为研究腐蚀钢管管垢层物理化学特征和管网水质条件对供水管网中铁释放现象的影响,对管龄为10～15 a钢管的管垢样品进行扫描电镜（SEM）、能谱扫描（EDS）和X射线衍射（XRD）分析,利用室内管段反应器模拟水力停滞时管网水环境,研究停滞10 h内,含不同浓度的氯离子、腐植酸、溶解氧的管网水对铁释放量的影响.结果表明,管垢层表面为受创硬壳层,腐蚀瘤内部具有多孔松散特点,管垢主要元素组成为Fe、O、C,主要物质组成为Fe3O4、FeOOH和FeCO3等铁氧化物.水中氯离子和腐植酸浓度与管段总铁释放量均存在正相关关系.氯离子引起的铁释放形式主要为沉淀态铁,占总体比例85.02%以上,出水浊度与总铁释放量变化一致,最高为45.5.在腐植酸存在的情况下,铁释放中的沉淀态铁比例大幅下降,最高为39.39%,平均为20.41%,在低溶解氧浓度情况下,水中总铁浓度与溶解态铁浓度比正常溶解氧浓度时高54.9%和67.7%.

为了确保深水半潜式平台(Semi平台)的安全可靠运行,对不同海域深水半潜式平台关键节点的疲劳可靠性进行研究.根据中国南海12个深水海域的波浪统计特征,利用水动力软件WAMIT计算平台疲劳分析的波浪荷载,进行不同工况下平台的应力响应分析,确定平台疲劳关键节点.采用改进的子模型技术分析局部精细子模型的应力响应,运用几何应力外插法计算各疲劳关键节点的热点应力.结合南海12个深水海域海况应用S-N曲线法分析平台各关键节点的疲劳可靠性.结果表明,12个深水海域平台各关键节点的疲劳可靠性指标各不相同,可以满足设计要求,78号海域对平台关键节点的疲劳可靠性影响最大,227号海域影响最小.研究结果可以为深水半潜式平台在南海海域作业时的运行维护和安全评估提供参考.

为研究土壤分层特性对埋地换热器传热的影响,将不同土层的埋管换热器简化为分层圆柱面热源,同时根据叠加原理,构建考虑土壤分层的埋管换热器解析传热模型,并用Ansys有限元模型验证传热模型的合理性.分层传热模型与均质传热模型的计算结果对比表明：采用土壤分层传热模型计算得到的钻孔壁温升具有明显的分层特性,分层土壤导热系数和热扩散系数相对均质参数越大,计算得到的钻孔壁温升越小；采用分层传热模型计算得到的土壤稳态温升与均质模型计算结果存在较大差别；在考虑土壤分层时,地下埋管中循环液的出口温度与均质模型计算结果存在差异.

以杭州地区第4纪全新统海、湖相软土为研究对象,从土的成因分布、化学物理性质、应力应变关系等方面,通过室内常规物理试验、直剪试验、三轴固结排水剪切试验(CD)、压缩试验等进行系统研究.结果表明,杭州地区软土天然含水量高,压缩性高,承载力低；杭州地区存在2个明显的软土层,不同区域第1软土层埋深变化较大,第2软土层较稳定,分布于26.3～36.3 m埋深处,随着软土层深度的增加,有机质丰度逐渐增大.杭州软土在低围压下会出现剪缩现象,总体上呈应变硬化型,且具有很强的结构性.在研究成果的基础上,开发一种由室内压缩试验评估原状土压缩曲线的方法；研究杭州软土结构强度的损伤规律,推导结构强度损伤方程.所得结论对指导杭州地区的工程勘察和工程实践具有现实价值.

以某实际张弦立体桁架结构为基础,通过在结构中布置不同数量的连系桁架形成4个计算模型.计算这4个模型在不同矢高、垂距、桁架高度、拉索截面及其预应力情况下的失稳模式,结果显示所有情况下结构失稳时立体桁架均发生明显的扭转变形.利用理论分析方法及有限元法研究立体桁架的抗扭刚度及其对结构稳定性的影响,发现张弦立体桁架结构的稳定承载力会随着立体桁架扭转刚度的增加而增加.当立体桁架上弦仅有横向支撑时,结构的扭转刚度主要取决于横撑的弯曲刚度,此时须保证横撑与主管刚性连接,否则立体桁架在扭矩作用下可能形成局部瞬变体系而丧失抗扭转能力.在横撑基础上附加斜向支撑是解决瞬变问题的有效方法,研究表明斜撑可以极大地提高结构的抗扭刚度,进而提升张弦立体桁架结构的整体稳定承载力.

为了提高河流糙率反演的数值稳定性及结果合理性,以糙率空间分布平滑性作为反演正则化所需的先验信息,建立一个兼顾水文观测信息和糙率分布平滑性的河流糙率反演的目标函数,利用广义逆理论和敏度矩阵的概念进一步确定目标函数的下降方向,并采用拟牛顿法来逐步寻优.通过一个由14条河段组成的河网算例,系统分析模型解的唯一性、数值稳定性和结果可靠性等特性.结果表明：引入河流糙率空间分布平滑性可以有效抑制噪声,提高计算的稳定性,且计算精度较高,结果可靠.

针对目前边坡稳定性分析中对承压水作用的模拟过于简化,导致分析方式不当的问题,提出用滑面附近孔隙水压力指示承压水的作用,分析承压水孔压的时空变化规律及其对坡体稳定性的影响.根据不同渗透条件下边坡稳定性计算结果分析,提出渗透系数比的概念,分析随渗透系数比的变化,枯水期孔压在空间维度上的具体分布及其所对应的边坡稳定性变化规律.分析在丰水期前缘有无堵塞的2种情况下,随降雨时间持续期的变化,滑面附近孔压的时空变化规律,以及其对边坡稳定系数的影响.对工程实例进行分析研究,结果表明丰水期边坡变形滞后于降雨及其产生的承压水作用.

为了确定网架结构因钢材遭受大气腐蚀而引起的结构性能退化,用钢材长期暴露腐蚀试验所得的模型代替实际腐蚀过程,建立以杆件应力为主要症状的结构可靠度方法.在杆件壁厚随时间不断改变的条件下,将控制杆件的应力随时间变化曲线用于拟合Weibull模型曲线,以此生命症状模型对网架结构进行基于症状的可靠度分析和结构剩余寿命预测.考虑实际健康监测所得症状值与理论预测值的差异,对可靠度分析结果进行修正.算例结果表明,在单一损伤所致性能退化条件下,结构可靠度和结构剩余寿命以设计年限为基准,逐年递减.该结论与相关文献的结果一致.

针对现有路面性能评价方法主观性强的不足,考虑水泥路面性能影响因数的层次性、模糊性以及评价活动本身的复杂性,提出采用非线性模糊方法进行水泥路面性能评价.选取路面破损状况指数（PCI）、行驶质量指数（RQI）、国际抗滑指数(IFI)、断板率（DBL）、基层顶面当量回弹模量（Et）、接缝传荷能力（Kj）和板底脱空率（Rv）作为水泥路面性能评价指标.将层次分析法和区间数学理论方法结合确定各指标的区间权重,引入模糊理论和非线性模糊法确定隶属度和进行矩阵加权非线性运算,建立基于非线性模糊理论的水泥路面性能评价模型.该方法减少主观因数对权重的影响,能够反映某些指标对路面性能的突出影响,弥补传统线性评价方法的不足.将方法应用于具体工程的水泥路面性能评价,结果表明,该方法是一种准确、客观的评价水泥路面性能的新方法.

为了准确预测极端波浪对建筑物的作用,提出一种多相流数学模型,开展波面破碎、翻滚等自由面大变形流动问题的数值模拟.该模型在直角坐标系统下建模,以高阶差分紧致插值曲线(CIP)方法为流场基本求解器,离散了纳维-斯托克斯方程,通过多相流理论描述固-液-气之间的相互作用,采用双曲正切函数(THINC)方法改进传统的数学模型,更准确地重构自由面.对溃坝问题开展数值模拟,通过与他人实验结果的比较验证模型的有效性；并将模型应用于极端波浪对浮式结构作用的研究,通过与实验结果的比较,验证结果的正确性.结果表明该模型真实再现复杂自由面流动问题的诸多物理特性.

针对流水线结构模拟数字转换器(ADC)中电容失配及放大器增益非线性引入的误差,提出一种新的数字校正技术.基于误差的频域特性,对电容失配和放大器增益非线性进行检测.每次检测后,通过变步长爬山算法和迭代算法,在数字域相应地调整校正函数来消除误差.基于该数字校正方法设计一个带有放大器增益非线性和1%电容失配的15位100MSPS的流水线ADC.仿真结果表明,经过数字校正SNDR和SFDR分别从56.4 dB和60.4 dB提高到91 dB和107.6 dBc,验证了该数字校正方法的有效性.

为了提高高光谱遥感图像分类中空间信息的利用率,提出一种将空间邻域信息和光谱信息结合的组合核支持向量机(SVM)学习算法.用SVM进行预分类,从分类结果图提取各像素的空间邻域特征,与光谱特征结合构造组合核SVM进行分类,并再次提取空间邻域特征进行多次空-谱信息组合核SVM迭代分类,如此迭代10次,从中选择合适的结果作为最终输出.结果表明,该方法对传统支持向量机的分类精度提升幅度可达10%左右.同时,与其他组合核支持向量机相比,该算法用更少的训练样本获得了更高分类精度.

为提高继电保护的动作性能,针对故障时高频噪声分量中暂态主频分量占主导的特点,提出一种实时估算暂态主频的方法,并应用于主频模型的最小二乘算法；根据算法模型中预设暂态主频与实际暂态主频的正负误差导致算法误差大致呈现符号相反的特性,提出一种新的自适应距离保护方案,该方案采用对多组暂态主频模型算法结果相与构成保护输出.仿真结果表明,该方案能够有效地降低区外故障超越程度,提高距离保护范围,同时能够在区内故障时提高保护动作速度.

为了实现电磁轴承系统的无传感器运行,提出一种基于占空比补偿的转子位移提取方法,利用TMS320F28335芯片的捕获接口实时获取占空比信号并进行数字滤波和信号调理,以此来替代电压信号的硬件解调过程,从而将转子位移提取的硬件复杂度减少了一半,并且在四自由度径向电磁轴承刚性转子系统平台上进行实验测试和反馈运行.实验结果表明,使用该方法提取的转子位移线性度很好,误差不高于5%,直接使用该方法提取出来的位移量进行反馈控制,实现电磁轴承系统在1 500 r/min时的无传感器运行,外力扰动测试证实了无传感器电磁轴承系统具有一定的稳定性和鲁棒性.

针对具有未知控制方向的工作于重复条件下的参数化输出反馈高阶非线性系统,提出一种自适应重复学习控制方法.利用连续Nussbaum增益方法解决系统中控制方向即高频增益符号未知的问题.在针对高阶非线性系统的自适应反步控制器设计过程中,使用综合时域自适应以及迭代域自适应的微分-差分自适应律对未知参数进行估计.利用李雅普诺夫稳定理论证明,在所提出的重复学习控制律作用下,系统的输出轨迹沿迭代轴逐点渐近收敛于期望轨迹.数值仿真结果表明,所提出的方法能够在解决控制方向未知问题的同时,保证输出反馈高阶非线性系统的收敛性.

针对脑电信号(EEG)分类问题,提出基于批处理增量式支持向量机(BISVM)的分类方法.将所有数据通过批处理进行分组,采用第1组数据在SVM中建立初始分类器模型,将剩余组内数据顺序作为新增样本,对满足卡罗需-库恩-塔克(KKT)条件的样本进行增量学习和减量去学习,不断判断KKT条件并更新参数,丢弃错误样本,对初始分类器模型进行更新.对2008年脑机接口竞赛数据及本实验室采集数据,用小波包分解(WPD)结合共空间模式(CSP)进行特征提取,SVM、ISVM及BISVM分类.结果表明，BISVM的平均分类准确率相对SVM及ISVM分别提高了3.3%及0.3%,BISVM平均训练时间相对ISVM从1.076 s减少到0.793 s.BISVM为改善计算机对大脑的适应性,实现快速实时在线的脑机接口系统奠定基础.

为了解决固定模型预测时变系统容易出现较大误差的问题,提出模型更新算法,即将移动窗算法与传统灰色预测模型相结合的方法.通过在建模序列中删除一部分旧数据、纳入一部分新数据的方式递推更新预测模型,并分解数学模型所涉及的关键量a、b从而简化递推数学公式|讨论移动窗长度对建模精度的影响|利用国家统计年鉴的统计数据验证上述方法的有效性.以盾构管片拼装机液压系统为例,为已知故障和测试故障样本数据分别建立变量加权的有源自回归模型,依次获得自回归系数用于特征提取,利用灰色综合关联度建立系统与已知状态的时间序列,通过仿真和实验,该模型更新算法实现液压系统的状态预测.结果表明，递推更新有助于传统灰色预测模型更切实反映液压系统状态的变化.

针对盾构在极端地质环境中掘进时推进液压系统易遭受突变载荷的工程问题,提出盾构推进液压系统突变载荷顺应性的定义及其评价指标.描述推进液压系统突变载荷顺应机理,分析油液体积弹性模量、压力阀、管道及蓄能器4个关键因素对系统顺应性的影响规律.基于顺应指标形成面向特定地质环境的推进液压系统载荷顺应性评价方法,定量评价2类现有典型推进液压系统在给定地质条件下的突变载荷顺应性.结果表明,比例调速阀系统较比例减压阀系统具有更好的突变载荷顺应效果,可将顺应性从1.08提高至1.27.顺应性指标及其评价方法为基于顺应性的推进液压系统设计提供理论依据.

针对皮卫星体积小、质量轻、热容量小和热容密度大等特点带来的热控设计难点,提出完全被动热控以及覆盖法的设计方法.通过对皮卫星热控输入进行详细的分析,提出被动热控的具体措施,并建立热控模型进行仿真计算.进行地面试验和在轨试验.试验结果表明,在轨温度和在地面试验时的温度基本一致,并都在计算得到的温度范围之内.说明完全被动热控以及覆盖法的设计方法在皮卫星上的运用非常成功,为后续皮卫星热控的设计提供借鉴.

为探索发电机负载与热声发动机之间的耦合规律,开展发电机负载和声学传输管对斯特林型热声发动机工作特性影响的理论与实验研究.自行搭建一套斯特林型热声发动机驱动单直线发电机的实验系统,通过控制发动机与发电机间球阀的开关考察发动机在有无负载情况下的工作特性,通过改变声学传输管长度考察声学传输部件对发动机输出特性的影响.研究表明,发电机负载使系统起消振温度提高,而接入发电机负载前后系统工作频率基本不变；通过优化声学传输部件可有效改善发动机的输出特性,提高发动机的输出压力振幅和发电机输出电功；计算结果表明,改善频率匹配可大幅提高热声发动机驱动发电机系统的性能.

针对等温加热的多孔渗流水平圆柱体浸没在放热流体中的层流自然对流传热问题采用摄动法进行分析.圆柱体的多孔渗流特性用圆柱壁面的法向速度进行表示.通过摄动法对自然对流传热的边界层方程进行近似分析,并利用龙格-库塔方法求得方程的数值解,得到自然对流的速度与温度场以及沿圆柱体壁面的努塞尔数分布.结果表明,在有壁面外法向速度时,圆柱体的局部换热受到抑制；然而壁面吸入或流体放热效应都对局部努塞尔数有增强效果.圆柱体的平均努塞尔数随着流体放热的增加或壁面内法向速度的减小而降低.在流体放热恒定时,壁面流出效应对整体换热的影响并不明显.

为了研究新型环保型单体甲基丙烯酸（N-甲基全氟己烷磺酰胺基）乙酯（C6SMA）的共聚规律和产物性能,用电子转移再生催化剂原子转移自由基聚合（ARGET ATRP）法制备C6SMA和甲基丙烯酸甲酯（MMA）的无规共聚物,测试共聚动力学,利用凝胶渗透色谱（GPC）、核磁共振（1H-NMR）和接触角法表征共聚物的结构等特性.结果表明,ARGET ATRP很好地调控C6SMA/MMA的共聚反应,实现共聚物分子量及其分布(PDI)的控制,共聚物组成未发生明显的漂移现象,均聚物及共聚物膜的静态接触角数据表明,可以通过共聚有效降低氟单体用量同时兼具良好的疏水疏油性能,共聚物中C6SMA的摩尔分数在19%即可超过聚四氟乙烯（PTFE）的疏水疏油性.

针对电子商务推荐系统中，互联网“信息过载”所造成的难以精确定位用户兴趣并提供准确产品推荐的问题，通过深入挖掘电子商务社区中丰富的用户评论信息，开发产品特征提取算法，建立用户兴趣偏好模型，结合用户历史评分数据来改善传统协同过滤推荐算法的推荐准确性；利用相似度传递技术在一定程度上缓解推荐系统中数据稀疏性带来的问题.实验结果表明，在数据稀疏的情况下，该算法仍可较好地拟合用户对产品的兴趣偏好，并在推荐准确性方面较传统的协同过滤算法有明显的提高.

针对传统分类方法中直接建立描述符描述绘画的艺术风格而忽略艺术风格这一对象本身所具有的属性的问题,从人脑认知机制出发,将艺术风格的描述建立于特征向量及相似性原理的基础之上.算法基于相似性原理,通过挖掘艺术风格自身属性,建立艺术风格相似性规则.在遵守相似性规则的基础上,对艺术领域中普遍认可的风格特征进行量化,建立图像的自相似性描述符,采用距离函数计算出图像与其他所有样本图像之间的相似性系数,将由相似性系数构成的相似性矩阵作为该图像的风格相似性矩阵,采用Adaboost分类器对未知样本做出判断.结果表明艺术风格相似性规则的有效性,在不同艺术风格绘画图像上的分类实验也得到较好的结果.

为了提高广义旁瓣抵消器语音增强算法在二元麦克风小阵列中的噪声抑制能力,提出一种基于零陷谱减二元麦克风小阵列广义旁瓣抵消器的改进语音增强算法.在广义旁瓣抵消器固定波束支路上利用谱减法抑制目标语音零陷方向噪声能量以提高其信噪比,在自适应支路使用基于动态收敛步长的快速分块最小均方自适应滤波器进一步抑制剩余噪声,以降低算法复杂度并提升自适应滤波器的收敛性.实验结果表明,相对于其他二元麦克风小阵列波束形成语音增强算法,该算法可以在任意方向获得较高质量的目标语音.

针对鱼眼镜头的大范围视场,提出一种新的鱼眼相机标定方法.利用2组相互垂直的平行线来进行鱼眼相机标定.依据相机视场和成像边缘得到内部参数的估计值后,将图像平面上提取的角点反投影到单位视球（viewing sphere）上,2组平行线在单位球面上的2种几何特性提供外部参数估计的解析解.利用角点在图像平面的重投影误差来,得到优化后的所有参数.对3种常见的鱼眼投影模型分别进行关于标定图像数量和噪声水平的仿真实验.从仿真结果来看,在合理的噪声范围内,当用于标定的图像大于5张时,可以得到精度较高的标定结果.利用视场角185°的鱼眼相机来进行标定,并进一步的利用已知结构的立方体模板来验证外参估计方法.与加州理工学院提供的标定工具箱相比较，结果表明该算法不确定度较低,提供更为准确的标定结果.

以杭州市主城区为试验区,针对建设用地与裸地空间纹理的复杂度和水体与阴影高程差异,拟采用半方差函数与Z检验结合选出的图像纹理结合高程信息等分量实现神经网络分类.结果表明,与单纯使用光谱信息相比,图像纹理的引入使总体分类精度提高约4%,加入高程信息则可以使总体分类精度提高约10%,达到82.75%,表明该方法可以应用于新数据的分类并得到相对满意的结果.