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关键词： 工程设计与物化   浮力   自制潜水艇   科学实践  

摘要： 针对“如何在工程设计与物化导向下开展初中科学实践活动”这一科学教学实践中的难点,通过“自制潜水器挑战赛”活动,以真实有趣的情境为起点,经过设计方案、作品物化、改进完善和成果检测展示等环节,培养学生在实践中学习的能力,提高学生的工程实践素养。

关键词： 铁路桥钝体箱梁   涡激振动   风洞试验   模型比例尺   雷诺数  

摘要： 研究目的:整体式钝体钢箱梁作为大跨度铁路桥近年来采用的一种主梁形式,涡激振动现象较为显著,为研究比例尺对铁路桥钝体箱梁节段模型涡振试验的影响,采用1∶90、1∶50与1∶25节段模型风洞试验,对比不同比例尺试验下铁路桥钝体箱梁断面的涡振响应,在此基础上分析研究铁路桥钝体箱梁节段模型风洞试验的适宜缩尺比。研究结论:(1)铁路桥钝体箱梁的涡激振动试验结果受模型比例尺影响较大,其中1∶50节段模型试验中获得的断面涡振响应最为显著,通过1∶25比例尺试验获得的断面涡振响应较小,但该两种比例尺模型的主要涡振特性试验结果大致吻合;(2)1∶90节段模型试验在各风攻角下均没有测试到断面的涡振响应,采用小尺度模型试验无法有效反映钝体箱梁铁路桥实桥的涡振特性;(3)在不考虑节段模型系统满足与实桥间质量与质量惯性矩相似律的条件下,可以在小尺度(1∶90比例尺)模型试验中获得铁路桥钝体箱梁断面的涡激振动,虽无法借此判定实际铁路桥梁的涡振响应,但可借此对比断面涡振性能的高低,在主梁设计阶段初期辅助完成气动优化措施的研究;(4)本研究成果可为大跨度铁路桥箱梁的风洞试验比例尺设定提供参考。

关键词： 海水液压   深海   浮力调节   节能   压力筒  

摘要： 针对现有浮力调节系统能耗高、需配置额外液压源等问题,提出了一种节能型海水液压浮力调节系统,设计了由伺服电机驱动的集成式控制阀组,通过齿轮协同布置、滑动丝杠自锁、螺旋旋向分配等方案实现了电机短时运转控制多个截止阀启闭,完成压载水舱注、排水功能的控制,极大地减少了潜水器能源消耗。此外,通过深海高压环境模拟试验装置,开展浮力调节系统注、排水流量和能耗测试,验证了该浮力调节系统的节能性和有效性,同时满足水下4 km作业深度的要求。

关键词： 浮力   旋转液体   等效重力   惯性离心力   科学探究  

摘要： 基于一道力学题的情境和对应实验的分析,对其中的特殊现象开展深层次思考与探究,通过理论对这些特殊现象做出合理解释。对比分析了平衡液体与不平衡液体中物体所受浮力的不同,以及开口容器与封闭容器对实验现象的影响,以提高问题意识,倡导质疑创新,重视推理过程,促进学科素养的生成。

关键词： 高超声速   烧蚀形貌   边界层转捩   不稳定性   平板模型   风洞试验  

摘要： 高超声速飞行器表面的热防护材料在经历高温烧蚀后,呈现出分布式粗糙元形貌,而这种形貌对高超声速边界层转捩的影响规律、机制目前尚无统一认识。基于华中科技大学φ0.5 m马赫数6高超声速Ludwieg管风洞开展了风洞试验,研究了光滑工况及高度为0.5、1.0、1.5、2.0 mm的分布式粗糙元表面工况下高超声速平板边界层内不稳定波的演化规律,开展了单位来流雷诺数5.39×10^(6)~1.72×10^(7) m^(-1)系列来流工况研究,明晰了分布式粗糙元高度因素、来流雷诺数对平板边界层不稳定性的影响。试验结果表明,在分布式粗糙元工况下,主导边界层不稳定性的仍为第二模态不稳定波,频率范围约位于60~120 kHz。对于高度低于当地边界层厚度的分布式粗糙元,高度因素对高超声速平板边界层的转捩位置影响较小。分布式粗糙元高度对高超声速平板边界层内第二模态不稳定波沿流向传播速度的影响是非单调性的,存在影响最大的临界高度。不同雷诺数来流条件下,光滑、粗糙工况下的第二模态波特征演化规律基本一致,且不同高度粗糙元工况在相同来流雷诺数下的边界层转捩位置区别不大。

关键词： 城市轨道交通   能耗监测系统   用能结构  

摘要： 城市轨道交通具有分布范围广、用能体量大且用能体系相对单一的特点。本文分析了轨道交通的既有控制系统架构和用能监测系统,进而指出了轨道交通车站在用能监测和既有节能系统方面存在的局限性。基于此,本文提出了城市轨道交通车站用能一体化、智慧化监控的需求,并构建了新的智慧化能耗控制系统的架构,旨在探索城市轨道交通车站一体化智慧控制系统的有效解决方案。

关键词： 低雷诺数   压气机叶片   叶片振动   附面层分离   转捩  

摘要： 为了探索低雷诺数Re下高亚声速压气机叶片振动对附面层流动状态的影响,利用数值模拟手段分析了压气机叶片在不同振动频率下叶片表面附面层分离、再附及转捩的变化规律和流动损失的变化规律。研究表明,在Re=1.5×10~5条件下,叶片振动引起附面层垂直壁面法向的相对速度增加,使得分离后的附面层提前与主流发生掺混,促使转捩提前,此时壁面附近法向位置处的法向速度型更饱满,这提升了附面层抗分离的能力,限制了分离泡的发展。此外,叶片振动造成附面层和分离泡厚度变“薄”,这使得尾缘堆积的低能流体减少,削弱了尾缘附近流动堵塞和尾迹掺混,进而减少流动损失,改善了低Re条件下高亚声速压气机叶型的气动性能。

关键词： 多目标试卷生成   深度知识追踪   Q网络   矩阵分解   矩阵补全  

摘要： 针对现有的试卷生成技术存在过多关注生成试卷的难易程度,而忽略了其他相关目标,例如质量、分数分布和技能覆盖范围的问题,提出一种强化学习和矩阵补全引导的多目标试卷生成方法,以优化试卷生成领域的特定目标。首先,运用深度知识追踪方法对学生之间的交互信息和响应日志进行建模以获取学生群体的技能熟练程度;其次,运用矩阵分解和矩阵补全方法对学生未做的习题进行得分预测;最后,基于多目标试卷生成策略,为提升Q网络的更新效率,设计一个Exam Q-Network函数逼近器以自动地选择合适的问题集来更新试卷组成。实验结果表明,相较于DEGA(Diseased-Enhanced Genetic Algorithm)、SSA-GA(Sparrow Search Algorithm-Genetic Algorithm)等模型,在试卷难度、合理性、准确性这3个指标上验证了所提模型在解决试卷生成场景的多重困境方面上效果显著。

关键词： 超声速民机   推进系统   低油耗   低噪声   低排放  

摘要： 未来超声速民机具有客观市场前景,经济性、环保型、舒适性兼备的推进系统研制是其关键。梳理了超声速民机的整体发展情况;对比分析了超声速民机动力系统在低油耗、低噪声、低排放方面与亚声速民机动力系统的设计区别与挑战;剖析了目前涡喷构型、中涵道比涡扇构型、变循环构型发动机在作为超声速民机动力系统的优势及瓶颈;分析了油耗、排放、噪声难以兼顾的内在原理。研究提出了通过提升发动机通流能力来兼顾油耗、噪声、排放三大难题的思路,并从低压涡轮功受限和内涵道通流面积受限两方面剖析了限制目前发动机通流能力的主要原因;还提出了须在变循环发动机气动热力布局原始创新的基础上,发展性能、排放、噪声一体化设计与评估方法,支撑实现未来超声速客机推进系统油耗水平、排放水平、噪声水平同步提升的发展思路,为超声速民机动力系统研制提供参考和支撑。