最新刊期
2017 年 第 49 卷 2 期
- 摘要：中文摘要: 国内外深部资源开采发展的现状表明，随着地球浅部矿物资源逐渐枯竭，深部矿产资源开采已然趋于常态。然而，由于深部岩体典型的"三高"赋存环境的本真属性及资源开采"强扰动""强时效"的附加属性，导致深部高能级、大体量的工程灾害频发，机理不清，难以预测和有效控制，传统岩石力学和开采理论在深部适用性方面存在争议。其根本原因在于，现有岩石力学理论都建立在基于静态研究视角的材料力学的基础上，已滞后于人类岩土工程实践活动，与深度不相关、与工程活动不相关、与深部原位环境不相关，亟需发展考虑深部原位状态和开采扰动的深部岩体力学新理论、新方法，破解深部资源开采的理论与技术难题。"深部岩体力学与开采理论"项目以提升中国深部资源获取能力为导向，针对中国深部矿产资源开采将全面进入1 000~2 000 m阶段这一基本现状，凝练了四大关键科学问题：1）深部岩体原位力学行为与地应力环境；2）深部岩体应力场-能量场分析、模拟与可视化；3）深部强扰动和强时效下的多相并存多场耦合理论；4）深部资源低生态损害协同高效开采理论与技术。结合关键科学问题的内涵，提出五大重点研究内容：1）深部岩体原位力学行为和地应力环境；2）深部采动岩体力学及多场多相渗流理论；3）深部采动应力场-能量场演化规律；4）深部岩体变形监测、安全预警与稳定控制；5）深部矿产资源生态化协同高效开采理论与技术。最后，将五大重点研究内容细分为九大前沿研究方向：1）深部岩体原位力学行为研究；2）深部围岩长期稳定性分析与控制；3）深部地应力环境与灾害动力学；4）深部强扰动和强时效下多场多相渗流理论；5）深部采动应力场-能量场分析、模拟与可视化；6）深部高应力诱导与能量调控理论；7）深部采动岩层变形监测预警与控制；8）深部煤矿安全绿色开采理论与技术；9）深部金属矿协同开采理论与技术。基于以上内容，初步构建了深部岩体力学与开采理论研究体系，以期为未来中国深部矿产资源开发提供理论基础与技术支撑。关键词：深部环境;矿产开采;工程灾害;岩石力学;理论与技术
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发布时间：2023-11-14 - 摘要：中文摘要: 当前，长江黄金航道面临着长江三峡枢纽和上游水库群联合运行带来的水沙条件新变化，以及防洪、航运、发电、供水、生态等水资源综合利用的新需求，亟待深入认识新水沙条件下航道演变机理及发展趋势，科学评估航道承载力及提升潜力，系统研发水资源综合高效利用目标下的航道整治技术，有效促进航道整治与生态环境保护的协调融合。"长江黄金航道整治技术研究与示范项目"以提高航道通过能力，实现长江航道资源高效利用为目标，凝练了四大关键科学和技术问题：1）水沙变化条件下长江航道演变机理及发展趋势；2）长江重要生物-生境对航道整治工程的响应机制；3）多因素影响下长江航道滩群联动整治方法与技术；4）基于河流完整性的航道整治生境融入及再造技术。结合关键科学问题和技术内涵，提出五大重点研究内容：1）研究长江不同类型河段复杂动力过程与滩槽演变的相互作用机理，预测长江航道演变趋势；2）研究长江生态航道的架构及评价体系；3）评估多功能河流航道承载力及可提升潜力；4）研究多库联调下山区河流卵石滩群联动航道整治技术、防洪-通航协同下中游强冲刷河段航道整治技术、下游复杂多分汊河段航道滩槽调控技术、径潮流河段深水航道协调治理与减淤技术等；5）研究长江航道整治工程的生境融入及再造技术，构建生态友好型航道整治模式。最后，将五大重点研究内容细分为八大前沿研究方向：1）新水沙条件下长江航道演变机理及趋势预测；2）长江生态航道架构及评价方法体系；3）多目标协同下长江黄金航道承载力及提升潜力；4）多库联调下卵石滩群联动航道整治技术；5）防洪-通航协同下强冲刷河段航道整治技术；6）复杂多分汊河段航道滩槽调控技术；7）径潮流河段深水航道协调治理与减淤技术；8）长江典型生态保护段航道整治技术。基于以上内容，初步构建长江航道整治技术研究体系，以期为提高黄金航道通过能力提供理论基础和技术支撑。关键词：长江黄金航道;整治技术;生态航道;航道承载力;研究构想与展望
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发布时间：2023-11-14
聚焦国家重点研发计划
- 摘要：中文摘要: 电力系统是国家重要基础设施，电网调度控制系统是现代大电网安全稳定运行的重要手段，也是国家级网络对抗中的重点攻击目标。中国电网已经全面建成了以网络隔离及边界防护为主的网络安全纵深防护体系，但面对以快速演进的恶意代码为主要技术手段的APT攻击，存在防护技术滞后于攻击手段、安全功能制约于业务功能、防护措施影响控制业务实时性等问题。可信计算是一种运算与保护并行结构的计算模式，通过保持计算环境及计算逻辑的完整性，为计算平台提供了对恶意代码、非法操作的自主免疫能力。基于可信计算技术，建立电力监测控制系统网络安全免疫系统，由控制主站系统电力可信计算平台、可信网络通信及可信现场测控终端构成，覆盖电力控制业务从现场监测、通信、计算分析、控制指令下达与执行全部环节，为电力控制系统提供了一种行之有效的主动防御机制。主站系统电力可信计算平台包括作为信任根的可信密码模块硬件和嵌入到操作系统内核的可信软件基两个核心组件，实现计算机的可信引导，对操作系统及应用程序的完整性度量、强制访问控制和强制执行控。电力可信计算平台在标准的信任链构建方法基础上，在操作系统引导器中植入度量代码，通过CPU实模式驱动下的可信密码硬件对系统引导程序代码完整性进行回溯度量。与当前通用的可信计算技术实现方式相比，电力可信计算平台将度量的起点从操作系统前推到操作系统引导器，从而使得系统安全性大幅度提升。结合电网调度控制系统中的安全标签机制，电力可信计算平台对应用进程实现了融合操作系统层和应用层的双重强制访问控制。结合调度数字证书系统，实现了应用程序预期值安全管理，确保预期值的真实性与权威性。电力可信计算平台使用了计算组件中的原生安全功能，无需对业务程序、逻辑和系统资源进行改动，避免了对在运业务系统进行大规模改造，在工程上切实可行。全面的测试及广泛的工程实践表明，电力可信计算平台消耗系统资源少，运行效率完全满足控制业务实时性要求，对业务功能没有任何干扰。基于可信计算技术构建的网络安全免疫系统，为电力监测控制系统提供了一套高效率、高强度防护机制，对恶意代码、非法操作具有主动防御能力，同时也适用于其他业务逻辑固定、系统更新不频繁、安全等级要求高的工业控制系统。关键词：可信计算;安全免疫;主动防御;信任链优化;强制访问控制;强制执行控制
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发布时间：2023-11-14
科学前沿
- 摘要：中文摘要: 地震作用下水工隧洞混凝土衬砌结构的动态响应是工程设计和安全评估的重要内容，建立科学合理的混凝土动力本构模型以及内水与衬砌动力耦合作用分析方法是衬砌结构抗震研究的关键环节。基于应变空间静力损伤本构的基本思路，对3维应力状态下混凝土静态拉、压损伤变量进行定义和求解；在此基础上，考虑静、动态荷载作用下混凝土本构关系曲线的相似性特点，建立了适宜编程的混凝土动态损伤本构模型。基于单相固体介质和流体介质动力分析的显式有限元法，结合耦合界面的边界条件，建立了水工隧洞内水与衬砌耦合作用的动力显式有限元分析模型，该方法可以直接进行逐步积分，无需联立方程组求解，大大简化了计算过程，可以方便地用于分析多种介质的波动传播问题。针对某水电站引水隧洞工程进行了实例分析，计算结果表明：1）各部位混凝土衬砌处于同步震动状态，但腰拱部位位移明显小于顶拱和底拱部位；2）地震作用下混凝土衬砌迅速进入损伤开裂状态，腰拱部位衬砌应力增加明显，损伤破坏严重；3）开裂破坏区由腰拱逐渐向两端扩展，与内水直接作用的内层衬砌结构是抗震设计的薄弱环节。该模型能够合理地反映水工隧洞混凝土衬砌的地震动响应特性，并为水工隧洞抗震设计提供了一种有效的分析方法。关键词：水工隧洞;混凝土衬砌;拉、压损伤变量;动力损伤本构;流-固耦合;显式有限元
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发布时间：2023-11-14 - 摘要：中文摘要: 壁面切应力的准确计算对深入了解泥沙输运及河道演变过程非常重要。当前研究多局限于顺直和微弯河道，对于急弯河道，水流受重力和离心力的双重作用，流态复杂，水面横比降大，并伴随横向环流，壁面切应力影响因素众多，各种计算方法的适用性有待进一步研究。开展180°;急弯水槽缓流试验，采用ADV流速仪以及Preston管监测水流的3维流速和动静水压强差分布，分析急弯河道水流纵向流速、横向环流以及湍动能重分布特征。基于以上水流特征，选取4种经验公式法及k-ε数值模拟法计算该水槽控制断面的壁面切应力，对比发现湍动能法、Preston管经验公式法以及k-ε数值模拟法的计算结果不仅在分布规律上，而且在数值大小上都吻合良好，可用于急弯河道壁面切应力的计算。利用数值模拟法计算该水槽内河床及岸坡的壁面切应力分布，结果表明：在进口顺直段内，壁面切应力值较小，且分布均匀，在弯道段内，其值逐渐增大，分布也更不均匀，进入出口顺直段后，岸坡附近的壁面切应力值达到最大；横向上壁面切应力沿底壁分布均匀，而在坡脚附近，水流条件复杂，环流作用大，波动剧烈；横断面最大壁面切应力在弯道作用下从凸岸逐渐偏移至凹岸，与主流变化规律一致；该急弯水槽最大壁面切应力位于弯道内110°;断面的凸岸附近以及弯道出口下游0.5 m断面的凹岸附近；保持水槽出口水深不变，仅过水流量变化，壁面切应力总体分布规律相似，并体现出"大水趋直，小水坐弯"的特点。成果为急弯河道的水流剪切输移机理、河道演变预测及安全管理等研究提供基础依据。关键词：急弯;壁面切应力;Preston管;湍动能;k-ε;模型
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发布时间：2023-11-14 - 摘要：中文摘要: 不同加载条件下平面应力圆盘（简称巴西圆盘）应力场和位移场的研究，对于弹性力学、岩石力学和断裂力学而言具有重要的理论价值和工程实用价值。为得到不同加载条件下巴西圆盘应力场和位移场的数学表达式，依据弹性理论和巴西圆盘集中载荷作用下应力场的幂级数展开式，得到巴西圆盘在集中载荷作用下位移场的数学表达式；通过数理分析得到均布载荷作用下巴西圆盘试件应力场的数学表达式，并获得位移场的数学表达式。计算结果表明：径向应力σr、周向应力σθ和径向位移u均关于θ=0轴对称，切应力τrθ和切向位移v均关于θ=0轴反对称；在集中力作用点或分布载荷的边界点，应力场发生剧烈变化，位移场只有外围边界处的位移有较大变化，因此相同条件下，载荷类型对应力场的影响要大于对位移场的影响；另一方面，载荷类型的不同只对其作用点或作用区间附近（即ρ较大时）的应力场或位移场有重要影响，对离载荷作用点或作用区间较远的地方（即ρ较小时）的应力场或位移场影响极小，这一结论与圣维南原理完全一致。此外，径向位移u随ρ的增大而增大，切向位移v在ρ=0.7附近较大，在圆盘的中心和四周均较小。进一步的分析结果表明，国外有关学者所得均布载荷作用下巴西圆盘应力场的幂级数公式可进一步化简、合并，本文结果是均布载荷作用下巴西圆盘应力场的最简洁形式。关键词：平面应力;巴西圆盘;应力;位移;幂级数解
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发布时间：2023-11-14 - 摘要：中文摘要: 异重流潜入条件是判断异重流是否潜入的数学表达。异重流潜入条件中含沙量与潜入弗劳德数为隐性关系，是由于以往研究对潜入点垂线流速分布未能给出适当的数学表达式，无法直接分离弗劳德数中含沙量因子。通过对异重流潜入点处垂线流速分布物理图形的数学分析，得到潜入点处垂线流速分布理论公式形式为抛物线；利用小浪底水库2001-2015年调水调沙期异重流潜入点资料，率定得到潜入点处垂线流速分布公式的经验系数，理论公式与经验公式二者系数值接近，揭示了理论假设的正确。代入水库浑水异重流潜入动量修正系数公式，分别确定其理论值为1.2、小浪底水库实测值为1.13，均为常数，二者也颇为接近。在此基础上，采用范家骅[13]、曹如轩[14]、焦恩泽[15]等水槽试验资料、2001-2005小浪底水库实测资料和模型试验资料验证，推导获得了新的水库异重流潜入点判别关系式，并利用2006-2015年小浪底水库和1961-1962年三门峡水库实测资料进行了预测计算，结果表明，新的潜入条件计算的潜入点水深与实测值更加接近，更符合实际。该成果可为多沙河流水库调水调沙预案编制和水库异重流数学模拟提供技术支撑。关键词：潜入条件;垂线流速分布;抛物线分布;动量修正系数;水库异重流
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发布时间：2023-11-14 - 摘要：中文摘要: 对于传统的多变量分析方法，给定某一联合重现期，满足防洪标准的峰量组合形式有无数多种，但不同联合设计值得到的洪水过程线及水库最高调洪水位均存在较大的差异，如何在联合重现期水平下选取合理的设计值尤为关键。本文利用Copula函数建立洪峰与不同时段洪量的多变量联合分布，采用OR重现期作为防洪标准，联合概率密度函数值作为洪水发生相对可能性的度量指标；以满足防洪标准为约束条件，构建峰量最可能组合的通用模型，并通过拉格朗日乘数法进行求解。采用最可能组合方法分别计算了汉江流域丹江口水库的3维和4维最可能联合设计值，并与单变量同频率法、多变量同频率法设计值对比。结果表明：单变量同频率设计值达不到防洪标准，其假设洪峰与洪量完全相关，各个洪水特征量均采用单变量概率分布来描述，未能充分考虑各个特征量的内在相关性，并不符合汛期洪水发生的内在规律；最可能组合法与多变量同频率法相比，洪峰偏小，长历时洪量偏大，丹江口水库具有多年调节能力，洪量起主要作用，所以最可能组合法推求的设计洪水结果偏安全。峰量最可能设计值更符合丹江口水库的应用要求，因此，本文所提方法具有较强的统计基础，更加符合水文现象的内在规律，可用于水库设计洪水计算。关键词：设计洪水;联合重现期;最可能组合法;计算通式;Copula函数
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发布时间：2023-11-14 - 摘要：中文摘要: 天然情况下，不同的岸坡坡度及岸坡土体组成将会共同影响岸坡稳定性及崩岸的发生。本文在弯道水槽中开展系列试验，分析不同的岸坡条件对岸坡稳定性以及崩塌体与河床交互作用所产生的影响。试验结果表明：岸坡崩塌及崩塌体的分解输移与近岸水流的紊动能关系密切。水流冲刷过程中岸坡破坏是水流淘刷岸坡坡脚、岸坡崩塌及崩塌体淤积坡脚并在河床上输移的反复循环过程，无论岸坡是黏性土组成还是非黏性土组成，坡脚附近河床并没有与崩塌土体发生掺混。在岸坡形态、河床组成及水力条件相同的情况下，黏性岸坡坡脚处河床冲刷量明显大于非黏性岸坡坡脚处河床冲刷量；黏性岸坡崩塌量小于非黏性岸坡崩塌量。在岸坡材料相近、河床组成及水力条件相同的情况下，较陡岸坡经水流淘刷后更易失稳，岸坡冲刷崩塌量及崩塌物质在河床上的淤积量明显大于较缓岸坡情况。研究结果初步揭示了不同岸坡条件对塌岸淤床交互作用的影响，可用于指导河道岸坡防护及河道整治规划。关键词：河岸边界条件;岸坡崩塌;河床演变;水力冲刷;水槽试验
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发布时间：2023-11-14 - 摘要：中文摘要: 为研究河道中植被群的存在及床面糙率对植被群上下游的水流特性产生的影响，分别设计动床与定床情况下的试验，试验中采用木质圆柱模拟植株组成疏密不同的非淹没圆形植被群。通过研究含植被群水流的流速和紊动动能的分布，分析植被群上游水流调整长度和尾流的形成与发展过程。试验研究表明：当植被群的直径不变时，植被群上游的水流调整长度与植被群的密度无关，在该试验条件下，床面糙率对其影响可以忽略；提出体积分数φ作为综合表征植被群密度与植被群直径的参数，比较床面糙率与体积分数φ对完整尾流长度的贡献，发现植被群后形成的完整尾流长度L的大小主要与体积分数φ值有关，且φ值越大L值就越小；植被群后的流速分布主要受床面糙率和体积分数φ值影响，稳定尾流长度L1的形成主要与φ值有关，并且在φ=6%附近，L1/D出现最大值；植被群后的尾流结构中一般会出现2个紊动动能的波峰，其位置主要受植被群的密度及床面糙率影响。由于植被群密度的不同，尾流结构中水体的能量交换和横向剪切层的发展也不相同，这是影响植被群后的流速恢复至正常流速的位置和稳定尾流形成的主要因素。本文所得结果可为进一步分析不同床面糙率下水流与植被的相互作用提供参考。关键词：植被群;尾流;体积分数;动床;定床
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发布时间：2023-11-14 - 摘要：中文摘要: 随着中国水电机组数量及装机容量的不断增加，水电机组启动过渡过程故障问题也日趋明显，利用信号分析法对机组故障诊断得到广泛的应用。利用一种处理非线性非平稳信号自适应方法——变分模态分解（Variational Mode Decompostion，VMD），对葛洲坝某台机组启动过渡过程振动信号分析。首先，利用VMD方法对启动过渡过程仿真振动信号进行分析，验证VMD方法处理非线性非稳态信号的有效性。然后，利用该方法对机组启动过渡过程实测振动信号进行固有模态函数（IMF）的有效分离，通过Hilbert-Huang（HHT）变换对各IMF进行瞬时频率计算，得出相应的Hilbert谱，并将结果与经验模态分解（EMD）方法进行对比。从最终的振动信号分析中可以看出，通过VMD分解后的IMF可划分为3部分：第1部分主要为信号的发展趋势；第2部分主要为信号的基础分解，出现较强的规律性的"纺锤形"信号，且能够反映机组开机过程的振动变化规律；第3部分主要为干扰噪音或机组故障导致的高频特征信号，信号波形图无明显规律性，对应的Hilbert谱也明显具有主频波动小，幅值稳定等优势。结果表明：经VMD分解后，机组启动过渡过程振动信号各分量频率变化与机组转速时变规律吻合良好，能够有效提取特征频率，较EMD具有更好的自适应性，分析结果更加准确有效，能够更好地揭示水电机组过渡过程信号中的振动规律。关键词：水电机组;过渡过程;非平稳信号;时频分析;变分模态分解(VMD)
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发布时间：2023-11-14
水利与土木工程
- 摘要：中文摘要: 近年来互联网在全球化的大背景下飞速发展，针对跨语言的网络数据挖掘成为国内外舆情分析的热点问题，有效实时地检测中英文网络环境下的热点话题对舆情的掌握和舆情的发展有着至关重要的作用。网络新闻作为网络信息舆情中的重要组成部分，由于互联网的大规模普及而成为人们方便快捷获知信息的重要来源。首先，本文选择中文与英文的网络新闻作为数据源进行采集，提出了在LDA模型上改进的ICE-LDA模型进行跨英汉语言网络环境下的共现话题发现。采用话题向量化的方式，对建模产生的话题进行JS距离检测和话题文本分布相似度度量。其次，本文分别对爬虫采集到的中英混合新闻数据分别构建可对比平行语料集和非可对比语料集进行话题建模，在建模过程中利用TF-IDF算法对文档提取特征词去噪，提高话题特征表示去除无意义噪音词。最后，分别采用两种不同的话题向量化方式进行跨语言的共现话题发现建模。实验结果表明，在本文设计的爬虫采集构建的真实数据集上，改进后的话题模型不仅能够在不需要先验话题对的情况下对可对比语料集进行跨语言共现话题进行发现，而且能够对语料不平衡的情况进行共现话题发现。关键词：话题发现;跨英汉文本;ICE-LDA模型;TF-IDF特征提取;共现话题
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发布时间：2023-11-14 - 摘要：中文摘要: Android界面劫持是一种通过劫持用户使用过程中的界面输入流窃取用户隐私信息的攻击方式。本文首先通过实验验证了该攻击在安卓多个版本上的有效性，继而分析了包含界面劫持攻击的恶意应用的4个必备特征，提出了一种基于代码特征以及多组件数据流跟踪的静态检测方法AHDetector（activity hijacking detector）。AHDetector方法包括4个步骤：通过分析manifest配置文件，判断被检测应用是否申请了外传数据的敏感权限；根据代码特征判断被检测应用中是否同时存在界面劫持攻击必备的3种功能组件：后台扫描组件，劫持界面组件以及隐私外传组件；通过分析组件间的调用关系，判断应用中具有扫描功能的组件与接受界面输入的组件之间是否存在调用关系；通过组件间数据流分析，确定劫持界面组件和隐私外传组件之间是否存在隐私数据的传递。继而判定被检测应用是否包含界面劫持攻击。为了验证AHDetector的检测效果，本文设计实现了覆盖界面劫持功能组件所有逻辑路径的18个样例来测试方法的有效性，同时采用了4个应用锁样例来检测误判性。测试结果表明，AHDetector能够有效的检测出应用中所有的界面劫持攻击行为，同时不会误判，而6个常见的恶意应用在线检测平台（Andrubis、VirusTotal、visualThreat、安全管家在线检测、腾讯安全实验室在线检测、网秦安全）则不能检测出界面劫持攻击行为。关键词：界面劫持;隐私泄露;数据流跟踪
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发布时间：2023-11-14 - 摘要：中文摘要: 现代网络面临遭受组合攻击的风险，通过构建基于攻防行为的安全态势分析模型来对每一个独立及组合攻击行为进行威胁分析十分必要。本文针对传统的攻击树模型没有考虑防御因素影响，防御树模型缺乏较好的可扩展性，故障树模型难以对外部攻击进行分析等问题，在攻击树模型中引入博弈论，以描述具体网络攻防事件场景。首先，分析网络中不同层次攻击行为的逻辑关系，整合不同层次攻击事件对应的攻防树，获得完整网络攻防行为树，进而构建网络攻防行为树模型。其次，从网络攻防行为、网络检测设备以及网络防御措施3方面对基本攻防行为树进行扩展，提出攻击目标成功率算法，计算其攻击概率。在此基础上，对攻击威胁进行评估，分析网络安全态势。最后，为验证网络攻防行为树模型的可行性和有效性，在BGP（border gateway protocol）攻击树的基础上构建攻防行为树模型，通过概率计算可知：攻击路径PATH1概率最大；且在没有防御措施的情况下，5条攻击路径的攻击成功率均得到增大，PATH2至PATH5概率增大倍数显著高于PATH1，与实际相符。本文所提的网络攻防行为树模型能很好地计算各种防御措施的效果，且能够在任意节点添加和删除攻防行为，具有较强的可扩展性，可为网络管理者与运营者提供科学的决策依据。关键词：网络安全;态势分析;行为树;攻击行为树;防御行为树
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发布时间：2023-11-14 - 摘要：中文摘要: 针对采用云流量混淆Meek机制的Tor匿名通信流量与其他普通云流量难于区分识别的问题，提出了基于流静态特征的Tor匿名通信识别方法和基于支持向量机SVM分类算法的Tor匿名通信识别方法。本文首先从连接特征分析、数据包静态特征分析以及数据流动态特征分析出发，通过对大量Tor-Meek通信流量以及非Tor-Meek通信流量的对比实验研究，确定了7个具有特异性和较强区分度的Tor-Meek通信流量的静态和动态流量征，然后在此基础之上提出了基于特征匹配算法的Tor-Meek匿名通信识别方法，该方法能够快速识别Tor-Meek通信流量，对于包含大于200个包的流识别准确率大于90%。为了进一步适应Tor的版本变化带来的特征改变，基于Meek流分片机制的数据流统计特征分析，分别从长度及个数、长度方差、长度熵、接收发送序列等4个方面，提出了识别Tor-Meek流的16种Tor-Meek流量统计特征，采用SVM分类算法对Tor-Meek流量进行识别，通过系统的实验研究不同特征组合、不同算法参数选择的算法识别准确率和召回率，筛选出最优的特征组合和参数。在实验室环境中搭建实验数据采集平台并采集Tor-Meek通信和其他通信数据进行实验，该算法对长度大于40个包Tor-Meek流的识别准确率大于97%，召回率大于99%，且具有较高的识别效率。实验结果表明，采用特征匹配可以实现对云流量混淆Tor匿名通信的快速识别，而基于流分片统计特征的分类算法对不同Tor通信软件版本的变化具有更高的稳定性和识别准确率。关键词：匿名通信;Tor;流量混淆;流量识别
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发布时间：2023-11-14 - 摘要：中文摘要: 针对现有虚拟化可信平台架构中vTPM（virtual trusted platform module）实例缺乏有效安全保障的问题，提出一种基于Intel SGX（software guard extension）的虚拟可信平台模块安全增强方案——vTSE。该方案利用SGX技术的物理安全隔离特性，将vTPM实例的代码和数据放入SGX提供的安全隔离区域enclave中进行隔离保护；同时vTSE使用SGX具有的基于可信区身份的密封功能加密存储安全隔离区中的非易失数据。通过实验证明了本方案能够在vTPM实例运行时动态地保护其代码和数据的机密性、完整性，同时实现vTPM实例数据的安全存储。最后，从安全性和性能开销两方面进行评估，实验结果表明，vTSE的方案在保证vTPM实例运行和存储安全的同时，增加的性能开销不超过1 ms。关键词：可信计算;虚拟可信平台模块;Intel SGX
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发布时间：2023-11-14 - 摘要：中文摘要: 可信计算技术能够为云计算基础设施提供可信赖的状态及其验证手段，而可信报告这一可信平台基础功能在云环境的实现与普通主机有较大差异，如何构建虚拟可信报告根还没有通用和成熟的方案，将影响远程证明等可信技术在云环境的应用。为构建云计算适用的可信计算体系结构，解决为虚拟机提供唯一性身份标志和反映虚拟机与物理宿主机统一的完整性状态问题，明确了虚拟机应拥有各自独立的基于秘钥的身份标志以及虚拟机所属平台配置寄存器（PCR）类敏感信息必须是受保护的、可迁移的以适应虚拟机迁移需求。由进一步分析可知虚拟机完整性状态应包含以PCR值表示的虚拟机完整性状态和物理平台完整性状态。由此，在集中管理虚拟化/非虚拟化可信计算平台的模型预设条件下，基于国际可信计算组织（TCG）规范提出的身份证明秘钥（AIK）概念进行扩展，提出一种使用虚拟AIK作为虚拟机身份标志，并为每个虚拟机生成由其实际物理平台启动PCR值和虚拟机启动虚拟PCR值连接而成的PCR值的可信报告模型。设计了对应的虚拟PCR值复制机制、完整性报告机制、虚拟机敏感数据管理机制，并与TCG规范中方法进行了对比。该机制在兼容传统AIK验证机制的基础上，能够为每个虚拟机产生独立身份标识，向验证者证明自身完整性状态的同时简化了对虚拟机的验证流程。关键词：可信计算;虚拟化;证书;远程证明
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发布时间：2023-11-14
CTCIS会议推荐论文
- 摘要：中文摘要: 随着无线传感网络结构日趋复杂及逐渐朝大规模方向转变。科学、高效地解决传感网内的海量数据冗余及巨大能量消耗问题变得十分困难，本文通过对节点数据图像化建模，提出了一种基于节点数据图像的均值滤波算法来达到降低大规模无线传感网中的冗余数据量及能量消耗。首先从传感网的部署结构出发，通过节点之间的位置关系进行节点分簇并标记簇头节点，然后依据各簇内节点获取的数据信息进行图像化建模，建模完成后以各簇簇头节点获取的数据为参照标准对图像化后的簇内节点进行均值滤波，从而将簇内节点划分为活跃节点与休眠节点，活跃节点为传感网提供有效数据而休眠节点提供冗余数据，需要进入休眠状态。从仿真结果可知：在实际数据集与模拟数据集结合验证下，一个大规模、结构复杂的无线传感网被分为若干个簇并有效的完成了各簇内的节点数据图像化建模。在整体数据有效且不失真的前提下，各簇内实现了将可能存在的部分节点转化为休眠节点且成功将休眠节点转为休眠转态，不再产生、传递数据，从而降低传感网内的整体数据量及数据传递消耗的能量。因此本文提出的算法能够有效地处理规模大、结构复杂的无线传感网中存在的数据冗余及巨大能量消耗问题，通过该算法不仅降低了无线传感网中的冗余数据量，而且降低了无线传感网的能量消耗，提高了无线传感网的生命周期。关键词：无线传感网;节点数据图像;均值滤波;海量冗余数据
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发布时间：2023-11-14 - 摘要：中文摘要: 无线传感器网络中，链路质量预测为数据可靠传输和上层网络协议性能的提高提供支撑。为进一步提高链路质量预测的准确性，提出基于动态贝叶斯网络（dynamic Bayesian networks，DBN）的链路质量预测机制。为避免单一评价指标的片面性，从链路信号质量、链路稳定性及非对称性3方面综合评价链路质量；采用K-means聚类算法对参数进行离散化预处理，得到各参数的离散区间；采用熵值法确定各参数的权重，以消除参数权重计算中主观因素的干扰；为避免最大隶属原则的缺陷，采用非对称贴近度分析法构建综合性的链路质量等级指标；借助贝叶斯网络（Bayesian networks，BN）处理不确定性问题的优势和BN分类器在分类上的良好性能，确定DBN的初始网络和转移网络，采用EM算法进行DBN模型的参数学习，从而构建了基于DBN的链路质量预测模型。实验结果表明了采用非对称贴近度分析法划分链路质量等级的合理性与DBN链路质量预测模型的合理性；与4C及FLI预测模型相比，本文模型具有更高的预测准确度。采用链路信号质量、链路稳定性及非对称性3个指标评价链路质量，采用DBN构建预测模型，可得到更准确及鲁棒性更好的链路质量预测结果。关键词：无线传感器网络;链路质量预测;动态贝叶斯网络;贴近度分析法
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发布时间：2023-11-14 - 摘要：中文摘要: 为快速实现监控区域内所有传感节点的定位，利用辅助定位信标节点的移动，提出无线传感网中辅助定位信标节点的移动路径规划算法（MPPA）。在MPPA算法中，考虑由多个六边形网格组成的监控区域，分析sink节点的移动特点，考虑其移动路径中停留位置只是六边形网格的顶点和中心，不在同一位置停留，相邻3个停留位置不共线以及每一个网格至少被3个以上不同停留位置覆盖等约束条件，提出信标节点的移动路径约束和传感节点定位约束，并建立其移动路径规划模型。根据邻居停留位置的信息素浓度决定下一个停留位置，根据蚂蚁选择的路径释放和挥发信息素。经过蚁群算法的多次迭代，可获知能覆盖所有网格的信标节点最优移动路径。信标节点沿着该路径移动时，传感节点可获知信标节点的不同位置信息，收集通信时的RSSI值，采用Kalman滤波算法降低通信噪声，采用最大似然估计算法计算自身位置坐标。仿真结果表明：MPPA算法可根据网格中心和顶点的位置，收敛于移动距离最短且能实现监控区域任何位置上传感节点定位的最优移动路径。MPPA算法降低了信标节点的移动路径长度和停留位置个数，降低了网络启动后所有传感节点获知自身位置所需要的时间，并将传感节点平均定位误差保持在较低的水平。在一定的条件下，MPPA算法比SCAN、DOUBLE_SCAN、HILBERT、CIRCLES和ZSCAN算法更优。关键词：无线传感网;传感节点;位置;路径规划
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发布时间：2023-11-14 - 摘要：中文摘要: 针对后向散射通信广泛采用的EPC Gen2协议在传输大量数据时效率较低，且不能很好适应能量捕获条件和信道质量变化的问题，首先对EPC Gen2协议原有流程进行了优化，采用突发传输减少空闲等待时隙，引入纠删码减少确认帧等待时延；接着，推导了特定能量捕获条件和信道条件下的有效吞吐量表达式，归纳出有效吞吐量最大化问题，通过穷举法得到帧长、编码冗余度和充电时间理论最优值；然后，提出一种动态帧和充电时间在线调整策略，在运行时根据阅读器端的吞吐量测量反馈调整帧长及编码冗余度，控制充电时间，并设计了相应的数据帧和确认帧格式；最后，为验证本文方法的有效性，设置了不同能量捕获条件和信噪比条件，通过仿真得到本文所提方法采用的帧长、编码冗余度、达到的有效吞吐量和消耗的能量，与EPC Gen2协议固定帧长方案和通过数值分析得到的理论最优值进行了比较。仿真结果表明，本文所提方法相比EPC Gen2协议固定帧长方案能显著提高有效吞吐量，且吞吐量性能接近理论最优值。可见，本文对协议流程的优化及动态调整帧长及编码冗余度的策略在改善系统吞吐量性能方面是有效的。关键词：后向散射通信;有效吞吐量;帧长;充电时间;编码冗余度
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发布时间：2023-11-14 - 摘要：中文摘要: 在多监控任务移动传感器网络中，不同的监控对象对数据传输实时性有着不同的要求。为满足监控数据不同的实时性要求，提出了既能满足软实时监控要求，也能满足硬实时监控要求的多级分层实时数据路由协议MRDR（layer-based multilevel real-time data routing protocol）。MRDR协议将分层机制引入移动传感器网络，将网络分成宽度相等的若干圆环。对具有实时性要求更低的普通事件消息，MRDR在消息失效前以尽量低的能耗将消息转发至sink节点。对于实时性要求更高的紧急事件消息，MRDR让消息以层间多跳方式实时传输到sink。同时，针对硬实时路由过程中的节点空洞问题，提出了消息回传机制，使得紧急事件消息能绕过节点空洞并最终传输至sink。最后，为降低网络中的消息冗余，设计了消息队列管理机制，给出了队列满时的消息丢弃原则。为评价算法性能，仿真实验对比了MRDR与其他3种算法在网络寿命、数据传输成功率与消息平均延迟方面的表现，结果验证了算法的有效性。在不同的网络环境下，MRDR算法能有效适应多监控任务移动传感器网络，满足具有不同实时性要求的不同消息的传输要求。关键词：移动传感器网络;多监控任务;实时;路由协议;分层机制
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发布时间：2023-11-14
CWSN会议推荐论文
- 摘要：中文摘要: 基于针孔阵列的集成成像3D显示具有成本低，重量小，器件厚度薄，易于实现3D/2D转换等优点。针孔阵列的参数设计是集成成像3D显示器结构设计的关键之一。3D观看视角是集成成像3D显示的关键性能参数之一。本文研究针孔阵列的厚度对3D观看视角的影响。根据针孔阵列厚度与孔径宽度的3种取值关系，分别建立3种集成成像3D成像模型，然后根据几何光学分别计算不同成像模型的3D观看视角，并研制了集成成像3D显示测试装置。实验结果表明针孔阵列厚度存在最优值，且只取决于图像元节距、针孔孔径宽度以及针孔阵列与显示面板的间距。针孔阵列厚度取最优值时，显示面板上每个图像元中所有像素发出的光线都可以通过其对应的针孔，且每个图像元中像素发出的光线都不能通过其他针孔，因此3D观看视角最大，且没有串扰图像。针孔阵列厚度小于最优值时，显示面板上每个图像元中所有像素发出的光线都可以通过其对应的针孔，但是每个图像元中部分像素发出的光线可以通过其他针孔，因此3D观看视角不变，但是会产生串扰图像，且串扰与针孔阵列的厚度成反比。针孔阵列厚度大于最优值时，每个图像元中只有部分像素发出的光线可以通过其对应的针孔，虽然没有串扰图像，但是3D观看视角变小，且与针孔阵列厚度的厚度成反比。关键词：集成成像;针孔阵列;厚度;观看视角
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发布时间：2023-11-14 - 摘要：中文摘要: 在异构MPSoC中，并行任务通过调度算法被分配到各个处理器核上运行，因而任务调度算法的优劣将直接影响异构MPSoC的应用性能。根据处理器核类型和任务间依赖关系，以减小任务间通信开销为目标，提出一种具备负载自适应能力的异构MPSoC任务调度算法。首先，将待调度任务集划分为多个并行任务子集；其次，在考虑处理器核负载的基础上，根据并行任务子集集合、处理器核集合及任务子集在各个核上的执行效率生成赋权二部图；最后，利用赋权二部图最大权匹配方法，将并行任务子集合理地调度到负载适应的处理器核上运行，以降低任务集的平均调度长度，并提高处理器核利用率，从而实现异构MPSoC应用性能的提升。仿真实验在不同的任务总数、任务最大前驱数、核类型、核数量的应用场景下，通过任务集平均调度长度、处理器核利用率两项指标对提出算法进行了定量分析。结果表明，提出算法能有效降低任务集平均调度长度，在实现负载自适应的同时提高异构MPSoC处理器核的利用率。关键词：异构MPSoC;负载自适应;任务划分;任务调度
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发布时间：2023-11-14
信息工程
- 摘要：中文摘要: 随着液压技术的普及，液压同步回路的应用获得了工程行业广泛的认可，但是当前最为常见的几种同步回路却存在很多弊端。如何更好地实现同步运动效果，获得更多的同步运动形式、更高的同步精度是液压同步回路设计中的重要任务。双定子多输出泵作为一种新型的液压元件，由内泵和外泵构成，既能够实现多输出，还能根据要求实现比例输出，并且内外泵之间相互独立，既能实现单独输出，也能实现联合输出。将这种新型液压元件进行回路设计，取代原有的液压同步回路设计，探究新型液压元件双定子多输出泵（简称双定子泵）在同步回路中应用的性能特点以及其驱动多液压缸同步的规律。借助液压系统的分析，设计出单作用双定子泵、双作用双定子泵的同步回路，与传统的同步回路进行比较，发现新型同步回路具有能驱动不同缸径的液压缸同步，能实现多种同步速度，具有回路功率损失少，泵的使用个数少，同步精度高等优点；用已加工出的双定子泵样机组成同步回路进行实验，结果表明其确实能够达到较高的同步精度，并且发现影响新型同步回路同步精度的主要因素为双定子泵的内部泄露。因此，应用双定子多输出泵能消除当前液压回路中的一些问题，为同步回路提供了一个新的研究方向，为双定子液压元件的应用奠定了理论研究基础。关键词：液压同步回路;双定子泵;节能;同步速度;同步精度
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发布时间：2023-11-14 - 摘要：中文摘要: 采用高速摄像系统对提升管内三相流运动状态进行拍摄，深入研究气-液-固三相流提升性能随运行参数变化的规律，并基于图像处理方法对管内流场结构和固相运动特征进行分析。结果表明：随气量值变化，提升管内流型呈周期变换，依次为稀疏型泡状流、密集型泡状流、泡状搅拌流、混合搅拌流、稀疏型泡状流，其中泡状搅拌流更利于固体颗粒的提升。相同气量值下，气力提升系统排固量、排液量和提升效率随淹没率的升高呈先增加后减小趋势；同工况下进气量对系统提升性能的影响大于淹没率，且存在最佳气量值使得系统提升效率最高；当气量值较低时，管内颗粒浓度低且多集中于管壁位置，随气量值增大颗粒向管中心运动，且此处颗粒运动速度和浓度值均较高。此外，随着进气量的变化，提升管内交替出现气-液两相流与气-液-固三相流，并且气量值的变化直接影响管内颗粒分布及其运动状态。与单颗粒相比，群颗粒作用下系统提升性能较高，且不同径向位置的颗粒速度并不对称于提升管中心线。关键词：气力提升;固相;高速摄像;图像处理
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发布时间：2023-11-14 - 摘要：中文摘要: 为得到变双曲圆弧齿线圆柱齿轮（CHATT）工作时的振动规律，以便设计出运行平稳可靠、传动高效的齿轮，对其非线性振动特性展开研究。通过齿轮副承载接触分析，计算啮合线上轮齿的时变啮合刚度和轴向误差激励，并依据啮合冲击计算模型得到啮入冲击激励。基于集中参数理论建立CHATT的12自由度的弯扭轴多因素耦合振动模型，再依据牛顿第二定律建立包含上述3种内部激励的振动微分方程组。采用变步长4阶Runge-Kutta法对量纲化后的方程组求解，对比主动轮和从动轮各自垂直、扭转和轴向上的振动特性数值解，结果表明：主动轮和从动轮的振动规律始终保持一致，竖直和扭转方向上作拟周期运动，轴向振动处于稳态响应的近混沌状态。进一步研究齿线半径、负载转矩和输入转速等3个参数变化对系统振动特性的影响规律，分析结果表明：轴向振动从多周期运动向近混沌运动演变，其振动的规律性更容易受到上述3个参数变化的影响。变双曲圆弧齿线圆柱齿轮振动模型的建立、求解和参数影响分析为后续的动态设计、不同参数下的振动响应趋势预测以及降噪提供了一定的理论依据。关键词：变双曲圆弧齿线;承载接触分析;非线性振动;动态设计
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发布时间：2023-11-14 - 摘要：中文摘要: 针对磁瓦表面缺陷对比度低，图像受不均匀背景和磨削纹理干扰大等问题，提出了一种基于非下采样Shearlet变换（non-subsampled Shearlet transform，NSST）的磁瓦表面缺陷检测方法。首先，对磁瓦图像进行多尺度多方向NSST分解，得到一个低频子带图像及多个频率和方向变化的高频子带图像。然后对缺陷在高低频域表现出的不同特征进行针对性的处理，在低频子带中分别计算行均值线图像和列均值线图像，将列均值线图像沿行均值线图像扩展，构造基于均值的自适应阈值对低频子带进行滤波，以去除不均匀背景；同时，利用同一分解尺度下各高频子带系数中微弱缺陷信号的方差较大，显著缺陷信号的能量较大，而噪声和背景干扰信号的方差和能量均较小的差异，构造基于Shearlet高频分解系数方差和能量的综合高频缺陷识别算子，滤除高频子带中的噪声和背景干扰。最后，对修正后的分解系数进行逆NSST重构，得到背景均匀，磨削纹理和噪声干扰被充分抑制的高对比度图像，并采用自适应阈值分割方法提取出缺陷区域。实验结果表明，该方法的假阳性率、假阴性率和检测准确率分别达到8.8%、5.0%和93.1%；本文算法在MATLAB仿真平台中平均运行时间为0.629 s；相较于现有的磁瓦表面缺陷检测算法，该方法能够有效地去除不均匀背景、磨削纹理和噪声干扰，检测结果更加准确，鲁棒性更强。关键词：磁瓦;非下采样Shearlet变换;自适应阈值面;图像去噪;缺陷检测
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发布时间：2023-11-14 - 摘要：中文摘要: 刚体导引运动综合是机构设计中的典型问题，为避免采用Burmester运动几何学理论为基础的传统综合方法出现机构的结构类型和功能特性缺陷，探讨基于机构功能模块相似变换的广义综合理论，建立以功能特性为主线的导引机构综合方法。由于广义综合方法以标准机构功能模块为最小设计单元，为扩展其结构类型，对能够产生复杂运动规律的齿轮连杆机构进行研究，以建立相应的基本尺寸型机构功能模块。首先，通过对齿轮连杆机构的构型分析研究传动功能与导引功能之间的转换映射，将传动机构转化为导引机构。其次，采用复数矢量法进行齿轮连杆机构运动学分析，建立包括构件相对尺寸、导引转角函数、导引点轨迹和运动几何标识的全拓扑信息机构功能模块。然后，分析机构的尺寸参数、齿轮传动比参数与导引功能特性的双向映射规律，得出合理调整预选功能模块尺寸参数的方法，以确保求解机构满足预期的功能特性要求。最后，以某粉料产品加工生产线中要求实现手抓短暂平移导引功能的机构设计为例，分析和求解运动任务的几何标志，并提取预选齿轮连杆机构功能模块的几何标志，给出几何标志之间的相似变换方法，得到满足工艺要求的求解机构实际尺寸和位置参数，对设计结果的验证表明了提出的广义综合方法的有效性和实用性。关键词：功能模块;相似变换;刚体导引;齿轮连杆;广义综合方法
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发布时间：2023-11-14
机械工程
- 摘要：中文摘要: 海洋油田的注水管道一般采用多层复合的结构设计，用于密封和防护的管道层多为高分子材料。注水海管设计寿命在25 a以上，且内压密封层直接承受管道的内压和温度工况，经长时间的压缩应力作用会产生蠕变，同时，其特定部位受到恒定的压缩应变经历较长时间也会发生应力松弛。因此，研究这类高分子材料在长期应力应变下的蠕变和应力松弛行为规律对于评估注水软管内压密封层材料长期服役行为具有重要意义。针对某海上油田开发项目聚乙烯（PE-XRT70）材料被用于油田海管工程注水复合软管道内压密封层的特定工况（75 ℃、16.5 MPa），通过对聚乙烯试样进行75、85、95 ℃、恒定应变10%和20%的应力松弛以及75 ℃、16.5 MPa恒定应力的蠕变实验，利用聚合物材料的时温等效性以及松弛时间分布计算出该材料在特殊条件下的平移因子αT。建立了Maxwell多元件并联模型，对应力松弛及蠕变实验数据通过1stopt进行5参数拟合，得到预测材料实际工况温度下的应力松弛及蠕变行为的数学公式。根据聚合物材料的时温等效性以及松弛时间分布计算出PE-XRT70管材压缩试样在特殊条件下的平移因子αT。结果表明，在应变量为10%时，85 ℃平移到75 ℃的平移因子是10.97，95 ℃平移到75 ℃的平移因子是11.20。在应变量为20%时，85 ℃平移到75 ℃的平移因子是14.76，95 ℃平移到75 ℃的平移因子是15.77。广义Maxwell模型及模拟曲线能很好地预测该材料的应力松弛和蠕变行为，相关系数R2的数值在0.975以上，通过该数学模型可获得该材料在75 ℃下两种恒定应变中的平衡应力σ∞及75 ℃、16.5 MPa恒定应力下的平衡应变。应力松弛实验和数学模拟表明，75 ℃温度下，10%和20%的恒定应变的应力松弛过程的平衡应力σ∞分别为3.983和7.505 MPa，且两种条件下应力松弛在一周后基本达到平衡应力。蠕变试验数据和数学模拟表明，75 ℃、16.5 MPa压力下，PE-XRT70压缩试样的蠕变过程的平衡应变为31.479%，且在24 h之后的蠕变基本达到平衡。关键词：聚乙烯;应力松弛;蠕变;Maxwell模型;1 stopt曲线拟合
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发布时间：2023-11-14 - 摘要：中文摘要: 针对A2/O+移动床生物膜反应器（A2/O+MBBR）双污泥系统，以低碳氮比（C/N）生活污水为处理对象，考察启动过程的污泥特性和反硝化除磷特性，基于脱氮除磷的代谢机理建立系统的快速启动策略。研究结果表明：启动过程历时21 d完成，污泥结构稳定且具有较好的污泥沉降性和生物活性；平均重量污泥浓度从1 189 mg/L增加到1 760 mg/L，SVI值在95 mL/gMLSS以下，反硝化聚磷菌（DNPAOs）占聚磷菌（PAOs）的百分比从接种污泥时的10.87%增加到25.46%。启动过程，COD的去除效果基本稳定，A2/O反应器可实现碳源的高效利用；硝化过程为反硝化除磷提供电子受体，TN的高效去除需要建立在NH4+-N氧化完全的基础上；PO43--P的去除特性与NO3--N的变化密切相关，除了缺氧区的同步脱氮除磷，好氧吸磷对稳定PO43--P出水浓度发挥着重要作用。在平均进水碳氮比为3.44的运行条件下，A2/O+MBBR系统可实现有机物、氮、磷等污染物的同步高效去除，稳定运行阶段出水COD、NH4+-N、TN和PO43--P浓度分别为38.5、1.15、14.2、0.15 mg/L，COD、TN和PO43--P去除率分别为82.23%，74.72%和96.80%。DO、pH和ORP等实时控制参数的变化规律与脱氮除磷存在定量关系，稳定运行阶段厌氧区ORP为-398~-336 mV，反硝化过程pH值增幅0.55，ORP增加到-300~-175 mV，硝化过程pH值降低0.37。ORP、pH值可以直观地反映反硝化过程，pH值能够灵敏地反映硝化进程，实时控制参数的联合调控有利于促进系统的快速启动和稳定运行。关键词：A;2;/O+移动床生物膜反应器;启动;污泥沉降性;反硝化除磷;实时控制参数
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发布时间：2023-11-14 - 摘要：中文摘要: 目前研究成果直接或者间接表明机械密封端面加工孔或槽可能会产生间隙流体的回吸，从而减少泄漏量，回吸的现象和机理都需要深入研究。基于Fluent多相流空化模型，针对倾斜椭圆形微孔端面机械密封，建立了其中1个微孔周期的间隙流体的3维数值计算模型，通过改变内外径压差、转速等密封工况参数，研究了回吸现象产生的原因以及回吸现象对泄漏量的影响。首先，通过流动因子判定流动状态、网格无关性分析确定网格尺寸，并于文献计算结果对照，保证了计算模型的正确性。然后，通过数值模拟实验，在靠近泄漏侧微孔单元的r-θ平面流线图和密封间隙出口截面径向速度云图中直接观察到了回吸现象。随后，分析了r-θ平面的压力场、径向方向速度场，结果表明，由于微孔而存在发散间隙，因为动压效应引起出口附近的流体压力降低，低于密封间隙出口压力，造成了间隙流体产生回吸现象。回吸现象因流体动压效应的增强而增强，压力的降低将导致空化现象，空化效应阻止了回吸的增强。最后，通过分析外泄量和回吸量曲线，研究了回吸现象在不同内外径压差Δp和转速n下的变化规律。随着回吸现象的出现，泄漏量会出现明显的降低，甚至会出现零泄漏。可以利用倾斜微孔的回吸现象降低机械密封的泄漏量。关键词：机械密封;倾斜椭圆形微孔;回吸现象;泄漏量
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发布时间：2023-11-14 - 摘要：中文摘要: 干气密封在高温、高压以及各种腐蚀性介质的应用越来越广泛，对高压高温给干气密封带来的影响，研究者们的认识还不足，特别是理论计算中存在许多问题。在高压工况下，干气密封端面气膜流场的压力和温度变化较大，而介质密度、黏度应是随压力和温度的变化而变化的，特别是气体的密度受压力的影响较大。以往的传统干气密封数值模拟中，密封介质的密度大多按照假设温度和压力值选定，并未曾考虑到密封介质物性参数变化对密封性能的影响，因此研究结果难免有些误差。作者提出了高压干气密封流场计算的变密度方法，考虑了流场和温度场变化对密度的影响。首先使用ANSYS Workbench软件对密封环进行热分析，得到了密封环的温度场分布，并推导出端面气膜的温度分布；采用用户自定义函数（UDF）将密封介质N2的密度定义为压力和温度的区间函数，用加载了UDF的Fluent软件对端面气膜流场进行数值模拟计算，通过不断地迭代计算得到端面流场的压力分布和开启力。分别采用变密度（自定义密度为压力和温度的函数）和定密度（直接将密度设定为定值）两种方法，通过Fluent软件对干气密封流场进行了模拟仿真，并进行了网格尺寸在模拟仿真时的无关性验证。对比模拟结果可以看出变密度方法所得到的计算结果更接近工况实际情况，该算法解决了模拟计算中介质物性参数设置的问题，值得借鉴。研究发现：使用Fluent的UDF功能来描述干气密封端面间隙气体密度的变化是可行的，为更精确地模拟端面间隙流场提供了一种新方法。在高压工况下，压力变化对气体密度影响较大，变密度方法能够更加真实地反映其流场。此外还应考虑温度变化对气体密度的影响。关键词：干气密封;密度;流场;螺旋槽;数值模拟
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发布时间：2023-11-14
化学工程与材料工程
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