Decentralized coordination of autonomous swarms inspired by chaotic behavior of ants

In this paper, we propose a decentralized coordination algorithm for a group of mobile nodes, called an autonomous swarm, on a finite two-dimensional space, which can efficiently coordinate cooperatively the autonomous swarm to the optimal solution. Our algorithm is inspired by chaotic behavior of a single ant and self-organization behavior of the whole ant colony. To construct this algorithm, we firstly assume that each agent is a nonlinear oscillator presenting the chaotic behavior of a single ant. Then we establish a self-organization mechanism according to the self-organization behavior of the whole ant colony. Moreover, we analyze the convergence of the proposed algorithm. Finally, we experimentally evaluate the performance of our algorithm with the clustering and dispersion operations of a swarm. Comparison results of the proposed algorithm and the gradient-type one are also presented to illustrate the effectiveness of the proposed scheme in approximately global optimization for swarms.     

稀磁Zn1-xNixO纳米棒的水热法制备与磁性能研究

采用水热法成功制备了不同浓度的Zn1-xNixO(x =0,0.01,0.05,0.10,0.20)稀磁半导体材料,并利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)、X射线能量色散分析(XEDS)、拉曼(Raman)光谱和振动样品磁强计(VSM)对其晶体结构、形貌、组成元素和磁学性能等进行表征,实验结果表明,本方法所制备的不同掺杂浓度的Zn1-xNixO稀磁半导体样品具有结晶良好的纤锌矿结构,没有杂峰出现,样品中的Ni2+全部进入ZnO晶格中替代了部分Zn2+的格点位置,生成单一相的Zn1-xNixO,样品形貌都为纳米棒状结构,分散性良好.Zn1-xNixO样品在室温条件下存在明显的铁磁性,饱和磁化强度都随着Ni2+掺杂量的增加而呈现出先增加后减小的趋势,同时样品的单个镍原子的磁矩是逐渐下降的.     

CdS纳米棒的水热法制备及形成机理研究

采用水热法以Na2S· 9H2O为硫源,Cd3O12S3·8H2O为镉源,PVP为表面活性剂,成功制备了CdS纳米棒.并利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和相应选区电子衍射(SAED)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线能量色散分析谱仪(XEDS)和紫外可见(UV-vis)分光光度计等测试手段对样品的晶体结构、形貌、微观结构和光学特性等特征进行了表征分析,实验结果表明本方法所制备的CdS纳米棒为纤锌矿结构,沿[001]方向择优生长,平均直径大约为50 nm,棒宽均匀、分散性好,带隙为2.43 eV.同时也对CdS纳米棒的形成机理进行了初步探讨,提出了CdS纳米棒的生长模型,其形貌从三角形到阶梯形棒晶,最后再到完整的棒状晶体的一个定向团聚的自组装过程.     

基于重要样本法的结构动力学系统的首次穿越

基于Gisranov定理, 提出一种估计稳态高斯白噪声激励的结构动力学系统首穿失效概率的重要样本法. 文章重点是构造控制函数, 控制函数促使随机响应尽量集中在样本空间中最易导致首次穿越发生的部分. 利用设计点构造控制函数, 在线性系统场合, 结合时不变系统的结构可靠性理论, 通过解有约束的优化问题得到设计点; 在非线性系统场合, 利用Heonsang Koo提出的设计点激励, 通过镜像法得到设计点. 最后给出例子, 将所提方法与原始蒙特卡罗法相比较, 模拟结果显示方法的正确性与有效性.     

基于壁面主动变形的湍流减阻控制研究

采用谱方法, 对反向控制下壁面主动变形的槽道湍流进行了直接数值模 拟研究. 结果表明, 在壁面最大变形量小于5倍黏性尺度条件下, 压差阻力可略, 摩擦阻力 降低7.6%. 施加控制后, 湍流强度和雷诺应力受到明显抑制, 平均速度剖面对数区上移. 受壁面法向运动的影响, 条带结构强度减弱、尺度变大; 流向涡外移且强度减弱, 其倾斜和 抬起的角度均有不同程度的减小. 壁面变形呈现流向拉长的凹槽结构, 其平均间距 为90倍黏性尺度.     

Simulation of vortex shedding behind a bluff body flame stabilizer using a hybrid U-RANS/PDF method

The present study aims at the investigation of the effects of turbulence-chemistry interaction on combustion instabilities using a probability density function(PDF) method.The instantaneous quantities in the flow field were decomposed into the Favre-averaged variables and the stochastic fluctuations,which were calculated by unsteady Reynolds averaged Navier-Stokes(U-RANS) equations and the PDF model,respectively.A joint fluctuating velocityfrequency-composition PDF was used.The governing equations are solved by a consistent hybrid finite volume/MonteCarlo algorithm on triangular unstructured meshes.A nonreacting flow behind a triangular-shaped bluff body flame stabilizer in a rectilinear combustor was simulated by the present method.The results demonstrate the capability of the present method to capture the large-scale coherent structures.The triple decomposition was performed,by dividing the coherent Favre-averaged velocity into time-averaged value and periodical coherent part,to analyze the coherent and incoherent contributions to Reynolds stresses.A simple modification to the coefficients in the turbulent frequency model will help to improve the simulation results.Unsteady flow fields were depicted by streamlines and vorticity contours.Moreover,the association between turbulence production and vorticity saddle points is illustrated.     

多自由度Maxwell阻尼器减震结构(Ⅱ)——等效阻尼

对多自由度带支撑Maxwell阻尼器减震结构的等效阻尼比进行了系统研究。构建了耗能结构一般微分和积分混合地震响应方程组;基于与多自由度随机平均法分析完全相同的等效准则,建立了耗能结构各振型等效阻尼比的一般解析计算式。与一些典型问题的模态应变能法的计算精度进行对比分析,结果显示:本文方法的计算结果在特定条件下与精确解完全相同;在一个二自由度系统中相对位移响应方差的误差分别为0.99%和0.45%,优于应变能法的8%和5.4%,表明了本文方法的有效性。从而为建立此类耗能结构等效阻尼分析的完备解析解法、直接应用反应谱法进行实际工程设计提供了依据。     

一次成型轻量化车身的关键技术研究

以开发轻量化车身为目的,应用车身优化设计方法及理论设计了整体一次成型的塑料车身.有限元分析结果显示,该车身的振动频率偏低,为此从结构、材料等方面提出了一系列改进措施.通过多次滚塑试验与正交分析,获得了理想的主副轴转速比、加热时间与温度、冷却方式及时间等工艺参数.检测结果表明,在这种工艺条件下成型的车身轻量化效果显著,并能满足中低速行驶的使用要求.     

去乙酰基-7-氨基头孢烷酸二苯甲酯的合成

头孢卡品酯是第四代头孢类抗菌素的重要品种, 人们已经对以去乙酰基-7-氨基头孢烷酸(D-7ACA)为起始原料合成头孢卡品酯的工作进行了大量研究, 其中大部分都涉及到D-7ACA上羧基的保护, 因此, 对D-7ACA的羧基保护的研究是非常重要的. 以二苯基重氮甲烷和D-7ACA为起始原料, 采用超声波辅助的方法, 以70%的收率合成了去乙酰基-7-氨基头孢烷酸二苯甲酯.