气候变化和人类活动对水文循环产生了显著影响,尤其是在干旱半干旱区.为探究变化环境下典型半干旱生态脆弱区毛乌素沙地水循环演变特征,利用WEP-L(water and energy transfer processes in large river basin)地表水模型和Visual MODFLO...气候变化和人类活动对水文循环产生了显著影响,尤其是在干旱半干旱区.为探究变化环境下典型半干旱生态脆弱区毛乌素沙地水循环演变特征,利用WEP-L(water and energy transfer processes in large river basin)地表水模型和Visual MODFLOW(visual modular finite difference groundwater flow)地下水模型对毛乌素沙地水循环过程进行分布式模拟,基于白家川水文站实测月径流量和监测井地下水位数据进行模型参数率定与验证.结果表明,地表水模型率定期和验证期的模拟月径流量和实测月径流量的R2都在0.5以上,模拟的监测井地下水位和实测地下水位趋势较为一致,相关系数达到0.56以上.采用偏差校正的CMIP6多模式集合气候变化情景及当地取用水情景驱动地表水-地下水耦合模型,量化了变化环境下毛乌素沙地2021-2040年关键水循环要素变化特征.结果表明,未来情景下毛乌素沙地年降水量和年蒸散发量的平均增幅分别为8.0%和7.4%,年径流深呈现逐渐减少的趋势,2040年末地下水位相较于2021年末下降了约1 m.未来2种用水情景下区域地下水总补给量与排泄量的差值分别为-1.82亿、-0.97亿m^(3)·a^(-1),地表径流总量与地表用水量的差值分别为1.83亿、2.29亿m^(3)·a^(-1),地下水资源开发利用将面临更大挑战.研究成果可为毛乌素沙地区域水资源规划与管理提供科学支撑.展开更多
针对现有环境感知技术在毫米波通信信号带宽受限条件下的性能表现尚未得到充分研究,且在复杂场景下存在计算复杂度高、实时性不足等问题,提出一种基于有限带宽毫米波通信信号的主动式环境地图构建算法,旨在实现环境地图的实时构建,从而...针对现有环境感知技术在毫米波通信信号带宽受限条件下的性能表现尚未得到充分研究,且在复杂场景下存在计算复杂度高、实时性不足等问题,提出一种基于有限带宽毫米波通信信号的主动式环境地图构建算法,旨在实现环境地图的实时构建,从而提升通信系统的性能.首先,通过在移动端主动式自发自收毫米波通信信号,并获取回波的传播时延和角度信息,结合移动端姿态信息初步感知障碍物的坐标;其次,考虑毫米波通信信号有限带宽对地图分辨率的影响,采用栅格地图算法表征障碍物的空间位置,基于Bresenham算法计算空闲栅格,进而快速准确地构建环境地图,并通过设置不同的地图分辨率,进行了仿真实验,以分析不同地图分辨率条件下的地图构建结果;再次,统计并拟合了感知环境中到达角(Angle Of Arrival,AOA)的分布,以验证冯米塞斯(von Mises)分布的合理性;最后,将结果与基于激光雷达的基准地图进行对比,使用均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)验证精度,使用Jaccard相似度分析验证障碍物形状,并结合代码运行时长评估了算法的效率和系统性能.研究结果表明:所提算法在3GHz带宽和25格/米分辨率下,地图构建达到最优性能,其中RMSE为9.2943,Jaccard系数为0.6254,代码运行时长为14.7746 min,能够满足实时环境感知的需求;与500 MHz带宽和25格/米分辨率下的地图构建结果相比,RMSE、Jaccard系数、代码运行时长分别提升了56.1%、394.4%、70.6%.研究结果可以为未来高动态通信系统发展提供参考.展开更多
陶瓷基复合材料(ceramic matrix composites,CMC)作为一种优异的高温结构材料,在航空发动机领域得到了广泛应用。目前,依据GJB 10311—2021的双切口面内剪切实验方法存在明显局限性:切口位置处的应力集中效应导致标距区平均剪切应力计...陶瓷基复合材料(ceramic matrix composites,CMC)作为一种优异的高温结构材料,在航空发动机领域得到了广泛应用。目前,依据GJB 10311—2021的双切口面内剪切实验方法存在明显局限性:切口位置处的应力集中效应导致标距区平均剪切应力计算结果偏高,使得面内剪切模量测试结果与V形缺口剪切实验偏差可达30%。为此,本工作将数字图像相关方法(DIC)与双切口剪切实验相结合,开发一种面内剪切力学性能测试的新方法。为消除切口处应力集中的影响,提出采用有限元模型修正技术(finite element model updating,FEMU),利用DIC实测标距区内面内平均剪切应变与数值计算应变之间的方差构造目标函数,迭代获得材料的面内剪切模量。为便于工程应用,通过优化试样切口深度,实现单次实验即可获得材料的面内剪切模量和面内剪切强度,并采用SiC/SiC正交层合陶瓷基复合材料进一步验证了该实验方法的可行性和测试结果的可靠性。结果表明:该实验方法可同时准确测定陶瓷基复合材料的面内剪切模量和强度,测试结果与V形缺口实验结果偏差小于5%。相较V形缺口剪切实验,该方法实验工装和试样尺寸更小,更适用于高温面内剪切实验。SiC/SiC复合材料面内剪切应力-应变存在典型的屈服点,且屈服后剪切行为表现出典型的线性应变强化特征。展开更多
文摘气候变化和人类活动对水文循环产生了显著影响,尤其是在干旱半干旱区.为探究变化环境下典型半干旱生态脆弱区毛乌素沙地水循环演变特征,利用WEP-L(water and energy transfer processes in large river basin)地表水模型和Visual MODFLOW(visual modular finite difference groundwater flow)地下水模型对毛乌素沙地水循环过程进行分布式模拟,基于白家川水文站实测月径流量和监测井地下水位数据进行模型参数率定与验证.结果表明,地表水模型率定期和验证期的模拟月径流量和实测月径流量的R2都在0.5以上,模拟的监测井地下水位和实测地下水位趋势较为一致,相关系数达到0.56以上.采用偏差校正的CMIP6多模式集合气候变化情景及当地取用水情景驱动地表水-地下水耦合模型,量化了变化环境下毛乌素沙地2021-2040年关键水循环要素变化特征.结果表明,未来情景下毛乌素沙地年降水量和年蒸散发量的平均增幅分别为8.0%和7.4%,年径流深呈现逐渐减少的趋势,2040年末地下水位相较于2021年末下降了约1 m.未来2种用水情景下区域地下水总补给量与排泄量的差值分别为-1.82亿、-0.97亿m^(3)·a^(-1),地表径流总量与地表用水量的差值分别为1.83亿、2.29亿m^(3)·a^(-1),地下水资源开发利用将面临更大挑战.研究成果可为毛乌素沙地区域水资源规划与管理提供科学支撑.
文摘针对现有环境感知技术在毫米波通信信号带宽受限条件下的性能表现尚未得到充分研究,且在复杂场景下存在计算复杂度高、实时性不足等问题,提出一种基于有限带宽毫米波通信信号的主动式环境地图构建算法,旨在实现环境地图的实时构建,从而提升通信系统的性能.首先,通过在移动端主动式自发自收毫米波通信信号,并获取回波的传播时延和角度信息,结合移动端姿态信息初步感知障碍物的坐标;其次,考虑毫米波通信信号有限带宽对地图分辨率的影响,采用栅格地图算法表征障碍物的空间位置,基于Bresenham算法计算空闲栅格,进而快速准确地构建环境地图,并通过设置不同的地图分辨率,进行了仿真实验,以分析不同地图分辨率条件下的地图构建结果;再次,统计并拟合了感知环境中到达角(Angle Of Arrival,AOA)的分布,以验证冯米塞斯(von Mises)分布的合理性;最后,将结果与基于激光雷达的基准地图进行对比,使用均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)验证精度,使用Jaccard相似度分析验证障碍物形状,并结合代码运行时长评估了算法的效率和系统性能.研究结果表明:所提算法在3GHz带宽和25格/米分辨率下,地图构建达到最优性能,其中RMSE为9.2943,Jaccard系数为0.6254,代码运行时长为14.7746 min,能够满足实时环境感知的需求;与500 MHz带宽和25格/米分辨率下的地图构建结果相比,RMSE、Jaccard系数、代码运行时长分别提升了56.1%、394.4%、70.6%.研究结果可以为未来高动态通信系统发展提供参考.
文摘陶瓷基复合材料(ceramic matrix composites,CMC)作为一种优异的高温结构材料,在航空发动机领域得到了广泛应用。目前,依据GJB 10311—2021的双切口面内剪切实验方法存在明显局限性:切口位置处的应力集中效应导致标距区平均剪切应力计算结果偏高,使得面内剪切模量测试结果与V形缺口剪切实验偏差可达30%。为此,本工作将数字图像相关方法(DIC)与双切口剪切实验相结合,开发一种面内剪切力学性能测试的新方法。为消除切口处应力集中的影响,提出采用有限元模型修正技术(finite element model updating,FEMU),利用DIC实测标距区内面内平均剪切应变与数值计算应变之间的方差构造目标函数,迭代获得材料的面内剪切模量。为便于工程应用,通过优化试样切口深度,实现单次实验即可获得材料的面内剪切模量和面内剪切强度,并采用SiC/SiC正交层合陶瓷基复合材料进一步验证了该实验方法的可行性和测试结果的可靠性。结果表明:该实验方法可同时准确测定陶瓷基复合材料的面内剪切模量和强度,测试结果与V形缺口实验结果偏差小于5%。相较V形缺口剪切实验,该方法实验工装和试样尺寸更小,更适用于高温面内剪切实验。SiC/SiC复合材料面内剪切应力-应变存在典型的屈服点,且屈服后剪切行为表现出典型的线性应变强化特征。
