开展微重力环境下多组分单液滴的蒸发及自着火的研究, 对于在喷雾燃烧模拟中, 提高实际燃料液滴蒸发模型的准确性, 表征实际燃料燃烧特性是十分重要的。该文构建了考虑气液相传热传质的, 且适用于多组分单液滴蒸发及自着火的数值模拟方法, 并对比了多组分正烷烃混合物与单组分正烷烃单液滴的模拟结果。模拟发现, 多组分燃料中高挥发性组分先蒸发、低挥发性组分后蒸发的现象和液相内有限的传质速率相耦合, 导致了低挥发性组分在液滴表面积累, 降低了燃料整体挥发性, 延长了液滴着火延迟时间和液滴燃烧寿命。因此, 已有研究中仅依据实际燃料整体物化性质而构建的, 较少组分的燃料模型, 可能无法表征实际燃料中组分挥发性差异, 因而在数值模拟中表现出不同的液滴蒸发及自着火性质。该文指出了较少组分燃料模型在描述多组分单液滴蒸发及自着火过程中的不足, 为针对实际燃料用于喷雾燃烧模拟的液滴模型的深入研究奠定了基础。
微重力环境消除了由重力引起的自然对流, 在近极限火焰的现象研究方面有着较大的优势。该文以二甲醚层流射流扩散火焰为研究对象, 采用清华大学自由落体设施以及相应的射流火焰装置, 探究了在常重力和微重力环境中火焰推举高度的控制因素。结果表明, 随着氮气稀释比例的增大, 火焰的推举会由最初的浮力主控转变为由惯性力主导; 随着二甲醚体积分数的增加, 火焰推举高度上下限之间的距离逐渐缩小, 可能存在某一推举火焰的临界体积分数。火焰进入微重力状态后, 在推举高度不变的情况下, 对应水平线与化学当量比轮廓交点处的流速增加, 火焰温度随着其比表面积的增大而降低, 展现出较小的火焰传播速度, 导致火焰的推举高度增加。该文通过对比常重力和微重力环境下二甲醚层流射流扩散火焰的推举高度变化, 揭示了浮力、惯性力以及化学当量比对火焰行为的控制机制, 深化了对近极限火焰动力学特性的理解, 为微重力环境下燃烧过程的优化提供了理论依据。
针对大型水电工程建造过程产生的海量数据常分散于设计、施工和监理等多个业务主体, 数据类型差异大且专业壁垒高(严重制约数据高效共享和流通)等难题, 该文提出一种大型水电工程数据共享智能体构建方法。首先, 提出以数据共享智能体为核心, 可处理水电工程全生命周期结构化、半结构化和非结构化3类数据的共享框架; 其次, 针对上述3类数据, 分别开发时序数据库、知识图谱和文本向量库等外部工具, 构建数据共享智能体; 再次, 提出数据共享智能体工具学习方法, 建立工具学习数据集, 并将标准语言建模目标作为损失函数, 对DeepSeek-R1-Distill-Qwen模型的1.5B和7.0B这2个版本进行微调; 最后, 以某水电工程为例, 围绕环境监测、工程规范和文献书稿等数据构建数据共享智能体, 实现了工程参建各方之间的数据高效共享, 促进了数据价值的挖掘。结果表明：1.5B和7.0B模型微调后, 规划准确率分别提升270%和104%, 任务成功率分别达65.83%和90.83%。该文研究结果有助于充分挖掘和利用数据价值, 为高海拔地区大型水电工程智能建造提供参考。
水下自护混凝土技术因其良好的抗分散性和水下适应性, 为海上风电桩基冲刷防护提供了新的技术路径。针对传统抛石防护存在的冲刷持续、维护成本高及胶结成型中机理认识不足等问题, 该文通过静水条件下的堆石体(粒径10~15cm)胶结试验, 系统研究了浇筑落距、混凝土扩展度和骨料粒径对胶结体形态的影响。结果表明：落距增大加剧了水下混凝土和水的掺混, 导致水灰比升高; 而水灰比的增大又使混凝土的黏度和剪切应力降低, 从而增强了其渗透能力; 扩展度显著影响胶结堆石体形态, 500mm时形成底面最大的金字塔形态, 较大或较小的扩展度导致混凝土表面摊铺效应显著而下渗效应减弱, 形成陡峭坡面; 骨料粒径通过“喉口比”机制主导填充模式, 10~20mm骨料由于颗粒阻塞效应使混凝土滞留于堆石表层, 形成倒锥形胶结体。进一步在动水条件下验证了该技术的浇筑可行性。研究成果可为海上风电胶结抛石防护的材料设计和工艺控制提供理论依据。
海床冲刷是影响海上风电单桩和筒型基础等超大型基础结构安全稳定运行的重要因素。大量工程实践表明, 抛石和砂被等常规防冲刷措施存在抗冲刷性能弱和有效防护时间短等问题, 亟须采用更高效和耐久的防冲刷措施。该文提出一种具有抗冲韧性的胶结抛石防冲刷技术, 并阐述了其技术原理、材料选型、结构设计和施工工艺等; 为量化现场冲刷防护效果, 建立了基于网格化方法的海上风电基础防冲刷结构施工质量和长期运行性能评价体系, 并通过工程实践对比分析了抛石体与胶结抛石体的应用效果。研究结果表明：胶结抛石体能在1a波流冲刷作用下保持结构完整, 且无明显破坏, 防冲刷性能明显优于抛石体。该文研究结果可为海洋和水利等工程水下构筑物冲刷治理提供参考。
引水隧洞在长期服役过程中受物理化学耦合作用导致结构性能劣化。针对现有安全评价方法多依赖定性指标和经验判据, 难以实现结构安全状态量化评估的问题, 提出了一种基于实时反演和变形演化的隧洞结构安全评价方法。该方法首先对隧洞原始变形监测序列进行数据预处理, 获取高质量的时效变形数据; 然后采用基于深度学习和Bayes优化的物理信息引导的反演方法获取当前隧洞力学参数。在此基础上, 基于内变量热力学理论下的弹-黏塑性-损伤蠕变本构模型和对材料的蠕变行为特征分析, 构建了包含长期变形加速结构安全系数S1、变形非线性起始结构安全系数S2和短期变形加速结构安全系数S3的隧洞3S结构安全评价指标体系, 并阐释了各指标的物理意义。为模拟材料劣化效应, 通过设定不同降强系数表征材料性能的渐进衰减, 开展多工况数值模拟, 揭示了隧洞结构随劣化程度加剧的变形演化规律。将该分析评价框架应用于JLL隧洞工程, 结果表明, S1为2.4~3.0, S2为3.7~4.6, S3为5.7~7.3, 量化了不同劣化程度对应的结构安全临界状态, 验证了该方法的可行性。
为精准识别对城市道路网络运行效率具有重要影响的关键路段, 该文通过融合路网拓扑结构与交通时变特征构建基于图注意力网络的关键路段识别模型(graph attention network for key segment identification model, GAT-KSI)。首先, 基于交通时变特征, 利用图注意力网络(graph attention network, GAT)得到量化邻居路段间运行状态影响强度的特征影响力分数; 其次, 结合邻居路段拓扑结构信息, 得到量化邻居路段间交通流潜在传播能力的结构影响力分数; 然后, 融合特征影响力分数与结构影响力分数测算路网中邻居路段间“特征-结构”融合影响力。在此基础上, 利用邻居路段间融合影响力改进PageRank模型实现关键路段排序。最后, 基于深圳市路网数据构建路段级联失效“负载-容量”模型, 仿真模拟高峰与平峰2种典型交通情境下关键路段拥堵失效过程; 通过网络效率指标评估不同方法识别的关键路段拥堵失效对路网运行效率的冲击程度进而反映各方法的关键路段识别能力。结果显示, 在高峰和平峰时段, GAT-KSI模型识别结果中排名前20的路段拥堵失效时, 城市道路网络效率分别下降55.9%和50.0%; 相比之下, 度排序、介数中心性排序、传统PageRank模型、引力模型、图卷积网络模型(graph convolutional network, GCN)、图采样聚合模型(graph sample and aggregate, GraphSAGE)以及图注意力网络变体(graph attention network v2, GATv2)等基线方法在各自识别结果中排名前20的路段拥堵失效时, 网络效率下降幅度介于20.0%~43.9%, 表明GAT-KSI模型在不同交通时段均能识别出对城市道路网络运行效率具有重要影响的关键路段, 可为城市交通流量调控与应急响应等提供决策支持。
为测算省域普通公路网车辆碳排放量, 基于断面交通流量观测数据, 采用“自下而上”法, 构建了省域普通公路网车辆碳排放量测算模型。运用车辆理论油耗模型, 结合车型、车辆总质量、汽车行驶工况等因素, 实现路段级碳排放量的精细化计算。引入最大熵OD(origin-destination)反推模型, 将反推得到的OD矩阵再分配, 使部分路段的观测流量数据转化为全路网的流量分布。将BPR(Bureau of Public Roads)函数计算出的路段平均速度划分为自由流与非自由流状态, 得到不同速度区间下普通公路车辆的行驶工况。针对模型中燃耗率参数难以获取的问题, 以MOVES开源数据库中不同工况片段下的每秒能耗值为基础, 推算对应工况下的燃耗率。结合工况曲线与行驶量, 分别计算各车型的燃耗与电耗, 最终依据碳平衡原理将燃耗与电耗转化为碳排放量。以宁夏回族自治区为实例, 计算月度省域普通公路网碳排放量, 分析碳排放分布特征, 通过MOVES、COPERT模拟并对比省级统计局发布的各类燃耗数据, 验证测算方法的可行性。结果表明：2019年11月宁夏普通公路网碳排放总量为19.59万t; 货车是碳排放的主要来源, 占比高达87.85%; 重型货车的贡献尤为显著, 占货车碳排放量的76.47%; 小型客车碳排放量仅占所有车型的12.15%, 占客车总碳排放量的82.93%。经实例验证, 本文模型可行, 具备高精度特点, 重构的工况适配复杂的中国路网。研究可为省域普通公路网车辆碳排放量精细化测算提供支撑。
针对车辆定位误差引起的网联自动驾驶车辆协同感知准确率低问题, 该文提出一种基于点特征精细对齐的网联自动驾驶车辆协同感知方法。首先, 构建基于PointConvFormer的轻量化特征提取模块, 对各网联自动驾驶车辆独立采集的点云数据进行特征提取; 然后, 设计考虑定位误差的跨车辆点特征精细对齐模块, 利用全局位姿进行点特征粗对齐, 在此基础上结合点特征相似性进行局部重叠点云配准, 实现跨车辆点特征细对齐; 最后, 采用多尺度掩码对对齐后的聚合点云进行采样, 利用多尺度特征融合模块融合点云细粒度特征信息与全局上下文信息, 输出车辆目标中心点坐标和航向角等信息。分别采用V2V4real和V2XSet数据集对所提方法与现有的代表性方法进行实验对比与分析, 实验结果表明, 所提方法在不同程度定位误差条件下均能够有效提高协同感知的准确性和鲁棒性, 并能兼顾车载端实际运算效率需求。
交通事业的蓬勃发展推动了高速公路立交的大量建设。为了解决高速公路互通立交出入口因匝道分流和匝道合流引发的交通拥堵问题, 该文提出一种基于云控系统的智能网联汽车协同多车道调度方法, 通过联合优化分流区与合流区的车辆通行次序, 实现整体通行效率的提升。首先, 针对分流车辆的强制换道需求, 构建基于三元组的分组描述, 并建立三元组次序决策的混合整数线性规划模型, 通过在代价函数中引入对后续车辆影响的考量, 保证三元组次序决策对整体交通效率的优化效果。在此基础上, 设计考虑直行车辆自由换道策略的滚动遍历规划机制, 将整体规划问题拆解为多个易于求解的三元组规划问题, 以优化主道车流分配, 提升通行效率。此外, 还建立了双模保障轨迹规划方法以生成兼顾通行效率与舒适性的行驶轨迹和车速规划。为验证方法有效性, 通过Python搭建仿真平台对不同交通流量下的情景进行模拟。结果表明：相较于分别优化匝道分流和合流的对比方法, 该文所提方法显著降低了全局车辆通行时间延误, 在各车道的流量为1440队列/h的情况下, 对比方法出现明显拥堵, 而该文所提方法仍能保持相对畅通的交通状况, 平均车速提升24.6%。
随着国家逐步取消海上风电上网补贴政策, 海上风电项目进入降本增效的关键时期, 迫切需要建立新的全生命期建设和运行管理模式, 以促进海上风电产业高质量发展。该文基于中国海上风电项目管理现状, 首先提出了全面感知、真实分析、实时控制和持续优化的海上风电项目全生命期闭环管理方法, 并构建了资产管理的成本、绩效和风险评估模型; 其次, 总结海上风电项目全生命期管理的关键技术, 构建了全生命期智慧管理系统架构, 并研发了集成项目开发、智慧基建、智慧运维和延寿退役的全生命期智慧管理功能模块; 最后, 在江苏某海上风电场进行了实例验证。该文研究结果可为同类工程搭建全生命期智慧管理系统架构, 实现资产闭环智慧管理提供参考。
随着人工智能与高性能计算任务的迅速发展, 数据中心对服务器散热能力的需求不断增长, 传统风冷技术已难以应对高功率密度带来的热管理挑战。为充分结合风冷与液冷系统各自的优势, 该文面向高功率密度数据中心散热与节能需求, 提出了2种服务器级相变风辅液冷系统技术方案, 分别为基于风冷改造方案和热管复合空调结合方案。2种方案均采用无泵驱动的气液相变换热机制, 兼具模块化结构与灵活部署特性。搭建了基于风冷改造方案的系统, 该系统在50kW热负荷下运行稳定, 气液管平均温度为39.85℃, 5个不同高度的蒸发器表面平均最大温差为1.9℃, 验证了其良好的散热能力与温度均匀性。开展了针对中国5个典型气候区域城市的节能分析, 冷源侧采用基于热管复合空调结合方案的风辅液冷系统, 该系统相较于传统计算机房空气处理系统在节能效果上提升可达约30%, 在北京和西安的全年电力使用效率低至1.16, 且系统在不同气候区均具备节能优势。
质子交换膜(PEM)电解槽的高成本限制了其更广泛应用, 这主要归因于贵金属铱的大量使用, 而降低铱载量则面临着电解槽效率和稳定性下降的挑战。该文研发了一种二氧化锰载体分散的超低铱载量催化电极：高度分散的铱被锚定在具有高比表面积和低电阻的二氧化锰表面; 梯度化设计的二氧化锰载体显著增强了催化层与多孔传输层间的电子传导, 并保持了高比表面积, 从而在充分分散铱原子的同时提高了铱的利用率。该电极仅使用0.02mg·cm-2的铱即可实现在0.5mol·L-1硫酸中超过100h @ 50mA·cm-2的高稳定性和在PEM电解槽中1.859V @ 2A·cm-2的高性能。该电极的提出可促进开发更高效、稳定和低成本的PEM电解槽。
以ChatGPT为代表的生成式人工智能(generative artificial intelligence, GAI)正在引起技术颠覆性变革, GAI的广泛应用引发了职业替代和技能更新的双重挑战, 对公众职业安全感产生了不同程度的冲击。为厘清GAI嵌入对公众职业安全感冲击的影响机理, 该文首先基于抖音和微博等平台用户关于GAI嵌入对公众职业安全感冲击的评论数据, 采用基于Transformer的双向编码器进行情感分析, 并采用词对主题模型提取公众对职业安全感负面评论的影响因素; 其次, 利用决策实验室分析法识别关键影响因素; 最后, 利用解释结构模型进行层级划分和影响机理分析。研究结果表明：公众职业安全感风险主要源自执行层、主体层和保障层。该文提取出7类关键影响因素, 并划分为4类作用区间, 该文提取出对公众职业安全感冲击的7类关键影响因素, 并将其划分为3个层级和4类作用区间, 其中就业市场变化为最直接的表层诱发因素, 处于综合传导区; 人机协同工作为深层驱动要素, 位于核心驱动区, 是产生冲击的根本性因素。该文研究结果可为技术变革下健全职业安全保障体系提供参考, 有利于技术进步与社会发展和谐共生。
为深入研究在热辐射条件下通电导线超温诱发短路故障与引发电气火灾的特征, 该文通过电气故障模拟装置, 研究超温诱发短路过程的临界热辐射强度、温度、故障时间、绝缘电阻、短路波形特征及电弧能量等参数。结果表明：在23~32kW/m2热辐射强度作用下, 导线经历瞬态热冲击、加速热解、临界失效和热稳态4个温升阶段, 诱发短路的最低临界热辐射强度为23kW/m2。通电导线初始热解温度T1、峰值温度T2、短路触发温度Tsc和稳态温度T3随热辐射强度呈线性上升, 而各阶段持续时间呈幂函数规律衰减, 其中短路触发时长由1053s缩短至172s, 在32kW/m2热辐射强度作用下绝缘电阻在180s内降至0GΩ, 高热辐射强度加快炭化路径的形成, 导致短路提前发生。确定了金属短接型、炭化路径型与电弧型短路的波形特征, 发现短路类型随热辐射强度的增加从金属短接型向炭化路径型及电弧型转变; 电弧型短路的高频能量峰值和高频能量比分别达到0.860和0.416, 均显著高于另2类; 短路电弧能量随热辐射强度增加显著增加, 其中电弧型短路电弧能量最大, 达到9324.89J, 表明其高频扰动与能量释放最为剧烈。该研究为高温环境中电气线路超温诱发短路故障的早期预警模型构建提供了实验依据。
无功补偿是提升新能源机群故障穿越能力的重要手段, 但缺少同时考虑经济性和技术性的无功补偿装置选址、定容优化方法。该文提出了考虑新能源场群送端系统故障穿越的无功补偿装置优化配置方法。选址上提出了网损无功二阶灵敏度修正法; 针对故障穿越能力提升, 设计了基于低穿欠压面积的新能源场群故障穿越风险指标并筛选了关键故障集; 定容上, 基于等年值法建立了综合投资成本和故障穿越失败惩罚的优化模型, 设计了暂态仿真在环的优化迭代算法。算例结果表明, 无功补偿装置的选址方法经济有效; 故障穿越风险指标和暂态仿真在环的迭代优化算法可兼顾投资成本和故障穿越要求; 有效验证了所提出方法的有效性及可行性。
针对目前对带波纹管的两节式离心机流场求解相关的数值研究中存在的不足之处, 提出了2点改进措施：使用耦合迭代数值计算方法对流场、温度场以及辐射传热进行耦合求解, 从而得到实际工况下两节式离心机的温度场和流场分布, 并通过多参数优化方法实现了对离心机分离性能的优化; 使用阶梯形对复杂的波纹管横截面形状进行近似, 从而实现对波纹管附近流场以及分离功率更为准确的计算。验证结果表明：采用改进后的方法, 一定级数的阶梯近似即可满足较高的计算精度要求, 并可实现波纹管的形状优化。
