数学建模项目化教学的实践与探索

采取项目化教学方式对大学数学建模教学进行试探性改革探索,从项目准备、项目组织与实施、项目总结三方面优化了项目化教学初步方案设计,并以“射电望远镜FAST主动反射面的几何形状优化设计”项目为例,开展项目化教学实践,同时展示“大学生学风状况与学术行为规范认知教育策略”等12个近3年已实施的实践项目的名称与子项目任务,以期丰富数学建模教学设计方式,提供教学实践参考,促进创新人才培养.     

移动荷载作用下离散支承曲线轨道振动特性分析

针对地铁隧道中曲线轨道的振动问题, 将整体式轨道视为单层离散支承Euler梁, 利用振型叠加法和Runger-Kutta法得到了移动荷载作用下曲线梁径向、竖向和轴向挠度以及扭转位移的时程响应解答, 通过参数敏感性分析, 揭示了不同工况下曲线轨道的空间振动特性. 计算结果表明: 在目前列车速度下, 列车移动荷载近似于准静态荷载作用, 轨道梁的位移曲线呈对称分 布; 钢轨扣件间距对位移影响较小, 扣件支承刚度是影响钢轨位移的主要因素; 随着速度的增 加, 横向荷载作用方向发生改变, 径向位移和扭转变形先减小后增大, 存在一个理想车速; 曲线半径对径向位移和扭转变形影响较大, 对竖向位移影响不明显, 在曲线半径增加情况下, 可以适当增加超高角以减小径向位移和扭转变形.     

带变动偏序结构的集优化问题的适定性

针对带变动偏序结构的集优化问题,引入了LP适定性及广义LP适定性概念,进一步给出了其LP适定性及广义LP适定性的充分条件与刻画,发展了固定偏序结构下的相关成果。     

压力诱导CsCu2I3不可逆非晶化和金属化

近年来，压力作用下卤化物钙钛矿的结构和性质引起了科学家们的极大兴趣。然而，对于高压下钙钛矿非晶相的潜在性质和应用仍缺乏深入系统的研究。利用金刚石对顶砧，结合原位高压同步辐射X射线衍射、原位高压拉曼光谱、高压变温电学测量技术，对准一维卤化物钙钛矿CsCu₂I₃在高压下的非晶化行为进行了系统的研究。结果表明：CsCu₂I₃在35.9 GPa以上开始出现可逆的压致非晶化，形成低密度的非晶态Ⅰ相；在更高压力下，发生由低密度到高密度的非晶转变，形成非晶态Ⅱ相，并可以截获至常压条件。进一步的电学实验表明，136.0 GPa时，CsCu₂I₃发生了由绝缘体向金属相的转变，对高压下金属相的非晶态进行卸压电阻测试，发现其金属特性至少可稳定至90.0 GPa。这些结果为进一步探索非晶钙钛矿的潜在性质和应用提供了重要的科学依据。     

考虑SF_(6)透射率校正的GIS设备红外测温技术

红外测温技术是电力行业常用的设备故障检测手段,在气体绝缘组合电器设备(Gas Insulated Switchgear,GIS)故障诊断中有着重要应用。为提高GIS设备红外测温精度,建立了一个红外测温模型并提出一种SF_(6)透射率校正方法。首先,基于热辐射理论建立红外测温模型,并给出不同条件下的简化模型。然后,为提高温度测量精度,考虑SF_(6)透射率对红外模型测温模型输出结果的影响,给出不同条件下的SF_(6)透射率校正方法。最后,进行实际的温度测量实验,验证所建立的红外测温模型及所提SF_(6)透射率校正方法的有效性。实验结果表明,与未进行SF_(6)透射率校正的方法相比,使用所提SF_(6)透射率校正方法后温度测量精度得以提高,误差最高降低了66.7%。所提方法为电网故障检测及监控打下基础,在电网故障检测、电网安全作业等方面有着广阔的应用前景。     

水杨酸型螯合吸附材料对重金属离子的吸附性能

将5-氨基水杨酸接枝到PGMA/SiO2微粒的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)大分子链上,成功制备了一种新型螯合吸附材料ASA-PGMA/SiO2。采用静态法研究了ASA-PGMA/SiO2对重金属离子Cu2+、Cd2+、Zn2+、Pb2+的吸附性能,结果表明其对Cu2+、Cd2+、Zn2+、Pb2+具有很强的螯合吸附能力,吸附容量分别可以达到0.42、0.40、0.35、0.31mmol/g。体系的pH对吸附容量影响较大,吸附行为服从Langmuir和Freundlich吸附模型。使用0.1mol/L的盐酸溶液就可实现重金属离子的解吸。通过反复吸附-解吸实验证明ASA-PGMA/SiO2具有良好的重复使用性能。     

基于分布式拍卖机制的多移动机器人动态任务分配算法

任务分配是多移动机器人调度系统的关键问题之一,为了提高任务整体完成效率,提出了一种基于分布式拍卖机制的多移动机器人动态任务分配算法.该方法对机器人群体采用分布式控制方法,彼此共享且动态更新任务集,采用分布式的拍卖机制竞拍任务,增加了调整任务执行顺序环节,考虑任务整体完成效率,最后在Linux系统下搭建了多机器人和障碍物的仿真环境.结果表明,该算法分配效率高于线性(CLP)算法和混合整数求解(CBC)算法,且具有稳定性,相比执行效率高的深度强化学习(DQN)算法和空缺链(VC)算法,执行效率稳定,移动代价降低了55%,实现了较高执行效率和低移动代价之间的平衡,可应用于实际仿真环境,具有可行性.     

双金属氮氧化物-Co单原子复合催化剂协同促进宽pH范围电催化氧气还原

本论文基于传统聚合物基炭材料合成原理,通过选择合适结构的前驱体分子,在聚合过程中分子水平锚定Co原子,同时引入TiO₂纳米颗粒,再经高温焙烧后制得一种双金属氮氧化物(ComTi_nO_xN_y)-Co单原子(Co-NC)复合催化剂。该催化剂在酸性(E_onset=0.755 V vs.RHE,0.5 mol/LH₂SO₄;0.760 V vs.RHE,0.1mol/LHClO₄)、中性(E_onset=0.787 V vs.RHE,0.1 mol/L PBS)、碱性(E_onst=0.880 V vs.RHE,0.1 mol/L KOH)电解液中的氧气还原(ORR)性能(pH=0-13)均优于纯氮杂碳纳米管、氮杂碳纳米管负载的金属氮氧化物和Co单原子催化剂,表明,Co_mTi_nO_xN_y与Co单原子...     

上转换纳米粒子-分子印迹复合荧光探针检测黄芩苷

构建了一种近红外激发上转换纳米粒子-分子印迹（UCNPs@MIPs）复合荧光探针，并应用于尿液中黄芩苷的检测。以黄芩苷作为模板分子，采用溶胶凝胶技术将SiO2包覆的上转换纳米粒子封装到分子印迹聚合物中。当模板分子被去除后，该复合材料留下特异性结合位点，与黄芩苷之间可产生静电引力相互作用。黄芩苷可使上转换纳米粒子发生荧光猝灭实现对其选择性荧光分析。最优条件下，黄芩苷的浓度在0.1～50μmol/L范围线性良好，检出限为0.03μmol/L，尿液样品的加标回收率为94.0%～100.5%，相对标准偏差为1.3%～3.9%。该方法可实现对黄芩苷的选择性检测。     

人工冰场CO2制冷及热回收系统性能分析

针对人工冰场的制冷及热回收需求，提出了一种新型的CO₂并行压缩循环，对其进行热力学分析，并与常规循环和喷射循环进行对比，结果表明，并行压缩循环的制冷系数最高，而且随着环境温度降低而升高，该循环在跨临界运行时的最佳排气压力要低于常规循环；并行压缩的热回收量最小，但是制热系数和综合COP最高，而且随着环境温度降低，热回收量和制热系数会降低而综合COP会升高；该系统在全年范围内都能提供高效的制冷以及热回收性能。