值降低44.52％.

对全垫升气垫船在波浪上航行的运动响应进行了研究.通过考虑若干主要非线性因素的影响,包括风扇风道的非线性影响、围裙触水产生的水动力的非线性影响以及围裙触水导致的气体逸流中断的影响,建立了全升气垫船在波浪中运动的数学模型.然后利用适当的数值方法,在时域上对气垫船非线性运动微分方程进行了计算,得到了气垫船的运动响应,分析了围裙触水的影响.并将理论计算结果与试验进行了比较分析,验证了理论计算方法的合理性.

对某5 MW大型海上风机基础结构进行了疲劳分析,探讨了湍流风载荷时间历程和不规则波浪载荷时间历程计算方法,考虑风和浪对应关系,将载荷在时域内叠加,解决了风浪对结构的耦合作用问题.在此基础上,给出了一套基于疲劳时域载荷叠加法的海上风机基础结构疲劳分析方法.通过对该5 MW海上风机基础结构进行疲劳损伤分析,验证了该方法的可行性与优越性.

按中国规范设计了不同正交梁刚度的三级抗震RC空间框架,在ABAQUS中,采用实体单元更加真实地模拟侧向荷载作用下不同正交梁刚度的RC空间框架结构在“强柱弱梁”上的实现效果,根据模拟结果进行理论推导得出考虑正交梁刚度影响的柱端弯矩增大系数建议取值,并对该取值从抗震性能和经济性两方面进行了验证和分析.结果表明:三级抗震RC框架在考虑了正交梁刚度影响后的柱端弯矩增大系数取值为1.5时,能较好改善“强柱弱梁”的实现效果,并对结构建造成本提高不大,因而具有在实际设计中实施的可行性.

针对地下厂房衬砌与围岩的动力相互作用特点,提出了一种考虑接触面黏结特性的动接触力算法.该算法考虑了接触面间的黏结作用,可模拟计算动力作用下接触面的黏结接触、滑动接触和分离三种状态,适合地下厂房混凝土结构和围岩这种大型复杂接触系统动力计算.基于此接触面算法,采用自主开发的动力计算平台SUCED,对映秀湾水电站主厂房结构进行了动力分析.数值分析表明：考虑接触面粘结特性的动接触力算法是合理而有效的,计算结果揭示了地下厂房结构的震损演化过程与特点,为其抗震设计提供了理论依据.

对水平-摇摆地震动作用下具有悬吊质量结构体系进行了试验和理论研究,推导了其动力方程,方程中考虑悬吊质量转动惯量的影响.探讨了一种改进的摇摆分量确定方法,获取了地震动摇摆分量时程.以某具有悬吊质量的阀厅结构为原型,进行了1∶10缩尺模型振动台试验,研究了具有悬吊质量结构在水平、摇摆和水平摇摆耦合地震动作用下的地震效应.试验和理论研究结果表明:相对于单一水平地震动,悬吊质量对摇摆分量产生的地震效应影响更加明显;当索长较短时,悬吊质量对主体结构的减震效果较好,但拉索动拉力幅值较大,在实际工程设计中应予以重视;摇摆分量产生的地震效应已成为一个不可忽略的因素,随着结构总高度的增加,结构体系由摇摆分量产生的动力响应的比例将进一步增大.

建立了桥梁震浪响应的磁流变液阻尼器(MRD)控制方程,首先将MRD在下一时刻的出力预测值作为半主动控制系统的限界约束,并构造适合MRD的剪切型最优(CO)半主动控制目标函数；然后基于精细积分法把MRD半主动控制策略等效为一列在附加限界约束内使目标函数取最小值的方程组；最后利用可靠区理论求解方程组得到MRD的半主动控制力.以一座三跨跨海公路连续梁桥为工程背景,分别对其在未控制、TRIO半主动控制、CO半主动控制和线性二次型最优(LQR)主动控制下的各评价指标进行了数值计算.结果表明:提出的TRIO半主动控制策略在降低桥梁震浪响应方面比传统的CO半主动控制的效果显著;TRIO半主动控制的MRD控制力峰值逼近LQR主动控制的,对外界能源的利用率比LQR策略的要高得多.

以吸附-凝聚理论为基础,采用氮吸附法研究聚丙烯纤维混凝土在不同温度下的孔隙结构特征.通过分析试样的吸附-脱附等温曲线特征、孔径分布、比表面积,探讨了高温作用以及聚丙烯纤维对混凝土孔隙结构的影响.试验结果表明:经历不同温度的混凝土,其硬化水泥砂浆试样中均存在两端开口的孔隙,且温度越高开口孔隙的孔径越大,连通性更强.经历高温后,混凝土孔隙结构发生了改变,孔径大于200 nm的孔隙数量显著增多,孔径小于50 nm的孔隙相应减少,最可几孔径显著增大.经历高温前,聚丙烯纤维混凝土试样的比表面积均小于普通混凝土,最可几孔径则差别不大.与普通混凝土相比,聚丙烯纤维混凝土中小孔分布较少,而孔径较大的孔分布更多.经历高温后,纤维混凝土试样的孔径分布规律和比表面积与普通混凝土接近.

对反硝化除磷诱导结晶磷回收工艺中硝化污泥和除磷污泥进行富集驯化试验,并通过化学分析、荧光原位杂交分析和电镜扫描考察污泥富集驯化效果以及富集驯化前后微生物种群结构和形态的变化.研究结果表明:经过55 d的先厌氧／好氧(30 d)、后厌氧／缺氧(25 d)模式富集驯化后,磷去除率稳定在95％以上,且表现出明显的厌氧释磷和缺氧过量吸磷能力,其单位释磷量和吸磷量分别为8.47和11.13 mg P／g MLSS;在好氧条件下,对接种污泥进行25 d的强化富集驯化后,其氨氮去除率由78.5％提高到96.5％,明显增强了其硝化能力;污泥富集驯化前后聚磷菌和硝化细菌(AOB+NOB)质量分数分别由接种污泥的9.3％和45.3％增加到68.9％和74.7％,且AOB数量要多于NOB的分别占46.2％和28.5％;聚磷菌多呈杆状,而硝化细菌则以尺寸较小的球菌和杆菌组成,且以团聚体的形式存在.研究表明：该工艺可有效地克服传统单污泥脱氮除磷系统的不足,具有明显的经济效益和环境效益.