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百年刊庆
ISSN 1000-0054
CN 11-2223/N
创刊于 1915 年 (月刊)
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筑水网千里之脉 惠滇中千万之民
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清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
7
): 1089-1089.
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基于注意力机制的两阶段融合多视图图聚类
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赵兴旺, 侯哲栋, 姚凯旋, 梁吉业
清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
1
): 1-12. DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2024.21.001
Abstract
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(8474KB) (
392
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多视图图聚类旨在挖掘多视图图数据中蕴含的簇结构,近年来得到了研究者的广泛研究。然而,现有大多数方法在不同视图信息的融合过程中同等对待各个视图,未能根据视图质量分配相应权重,而且处理具有属性和图的数据时面临一定困难。该文提出了一种基于注意力机制的两阶段融合多视图图聚类算法。首先,应用图滤波器过滤高频噪声,各个视图获得更适用于下游聚类任务的节点平滑表示;其次,基于注意力机制融合各个视图特征滤波后的平滑表示,并为拓扑融合阶段提供初始化权重;然后,在拓扑融合阶段,将不同视图加权融合的Laplace矩阵与融合的特征表示输入编码器得到嵌入表示,并构造优化函数对权重和嵌入表示进行优化,可以为质量较好的视图分配较大权重,同时产生更加紧凑的嵌入表示;最后,通过对嵌入表示执行谱聚类得到最终的聚类结果。将该算法和已有的相关聚类算法在真实数据集上进行了实验分析。结果表明,相比已有算法,所提出的算法在处理多视图图数据方面更加有效。
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基于节点特征对抗性攻击的图对比学习鲁棒性验证
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邢宇杰, 王啸, 石川, 黄海, 崔鹏
清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
1
): 13-24. DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2024.21.002
Abstract
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最近的许多工作已经表明图神经网络在面对图结构扰动以及节点特征扰动的对抗攻击时表现出非鲁棒性,其预测结果可能是不可靠的,图对比学习方法中也存在这一问题。然而已有的鲁棒性测度方法通常与攻击算法、数据标签以及下游任务相关,这些在自监督设置下图对比学习的鲁棒性测度中是应当尽量避免的。该文提出了基于节点特征对抗性攻击的图对比学习鲁棒性验证算法,来验证节点特征扰动下的图卷积网络的鲁棒性。考虑到图对比学习模型中正负例对的特性,将图对比学习鲁棒性验证问题定义为对抗样本与目标节点及其负例之间相似度比较的问题,并将该问题形式化建模为一个动态规划问题,从而解决了对攻击算法、数据标签以及下游任务的依赖问题。为了求解该动态规划问题,针对图数据通常采用的二元特征,设计了相应的扰动空间;考虑到图对比学习中负例样本空间过大的挑战,设计了负例样本采样策略来提升求解问题的效率;由于二元离散特征和非线性激活函数使得动态规划问题难于求解,对它们分别采用放松到连续数据域和非线性激活放松的方式,并采用寻找对偶问题的方式进一步提高求解效率。通过充分的实验说明了所提出的图对比学习鲁棒性验证算法的有效性;同时验证了针对特定攻击算法设计的图对比学习模型的鲁棒性不具有可泛化性,面对其他的攻击算法可能表现得更加脆弱;还通过参数实验说明了设计的负例样本采样策略是合理的。
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内悬置电动轮的柔性联轴器动力学性能分析
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罗荣康, 俞志豪, 吴佩宝, 侯之超
清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
1
): 25-32. DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.22.038
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内悬置电动轮构型可延长电机使用寿命,缓解簧下质量过大造成的舒适性问题。由于轮内空间有限,用于动力传递的柔性联轴器结构和性能直接决定内悬置电动轮的性能。该文提出了一种面向内悬置电动轮的柔性联轴器。该联轴器是由多个连接臂组成的平面并联机构,每个连接臂由2个平行四边形机构串联而成。建立了该联轴器机构的运动学和动力学模型,给出了偏心度、连杆静载荷及动载荷的计算方法。结合一组结构参数,对联轴器的偏心度、连杆静载荷及动载荷进行了定量分析。结果表明:该联轴器允许传动系统在动力传动过程中沿垂向跳动,具有等速传动、占用轴向空间小、偏心行程大以及动载荷小等特点。该联轴器可望推进内悬置电动轮的工程化研发。
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考虑系统变形的驱动桥准双曲面齿轮啮合效率计算方法
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王钦, 贺迪, 桂良进, 胡智宇, 彭金, 范子杰
清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
1
): 33-43. DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.21.020
Abstract
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(10533KB) (
100
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准双曲面齿轮是驱动桥系统的关键零部件之一,常在高速重载工况下工作。由于系统变形大且齿面啮合状态复杂,重载工况下会引起齿面载荷的显著偏载。因此,考虑系统变形对准双曲面齿轮啮合性能的影响具有重要意义。该文针对复杂工况下的驱动桥准双曲面齿轮,提出了考虑系统变形的齿轮啮合效率计算方法。首先,将驱动桥系统简化为多支撑轴系耦合模型,计算不同载荷工况下系统变形引起的齿轮啮合错位量。然后,基于齿轮机床加工参数计算实际齿面,并采用齿轮摩擦加载接触分析(frictional loaded tooth contact analysis,FLTCA)方法求解得到实际运行工况下齿面载荷分布与啮合效率。最后,通过驱动桥台架试验对比不同工况下齿轮副齿面载荷分布和啮合效率。试验结果表明:系统变形对准双曲面齿轮齿面载荷分布具有不可忽略的影响。同时,该试验验证了驱动桥准双曲面齿轮啮合效率计算方法的有效性。
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基于轻量型空间特征编码网络的驾驶人注视区域估计算法
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张名芳, 李桂林, 吴初娜, 王力, 佟良昊
清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
1
): 44-54. DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.26.045
Abstract
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(8115KB) (
108
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实时监测驾驶人注视区有助于人机共驾汽车理解并判断驾驶人的意图。针对车载环境下算法精度和实时性难以平衡的问题,提出了一种基于轻量型空间特征编码网络(lightweight spatial feature encoding network,LSFENet)的驾驶人注视区估计算法。通过人脸对齐和眼镜移除步骤对采集的驾驶人上半身图像序列进行预处理,得到左右眼图像和人脸关键点坐标;在MobileNetV2的基础上构建基于GCSbottleneck模块的LSFENet特征提取网络,集成注意力机制模块增强关键特征权重,生成左右两眼特征;利用Kronecker积融合眼部与人脸关键点特征,将连续帧图像融合后的特征输入循环神经网络中,得到该图像序列的注视区域估计结果;利用公开数据集和自制数据集对新算法进行测试。实验结果表明: LSFENet算法的注视区估计准确率可达97.08%,每秒能检测约103帧图像,满足车载环境下运算效率和精度需求;LSFENet算法对注视区1、2、3、4、9的估计准确率均在85%以上,且对不同光照条件和眼镜遮挡情况均具有较强的适应能力。研究结果对驾驶人视觉分心状态识别具有重要意义。
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基于多元自适应回归样条的汇合决策行为模型
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李根, 翟伟, 黄海博, 任皎龙, 王登忠, 邬岚
清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
1
): 55-62. DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.21.019
Abstract
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(2764KB) (
199
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为研究高速公路车辆汇合决策行为,采用一种非参数回归模型——多元自适应回归样条(multiple adaptive regression splines,MARS)模型建立了汇合决策行为模型。同时,采用美国下一代仿真(next generation simulation,NGSIM)项目中搜集的车辆轨迹数据US-101数据集,提取了速度差、纵向间距、横向位置和车线碰撞时间等参数作为影响变量,进行训练和预测,并与分类回归树、梯度提升决策树、随机森林、逻辑回归等模型进行对比。研究结果表明:汇合车辆与主线车道前车之间的速度差对汇合决策行为影响最大;MARS模型和梯度提升决策树模型对汇合决策行为的预测错误率分别低至0.141和0.138,准确性略高于分类回归树、随机森林和逻辑回归模型,但MARS模型的复杂度远低于梯度提升决策树模型,且能够生成显性表达式,反映影响变量之间的交互作用,利于工程应用。MARS模型能够准确预测汇合决策行为,可用于车辆辅助驾驶及自动驾驶系统。
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航空煤油多液滴蒸发特性实验
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王方, 韩琪炜, 李典望, 金捷
清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
1
): 63-74. DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.26.048
Abstract
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82
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燃烧室中燃料经喷油嘴或甩油盘等装置破碎、雾化成含有密集微小液滴的液滴群,液滴群在燃烧室的高温对流环境中先蒸发,而后与高压空气混合燃烧。该文开展了多液滴蒸发实验,旨在解决以往研究中以单液滴蒸发代替实际工况中液滴群蒸发产生的忽略液滴间相互作用的问题,为多液滴蒸发数值模拟理论提供实验数据支撑。该研究使用高速摄影机拍摄石英纤维悬挂的航空煤油液滴在高温400、500和600℃静止工况下蒸发的过程,并处理特定帧数的图片得到液滴蒸发特性曲线;多液滴蒸发实验中选择的液滴间距范围为1~4倍液滴直径。结果表明:多液滴的平均蒸发速率随着液滴间距的增大而增大,最终趋近于单液滴的平均蒸发速率,且近似成指数规律;液滴间距超过临界间距时,双液滴可看作2个独立的单液滴,此时的平均蒸发速率与单液滴平均蒸发速率基本没有区别;当2个液滴足够接近时,双液滴的平均蒸发速率降到单液滴的80%~90%。随着温度升高,液滴之间的影响距离会增大。该文得到了双液滴和三液滴蒸发的实验数据,以及双液滴关于液滴间距和温度的经验公式,实验结果与理论分析结论相吻合,为多液滴蒸发模型提供了实验数据支撑和理论创新依据。
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船用螺旋桨水动力、空化和低噪声集成设计
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杨琼方, 黄修长, 李晔
清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
1
): 75-89. DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.26.043
Abstract
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(13271KB) (
134
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该文以开源软件OpenProp为基础,集成螺旋桨无空化噪声理论公式、空化噪声估算经验公式和新Burrill图谱,构建了船用桨水动力、空化和低噪声集成设计软件OpenProp+。OpenProp+的核心功能包括:完成桨叶几何设计并可信预报敞水性能曲线;判断桨叶有无空化产生,量化并确定空化范围,输出无空化工况的声压谱源级与中纵剖面声指向性图,估算空化噪声谱源级。当设计桨叶时,先确定相对最优的叶片数、直径和转速等总体参数,再优选叶型参数,设计考虑具体包括确定弦长分布规律、应用大侧斜设计要素、适当增加0.70
R
~0.95
R
(
R
为桨叶半径)叶截面最大厚度。桨叶最佳侧斜角临界值位于侧斜度50.0%~70.0%,设计初值可取60.0%。OpenProp+一体化设计效果由低噪声5叶桨设计给予检验,反馈良好,可直接服务于船用桨工程设计。
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进气畸变对重型燃气轮机燃压缸流动特性影响
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石云姣, 赵宁波, 郑洪涛
清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
1
): 90-98. DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.26.037
Abstract
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(12798KB) (
58
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针对重型燃气轮机的压气机和燃烧室匹配中存在的燃压缸进气流场畸变问题,采用数值模拟方法对燃压缸在不同进口畸变模式、畸变位置和畸变度条件下的流动特性和性能变化规律进行分析。结果表明:进气畸变模式中的周向畸变相比径向畸变会明显削弱燃压缸的整流效果,导致总压损失和畸变度升高;随着径向畸变速度峰值出现位置下移,进口段的气流分离位置后移,出口截面下侧来流高速区面积和速度峰值增加;同种畸变模式下,进口畸变度的增加对流场分布特性影响较小,但会增加总压损失和出口截面畸变度。
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面向智能制造的微服务聚类与选择方法
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王立平, 史慧杰, 王冬
清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
1
): 109-116. DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.21.023
Abstract
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(2244KB) (
228
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智能制造要求工业软件能够实现敏捷开发,对工业软件应用微服务架构是当下重要的研究方向。为了提高开发效率,需要将微服务形式的功能组件发布在互联网中并构建微服务库进行管理,供用户根据需求挑选。面对用户日益复杂的业务需求,需要微服务库能够将其所包含的大量微服务进行组合来拓展所能实现的功能。针对服务组合过程中的检索和选择2个环节,分别设计了基于微服务的功能需求与非功能需求的服务聚类和服务选择算法,在微服务库中选出最优的微服务组合提供给客户。实验结果表明,所提出的聚类与组合方法取得了良好的效果,提高了用户的满意度并实现了微服务的高效利用。
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条形状精细纹理的触觉感知深度识别阈值
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张守胜, 庄滕飞, 方星星, 朱华, 唐玮
清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
1
): 135-145. DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.22.033
Abstract
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(11894KB) (
79
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触觉对人类感知外部世界起着重要作用,但是由于触觉机制复杂、涉及的感知单元众多,因此人类对触觉的认识依然有限。该文利用认知行为学、摩擦学和脑电图法基于皮肤的“感”和大脑的“知”系统研究了条形状精细纹理触觉感知深度识别阈值涉及的摩擦振动特征和大脑触感激活反应,通过单通道触感神经元群模型初步验证了纹理刺激强度和神经元兴奋性对触觉感知的影响。结果显示:随着纹理深度的增大,手指触摸的形变摩擦比例增大,人对纹理的主观感知增加,纹理识别正确率提高,人的平均触觉感知深度识别阈值为11.60 μm;纹理深度与载荷指数、振动信号最大幅值、递归参数熵、最长竖直线段长度、脑电(EEG)信号P300成分幅值的峰值均呈显著正相关关系,与P300成分的潜伏期呈显著负相关关系;当纹理深度超过触觉感知深度识别阈值后,触摸振动信号的频谱幅值和非线性特征参数显著增大,振动信号主频增大到Pacini小体的最佳感知频率范围,振动信号系统从稳态模式转变为突变模式,大脑脑区的激活强度和面积增大,大脑的神经元活动以及大脑对触感信息的加工强度显著增强,触觉识别速度显著提高;单通道触感神经元群模型可有效模拟真实脑电信号,神经元群的兴奋度越高,触感越强,则脑电信号的频谱主频越小、幅值越大。
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中心分级燃烧器流-热-声动态特性实验研究
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金明, 陆羽笛, 李原森, 柳伟杰, 葛冰, 臧述升
清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
1
): 99-108. DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.21.017
Abstract
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(14544KB) (
74
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通过高频粒子图像测速法(particle image velocimetry,PIV)及高速相机、压力传感器、光电倍增管等,研究中心分级燃烧器流-热-声动态特性,揭示了中心分级燃烧器单级旋流和中心分级火焰的流动及热声稳定性的变化规律。结果表明:主燃级为旋流火焰时,预燃级的旋流空气会破坏流场中的回流区,加剧主燃级火焰的不稳定性,而预燃级为旋流火焰时可将主燃级火焰的脉动压力幅值降低76.8%;燃烧热负荷增大导致气流加速膨胀,诱发射流剪切层产生更高强度的旋涡,预燃级与主燃级火焰相互干涉可加速旋涡的耗散,改变了旋涡的脱落频率;与单级旋流火焰相比,主燃级和预燃级火焰干涉区的火焰脉动最剧烈,且主燃级射流外剪切层的大尺度旋涡加剧了主燃级火焰的脉动。
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单舵轮AGV叉车的激光雷达定位与路径跟踪
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姚铭, 段金昊, 邵珠峰, 苑韶伦, 苏云州
清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
1
): 117-129. DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.21.022
Abstract
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(9753KB) (
207
)
自动引导车(automated guided vehicle,AGV)叉车是工业领域重要的物料运输装备,其定位精度和路径跟踪精度是提高物料运输效率、工厂自动化及智能化水平的重要基础。该文以医药行业室内结构化环境下的单舵轮AGV叉车为对象,利用基于密度的有噪声空间聚类(density-based spatial clustering of applications with noise,DBSCAN)算法和快速迭代最近点(fast iterative closest point,FICP)算法实现了基于反光柱的激光雷达导航定位,并提出了基于距离的异常点剔除规则,保证定位结果的稳定性及算法的鲁棒性。利用Kalman滤波算法,融合激光雷达、角度传感器和惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)的定位数据,提升了定位精度。对于AGV叉车的路径跟踪问题,建立了比例积分(proportional-integral,PI)控制器,设计了基于三阶Bézier曲线的圆弧路径,并对Bézier曲线的参数进行了优化,避免了曲率突变,提高了路径跟踪精度。实验结果表明,基于DBSCAN和FICP算法的激光雷达定位算法能够实现±3 mm的定位精度,实现了AGV叉车的准确定位;基于Bézier曲线改进后的圆弧路径跟踪误差降低了72%,直线和圆弧路径动态跟踪精度控制在25 mm以内,工作站点的重复定位精度达±12 mm,达到了预期设计要求。
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数据采集终端用分布式印制差分低通滤波器
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刘金全, 王骞, 许剑, 胡强, 曾庆, 巨乾宇
清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
1
): 130-134. DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.21.018
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(3391KB) (
146
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为解决高速数据采集终端的抗干扰问题,该文基于阶梯阻抗谐振器,提出了一种分布式印制差分低通滤波器,其中高阻抗传输线利用松耦合的差分线对实现,低阻抗传输线利用紧耦合的差分线对实现。为减小滤波器尺寸,高低阻抗传输线均以折叠线形式实现。作为示例,采用分布式印制方法,利用FR4三层印制电路板设计了低成本的差分低通滤波器,截止频率为3.5 GHz,可有效覆盖高速数据采集终端的工作频率。该差分低通滤波器可应用于高速数据采集终端,解决高速采集和无线互联之间的互扰问题。
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高纯锗探测器制作和运输中产生的宇生放射性核素
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张秋丽, 张鹏, 景明坤, 曾志, 马豪
清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
1
): 146-154. DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.22.025
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0
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(5031KB) (
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暗物质探测和寻找无中微子双β衰变(0υββ)等稀有事例实验是当前重要的基础前沿课题。高纯锗(HPGe)探测器具有极低本底,成为开展此类研究的重要设备。然而,探测器在制作和运输过程中会被宇宙射线活化,产生的长寿命宇生放射性核素对本底有长期贡献,会严重影响稀有事例实验的探测灵敏度。该文研究了一个新定制的高纯锗探测器在生产和运输中产生的宇生核素。该探测器在制作完成后立即运送到中国锦屏地下实验室(CJPL),而后在不同时间测量该探测器在屏蔽条件下的本底能谱。利用GEANT4 Monte Carlo程序模拟锗晶体内、外宇生核素的衰变能谱并计算了宇生核素的探测效率,最终通过能谱分析得到宇生核素的比活度,即锗晶体中
57
Co: 0.016 mBq/kg,
58
Co: 0.046 mBq/kg,
54
Mn: 0.012 mBq/kg;结构铜中
57
Co: 0.452 mBq/kg,
58
Co: 1.245 mBq/kg,
54
Mn: 0.382 mBq/kg,
60
Co: 0.389 mBq/kg。该结果有助于深入理解本底能谱的构成,同时该文计算宇生核素比活度的思路可以为使用高纯锗探测器开展稀有事例探测的宇生本底评估提供参考。
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某小型模块化反应堆核电站二回路系统变工况特性
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王鑫, 赵钢, 曲新鹤, 王捷, 王鹏
清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
1
): 155-163. DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.26.039
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(4665KB) (
152
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小型核电站具有规模小、投资成本低、功率可调节灵活等特点,用途比较广泛。核电站二回路系统变工况分析对优化核电机组运行模式和提升核电站经济效益具有重要意义。首先,该文针对某小型模块化反应堆核电站二回路系统,使用EBSILON软件搭建了系统模型;其次,在完成模型精确性验证后,使用该模型开展了变工况分析;最后,计算了不同功率水平、汽轮机背压、回热加热器切除方式下二回路系统的关键热力性能参数。结果表明:功率水平会对发电效率、热耗率、回热抽汽系数、高/低压缸出力份额等多项参数造成影响;对该影响的定量分析显示,适当降低汽轮机背压有利于提升机组性能,当功率水平为100%热耗率验收工况(turbine heat acceptance,THA)时,若背压设计值下调2.0 kPa,则二回路系统热耗率降低272.338 kJ·(kW·h)
-1
。此外,回热加热器切除方式会影响二回路系统热力性能,但不同切除方式产生的影响不同。以主给水温度为例,高压回热加热器部分或全部切除将导致主给水温度降低30℃以上,但仅切除低压回热加热器L
1
基本不影响主给水温度。
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低气压富氧环境对典型织物燃烧特性的影响
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贾旭宏, 汤婧, 马俊豪, 田威, 张晓宇, 代尚沛, 丁思婕
清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
1
): 164-172. DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.26.040
Abstract
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(10710KB) (
81
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室内富氧可满足人们在高高原地区的补氧需求,同时也会带来额外的火灾隐患。该文模拟高高原低压富氧环境,研究低气压下(60.5 kPa)不同氧浓度(21.0%、27.0%、33.0%和39.0%)对室内典型织物——纯棉和涤纶燃烧过程的影响,分析了织物火焰形态、点燃时间、质量损失速率、热释放速率和总热释放量等燃烧核心参数的变化。实验结果表明:在低压常氧环境下,纯棉和涤纶的点燃时间分别缩短了3.6%和7.8%,有焰燃烧时间分别增加了46.8%和197.0%,涤纶熔滴燃烧时间增加了3.0倍。随着氧浓度增大,2种材料的点燃时间、质量损失速率的达峰时间和热释放速率达峰时间均缩短,火焰高度有所增加,质量损失速率峰值和热释放速率峰值均大幅增加。涤纶燃烧效率提高了68.1%,总热释放量增加了1.2倍,且熔滴燃烧时间增加了3.1倍,纯棉燃烧变化则不明显。若以热释放速率峰值作为火灾危险性的判断依据,则织物在气压为60.5 kPa、氧浓度约为30.0%的条件下燃烧与在常压常氧下燃烧发生火灾的危险性相当。
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基于本体的公路工程安全领域知识建模和应用
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刘广宇, 安芃, 伍震, 胡振中
清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
2
): 224-234. DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.22.054
Abstract
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针对工程安全管理中普遍存在的知识缺口问题,提出一套基于本体技术实现领域知识建模和更新的方法。以公路工程领域为范例,从行业标准规范的文本数据中自动提取安全知识,构建领域知识图谱;通过知识模型与建筑信息模型(BIM)的结合,开发安全管理应用场景,展示本体引导的知识图谱对工程安全管理的辅助作用。领域本体在知识图谱中作为本体层结构,表示为一个包含7个层级、390个有效节点的多维度层状结构;基于本体层的引导开发知识提取算法,从海量文本中提取网状知识结构,形成知识图谱的数据层。知识模型的更新采用由数据层到本体层的知识流动方式;提出基于类属关系、构成关系和实体核心词聚类的3类方法,实现本体层的更新。将知识模型关联实际项目的BIM,从安全管理的应用层面出发,验证了本体的引入在知识的组织和扩展中起到良好效果,展现了知识模型与BIM的结合呈现出的智能化应用前景。该研究为领域知识图谱的构建、更新、应用全过程提供了一个完整的范例,对于本体更新过程实现了方法创新,拓展了知识图谱的应用领域和技术思路,有助于提升工程安全管理的信息化水平。
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工程建设企业创新的影响机理
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张亚坤, 张旭腾, 唐文哲
清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
2
): 235-242. DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.22.055
Abstract
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(1345KB) (
195
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在业务开展过程中,工程建设企业要解决技术问题、协调多方关系、适应客户需求及市场条件、兼顾环境保护和社会发展,企业需要通过不断创新提升自身能力,如何促进创新已成为工程建设企业面临的关键问题。该文从工程建设企业的视角出发,通过问卷调研和访谈对工程建设企业创新进行了系统、深入的分析,构建了工程建设企业创新理论模型,综合考虑工程项目创新和企业创新能力,揭示了工程建设企业创新的影响机理及其对企业绩效的关键作用,揭示了企业创新制度、组织间知识共享、项目实施流程、工程项目创新、企业创新能力与企业绩效之间的关系。结果表明:企业创新制度能够影响组织间知识共享和项目实施流程,进而促进工程项目创新和提高企业创新能力,最终实现企业绩效提升。该研究结果可为工程建设企业提供重要的理论和实践指导。
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北京土地市场的赢者诅咒现象
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李恩源, 刘洪玉, 朱恩伟
清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
2
): 173-180. DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.22.045
Abstract
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土地市场是房地产市场的重要组成部分,是房地产市场能否实现平稳健康发展的关键,对宏观经济、政府财政和金融稳定具有重要影响。然而,中国土地市场中参与者盲目扩张、不理性购地的现象突出,不利于稳地价、稳房价、稳预期政策目标的实现和土地市场的健康发展。该文利用北京土地市场企业参与竞拍的微观数据,分析赢者诅咒现象是否存在;并通过构建股票市场收益率的决定模型,分析其影响因素。结果表明:赢者诅咒现象存在于北京土地市场,市场会对最终出价溢价率高的竞得者产生负面评价,联合竞拍等方式有助于参与者合理出价。
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上市房企购地行为与企业资本市场表现
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陈子潇, 梁尧, 刘洪玉
清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
2
): 181-188. DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.22.053
Abstract
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256
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研究上市房企购地行为与其资本市场表现的关系,有助于上市房企进行市值管理以及资本市场投资者评价、选择上市企业。该文以中国A股上市房企为研究对象,通过回归分析研究房企在2009—2021年间购地数和进入城市数等购地行为对企业投资价值和风险的影响。研究结果表明:整个研究期间,上市房企投资价值与进入城市数之间存在倒U形关系,一定范围内企业投资价值随着进入城市数的增多而提高;在2017年以来的市场下行期,进入城市数对房企投资价值的提高效果降低,同时对房企风险的提高效果增大,表明资本市场对房企区域扩张型购地的反应发生了变化;购地数对房企资本市场表现的影响不及进入城市数显著;非国有、小型或上市时长较短房企的资本市场表现受其购地行为的影响更显著。建议房企关注资本市场的反馈并及时调整购地策略;资本市场投资者关注区域深耕型房企;政府要重视市场结构变化,从关注房企投资需求向关注最终空间使用需求的方向转变。
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建筑工业噪声对工人学习效率的影响——基于脑电的研究
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曹新颖, 郑德城, 秦培成, 李小冬
清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
2
): 189-197. DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.22.050
Abstract
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为研究建筑工业噪声对建筑产业工人学习效率的影响,招募29名建筑工人作为被试进行实验。将工业噪声类型分为平稳噪声与复杂噪声,每组被试均随机进行特定噪声类型下的对照组(日常白噪声)、低噪声组(均值60 dB (A))、中噪声组(均值70 dB (A))和高噪声组(均值80 dB (A))4个不同级别噪声干扰下的实验。通过脑电(EEG)特征提取与认知科学结合的方法收集并研究被试在不同噪声类型与级别下的行为与认知状态数据。结果显示:与平稳噪声环境相比,复杂噪声环境更容易导致工人的学习效率降低。相同噪声类型下,噪声级别大小对工人学习效率的影响无显著差异。不同噪声类型对工人认知状态的影响无显著差异。复杂噪声环境下不同级别的噪声对工人认知状态的影响无显著差异。平稳噪声环境下不同级别的噪声对工人的认知负荷的影响不存在显著差别,但是对注意力的影响存在显著差异。相关性分析结果表明:注意力与认知负荷呈负相关,反应时间与正确率不相关,注意力和认知负荷与正确率不相关,注意力与反应时间呈负相关,认知负荷与反应时间呈正相关,由此验证了认知状态在噪声与工人的学习效率之间存在中介效应。该研究结果为制定针对性措施降低噪声对建筑工人认知状态的影响提供了科学依据。
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塔吊与工人空间交互下危险场景自动检测
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张知田, 王园园, 罗柱邦, 郭子扬, 郭红领
清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
2
): 198-204. DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.22.047
Abstract
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塔吊作业具有持续时间长、范围大以及与工人空间交互复杂的特点,导致塔吊事故频发且往往损失重大。为了提升塔吊运行相关危险场景检测的及时性和有效性,该文基于信息化手段,提出了塔吊运行过程中危险场景的自动检测方法。该方法基于建筑信息模型(BIM)、传感器和计算机视觉等技术,通过获取塔吊运行状态与工人作业状态,分析两者之间的空间交互关系,在判别规则的基础上实现了危险场景自动检测。案例应用表明,该自动检测方法是可行的和有效的。
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专家危险识别轨迹对建筑工人安全教育的影响——来自眼动实验的证据
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付汉良, 谭玉冰, 夏中境, 郭晓彤
清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
2
): 205-213. DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.22.027
Abstract
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建筑行业的大多数事故是由未被识别的安全隐患引起的。该研究将专家危险识别眼动模型示例(EMMEs)引入建筑工人安全教育过程,并探究它对不同经验程度工人的安全教育效果。根据是否进行EMMEs干预划分实验组及对照组,并搭建8个虚拟的施工现场危险场景作为实验刺激素材,使用眼动仪分别记录高、低经验组建筑工人对不同场景下危险识别过程中的眼动数据,并从识别准确率、识别完成时间和识别顺序规范性3个维度探究危险识别绩效的变化。结果表明: EMMEs干预组的危险识别绩效显著高于无干预组;在危险识别前测实验中,高经验组的识别绩效远好于低经验组;EMMEs的干预效果具有专业知识逆转效应,低经验组识别绩效在干预后的提升程度远好于高经验组。该研究证实了EMMEs对施工安全教育的影响效果。
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新型建筑工业化视角下集成数字交付理论体系构建
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卢昱杰, 卢家辉, 王硕, 毛晔, 张绮珑
清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
2
): 214-223. DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.22.046
Abstract
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集成数字交付(IDD)是一种新型项目管理模式,它利用数字化技术整合工作流程并连接项目利益相关者,能够为新型建筑工业化提供管理机制层面的支持。目前,中国IDD模式的实践仍处于起步与探索阶段,存在实施流程不明确、技术体系不清晰和数据利用不高效的问题。针对这些问题,该文结合中国装配式项目的工程管理特征,构建了IDD理论体系,涵盖项目流程框架、关键技术体系和数据应用模型3个部分。利用价值链模型和典型工程案例分别从理论与应用角度分析了IDD模式为建筑业带来的赋能和增值效果,为中国建筑业推广IDD模式提供了科学依据和实践指导。
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宁夏“互联网+城乡供水”工程项目建设运维影响要素分析及管理建议
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赵珩, 李芍毅, 唐文哲, 王忠静, 胡森昶
清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
2
): 243-249. DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.22.049
Abstract
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“互联网+城乡供水”工程项目旨在满足城乡居民用水需求,推动地区经济社会发展。该文选择宁夏“互联网+城乡供水”工程项目为研究对象,基于文献综述和专家访谈,结合“互联网+城乡供水”工程项目特点,辨识出“互联网+城乡供水”工程项目建设运维的13个影响要素。应用因子分析法进行关键因子提取,得到3个关键要素组: “互联网+城乡供水”工程项目利益相关方合作管理、“互联网+城乡供水”工程项目信息化管理、“互联网+城乡供水”工程项目标准化管理。据此提出了相应管理建议:加强“互联网+城乡供水”工程项目利益相关方合作管理;搭建“互联网+城乡供水”工程项目信息化管理平台;推行“互联网+城乡供水”工程项目标准化管理。该研究揭示了“互联网+城乡供水”工程项目全生命周期管理重点问题,提出了针对性解决措施,并为“互联网+城乡供水”建设运维管理信息化与标准化提供了依据。
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伙伴关系视角下“互联网+城乡供水”工程管理——以宁夏供水系统为例
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彭颖政, 李芍毅, 胡森昶, 吴泽昆, 唐文哲, 王忠静
清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
2
): 250-258. DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.22.051
Abstract
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在国家推动重大水利工程建设的背景下,宁夏地区积极参与“互联网+城乡供水”工程的建设。“互联网+城乡供水”工程管理是决定“互联网+城乡供水”工程成败的关键,但是现有研究仅浅析了供水工程管理在城乡供水工程中的应用,缺乏供水工程管理、伙伴关系与项目绩效关系的实证研究。该文以宁夏地区供水系统为例提出基于伙伴关系的供水工程管理模型,并通过调研问卷建立结构方程模型进行验证。该研究结果揭示了“互联网+城乡供水”工程管理、伙伴关系与项目绩效之间的作用机理;验证了利益相关方的伙伴关系有助于加强工程前期论证与设计管理、施工管理和运维管理,进而实现供水系统运行和项目绩效。该研究结果可为“互联网+城乡供水”工程管理提供理论与实践指导。
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灌区对塔里木盆地西部极端暴雨的影响
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刘家辉, 倪广恒
清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
2
): 259-270. DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.22.035
Abstract
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塔里木盆地灌区支撑着当地的经济和社会发展,而近年来盆地内部的暴雨事件严重威胁人民群众的生命财产安全。该文通过中尺度气象模式(WRF)设置有无灌区的对比模拟实验,以2021年6月15日盆地西部的暴雨(“6·15”暴雨)为例,发现灌区使暴雨强度增加,并揭示了灌区对暴雨水汽输送过程和暴雨形成的影响机制。结果表明:由偏东急流引起的大量水汽向盆地西部输送是“6·15”暴雨形成的主要原因;灌区对水汽输送的阻挡作用使输送区域至暴雨区域的水汽增加,且灌区和山区地形的共同影响使水汽抬升作用增强,导致更多水汽在暴雨落区集中,使暴雨雨量增加。
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基于Kalman滤波的供水管网水力模型用水量动态估计
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吴珊, 吴雨晨, 侯本伟, 韩宏泉
清华大学学报(自然科学版) 2024, 64 (
2
): 271-281. DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.22.037
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节点用水量的动态估计是供水管网水力模型动态更新的主要工作,以扩展Kalman滤波(EKF)为代表的数据同化方法已被应用于管网水力模型参数动态校核和估计中,但现有研究未考虑用户节点24 h用水模式对节点用水量估计的影响。该文研究了节点用水模式先验信息对EKF方法节点用水量动态估计结果的影响。根据用户24 h的用水模式和
t
时刻用水量估计值预测
t
+1时刻节点用水量,并采用
t
+1时刻管网测量数据校正
t
+1时刻节点用水量预测值。案例管网的应用结果表明:与现有研究中应用的EKF方法相比,考虑用水模式的扩展Kalman滤波(IEKF)方法对应的用水量估计平均绝对百分比误差降低了15.93%,节点用水量时变曲线的Nash-Sutcliffe效率(NSE)系数值提高了0.40,且2种方法的计算时间相近;与推断测量Kalman滤波(IMKF)相比,IEKF方法对应的用水量估计平均绝对百分比误差降低了12.20%,节点用水量时变曲线的NSE系数值提高了0.35,计算时间缩短了99.8%。在节点用水量估计问题中,考虑用水模式可以显著提高EKF方法的计算精度。
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