为解决地理信息系统面对用户大规模密集访问时由于缓存空间有限且热点数据较多,简单的根据数据的流行度选择副本难以适应用户突发性访问行为等动态需求的问题,提出一种综合考虑数据流行度及其相互关系的副本控制算法.首先,根据数据流行度确定热点数据集以减少热点数据规模和降低计算开销;然后计算热点数据之间的相互关系以得到其访问相关性;最后利用数据之间的访问相关性动态选择与当前正被访问数据相关性高的数据作为副本,从而为用户的下次访问提前准备数据,实现降低用户访问平均响应时间的目的.算法实验表明:相比于传统方法,所提出的综合副本控制算法可有效提高5.9％~29.9％的平均访问响应速度.

为了提高便携式高频地波雷达(HFSWR)中近距离的风、浪探测能力,提出以单极子-交叉环组合天线为基本单元,构建二元小型直线阵列,进而获得更窄的波束宽度. 通过对2015年福建六鳌试验的实测数据处理,将雷达反演所得浪高与浮标浪高数据进行比对,结果表明:在近距离处,组阵后的浪高结果与单个天线所得结果类似;在中距离处,组阵后浪高结果明显优于单个天线.

为了提高强海洋背景噪声中对微弱的船舶轴频电场信号的检测性能,提出了一种基于集合经验模态分解(EEMD)和窄带功率谱能量峰值熵比(EPER)特征的检测算法.首先,利用EEMD方法从含噪信号中分解出一组有效固有模态函数(IMF),并对其功率谱进行子区间划分;其次,定义并计算了各子区间的一种改进功率谱熵特征——EPER;最后,通过分析轴频信号和环境噪声物理特征上的差异,结合K均值聚类方法进行线谱子区间的提取,继而进行滑动检测.选用实测数据,与小波包熵滤波算法、小波阈值去噪算法、特征频段功率谱算法进行对比,处理结果表明所提算法具有更好的自适应性和检测性能.

为解决声纳图像本身特征信息较弱,而树结构化的马尔可夫随机场(TS-MRF)算法在分割中过分依赖祖先节点,且在标号分割中仅考虑区域内部一致性而忽视区域边缘的各向异性的问题,提出了一种模糊树结构化的马尔可夫随机场(TS-MRF)模型的声纳图像分割算法．在TS-MRF势函数中引入广义模糊算子,以模糊隶属度作为像素相似度度量,将邻域信息融入到分裂节点参数的确定中,使得先验概率的刻画更加精细．已知图像观测特征前提下定义分裂增益系数来反映分裂前、后标号后验概率的比值,并将对增益系数的判断作为确定二叉树节点分裂的依据,降低求解后验概率最大的计算复杂度．结合区域分裂合并方法完成对声纳图像无监督分割．实验结果从视觉效果和客观评价表明:本分割方法相比于传统MRF和TS-MRF等分割算法,具有较高的分割精度和高鲁棒性．

为了克服反向学习带来的维度退化现象,生成部分反向解增强对反向解空间的勘测能力,提出了一种基于正交设计的反向学习差分进化算法,利用正交设计仅生成若干具有代表性的部分反向解,在增强算法勘测能力与减少函数评价次数上达到了一个良好的平衡.实验结果表明:该算法相对于其他几种反向学习差分进化算法有更好的收敛精度及速度,同时对函数维度变化不敏感,鲁棒性较强.

为研究Spar等圆柱体海洋结构物涡激运动响应,进行圆柱体静水拖曳模型试验与数值模拟研究,测试不同来流速度下六自由度运动,分析圆柱体运动幅值、频率、斯特劳哈尔数和阻力系数等变化特性．研究结果表明:圆柱体运动均方根幅值随着约化速度增加至峰值,然后保持相对稳定;在锁定区域内,横向运动频率锁定在1.1倍固有频率,在锁定区域外,横向运动频率没有跳回固定圆柱泄涡频率而是保持持续增加;圆柱艏摇振幅随约化速度呈波动增加,艏摇频率近似等于同约化速度下的横向振动频率;圆柱阻力系数先缓慢增加,当约化速度大于6.2时,阻力系数保持在2.2左右;初始分支尾涡呈现2S模式,上端分支呈现出2P模式;大涡数值模拟对圆柱体涡激运动的幅值、频率和阻力系数等均有较好的模拟结果．

为研究C11型集装箱船的大幅横摇阻尼,基于STAR-CCM+软件平台,使用重叠网格技术和流体体积函数(VOF)方法,通过求解纳维斯托克斯方程,对该船零航速和有航速下自由衰减横摇运动进行数值模拟．数值模拟结果表明:湍流模型、运动方程约束自由度设置情况、初始横摇角释放时间等对横摇结果影响较大;使用k-epsilon湍流模型、放开6自由度、待流场稳定后释放船模所得的计算结果与试验值符合较好．

基于非概率可靠性理论,建立在役舰艇船体结构非概率可靠性分析模型．以某大型舰艇为研究对象,分析了载荷响应参数(航速和波高)对船体结构可靠性的影响规律,得到了不同航速和海况条件下的在役舰艇船体结构可靠性评估公式．结果表明:波高对舰艇结构可靠性的影响相对于航速更为突出,通过降低航速来提高舰艇结构的安全性效果较小;但当舰艇在临界航区航行时,通过适当调整航速来提高舰艇结构的安全性是可行的．

针对三维空间环境下的全局路径规划问题存在搜索最优解效率不高、时间较长等问题,提出了一种基于遗传蚂蚁混合的算法．该算法对模型进行了必要的简化,合理设计了子区域的划分方法,减少了种群的搜索范围;采用了新的遗传蚂蚁混合策略,提高了两种基本算法的融合效率;依据安全性和时间原则设计了算法的评价函数．三维环境下的仿真结果表明:本算法与已有的遗传蚂蚁混合算法相比,在保持搜索精度的同时,搜索到最优解的时间和迭代次数均有明显减小,具有可行性与合理性.

为解决因为尺度效应产生的通过传统快速性实验预报船舶水动力节能装置(ESD)节能效果不精确问题,通过分析ITTC标准方法,对其中的实船外推方法提出针对性改进,等推力法采用带节能装置的敞水试验模拟结果,并用该方法预报了KCS集装箱船桨前节能装置的节能效果．通过对比分析两种不同缩尺比下导流鳍节能效果,结果表明该方法可有效减小外推方法中尺度效应对桨前节能装置节能效果预报的影响.

为提高沥青搅拌设备烘干筒的传热效果,掌握烘干筒叶片对石料抛撒特性的影响,以4 000型烘干筒为研究对象,对筒内石料的运动轨迹进行了运动学建模及离散元仿真.采用几何法分象限建立了叶片持料量模型,通过石料颗粒的运动学分析,建立了料帘密度的数学模型.研究了不同叶片型式和圆周数量工况下的料帘密度变化趋势,提出了料帘密度合理的选值区间及叶片的设计方法,并利用EDEM离散元软件对研究结果进行了仿真验证.结果表明:适宜的烘干筒料帘密度范围为30～35 g／m3,4 000型烘干筒若采用三段式叶片,则圆周数量可以选择为18片或20片;若采用两段式叶片,则适宜的圆周数量为20片.研究结论为烘干筒结构参数优化提供了科学依据.

针对商用车驾驶室疲劳破坏预测问题,提出一种将虚拟仿真技术与实车道路耐久试验相结合的疲劳破坏研究策略．建立了某商用车双排驾驶室有限元模型并通过模态及刚度试验验证了模型的准确性．将驾驶室有限元模型与Adams相结合建立了包含驾驶室及部分车架的多体动力学模型,采用虚拟迭代法重现与道路试验相结合的真实路谱,并通过局部应变法实现了驾驶室疲劳破坏的有效预测．结果表明:该驾驶室的悬置支架等部位易受疲劳破坏,与实车道路试验数据相符合,改进后的驾驶室疲劳性能明显提升．将此方法应用于汽车部件疲劳分析,可提高疲劳寿命预测精度与可靠性．

针对传统磁流变液联轴器存在的传递扭矩大与尺寸小、质量轻之间的矛盾,提出一种结构紧凑扭矩传递能力强的摆线波纹状磁流变联轴器,该结构使得波纹状磁流变液工作腔将磁链从单纯的剪切工作模式变为挤压与剪切混合工作模式,从而提高联轴器的动力传递能力．通过电磁学仿真验证磁感线在弧形表面的形成方式,基于金属塑性变形理论建立了混合工作模式下磁流变液传递扭矩的机理模型,分析联轴器的关键参数并考察了其性能特征．结果表明:该联轴器在相同尺寸的情况下稳定传递扭矩约为普通磁流变联轴器的1.6～2.0倍,为传统磁流变联轴器的优化设计与理论模型提供了理论依据．

建立了横置液压缸式转向机构运动学和力学的数学模型以及转向机构的优化模型．以叉车转向机构为实例,进行了运动学与力学问题相结合的多目标优化设计研究．为验证这两个数学模型的准确性,建立了该转向机构的ADAMS模型,并将两个数学模型计算结果与ADAMS模型仿真结果进行对比．结果表明:所建立的运动学和力学两个数学模型准确地刻画了转向机构内部的数学关系,并且与ADAMS模型仿真结果完全相符;利用该优化模型,实现了转向机构活塞杆输出轴向力最小化,最大轴向力相比优化前减小了30.22％;优化后转向机构转角误差最大值为0.935°,保证了叉车有高的转向精度．

为减小机械手的运动对水下机器人-机械手系统(UVMS)悬停抓取造成的影响,以SY-Ⅱ型UVMS为平台,针对其系统结构建立了一套基于模型的协调运动控制方法．根据牛顿欧拉反向递推算法建立了包含因机械手运动引起的耦合力和恢复力的扰动力模型．将全局运动学控制律和基于扰动力模型建立的动力学控制律相结合构造了具体的协调运动控制器,通过该方法对影响机器人姿态的扰动力进行估计和补偿．在SY-Ⅱ型UVMS上进行了协调控制方法与S面控制方法的对比实验,结果表明:相比于S面方法,所构造的协调运动控制方法通过对姿态误差的实时估计和补偿,基本保持了姿态的稳定,证明了该控制方法的优越性．

为了了解带喷泵的水下滑翔机在垂直面内定常运动的特性,依据滑翔机六自由度空间运动方程,建立了垂直面内定常运动的运动方程,给出了其迭代计算算法．利用该算法,研究了HUST-2号滑翔机重浮力差、喷泵推力、初始俯仰角和机翼安装位置对滑翔速度及滑翔速度水平分量的影响,分析了滑翔机垂直剖面内定常滑翔时滑翔角的取值范围．结果表明,随着滑翔机重浮力差的增加,滑翔速度逐渐增大,攻角减小,俯仰角的绝对值增大．喷泵推力可有效提升滑翔机的滑翔速度．初始俯仰角及机翼的安装位置对滑翔速度有较大影响,对每一个重浮力差,都存在着一个最佳初始俯仰角使得滑翔速度水平分量达到最大值．机翼位置靠后安装能获得更大的滑翔速度．要减小滑翔机滑翔角的绝对值,须增加滑翔机的升阻比．

鉴于测量轴系扭转角度的正确性将决定扭矩和功率测量结果的准确性,通过分析构成光电非接触式轴功率仪的电子测量系统的量化精度、随轴转动的光电码盘安装的偏心度和垂直度、传感器温度漂移等方面引起测量误差的原因,从几何关系和相对误差角度分析这些原因与最终测量误差之间的数学关系,推导了各种产生误差原因的误差容限．分析结果表明:通过在该设备监测过程中有针对性的调整对测量误差有较大影响的安装环节,可以提高测量的准确性．该结论可对基于相位差的对光电非接触式轴功率仪的设计、安装和提高此类设备的测量精度提供理论指导．

基于统计分析原理,针对稀磁铜铁低温热电偶丝材,采用双介质法建立了稀磁铜铁热电偶低温动态不均匀性试验台,实验测量了铜铁合金丝材和配对的正极镍铬丝材的不均匀性,使用统计原理分析处理实验结果,并结合材料金相微观结构分析,揭示和表征稀磁铜铁热电极不均匀性的特征和影响因素．本分析方法和实验装置可用来建立热电偶丝材的质量控制系统,有利于新型稀磁铜铁低温热电偶的推广应用,可作为提高其他金属线材等性能质量的控制方法．

用示踪粒子成像测速(PIV)技术对多翼离心风机内部流动进行了测量,分析了小流量工况及最高效率点下蜗舌区域及进口区域处的流场．研究结果表明:蜗舌间隙回流在小流量工况下明显加剧,此时大部分气流随着叶轮在蜗壳中循环流动;两种工况下风机进口区域均存在一旋向和叶轮旋转方向一致的非定常旋涡;和最高效率点相比,小流量工况下蜗壳内的循环气流不仅改变了进口旋涡的位置,也使该旋涡的规模和强度显著提高;对瞬态测量结果的进一步分析表明该旋涡的形态和位置在小流量工况下更为稳定．测量结果可为多翼离心风机小流量工况下性能和噪声的优化提供一定参考．

针对双LCC谐振补偿电路结构的研究中缺乏考虑系统增益特性,忽略电路整体的输出特性的不足,提出采用基于互感模型的阻抗特性分析法,该方法兼顾谐振系统的输出特性,确定一个与负载和耦合系数无关的固定频率点,在此频率点下发现了谐振电路具有纯阻性和恒流源输出的特性．提出两种实现前级H桥变换器ZVS的参数优化方法,从谐振电路增益角度对比分析了这两种优化参数方法对谐振系统输出特性不同的影响．设计了一台3.3 kW的基于双LCC谐振补偿电路的变换器,仿真和实验验证了针对谐振补偿电路特性的分析及优化方法的正确性．

为了定量研究漂浮植被的阻流特性,采用电子应力计对漂浮植被的拖曳力进行测量,基于边界层理论对其受到的拖曳力进行计算分析,并将实测的植被水体交界面处切应力与基于边界层理论计算得到的拖曳力值进行了对比分析．研究结果表明:在充分发展的湍流边界层中,将边界层理论用于分析漂浮植被拖曳力是可行的;漂浮植被摩擦阻力的大小与速度的平方成正比,而压强阻力的大小与流速的平方成反比;植被拖曳力系数由植被区长度雷诺数和植被区高度雷诺数共同决定．

为解决常规物理模型试验受观测手段限制难以全方位研究深尾水消力池内水力学参数的问题,借助RNG k-ε紊流模型结合VOF方法对比研究深尾水作用下平尾墩及非完全宽尾墩试验方案下游消力池内流场变化,并揭示非完全宽尾墩消能机理．研究结果表明:受溢流堰纵向长度及下游消力池内深尾水限制,平尾墩底流式淹没水跃逼近溢流堰顶,消力池内消能紊动不足,出池水流形成强烈二次水跃;非完全宽尾墩则束窄部分溢流堰闸室过流断面促使形成纵向拉伸挑射水舌,利用各相邻闸室非对称出闸水流、增强消力池内入池水流横向流速梯度和水位落差,加剧消力池内入池水流横向扩散、交汇,在消力池上游区域形成由底层至表层的大幅度立轴旋滚,显著增强消力池内能量耗散,降低出池水流流速,取得较好的消能效果．

提出一种基于聚合物亚微米锥形孔阵列结构的SERS基底的制备方法．利用纳米压印和干法刻蚀技术,制备了亚微米级锥形硅模板,然后在其上沉积金纳米颗粒,最后通过热纳米压印技术将硅模板的结构及金纳米颗粒阵列转移到聚合物IPS上,得到一种镶嵌有金纳米颗粒的IPS亚微米锥形孔阵列结构．研究结果表明:所到得的SERS基底对R6G分子的拉曼增强因子可达到9.2×107,对浓度为1×10-12mol/L的R6G溶液仍能测到明显的拉曼信号;此基底具有较好的重复性,测得R6G的六个主要拉曼峰强度的相对标准偏差值均小于13％,而且具有优异的柔性与透明性;与常规SERS基底相比较,具有质量轻、可折叠、便携和易处理等优势．

采用粗砂覆盖玻璃钢增强塑料(FRP)表面来连结FRP和增强应变硬化水泥基复合材料(SHCC)．制作了若干种无钢筋薄壁复合管道(FSSHCCP),通过三边支撑受压试验研究FRP表面粘砂工艺对复合管承载力、变形、应变、裂缝和破坏模式等方面的影响,并与FRP增强素砂浆复合管进行比较．研究结果表明:采用粗砂覆盖FRP在FSSHCCP中是一种有效的界面连接形式,与FRP表面未粘砂处理的复合管相比,FSSHCCP的极限承载力提高了129％,FSSHCCP的破坏源于SHCC与FRP的界面剥离．