
在产业技术快速变革背景下,创新驱动对中国汽车产业升级及其价值链重塑的作用机制亟待系统检验。该文以中国汽车制造业为研究对象,基于工业企业数据库、企业工商信息数据库、中国专利数据库、联合国进出口贸易数据库等,从产业演进与空间演化相结合的视角展开分析。首先,系统梳理了改革开放以来中国汽车产业在产业规模扩展、企业主体结构多元化和时空演化方面的特征,进而从全球价值链视角梳理汽车产业由合资主导向新能源与智能网联技术引领的阶段性升级路径。在此基础上,构建回归模型实证检验创新能力对汽车产业出口规模、出口比较优势、生产能力基础以及地区进入汽车产业价值链行为的影响。研究表明,创新能力显著促进汽车产业出口规模扩大与比较优势提升,并通过强化地区生产能力基础,提高地区进入汽车产业链体系的概率,从而推动产业空间扩散与价值链重构;进一步地,应用创新在提升生产能力基础和促进产业进入方面作用更为显著,而基础创新的作用相对有限,表明二者在产业升级中的传导机制存在差异;空间计量结果显示,基础创新具有正向空间溢出效应,而应用创新在竞争性维度上表现出负向溢出,但在生产能力基础方面呈现正向带动作用。研究结论表明,创新已成为连接产业升级与空间重构的重要机制,是推动中国汽车产业由规模扩张向质量提升、由低端嵌入向价值链跃迁转型的关键因素。该文为理解创新驱动下产业升级与空间重构的内在机制提供了经验证据,并为相关产业政策制定提供参考。
在全国统一大市场持续深化的背景下,充分发挥参与国内价值链的创新效应,已成为加快构建“以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进”的新发展格局,实现现代产业体系自主可控的重要路径。该文基于2007—2017年嵌入中国多个省级行政区的世界多区域投入产出表,在测算中国省际国内价值链参与度的基础上,考察了国内价值链对创新水平的影响与作用机制。研究发现:国内价值链参与度的提高,显著提升了各区域的创新水平,且这一促进作用在中国西部地区、全球价值链低参与地区更为显著;知识产权保护在国内价值链的创新驱动效应中发挥着门槛效应,只有当知识产权保护强度超过门槛值(0.085)后,国内价值链嵌入方能触发显著的创新驱动效应。以上结论为推动国内统一大市场建设、加快实现高水平开放与创新驱动发展提供了重要参考。
冲击式水轮机作为高水头、低流量的理想设备,常被布置在高海拔山地。其在运行过程中,高速含沙水流极易对给水机构造成破坏。为探究不同泥沙粒径对配水环及喷射机构的磨损特性,该文采用湍流模型和DPM(discrete phase model)离散相模型,对六喷嘴给水机构进行水-气-沙三相非定常数值模拟。结果表明:多喷嘴配水系统的分流作用,使下游流道内的颗粒数量大幅减少,因此磨蚀区域主要集中于上游流道和1-3号喷射机构内;在配水环流场中二次流现象显著,由于惯性效应和Dean涡的共同作用,磨蚀区域主要集中于弯管、分岔管附近和喷射机构内的涡流区域,表明给水机构内磨蚀主要受二次流主导;颗粒属性对喷射机构磨蚀具有显著影响,小粒径泥沙由于具有更强的随流特性,主要对喷针表面产生磨蚀。残留Dean涡在喷针收缩段被重新激发,强化了涡流区域颗粒聚集,使其和喷针表面的碰撞率增高,加剧了小颗粒对喷针的磨蚀;大粒径泥沙惯性效应强、随流性差,其运动轨迹和流线偏差大,主要对喷嘴外壳产生磨蚀;对于级配颗粒群,则呈现出明显的协同磨蚀效应,细颗粒主要集中作用于喷针表面,造成磨蚀性破坏,而大颗粒则更易冲击喷嘴壳体,导致该区域磨蚀加剧。
深隧泵站进水池由于特殊的池体结构容易出现旋涡,影响泵站安全高效运行,其涡旋特性研究对消除不良流态、优化进水池体型具有重要意义。该文以10∶1的比例尺构建了深隧泵站进水池缩尺试验模型,基于LBM-LES (lattice Boltzmann based large-eddy simulation)方法对缩尺模型涡旋特性进行数值模拟研究,并对比缩尺模型试验PIV (particle image velocimetry)流场测量结果验证该文应用的深隧泵站进水池数值模型的有效性及可靠性,随后基于数值模拟及试验结果研究临界工况附近进水池流场特性。研究结果表明:该数值模型预测结果与试验结果吻合良好,主要测点流速分量误差不超过5%,对涡旋结构的数量、分布及涡量强度预测结果与试验结果基本一致,右出流管道管口上方流态受多个旋涡系影响,左出流管道上方流态受1个旋涡影响,同时大量旋转方向相反的涡旋对围绕着主要旋涡系分别向进水池扩散段左右壁面延伸。该数值模型对相近领域介观模型构建具有借鉴意义,研究结果对深隧泵站工程实际运行具有重要参考价值。
针对传统方法难以测量离心泵旋转叶轮叶片表面压力的问题,该文构建了一种离心泵旋转叶轮叶片表面压力无线测量方法。该方法的核心为离心泵旋转叶轮叶片表面压力无线测量系统,主要包括薄型压力传感器、自主设计含线槽主轴、信号传感器放大器、动平衡可调同轴旋转固定基座等,实现了旋转叶轮叶片表面压力从叶片、主轴内数据线、联轴器处数据采集无线发射器到电脑端数据无线接收及存储器的精密传输和测量。基于清华大学流体机械综合试验台和所搭建的系统,对一台离心泵不同工况下叶轮叶片表面的4个测点进行了压力测量。试验结果表明,不同流量下,叶片压力面压力都高于吸力面压力,叶片尾部压力都高于头部压力。叶片头部正背面压差随流量的增大线性增大,叶片尾部正背面压差随流量的增大线性增大。不同流量下,叶片表面各测点的压力脉动主频均为叶轮旋转频率,次频为叶片通过频率和3倍叶轮旋转频率。主频幅值随流量的增大呈现先减小后增大再减小的变化,97%置信度的无量纲峰峰值随流量的增大而单调减小。
高空风能因风速高、功率密度大而具有良好的开发潜力,翼伞式风筝发电系统作为重要的高空风能利用形式,其在复杂湍流风场中的运行稳定性仍面临挑战。针对现有研究多聚焦定常风场或单一湍流工况、对湍流强度与控制参数耦合影响关注不足的问题,该文围绕翼伞式往复循环风筝发电系统,建立了包含翼伞、系绳及大气风场的动力学仿真模型,并设计了双闭环自动控制方法。通过与文献试验结果对比,验证了模型与控制框架的合理性。在此基础上,引入三维湍流风场,系统分析了不同湍流强度及吸引点仰角条件下系统的运行稳定性。结果表明,在中低湍流强度条件下系统能够保持稳定往复循环运行,而在高湍流条件下稳定性显著受控制参数影响,合理提高吸引点仰角有助于延缓稳定性劣化。相关结果可为复杂风况下翼伞式风筝发电系统的控制参数选取与稳定运行提供参考。
车用带气包空气弹簧是一种新型的节流管式空气弹簧,具有轻量化、低成本和空间排布性好等特点,其附加气包体积可变,动态特性变化范围宽,适用工况广,在智能底盘系统领域展现出巨大的潜力。但由于大振幅激励下气包的膨胀功效应、橡胶皮囊复杂特性及节流管内紊流特性等非线性因素的综合影响,准确预测其动态特性极具挑战。该文引入深度神经网络(DNN)的强非线性表征能力,对难以线性化处理的物理模型进行补偿,提出了一种基于物理-数据混合的带气包空气弹簧模型,用于预测大振幅激励下其动态特性。研究结果表明,在测试集35 mm和40 mm振幅输入条件下,混合模型的刚度和滞后角预测最大误差相比物理模型分别降低约6%和35%,模型性能得到显著提升。研究结果为带气包空气弹簧在新能源车辆智能底盘中的应用提供了理论依据和实践指导。
自动驾驶地图是支撑智能汽车安全运行的关键基础设施,尤其在道路形态复杂、路况变化频繁的国内城市道路场景,其对系统安全性和稳定性的作用更为重要。长期以来,地图生产主要依赖专业采集和人工标注,普遍受制于高成本、低效率和长更新周期,难以满足自动驾驶地图大规模覆盖和持续更新的需求。在这一背景下,端到端生成逐渐成为该领域的重要演进方向。围绕这一方向,该文从传统多阶段制图的局限出发,梳理自动驾驶地图生成技术的主要发展脉络,比较不同端到端方法在建模思路和实现路径上的差异,并进一步讨论大模型及视觉语言模型带来的新可能及其现实约束。在此基础上,该文对当前尚未解决的关键问题和后续技术演进趋势进行归纳和讨论。
针对自动驾驶单邻域搜索凸质量及多凸形转换可控性差的问题,该文提出一种基于可变微分邻域的自动驾驶车辆动态轨迹规划方法。首先建立自动驾驶微分邻域模型,将最大内切椭圆法融入微分邻域搜索模型,得到当前时刻最大微分邻域;然后设计涵盖纵向距离、横向偏差、安全裕度的评价函数,以实现下一时刻微分邻域的动态优选;最后通过障碍函数对可变微分邻域搜索的轨迹平滑性进行优化,并利用平均驻留时间法得到可变微分邻域搜索的切换稳定性指标,保证可变微分邻域搜索的多凸形转换可控性。实验结果表明:与现有常用搜索算法(单邻域搜索算法与迭代式区域膨胀算法)相比,可变微分邻域搜索算法在动态和静态环境下,凸空间启发式搜索性能明显提升,并且可行驶凸空间覆盖率分别提升20%和7%;在前后两次避障时,邻域切换稳定性收敛时间分别控制在0.6 s和0.4 s以内,同时速度的最大超调量仅为1.00%和2.94%;在动静态障碍环境下,可变微分邻域搜索算法能有效提升轨迹生成质量同时保持强可控性。
大型伺服压力机的功率波动加大了对电网侧容量的要求,该文针对六连杆机构大型伺服压力机的功率波动分析展开研究。建立了压力机六连杆传动机构运动学模型,得到了滑块及各杆件的运动与曲柄角度之间的关系,推导出包含负载功率和惯性功率的主电机输出功率解析模型,并结合试验数据分析了主电机输出功率在冲压循环周期内的波动规律及功率峰值形成原因。结果表明,功率解析模型能够有效反映六连杆机构伺服压力机的功率波动特征,较大的功率峰值发生在拉深垫开始作用和滑块刚经过下死点时,原因是在这2个时刻载荷大小发生快速变化或载荷方向变化引起了速度波动。
为降低Ⅳ型储氢瓶初步设计的难度与试错成本,该文提出了一种考虑封头应力的改进网格理论。基于该理论,设计了18种不同的纤维铺层方案。借助Abaqus软件与WoundSim插件,建立不同铺层方案下的气瓶有限元模型,分析了其在最小保证爆破压强下的应力分布。结果显示,纤维铺层角度、铺层顺序及环向铺层占比,均对复合材料层的最大应力值及其出现位置有显著影响。该文总结了铺层参数对复合材料层应力分布的基本规律,并确定了改进网格理论中的2个临界修正系数(螺旋向修正系数为1.667,环向修正系数为1.153)。该文可为Ⅳ型储氢瓶纤维铺层方案的快速设计与校核提供理论依据和工程指导。
针对现有喷涂厚度仿真方法难以兼顾计算效率和物理可解释性的问题,开展基于粒子系统的机器人喷涂厚度高效仿真方法研究。首先,提出了一种基于Unity的简化粒子系统仿真框架,通过简化物理建模实现实时仿真计算;然后,建立了基于拒绝采样算法的粒子初始发射速度方向概率密度函数逼近方法,使仿真在理论上可适用于任意分布模型;最后,开展了仿真精度和计算效率验证实验,并通过典型零件喷涂和工艺参数优化验证了系统的实用性。结果表明,所提方法可将仿真耗时从传统物理仿真方法的数十小时缩短至数十秒,在平板样件验证中仿真预测相对误差≤12%,可用于零件喷涂仿真和工艺参数优化。
高原机场和民航巡航空域的低气压环境,对火灾烟雾颗粒的光学特性影响显著,进而影响可见光和红外波段探测系统的探测精度。为揭示低气压环境对火灾烟雾颗粒物理和光学特性的影响机制,该文首先基于动压变温实验舱,搭建了三波长激光探测平台;其次,选取榉木、纸片、正庚烷和聚氨酯等典型燃料,在明火和阴燃工况下开展了低压燃烧试验;最后,采用多波长消光法测量了气溶胶的Sauter平均粒径和粒子浓度。结果表明:阴燃烟雾粒径随气压降低略有增加,波动范围不超过0.020 μm,稳定性较强;明火烟雾粒径则随气压降低显著减小,其中,正庚烷烟雾粒径波动范围超过0.200 μm,气压敏感性较高;阴燃烟雾浓度随气压降低呈先升高后降低的趋势,与光功率变化趋势相反;正庚烷粒子浓度随气压降低持续升高,而聚氨酯热解过程受氧分压调控,在低气压环境下生成过程受到抑制。该文研究结果可为实际货舱探测器的参数优化提供参考。
员工对作业场所的潜在风险识别能力不足是导致安全事故发生的关键原因,辅助性安全标志作为引导和优化个体行为决策的重要信息载体,能够有效助推风险识别过程,但其效果受到标志属性差异的显著影响,影响机制尚不清晰。该文采用探索性实验设计,通过眼动追踪技术与行为实验相结合的方法,系统探析了油气管道企业员工在面对不同颜色、形状与格式的辅助性安全标志时的眼动追踪指标及行为反应时、行为准确率2项关键行为指标,揭示了个体对不同属性标志的视觉注意特征与风险识别行为的轻推效应。实验结果表明:颜色(Partial η2=83.6%)与形状(Partial η2=55.2%)是影响视觉注意定向与风险识别行为准确率的关键因素,其中红色与三角形能迅速吸引视觉注意并显著提升行为准确率;格式是影响视觉注意维持的关键因素,红色与文字有利于维持视觉注意,图标可显著提升信息理解效率;颜色(Partial η2=90.3%)与格式(Partial η2=96.3%)是影响风险识别行为反应时的关键因素,红色与图标的行为反应时显著更短。辅助性安全标志的设计应系统考虑颜色、形状与格式间的协同效应。该文为油气管道企业优化辅助性安全标志设计和推动员工风险识别行为执行提供了理论与实证依据。
为探究基底微倾条件下液体燃料浸润多孔介质火蔓延特性,该文以煤油为燃料,黄土为多孔介质材料,开展了0°、3°、6°、9°坡度倾角及上下端点火位置耦合影响下的液体燃料浸润多孔介质火蔓延实验,测试并分析了火焰分区特征与火焰蔓延结构变化、火蔓延速率、多孔介质内部温度分布等火灾参数,揭示了基底倾角和点火位置对火蔓延过程的影响机理。实验结果表明,倾斜角度及点火位置的耦合作用对火焰蔓延过程有较大影响。具体而言,同一倾角下,下侧点火的火焰高度与传播距离均大于上侧点火。火焰沿上坡传播时,黄色火焰区高度随倾角增大而上升;火焰沿下坡传播时,黄色火焰区高度随倾角增大而降低。火焰向前蔓延时为匀速,同一倾角下,火焰沿上坡蔓延速率显著高于沿下坡蔓延速率,下坡侧点火时火焰蔓延速率随倾斜角度的增大而增大,上坡侧点火时火焰蔓延速率随倾斜角度的增大而减小。火焰前沿到达热电偶所在位置时,呈现出明显的“表层快、内部慢”的分层传热特征,相对于水平基底,倾斜基底的稳定燃烧温度低,并且达到稳定燃烧温度的时间更短、温度梯度更大。研究结果以期为黄土区域液体燃料的储存、使用及火灾环境保护提供理论依据。
控制棒是反应堆的核心功率控制装备,控制棒的步升或步降分别对应提升或降低反应堆的输出功率,因而棒位是反应堆运行过程中重要的待测参数。基于电容敏感原理的物位识别技术具备实现对棒位连续监测的潜力,可为反应堆反应性的精确调控提供基准。电容式棒位探测器灵敏度场分布的不均匀性是制约棒位识别精度的主要影响因素,为保障探测器的精度,需对探测器的灵敏度场开展设计及调控。该文梳理了电容式棒位探测器的灵敏度场分布特性,论述了灵敏度场不均匀性对探测器精度的影响,归纳了2类探测器灵敏度场的设计策略和特点,总结了电容式棒位探测器的后续研发思路。
控制棒水压驱动系统(CRHDS)是一种新型内置式控制棒驱动技术,驱动泵是控制棒水压驱动系统的关键动力设备,现有驱动泵旁路因调节阀门节流会带来回路振动噪声问题。该文完成了驱动系统旁路变流阻流固耦合性能实验,获得了可调流阻部件的减振消能特性,通过物理信息神经网络(PINN)结合非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行了减振消能特性的建模和多目标优化,对改进型减振消能部件性能进行实验验证并完成了高温工况流场消能机理分析。结果表明,驱动回路振动加速度随关阀角度先上升后下降,多级阀门受末级阀门关闭角度影响较大。PINN模型相比于纯数据驱动的模型具有更好的泛化性能和预测精度,优化后的减振部件加速度较变流阻流固耦合实验最优结果降低84.9%,并满足驱动回路额定压降需求。研究成果为控制棒水压驱动系统旁路消能设备的设计和应用提供指导。
微通道内多相流的优异换热特性已得到广泛研究,但微通道的制造公差在加工过程中难以避免。对于微通道而言,制造公差不能轻易忽略。该文采用高斯分布方法生成随机壁面粗糙度,系统探究粗糙高度和关联长度对小直径共流型微通道内液-液弹状流流动及换热特性的影响。通过与文献中流速、液膜厚度及Nusselt数的实验解析数据对比,验证了数值模型的可靠性。结果表明,粗糙壁面通过减小有效流通面积显著提高内部流速,结合快速Fourier变换(FFT)分析,粗糙壁面的最大液弹生成频率较光滑壁面提升16.3%。粗糙壁面的壁温及内部流体平均温度均显著高于光滑壁面,且粗糙高度对流动和换热特性的影响相较于关联长度更为突出。该文成果可为微通道相关工程设计和优化提供必要参考。
晶闸管控制的混合型移相变压器(thyristor controlled hybrid transformer,TCHT)可实现配电网柔性互联,其兼备经济性和可靠性。然而在实际工程中,用户下达的功率传输指令需要进一步映射至TCHT装置补偿的电压矢量档位,而配电网络元件参数的缺失会导致映射出现偏差。采用已有的路径寻优法虽然针对单装置可以搜索到最优的补偿档位,但是在多装置的场景下由于电网潮流的耦合特性难以实现协同性。为此,该文提出了基于多智能体强化学习的协同运行控制方法,将多TCHT装置的协同控制建模为Markov决策过程,通过在线学习训练出具有协同性的多装置调控路径。根据数值实验结果,该文所提出的方法相比于独立的路径寻优法,平均能够降低36.6%的所需调节次数和58.9%的平均调节偏差。
该文针对大动物单光子发射断层成像(single photon emission computed tomography,SPECT)系统传输矩阵测量耗时长的问题, 提出并验证了一种基于二维Gauss函数拟合的系统传输矩阵计算方法。该方法利用投影概率密度函数(projection probability density function,PPDF)在图像域上的连续性,通过采集稀疏点源数据即可构建系统传输矩阵。实验基于37 210个体素的实测数据(总采集时间124 h),利用1/4和1/9稀疏采样对该方法进行了评估。通过相对均方根误差(relative root mean square error,RRMSE)和结构相似性指示(structure similarity index measure,SSIM)定量评估系统传输矩阵精度,并利用热圆柱重建图像评价系统传输矩阵重建性能,与直接测量、重心Lagrange插值和三次样条插值方法进行了对比。结果表明,该方法在1/4和1/9稀疏条件下获得的系统传输矩阵的RRMSE分别为0.023±0.068和0.035±0.095,SSIM分别为0.997±0.003和0.996±0.006;重建结果可清晰分辨3.5 mm热圆柱,图像质量优于对比方法;系统传输矩阵计算时间分别为1.9 h和1.8 h。所提方法在保证成像精度的同时显著降低了测量和计算成本,为大动物SPECT系统传输矩阵的高效获取提供了一种可行途径。