为了研究不同床体布置结构对循环流化床内气固流动特性的影响,在截面为0.35 m ×0.48 m、高4.9 m的循环流化床实验台上,以平均粒径为366.2 μm的玻璃珠为床料,采用PC6D反射式光纤探针对不同轴向高度截面上不同径向位置处的局部颗粒体积分数分布进行实验测量.采用数值插值和时序分析的方法对测量结果进行分析后发现：床内结构的布置对炉内气固两相流动的影响明显,底部炉膛单侧渐扩结造成颗粒体积分数的径向分布不均,后墙侧颗粒体积分数明显高于前墙侧；受炉膛矩形截面的影响,炉膛截面长边处的颗粒体积分数明显低于短边处的颗粒体积分数；稀相区偏置炉膛出口的布置破坏了炉内气固流动的环核结构,在炉膛左墙和后墙侧形成了颗粒的局部高体积分数分布.利用时序分析的方法对颗粒体积分数瞬时信号进行分析.结果表明,在该工况条件下炉膛底部的气固流动在微观结构上为不稳定的两相结构,在过渡段环核结构的交界位置气固作用最剧烈,颗粒体积分数波动较大.

利用氮气逆向涡流非平衡等离子体反应器,进行医疗垃圾焚烧飞灰中二恶英的降解.考察氮气逆向涡流非平衡等离子体放电特性,从而获得反应器稳定的工作条件.在实验过程中分别测量处理后飞灰中和尾气中的二恶英质量分数,分析利用氮气逆向涡流非平衡等离子体反应器降解飞灰中二恶英的效果,初步探索二恶英的降解机理.结果表明,切向进气体积流量是影响放电电弧特性的关键因素,增大切向进气体积流量,可以提高电弧放电的稳定性；逆向涡流等离子体对飞灰中二恶英有明确的降解作用,单位质量飞灰中PCDD/Fs总质量的平均降解率为49.6%,总毒性当量I-TEQ平均降解率为62.3%,飞灰中PCDFs比PCDDs更容易降解.

采集了杭州市城北老工业区土壤样品(8个)、新工业区土壤样品(5个)和旅游区土壤样品(2个),检测土样中17种二恶英有毒异构体的同系物毒性当量,初步获得了城区土壤二恶英的质量分数分布特性.分析结果显示,老工业区土壤的二恶英质量分数较高,毒性当量ITEQ为0.65～41.75 pg/g,平均值为12.73 pg/g.新工业区和旅游区的土壤二恶英质量分数较低,土壤中二恶英毒性当量分别为0.61～1.33 pg/g和1.53～2.11 pg/g,平均值分别为1.07 pg/g和1.81 pg/g.有毒同系物毒性当量分析显示,老工业区土壤毒性当量最大贡献者是八氯代二恶英(OCDD),占总量的33.6%,主要原因可能为OCDD在环境中较其他有毒同系物稳定,也说明老工业区的污染源以OCDD的排放为主.

为了在更大的温度、压力范围内准确计算热力循环的工质——湿空气的热力性质参数,采用维里状态方程的半经验模型建立湿空气热力性质参数的数学模型.计算方法融合了最新的研究进展,包括：维里系数计算方法,水蒸气饱和蒸气压最新计算式,国际水和水蒸气协会（IAPWS）发布的比焓、比熵和比体积等的计算方法,最新的干空气和水蒸气摩尔质量与气体常数等.阐明了173～647 K湿空气的热力性质计算方法,计算结果与文献［7,8,17,18］的研究结果比较可得,比焓的最大误差为1.10%,比熵的最大误差为3.5%,比体积的最大误差为1.89%.

为了研究管内交变流动在流道侧向的速度相位分布特性,采用数值模拟方法针对平板流道内可压缩交变流动进行计算与分析.通过比较流道截面不同位置的速度波以及同一周期内不同相位时刻的速度分布,考察交变流动速度相位沿流道侧向的变化特点及其对速度分布的影响.根据典型计算结果,对瓦伦西数Va和最大雷诺数Remax对速度相位沿流道侧向分布特性的影响进行定性分析.提出定量描述流道侧向速度相位变化规律的评价指标截面平均相位差（CAPD）,利用CAPD进一步定量分析Va和Remax对管内交变流动速度相位侧向分布特性的影响.结果表明,CAPD随Va增加而增大；相比于Remax,Va对流道侧向速度相位分布的影响更显著.

为了研究跨临界CO2热泵系统外界因素对系统性能的影响规律,在自行搭建的实验台上通过改变冷却水体积流量、冷却水进口温度和环境温度研究系统性能变化,分析CO2质量流量、压比、制热量和制热系数（COPh）等系统参数的变化趋势,研究压缩机绝热效率和换热器热交换完善度对制热系数的影响.在测试工况范围内,实验结果表明：当冷却水体积流量增加或冷却水进口温度降低时,CO2质量流量、压比和压缩机功率减少,制热量和制热系数增加；当环境温度升高时,CO2质量流量和制热量增加,压比和压缩机功率基本不变,制热系数增加；压缩机绝热效率与气体冷却器的热交换完善度成为制约制热系数提高的2个重要因素.

为了研究多孔质气悬浮气膜压力特性以便对玻璃基板的非接触式搬运系统进行性能分析和优化设计,以具有代表性的区域单元为对象,建立包含多孔质特性和间隙流特性的气膜压力动态模型,利用有限体积法(FVM)进行求解.当多孔质表面空气薄膜受到工件的往复振动挤压时,压力响应相对间隙距离呈现明显的滞环现象,表现出弹性特性和阻尼特性.仿真和试验的结果表明,基于动态模型的计算结果与实验值吻合较好.气膜压力刚度系数随着间隙距离的减小而迅速增大,并受到供给流量与区域半径的影响.气膜压力阻尼系数受供给流量的影响甚小,受区域半径的影响显著,表明适当增加导轨宽度可以有效地加快工件自由振荡衰减速度.

针对机械手时间最优、能量最优、平滑性最优等多目标下的轨迹优化问题,设计新的多目标轨迹优化方法.采用高次B样条曲线插值方法,构造机械手高阶连续且起始和终止的运动参数均可指定的关节轨迹, 保证了机械手运动性能.采用改进非支配排序遗传算法 （INSGA-Ⅱ）对机械手轨迹进行优化,得到一组Pareto最优解集,该算法采用一维Logistic映射产生初始种群并利用不可行度选择操作处理约束条件.在6自由度串联机械手上的计算结果表明,采用高次B样条轨迹规划方法可以得到高阶连续的机械手分段轨迹,采用INSGA-II方法可以对B样条轨迹实现有效的多目标寻优,得到理想的Pareto分布,为用户提供较多的选择.

针对柔性车间调度提出改进遗传算法,采用机器分配链和工序顺序链的双链结构编码；对机器分配链设计基于拟水平均匀设计的初始化方法,对相应的工序顺序链采用剩余时间最短的启发式初始化方法；采用新生策略改进新一代种群的生成；有针对性地对个体的瓶颈工序进行交叉操作；基于极限最优适应度值和当前最优适应度值对种群个体选择性解码.针对常用的典型算例进行多方面的实验计算,并对实验结果进行对比分析,验证了改进遗传算法的有效性.

为了实现非球面通用化、高精度检测,提出非球面部分补偿法,并进行误差分析与处理.在光学设计软件ZEMAX中对部分补偿检测系统进行系统建模并优化,分析器件姿态误差及装调精度对重构非球面面形的影响.通过对系统误差的分析,提出基于系统建模的光线追迹与误差存储相结合的系统误差处理方法,将系统误差归为由系统建模得到检测光路的误差和由误差存储得到不含检测光路的干涉仪系统的误差.通过计算机仿真及实验证明,部分补偿检测系统采用该误差处理方法去除系统误差后,可以由逆向迭代优化重构(ROR)技术重构出更精确的非球面面形.将该非球面面形与采用无像差点法得到的面形对比,结果较吻合,均方根(RMS)精度接近0.02λ(λ为波长).

为了准确评估钢筋锈蚀对大气环境下服役桥梁耐久性能影响,结合一般大气环境下钢筋锈蚀的系统研究成果和服役桥梁实际检测资料,综合考虑钢筋截面面积、屈服强度和黏结强度的降低,建立服役公路桥梁弯曲抗力退化时变模型,在现有运营荷载等级和服役周期基础上分析结构时变可靠度.针对一座实际服役桥梁开展分析,计算表明：在一般大气环境下综合考虑钢筋锈蚀对钢筋截面面积、屈服强度和黏结退化的影响,桥梁结构时变可靠度在31 a左右即下降到需要维修补强的程度,与工程实际的首次维修维修时间基本一致,远远提前于只考虑钢筋截面面积单因素简化模型预测时间.多因素模型预测的桥梁结构时变失效风险较其他模型明显增大,同时在各个蜕化因素中,黏结退化对结构承载力降低有显著影响.

针对现场冻融环境和室内冻融环境间的巨大差异,建立室内冻融试验与现场冻融之间的关系和衡量混凝土现场冻融环境作用效应强弱的量化方法.结合我国部分地区的实测或统计年均冻融循环次数,以年均负温天数为指标建立现场冻融循环次数的统计方法,进一步给出计算现场冻融循环次数的实用公式.以环境的平均降温速率为指标,基于静水压理论,针对饱水状态下的混凝土得到不同冻融环境下混凝土损伤之间的比例关系,给出室内等效冻融循环次数的计算方法,利用室内等效冻融循环次数对混凝土抗冻耐久寿命进行预测.以等效室内冻融循环次数为量化指标完成了全国冻融环境的耐久性影响程度区域等级的划分,提出利用区划图进行耐久性设计的方法.

针对受多种因素影响的单体房间风压通风问题,通过一系列风洞试验并结合数值模拟手段,分析改变窗墙比、前后建筑表面风压差、进出风口面积比和前后开孔相对位置这4个因素对室内通风量的影响.获得了描述通风量与窗墙比、风压差之间关系的经验公式,引入新参数使其能够反映进出风口面积比和前后开孔相对位置改变的影响.研究结果表明：通风量与窗墙比成正比关系；通风量随着建筑物前后表面风压差的增大而增大；当总窗墙比不变时,前后开孔面积越接近,通风效果越好.

为了避免土压平衡盾构在含水砂层中掘进时出现支护压力不足的现象,将渗流作用引入上限分析,以评估支护力对开挖面稳定的影响,得到土压平衡盾构在饱和沙土中掘进时的支护力方程.通过支护力方程各项系数比较以及敏感性分析,表明盾构直径与渗流作用对支护力影响显著.随着地下水位的升高,渗流因素在支护力中所占的比重提高；在高水头状况下,渗流作用大幅降低支护力,是造成开挖面前方土体失稳的最主要因素.给出较直观的支护力方程,采用简洁方法来分析在渗流作用下盾构支护力设置的安全性,结合地铁工程实例,分析开挖面失稳事故原因,给出合理的开挖面支护压力.

为了研究海底取水隧道管片在施工和运行过程中力学性状的不同,采用三维实体模型对国内首次采用八环错缝拼装的三门核电取水隧道标准段进行分析.模型中管片采用实体单元模拟,螺栓采用梁单元模拟,充分考虑各接缝间的接触作用.计算结果表明,与施工阶段相比,运行期整体直径变形增大了1.5倍,最大正弯矩增大了44.4%,环向螺栓受力增大了近11倍,各接缝张开量增大了近9倍.八环错缝拼装时,关键块位置的改变将在一定程度上影响各环的内力分布,运行期各环拱顶处正弯矩最大值是最小值的2.22倍.对于取水隧道而言,运行期充水工况是控制工况.

为了实现海洋大气环境中粉煤灰混凝土耐久性使用寿命的预测,从氯离子在人工模拟海洋大气环境中粉煤灰混凝土中的传输试验出发,结合氯离子在非饱和多孔介质中的传输机理,研究海洋大气环境下混凝土内部微环境（微环境温度和相对湿度）及粉煤灰掺量对氯离子传输速率的影响程度,并与人工模拟海洋水下环境试验结果进行对比分析.研究结果表明：1) 在海洋大气环境与海洋水下环境下,氯离子在粉煤灰混凝土中的扩散模型形式上一致,粉煤灰的掺入对氯离子传输能力有一定的影响,但不会改变氯离子在混凝土中的传输机理.2) 当粉煤灰掺量一定时,微环境相对湿度越高（微环境温度一定）,海洋大气环境氯离子扩散系数越大；但微环境温度(微环境相对湿度一定)对海洋水下环境和海洋大气环境中氯离子迁移的影响程度不同.3) 粉煤灰掺量(微环境温度、相对湿度一定)对海洋水下环境和海洋大气环境氯离子扩散系数的影响规律不同.

为了更好地确定建筑表面的设计极值风压,以具有“靴型”造型的复杂超高层建筑为例,研究非高斯峰值因子的计算方法.在风洞试验的基础上对各风向角下的风压系数时程数据进行三阶、四阶矩统计量分析,研究该复杂超高层建筑表面风压的非高斯分布特性.分别通过基于零穿越率的峰值因子法、改进峰值因子法、SadekSimiu法和改进Gumbel法对各风向角下风压数据的峰值因子进行估计,并在改进峰值因子法的基础上提出偏度非高斯峰值因子法.对各种方法的适用性及计算结果进行对比分析表明,改进峰值因子法在峰度小于3的情况下不适用；偏度非高斯峰值因子法与SadekSimiu法相比,两者的计算结果十分吻合.

为了在视频监控系统中准确地判断火焰区域并预测火灾的发生,提出一种新的基于人工神经网络的视频火焰检测方法.该方法在分析火焰的运动和三维颜色特征的基础上,分别通过傅里叶变换和圆形度分析、角点检测的方法研究火焰的闪烁频率、几何形状对应的时空域特征,采用获得的各类特征构成概率向量作为人工神经网络分类模型的输入,输出表示火灾发生的概率.在保持检测准确率的同时,该方法通过实验选择最优的参数组合解决神经网络容易陷入局部极值及收敛慢的问题.该方法可以区分大空间（隧道、仓库、博物馆等建筑物）中闪烁的车灯和真实火焰,能够避免在实际的视频监控系统应用中将闪烁车灯误判为火焰,有效减少环境光对检测结果的影响,降低火灾火焰的误报率.实验结果表明,采用该方法在保持检测实时性的同时,能够达到96%的检测正确率.

针对现场采集时间序列数据中的离群点显著影响时变非线性工业过程在线模型性能这一问题,提出鲁棒的递推最小二乘支持向量机软测量建模方法.在模型训练阶段,采用支持向量聚类（SVC）排除离群点,建立有效的数据区域.将SVC用于递推过程前向学习阶段,并引入更有效的增删节点准则,在快速递推的前提下提高了模型的推广能力.将该方法应用于工业高炉过程铁水的硅质量分数预测,通过试验连续预测566炉高炉铁水硅质量分数,命中率高达81%,预测均方根误差为0.054 7,表明了较其他方法有更好的鲁棒性与精度.

为了解决动态P2P环境中的位置隐私保护问题,提出基于匿名链的位置隐私保护算法.不同于一般的K-anonymity方法,通过在用户查询信息转发的过程中构造一条匿名链来混淆身份信息与位置信息的一一对应关系,在完成查询的同时保护用户位置的隐私.针对一般P2P匿名存在的匿名组稳定性问题,该算法根据路网环境中移动对象的动态性,通过计算相邻移动用户之间的连通性对匿名链中间节点的选择进行优化.讨论匿名链构造的方法和中间节点优化选择的标准,对算法的安全性展开理论分析.通过实验验证了算法的可行性.实验结果表明,该算法在不同用户密度下都能够较好地完成匿名链的构造,保护用户位置隐私；同时,中间节点的优化方法可以在一定时间内显著提高匿名链的有效性.

为了检测电子标签的性能参数,研制基于互感耦合的双线圈检测传感器.在分析电子标签模型的基础上,建立传感器的物理模型和动态数学模型,分析传感器的频率响应特性；为了使标签检测区域的电磁场分布尽量均匀,且便于标签在线连续检测,提出双线圈的平行结构.在电路参数仿真分析基础上,进一步完成传感器线圈匝数和空间结构参数对输出响应灵敏度影响的测试,从而确定传感器的各个参数.测试结果表明,该传感器的检测精度高,性能稳定,响应速度快,能够很好地满足电子标签性能参数在线检测的要求.

为了减少现有处理器服务时间估算方法忽略处理器动态电压和频率调节造成的较大误差,提出将平均频率和处理器利用率的乘积替代处理器利用率作为回归分析中因变量的服务时间估算方法.为了准确地测量平均频率,修改了Linux操作系统的cpufreq_stats驱动,修复了原有驱动低估平均频率的问题.针对无法安装该补丁的环境,提出修正现有频率读数的方法.通过在Linux下微基准测试程序的实验,发现动态频率调节能够显著影响采用经典方法估算的服务时间；对于部分服务时间较小的服务,会造成100%左右的误差,而采用变频敏感的回归方法能够准确地估计处理器服务时间.比较各种平均频率测量方法,结果显示现有测量工具无法给出准确的平均频率,相对误差可以达到40%以上.

为了提高无线通信应用中THz天线的性能,在微波段双频偶极天线基础上设计适用于THz频段的双频偶极天线.该天线通过结合交叉电极结构来提高天线的激光耦合效率以及所能承受的激光功率,采用双层衬底材料来改善天线的电学辐射特性.仿真结果表明,以反射损耗和辐射阻抗等作为目标对天线的结构参数进行优化,当天线工作谐振频率点分别为0.2和0.65 THz时天线的反射损耗均小于-25 dB,且辐射阻抗达到局部极大值.对天线的结构参数研究表明,改变天线的电极间隙能够使天线工作在需要的高频谐振频率.

为了克服传统的移动多目标跟踪计算量大、实时性差的缺点,针对阵列天线提出新的多目标跟踪算法.该算法利用阵元接收数据构造空域Toeplitz矩阵,截取该矩阵的一个子矩阵,采用Lagrange极值定理迭代跟踪子矩阵的最小噪声特征向量.根据得到的噪声特征向量,估计空间多个移动目标的波达方向（DOA）.该算法对原接收矩阵进行了降维,因而有效地降低了计算复杂度.此外,对数据进行的Toeplitz重构,使得降维后的子矩阵保留了所有阵元的接收信息.仿真结果表明,该算法不但可以处理相关信源,而且具有很好的空间分辨率,适合对目标源进行实时跟踪.

为了评价和预测密封材料线性低密度聚乙烯(LLDPE)的防渗透性能,结合实验和数学模型2种手段,研究5种化工溶剂在LLDPE薄膜中的扩散性能.采用稳态渗透汽化实验和吸附溶胀实验分别获得各组分的渗透通量数据和平衡吸附量.引入Fujita自由体积模型阐述扩散系数,根据渗透通量实验数据拟合得到各组分的自由体积参数.结果表明,渗透通量的计算值与实验值基本一致.根据模型计算得到5种溶剂的扩散系数随温度变化的曲线.通过求解Fick第二定律的偏微分方程数值解,得到不同时刻5种溶剂在平板膜内部的质量浓度分布曲线.结果表明,LLDPE对5种溶剂的防渗透性能良好.

根据对乙炔氢氯化反应动力学以及工业装置实际运行状况的分析,建立固定床反应器拟均相二维有效扩散数学模型.结合中试经验数据,采用Crank-Nicholson方法求解方程并对工业固定床反应器进行模拟计算.模拟结果显示,计算所得固定床内温度和转化率分布与工业数据相符.利用模型计算结果分析发现,当催化剂活性水平较低时,乙炔空速和催化剂活性对反应结果有较大影响,将两者进行关联,可以建立不同催化剂活性水平下的最佳乙炔空速计算公式.通过对工业条件下不同管壁温度和不同反应管尺寸的模拟分析,可知现在工业上设置的管壁温度98 ℃和反应管尺寸51 mm×3.5 mm都是合理的.

采集广西华宏（HH）、广西华润（HR）、江西万年青（WNQ）、山西威顿（WD）和安徽狄港（DG）5个新型干法水泥厂的工业混煤煤粉样品,通过工业分析、浮沉试验、粒度分析和煤岩成分分析,研究工业混煤煤粉中矿物质的分布规律.研究发现,各工业混煤煤粉样品都呈现出随着煤粉粒度增加灰质量分数降低的规律,其中HH、HR、WNQ和DG煤粉中煤和矿物质分化程度较高,WD混煤煤粉的分化程度较差.煤粉样品中整体呈现出高密度级煤样产率随着粒度增大而逐渐降低的趋势,随着粒度增加外在矿物逐渐减少,灰质量分数随粒度的变化主要是由高密度级煤样质量分数变化引起的.在测定的密度和粒度范围内,HH、HR、WNQ和WD煤粉的产率主要集中在高密度细粒级,而DG煤样低密度级的产率较高.

针对机械手臂控制中使用LuGre模型进行动态摩擦力补偿时的内部摩擦力状态识别问题,在已有的非线性观测器和基于滑模的观测器的研究基础上,缩减非线性观测器中的冗余部分,提出简化非线性观测器.采用Lyapunov方法分析基于该观测器的自适应控制算法的稳定性,说明简化观测器的使用条件为加入合适的低通滤波器,消除速度采样高频波动对观测结果的影响.实验结果对比了3种内部摩擦力状态观测器在动态LuGre摩擦力补偿中对手臂控制效果的影响,采用3种观测器进行自适应跟踪控制时的位置跟踪精度分别可以达到0.010、0.009和0.004 rad.实验表明,采用简化观测器可以取得比前2种观测器更好的自适应控制效果.

为了准确模拟水轮发电机定子故障下的阻尼条损耗,建立场、路、运动直接耦合的时步有限元分析模型,对电机的电磁场方程和定子绕组、阻尼绕组的等效电路方程实现联立求解.通过改变定子外电路方程模拟不同定子端部短路故障类型,求解水轮发电机定子端部各类短路故障下阻尼条中的电流波形以及电流密度和损耗分布情况.根据对225 MW水轮发电机所作的时步有限元分析,得到定子单相接地短路、两相短路和三相短路故障下的阻尼条损耗分布与相关结论,定子不对称故障下阻尼绕组中的损耗较大,且损耗最大的阻尼条均为背风面的那一根.