卡特里娜飓风引起的新奥尔良市溃坝洪水演进过程模拟

卡特里娜飓风于2005年袭击了美国墨西哥湾沿海地区，给路易斯安那、密西西比和亚拉巴马等州带来了巨大灾难，造成经济损失800亿美元。其中位于路易斯安那州的新奥尔良市由于堤坝故障导致庞恰特雷恩湖湖水倒灌，80%的地区发生了洪水，损失尤为严重。为了动态且高效地模拟其溃坝后洪水的演进过程，建立了基于“体积法”与元胞自动机的溃坝洪水演进模型。模型通过设置元胞属性来考虑洪水流向以及不同土地覆盖类型的汇流差异性；提出了一种洪水淹没元胞多级分类的快速搜索算法(MLCFC),采用不同准则处理各类元胞以提高计算效率；利用“体积法”计算不同时刻元胞的水深来间接反映洪水演进的时空特性。以新奥尔良市为例，计算其溃坝发生后2～20 h不同时刻的淹没情况。结果表明，模型模拟的淹没过程符合溃坝洪水的蔓延特性；试验结果与遥感影像中提取的水体重合率为61.18%,能较好地模拟城市地区溃坝时洪水演进的时空特性。     

对称极坐标牛顿法潮流的直角坐标解法

为综合利用极坐标牛顿法潮流方程数少、雅可比矩阵J元素少以及直角坐标牛顿法中没有三角函数计算的特点,并克服极坐标牛顿法潮流J阵元素的不对称使其计算速度不理想的情况,提出一种对称极坐标牛顿法潮流的直角坐标解法.主要内容为,建立结构不完全对称的子阵形式的极坐标J阵,通过子阵建立子阵元素间的对应关系;拆分J阵元素的计算,建立子阵元素的部分对称关系;对J阵元素等计算公式进行三角变换,并按"二行+二列"的对称方式计算J阵元素;用四角规则而不是消元计算公式对J阵元素消元;将取倒的对角元素作为规格化因子以减少除法计算.新方法不但可实现J阵元素的部分对称计算,还可大量减少三角函数的运算以及消元过程中的除法运算,且无需计算公式直接完成消元计算.以IEEE-118节点系统为例,新方法生成J阵速度可提高约90％以上,潮流计算速度可提高约30％,并极利于编程.     

基于虚拟元-有限元耦合的隧道内道床干缩裂缝细观研究

为解释道床与盾构隧道管片产生脱空的现象，研究新混凝土在浇筑后由干燥收缩产生的裂缝机理。基于虚拟元推导任意多边形骨料的刚度矩阵格式，利用UEL子程序实现有限元与虚拟元的耦合计算，纯弯梁数值试验结果表明耦合法较有限元法计算效率明显提升，且具有较好的稳定性。在此基础上，建立细观尺度下新老混凝土的干缩数值模型，并通过圆盘干缩模型验证了模型参数。研究骨料和砂浆的应力分布、内部湿度与裂缝发展的对应关系以及新老混凝土表面和界面的应力发展。结果表明：①收缩过程中，骨料主要承受压应力作用，砂浆沿骨料边界的切线方向受骨料约束作用易形成收缩裂缝，在新混凝土表面首先出现大量微小裂缝，随后界面两端发生剥离; ②受表面下骨料的约束作用，新混凝土表面拉应力呈现“驼峰”分布。开裂后表面被划分为多个收缩区，收缩区边界受拉应力，内部受压应力；③界面的拉伸和剪切应力由两侧开始增加，并且随着界面剥离的增加不断内移。在界面内部未剥离区域内存在由界面附近骨料约束导致的局部压应力和剪切应力增大。     

可重构智能表面辅助的四元数调制无线通信系统

四元数调制(Quaternion Modulation,QMod)是一种新型高传输速率的极化调制(Polarized Modulation,PMod)技术,是未来卫星通信系统中极具潜力的多元调制方案之一。QMod将数据块分成4块,其中两块是传输数据信号,另外两块则映射到极化状态部分。每个极化状态块均有一位比特,那么它们可以产生4个极化状态组合。这些状态组合可以用来确定传输数据块在四元数4个不同维度中的位置,从而获得两位额外的传输比特。相比于传统的PMod技术,QMod有着更高的频谱效率。为了进一步挖掘QMod的潜力,介绍了由可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)辅助的QMod系统,同时推导了该系统的平均误码率理论上界,并在瑞利信道下进行了BER性能仿真。仿真结果表明,RIS辅助的PMod或者QMod系统即便在较低的SNR情况下仍有良好的BER性能,并且随着RIS单元数的增多,其BER性能会逐步提升。     

基于熵权物元模型的长三角幸福河层次评价

将幸福河概念与长江三角洲区域一体化发展战略相结合，基于自然、人类社会、人水关系3个系统构建了包含24个指标的长三角幸福河层次评价指标体系；引入需求层次理论，以基础Ⅰ层次、基础Ⅱ层次、提升Ⅰ层次、提升Ⅱ层次、幸福层次5个层次作为幸福河的层次评价等级，运用熵权物元模型，建立了长三角幸福河层次评价模型，并对2018年长三角三省一市幸福河层次等级进行了评价。结果表明，三省一市均处于转化中的中间状态，其中江苏省向提升Ⅰ层次转化，浙江省、安徽省向提升Ⅱ层次转化，上海市向幸福层次转化，说明区域整体幸福河层次处于较高水平，但稳定性较差。     

Pyrimidine:基于面向对象的遗传算法Python框架

Pyrimidine是开发用于实现遗传算法的通用框架.它也可以实现任何迭代模型,如模拟退火、粒子群算法.它的设计基于面向对象,利用了Python的元编程功能把群体看成个体的容器,又把个体看成染色体的容器,而容器是一个元类,用来构造不同结构的个体类和群体类,因为它是高度面向对象的,所以它容易扩展、改进.     

基于三维激光扫描数据的窗户边界提取方法

针对现有窗户提取算法中鲁棒性不高,边界规则化过程复杂的问题,该文提出了一种新的基于格网的窗户边界提取方法.首先采用PCA算法计算局部邻域内三个特征值,依据三个特征值的关系可完整提取建筑墙面点云;其次对墙面点云划分格网并二值化,粗提取窗户边界;然后基于粗提取的窗户边界格网统计分析,精确提取出窗户边界并二次建立格网;最后合并同一窗户的子窗户区域完成窗户边界的提取.经实例分析验证了该方法提取窗户边界的准确性.     

TiO2上的CuAg纳米粒子用于高效乙醛光降解

光降解乙醛(CH3CHO)是一种新型高效的乙醛去除方法，通常采用TiO2作为光催化剂。然而TiO2对乙醛吸附能力较弱，对产物的选择性较低，电子-空穴对重组率较高，严重限制了对乙醛的降解性能。本研究通过在TiO2上负载CuAg纳米粒子(CuAg/TiO2)，成功构建了高效稳定的光催化降解乙醛催化剂，有效解决了TiO2的固有缺陷。在自然光照射下，CuAg/TiO2对乙醛的降解率高达42.49%。连续4轮全光谱光催化降解乙醛，CuAg/TiO2活性均保持在98.89%以上。进一步的机理研究表明，CuAg/TiO2中的CuAg纳米粒子在光照下产生热电子，随后热电子转移到TiO2和吸附在Ag位点上的氧中。CuAg/TiO2上生成的超氧自由基能有效地降解乙醛，从而在乙醛降解过程中表现出优异的性能。