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关键词： 超声速气膜冷却   氢气   碳氢燃料   边界层燃烧   激波/气膜相互作用  

摘要： 以超燃冲压发动机为动力的高超声速飞行器正进一步向着更高马赫数(Ma8～10)方向发展。研究表明Ma 8飞行时,发动机内流道的摩擦阻力占到发动机净推力的45%以上,燃烧室温度可达3000 K以上。极端的力/热载荷给发展面向高马赫的高性能、高可靠性超燃冲压发动机带来了严峻的挑战。超声速燃料气膜在近壁形成隔热层的同时可以被高焓含氧主流引燃,发挥额外的边界层燃烧减阻效果,从而具有同时大幅降低壁面力/热载荷的潜力,有望成为突破高马赫数发动机极端减阻和防热瓶颈的关键技术。然而目前关于高马赫数发动机中氢与碳氢燃料气膜的防热和减阻的耦合特性缺少系统性研究,两者之间的转换机制尚不明确。此外,在超燃冲压发动机中组织燃料气膜冷却又不可避免地会面临激波-气膜-边界层燃烧三者相互作用的复杂问题,激波在对燃料气膜减阻和防热特性产生显著影响的同时也使其成为一种潜在的调控手段,但其调控规律未知。因此,本文旨在探究超声速燃料气膜边界层燃烧下的减阻/防热机理以及激波的调控规律,从而为发动机中燃料气膜冷却设计提供新的理解和指导。 本文首先对超声速燃料气膜冷却问题进行模型抽象,针对燃料气膜在与高焓含氧主流掺混燃烧过程中具有近壁强剪切,强各向异性、化学非平衡以及潜在边界层分离的湍流反应流建立大涡模拟数值模型。随后对数值模型进行逐级递进验证,结果表明数值模型对无粘Taylor-Green流动光滑解具备动能守恒的低耗散属性和较高的解析率;对Sod激波管问题具备良好的间断分辨率和稳定性;对超声速平板边界层流动具备较高的湍动能解析率和较快的湍流边界层恢复速率。最后通过对Burrows-Kurkov边界层燃烧试验对数值模型进行总体性直接验证。 基于所建立的大涡模拟数值模型,对氢与碳氢燃料超声速气膜边界层燃烧进行数值模拟研究,对比探讨氢与碳氢燃料气膜在不同剪切强度下的近壁流动以及化学反应中的能量空间分布特征。发现在较弱的剪切和燃烧热膨胀作用下,氢气膜近壁附近的弱剪切湍流具有正向的宏观移动;而在较强的剪切作用和热膨胀作用下,碳氢燃料气膜在近壁附近的强剪切湍流具有负向的宏观移动。氢气膜的边界层燃烧由较薄的扩散火焰构成,反应处于近平衡状态,近壁附近存在显著的释热源项;而碳氢燃料气膜的边界层燃烧由较厚的扩散火焰构成,反应具有显著的非平衡效应,近壁附近存在具有预混性质的吸热裂解反应区,且吸热强度与外侧氧化反应的释热强度量级相当。 之后通过分析主流与燃料气膜间的输运通量建立起气膜的基本流动燃烧特征与其壁面减阻和防热效果之间的内在联系,从而揭示边界层燃烧情况下燃料气膜的减阻和防热机理以及转换关系。研究发现氢与碳氢燃料气膜的边界层燃烧均是通过迟滞主流与气膜间的动量通量,降低壁面摩阻的恢复速率来发挥额外的减阻效果。虽然边界层燃烧对热通量也具有迟滞效应,但其在加速消耗高热容氢气的同时还在近壁附近产生了强烈的释热源项,使得氢气膜的防热效果在释热-迟滞-传质的双重竞争作用下大幅降低;而对于碳氢燃料气膜来说,其防热效果在近壁吸热-迟滞的协同竞争作用下得到大幅提升。因此,强剪切湍流和有限的近壁释热源项是燃料气膜边界层燃烧同时提升其减阻和防热效果的前提条件。 最后,在上述的研究基础上,探究激波对氢与碳氢燃料气膜减阻和防热特性的影响规律。发现激波入射将大幅增强主流与气膜间的掺混速率,从而有效解除燃料气膜边界层燃烧所处的“自限”状态,使得燃料气膜的防热效果向减阻效果具有近线性的转换关系。揭示了激波入射点处分离泡中的对流-湍流接力的影响机制:分离泡中的上涌运动使得边界层底部物质移动到分离泡外缘,随后分离泡外缘中强烈的湍流扩散作用使得来自边界层底部的气膜与主流进行充分的质量,动量,能量交换,然后随着分离泡的再附,充分混合后的物质团又再次回注回气膜。整个过程的宏观效果表现为激波对气膜与主流之间掺混过程的增强,且边界层分离程度越大,增强效果越显著。

摘要： 进阶教学按照由易到难、由浅入深的顺序组织教学活动，先指导学生观察事物表象，形成直观认识，后引领学生对学科规律、进行原理的深入探究，使学生在教学过程中实现由低认知层次向高阶思维层次发展。进阶教学设计应具有系统性与连贯性。一方面，教师应当从宏观层面把控进阶教学内容。另一方面，教师应当结合学生认知发展特征组织阶梯式教学活动，逐级设置学习阶层，指导学生在持续参与教学活动的过程中体会学科概念、定理的内在逻辑关系，提高学生的思维水平。

关键词： 高超声速飞行器   攻防对抗   轨迹规划   模型预测静态规划   博弈突防制导  

摘要： 高超声速飞行器作为现代战争的重要武器,其潜在的战术打击与战略威慑效果已引起广泛关注。由于其独特的机动范围广、瞬时机动能力强等特点,高超声速飞行器在突防过程中既展现了强大的作战能力,也面临着诸多挑战。高超声速飞行器在突防过程中需时刻警惕被敌方探测与跟踪,这对飞行器的隐身性能和机动性提出了极高要求。通过实时分析攻防双方的态势,预测对抗结果,飞行器能够选择最优的突防策略,以最少的能量和最高的效率完成突防任务。本文主体工作主要包括以下几个方面: 首先,通过实施多目标规划策略,并结合模型预测静态规划算法,生成具有欺骗性的突防轨迹,有效迷惑敌方防御系统。此外,面对移动防空反导阵地的威胁,飞行器基于模型预测静态规划算法结合序列凸优化方法,实时规划动态规避轨迹,确保在过载受限的情况下安全规避威胁区。这一方法不仅具有实时性,还能够在保证安全的前提下最大化航路捷径。这些关键技术的应用,显著提升了高超声速飞行器的突防能力和生存概率。 其次,信息未知的防空反导阵地时,高超声速飞行器展现出了卓越的突防能力。在中制导段,飞行器凭借精准而高效的博弈突防策略,成功打破了拦截弹的中末制导交接班条件,从而极大地提升了自身的生存能力。进入末制导段,面对不利攻击态势,飞行器依然能够通过自身特性并且采用优化MPSP算法进行突防设计。同时,基于微分对策理论推导出最优突防导引律,进一步提升了飞行器的突防效果。仿真结果揭示,脱靶量与过载能力之比、速度滚转角速度以及导引系数等因素的精细调控,对于实现有效突防至关重要。综上所述,高超声速飞行器通过运用先进的博弈突防策略和最优突防导引律,成功突破了防空反导防线,展现了其强大的突防能力。 最后,在末端制导,飞行器机动性显著增强,这一特点使飞行器能够充分利用机动优势进行博弈突防,以较大过载飞行使敌方导弹过载饱和,从而成功规避其攻击。在横向平面内,飞行器采取精准的最优制导策略,以确保在一定的脱靶量内合理突防。而在纵向平面内,则通过轨迹跟踪和终端落角约束组合进行制导,不仅克服无动力后的速度损失,还确保能够精确攻击到目标,并满足终端约束要求,仿真结果进一步验证了这一突防策略的有效性,在最佳俯冲起始点,飞行器能够以大攻角和大过载进行机动突防,产生足够的脱靶量,同时确保打击精度和速度。

关键词： 立德树人   高中物理   试题命制  

摘要： 高中物理作为培养学生科学素养的重要课程之一，在高中物理教学中，如何将立德树人的理念融入试卷命制中，是当前教育领域面临的重要课题。文章探讨了“立德树人”在试卷命制中的体现，旨在为教育工作者提供一些参考和启示。

关键词： 多智能体强化学习   智能网联车辆   高速公路匝道合流   协同换道决策控制  

摘要： 随着我国汽车行业的不断发展,网联化、智能化成为未来汽车的重点发展方向,其主要目的是促进“无事故、无堵塞”的智能交通系统的形成,同时避免因驾驶员不当的决策导致的交通事故。车辆匝道合流是容易导致安全事故和交通堵塞的典型驾驶场景之一,因此本文以智能网联车辆为载体,展开面向高速公路匝道合流行为的研究,提升车辆的行驶效率和减少因合流换道引发的交通事故。 具体的,对于智能网联车辆场景中的高速公路匝道合流问题,考虑人类驾驶车辆(Human-driving Vehicles,HVs)因其决策和控制的不确定性而可能会对混合交通环境中智能网联车辆(Connected and Automated Vehicles,CAVs)的决策和控制产生影响,因此以预测人类驾驶车辆的轨迹来制定安全且高效率的智能网联车辆协同决策为目标,提出一种基于多智能体强化学习的智能网联车辆协同决策控制方法。其中智能网联车辆以协同学习策略,适应人类驾驶车辆,最大限度的在保证交通安全的前提下提高交通效率。构建智能网联车辆多车之间的协同决策关系,以保证CAVs都是为了提高整个网联系统的交通效率来做的各自决策,同时对智能网联车辆的决策研究实行了动作掩蔽、优先级分配、基于预测的安全策略,基于安全性以加快协同决策的计算效率。 本文在实现上首先构建了一种智能网联系统仿真平台,在此仿真平台中搭建了三种不同交通流密度的车辆匝道合流场景、车辆运动学模型以及车辆驾驶行为模型。然后以A2C算法为基础引入了安全策略,开发了多智能体强化学习智能网联车辆协同决策方法,对网联汽车的决策进行训练,得到决策后传递到控制模块以更新车辆状态。通过仿真实验表明,本文的方法在可靠性、鲁棒性和扩展性上均表现较好,并且在保证安全的前提下,大大提高了车辆匝道合流的交通效率。最终将A2C算法的“中心化训练+去中心化决策”实现方法与智能网联系统架构结合应用在车端控制器AGX Xavier上,搭建模拟智能网联试验平台,进行处理器在环试验,对本文提出的多智能体强化学习智能网联车辆协同决策控制方法应用在真实车端环境上的有效性进行验证。

关键词： 空气浮力修正   精密质量测量   CIPM-1981   CIPM-81/91   CIPM-2007  

摘要： 分析了空气浮力对天平质量称量结果的影响,定义了“浮力偏差”“相对偏差”的概念,并推导了天平测量中浮力偏差的计算公式,获得了相对偏差与被测物体密度和砝码密度之间的关系。所获得的主要结论有:当被测物体密度低于砝码密度时,浮力偏差为正值,反之为负值;若被测物体密度高于砝码密度,最大相对偏差为0.015%;反之,相对偏差随砝码与物体密度之比线性增大。

关键词： 学业质量监测   参考试卷   四年级  

摘要： 2024年5月将迎来第四轮全国四年级数学学业质量监测.四年级的数学学业质量监测应坚持核心素养目标导向，重点考查学生第一学段和第二学段的核心素养培养情况，加强对关系、结构、规律，以及联系实际的真问题、开放性问题等的考查.文章基于对监测的内容和题目等的研究，编制了监测试卷，使用时可根据当地实际情况进行修改，在正式测试前做好模拟测试工作，以便对题目的难度和类型进行适当调整.

关键词： 涡旋光束   大气湍流   轨道角动量   深度学习  

摘要： 随着现代化信息时代的到来,高容量和高速的信息传输成为了通信领域的研究热点。由于携带轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)光束不同的模式之间相互正交,在理论上拓扑荷数的取值可以无限,使得可以极大的扩展通信容量,吸引了大量学者的关注与研究。在大气湍流信道中受到湍流的扰动,将会导致光束发散,光束扩展等一系列现象,导致信号失真,误码率增加进而影响通信质量。近年来深度学习的不断发展,为我们的研究带来了新方向,可以有效的提升大气湍流信道中OAM模式识别速度和识别精度。基于此背景,本文通过基于涡旋相位调制来放大OAM模式之间的微弱差异,运用双通道深度特征学习网络捕获OAM光束的光学强度图像特征。这种方法能够很好的提升在大气湍流信道影响下OAM模式的识别精度,从而达到高速,高精度的OAM模式识别。本文主要研究工作和成果如下: (1)介绍了涡旋光束的相关理论和几种不同光束的数学表达式,利用matlab对涡旋光束进行光强和相位的仿真。接着介绍了三种常见的大气湍流功率谱以及对应的数学表达公式,通过低频补偿补充在仿真中相位屏的低频缺失部分,更精确的对大气湍流相位屏进行仿真模拟。最后,利用matlab对OAM光束在大气湍流信道传输后的光强与相位进行数值模拟仿真。 (2)研究并提出了一种涡旋相位调制的方法,放大相邻分数阶和整数阶OAM光束的细微特征。湍流引起的畸变使接收端难以区分相邻阶的OAM模式,是基于OAM在大气湍流通信光通信中面临的主要难题,而深度学习可以很好解决这一问题,因此设计了一种中度深度的双通道卷积神经网络模型。通过双通道图像数据的输入,使该网络模型能够更好的捕获图像的特征。实验结果表明,在传播距离较长和湍流强度较强的条件下对传输后OAM光束模式仍有较好的识别精度。 (3)通过对相位调制光束与原光束的传输特性研究,分别分析了光束闪烁和光束扩展这两种传输性能,讨论了信道中光束受到的大气湍流影响。设计了双通道图像数据输入的残差网络进一步提升对OAM模式的识别精度,对不同传播距离和不同湍流强弱条件下OAM模式的识别精度进行了讨论与分析。设计了一种基于OAM的图像通信系统,通过双通道残差网络对传输后的OAM模式进行预测识别,再解码后得到通信系统传输的彩色图像,进一步证明该网络模型对高保真通信的实用性。

关键词： 感知英语教师支持   学业浮力   英语学习投入  

摘要： 初中阶段是学生一生中的关键阶段,对学生未来的发展有着深远的影响。在这个阶段,初中生英语学习投入的重要性不容忽视,其影响因素也受到研究者的广泛关注。教师作为外部因素之一,可以通过提供教师支持促进学生的英语学习投入。学业浮力,作为影响学习投入的个人因素,能够帮助学生积极应对日常学术挫折和困难并成功克服挑战,从而促进学生的英语学习投入。 以往的研究发现了教师支持、学业浮力和学习投入之间存在一定的相关性,但这些研究大多集中在通识教育上。在英语学科教育的背景下,对这三者之间关系的研究很少。学业浮力在二语习得领域逐渐受到关注,而国内学者对学业浮力的研究才刚刚起步。 因此,本研究以积极心理学,布朗芬布伦纳生态系统理论和斯金纳的动机弹性的内部和外部动态模型为理论依据,分析初中生感知英语教师支持(环境因素)、学业浮力(个人因素)和英语学习投入之间的相关性,并进一步探讨学业浮力在感知英语教师支持和英语学习投入之间的中介作用。本研究旨在回答三个问题: (1)初中生对英语教师支持、学业浮力和英语学习投入的感知水平如何? (2)初中生感知的英语教师支持、学业浮力和英语学习投入之间存在怎样的关系? (3)初中生学业浮力在感知英语教师支持与英语学习投入之间起中介作用的程度如何? 为了回答以上问题,本研究对陕西省西安市七八年级318名学生进行问卷调查,采用SPSS和SPSS中的PROCESS进行描述性分析,皮尔逊相关分析和中介效应分析对数据进行分析。同时对2名英语教师和9名学生进行了访谈。结合两部分的研究,得出以下结论: (1)初中生感知英语教师支持度、学业浮力和英语学习投入度处于较高水平。 (2)感知英语教师支持与英语学习投入之间存在显著的正相关(r=0.81**,P<0.01)。感知英语教师支持与学业浮力之间存在显著的正相关关系(r=0.69**,P<0.01)。学业浮力与英语学习投入之间存在显著的正相关关系(r=0.71**,P<0.01)。 (3)学业浮力在感知英语教师的支持与英语学习的投入之间,起到了部分中介的作用(a*b=0.20,P<0.01,95%CI=[0.083,0.328]),说明英语教师可以通过提供教师支持来提高学生的学业浮力进而提升学生的英语学习投入。 基于以上研究结果,英语教师可以从积极心理学的角度,通过提供教师支持来促进学生的学业浮力和英语学习投入.