基于XGBOOST的恒星光谱分类特征数值化

恒星光谱分类是研究恒星的基础性工作之一,常用的光谱分类是基于20世纪70年代Morgan和Keenan建立起来的并逐步完善的MK分类系统。然而基于MK规则的交互式决策分类系统对处理海量天文光谱数据存在着一定的困难。目前光谱巡天一般采用的自动化分类则是模版匹配方法而忽略对谱线特征的测量。怎样自动、客观地提取海量光谱中的分类特征并应用这些特征进行分类可以对天体的物理化学性质的统计分析至关重要。针对此问题,通过机器学习和计算光谱的谱线指数结合的方法,提取光谱特征,并通过大数据分析定量地确定对光谱特征谱线的分类判据（数值化）,确定每一类光谱具有物理意义的特征谱线的强度分布。首先对LAMOST DR4恒星光谱测量其谱线指数作为输入,光谱的分类标记采用官方发布的分类结果。使用XGBoost算法进行自动分类及特征排序,从而获得已知或未知的对于分类决策最为敏感的谱线。首先,选取高信噪比（S/N>30）、被LAMOST标记为B,A,F和M的恒星光谱数据,总计约414万个。然后,对光谱数据计算谱线指数从而使其得到降维处理,过滤冗余信息。其次,将处理后的恒星光谱数据随机划分为训练集和测试集,通过适当调整算法参数,用训练集得到所需要的分类决策树模型,用测试集测试其稳定性和可用性,以防止出现过拟合,同时使用算法自带函数进行提取分类特征。最后,输出并整理实验中算法所得的决策树模型,并挑选其概率比较大的分支作为最终的决策树模型。通过实验,可以发现在固定参数下,XGBoost所得的模型有一定的自适应性,较少受数据集影响,总体准确率可达88.5%;同时其所输出的分类决策树与已知的特征较为吻合,而且可以获得基于大数据的、数值化的特征谱线对应分类的范围,为完善基于特征的分类提供定量的规则。     

EAST中快离子Dα诊断光电检测系统的设计

设计了具有高时间和空间分辨率EAST 快离子D_α 的光电检测系统,它由16 路光电倍增管(PMT)和电流放大器(采用蓝宝石材料代替传统印刷板电路)构成。为了使快离子D_α (FIDA)信号在中性束注入时能从其他光源的在同一光谱范围内的谱线中检测出来,系统参数设计为整体光子-电压增益5.0×10⁹、电流放大器增益10⁶V/A、-3dB 带宽500kHz。实验结果表明,该光电检测系统可以很好的检测到快离子D_α (FIDA)信号,并有助于从D_α 光的多普勒偏移光谱推断快离子特性。     

Chryseobaterium s p. S 7溶藻过程光谱学特性及机理研究

藻类的大量繁殖对饮用水源、养殖业、旅游业以及人类健康造成了极大的影响。溶藻细菌作为一种生物控制手段,在控制藻类爆发方面显示出了极大的潜力。课题组前期分离获得一株金黄杆菌属溶藻菌Chryseobaterium sp.S7,研究发现该菌株具有明显的溶藻作用,作用方式为通过分泌溶藻物质进行间接溶藻,为进一步揭示该菌的溶藻特征及机理,以铜绿微囊藻为目标藻种,运用UV-Vis,EEMs,FTIR和FCM技术,分析Chryseobaterium sp.S7溶藻过程的光谱特性。实验结论如下：将菌株发酵液与藻液共培养7 d,利用UV-Vis和EEMs技术对藻细胞Chla含量与PC荧光值变化趋势进行分析,结果显示：藻细胞Chla含量在第1 d便开始下降,表明在短时间内,细菌胞外溶藻物质便可快速作用于藻细胞,第7 d时Chla去除率为59.37%。藻细胞PC荧光值也呈现下降趋势,与Chla变化趋势表现为一致性,表明在溶藻过程中伴有Chla和PC的减少。FTIR分析结果显示：藻细胞结构中的C=O, C-H,O-H键分别在1 647,2 927和3 475~3 437 cm-1处的吸收峰强度明显减弱,表明藻细胞内的多糖物质和蛋白质结构可能被破坏,处于2 500~1 700 cm-1范围的若干小吸收峰则进一步表明藻细胞解体的现象。分别在共培养第3 d和第7 d时对藻液进行PI特异染色,应用FCM对藻细胞PI特异性荧光和Chla,PC自发荧光特性进行分析,结果显示,在细菌S7的溶藻过程中,藻细胞PI特异性荧光逐渐增强,Chla、PC自发荧光呈下降趋势、表明藻细胞膜、Chla、PC三者破坏程度在溶藻过程中具有紧密的内在联系和较高的一致性。溶藻过程中藻细胞表现为多种形式的损伤,且损伤处于动态变化过程中,由Q1（Q5）区细胞按顺序逐步向Q4（Q8）区细胞移动。推测Chryseobaterium sp.S7可能的溶藻过程为：细菌将溶藻活性物质释放到细胞外,溶藻活性物质通过破坏铜绿微囊藻细胞膜中的多糖和蛋白质的结构,增加膜的通透性,进一步破坏胞体内的Chla,PC和DNA/RNA等物质,使藻体裂解死亡,最终形成细胞碎片。通过对Chryseobaterium sp.S7溶藻过程藻细胞的光谱学特性的分析,初步揭示了Chryseobaterium sp.S7的溶藻机理,为微生物控藻及修复技术提供了理论依据。     

用切比雪夫多项式研究短梁的弯曲计算

考虑剪切效应,利用切比雪夫多项式构造严格满足表面切应力边界条件的轴向位移表达式,建立了短梁弯曲问题的新理论．利用奇异函数把作用在短梁上的复杂外载荷表示为分布载荷,推导出了短梁弯曲时的截面正应力公式及挠曲线表达式．把采用切比雪夫多项式推导出短梁的弯曲计算公式计算结果与弹性理论计算结果进行比较,可知该方法的计算精度较高．研究结果表明：在复杂外载荷作用下,当长高比小于等于6时,剪切变形对梁的弯曲挠度影响较大,而当长高比小于3时,剪切变形对梁的弯曲应力影响较大;因此建议采用切比雪夫多项式方法给出的挠度表达式、弯曲应力进行计算,因为切比雪夫多项式方法不但给出了复杂外载荷作用下梁截面挠度、弯曲应力的计算通式,而且该方法具有计算过程简便、精度高的优点．     

尾流激励的叶片气动力降阶模型

气动力降阶模型是研究叶片气动弹性振动快速高效的新方法。现有气动力降阶模型的研究主要集中在叶片颤振方面,没有涉及更为常见的上游尾流激励的叶片振动问题。本文提出基于Volterra级数的尾流激励叶片气动力降阶模型,为尾流激励下叶片振动和动静叶干涉振动研究提供了新的思路。采用行波法简化尾流的参数个数,用阶跃信号法识别降阶模型的核函数。二维叶片的算例结果表明,本文方法可以较准确地描述尾流激励引起的叶片气动力振荡,而且计算效率极高。     

Adsorption Activity and Molecular Dynamics Study on Anti-corrosion Mechanism of Q235 Steel

The correlation between inhibition efficiency and molecular structures of the inhibitor during hydrochloric acid corrosion of Q235 steel was studied by quantum chemical calculations and molecular dynamics(MD) simulation. The proton affinity(PA) calculations demonstrated that 2-(quinolin-2-yl)quinazolin-4(3H)-one inhibitor has the tendency to be protonated in hydrochloric acid, which was in good agreement with experimental observations. Besides, quantum chemical parameters revealed that the protonated corrosion inhibitor molecules were more easily adsorbed on Q235 steel surface and improved the corrosion resistance of steel. MD simulations were implemented to search for the adsorption behavior of this molecule on Fe (110) surface, which might be used as a convenient tool for estimating the interaction mechanism between inhibitor and iron surface.     

Oxidative Dehydrogenation of 1-Butene to 1,3-Butadiene Using CO2 over Cr-SiO2 Catalysts Prepared by Sol-gel Method

A series of Cr-SiO₂ catalysts with a Cr content(mass fraction) ranging from 0.5% to 9% was prepared by a sol-gel method. The catalysts were characterized by XRD, N₂ adsorption, EDX elemental mapping, Raman spectroscopy, UV-Vis spectroscopy, XPS and H₂-TPR, and their catalytic behavior in the dehydrogenation of 1-butene to 1,3-butadiene(BD) using CO₂ as a soft oxidant was studied. The initial BD yield is well correlated with the amount of Cr⁶⁺ in the fresh catalysts. The highest BD yield of ca. 34% is achieved on the catalysts with 5%-9% Cr at 600℃ and weight hourly space velocity(WHSV) of 4.5 g·g_cat^-1·h^-1. The promoting effect of CO₂ on the BD yield was observed, which can be attributed to the reaction coupling between a simple dehydrogenation of 1-butene and the reverse water-gas shift reaction as well as regaining the oxidation state(lattice oxygen) of reduced Cr³⁺ species due to the mild oxidation ability of CO₂. The Cr-SiO₂ catalyst exhibits higher BD yield than the Cr catalyst supported on SBA-15, which is attributed to the higher amount of Cr⁶⁺ present on the former catalyst.     

逻辑函数高阶布尔e偏导数求解算法的实现

针对已有方法在求解布尔e偏导数时只能解决小规模电路的问题,提出了一种基于逻辑函数不相交运算的大函数高阶布尔e偏导数的求解算法.该方法将逻辑函数转化为不相交乘积项的集合,用逻辑函数的不相交运算替代布尔e导数运算中的逻辑“与”运算;并将不包含待求导变量的乘积项拆分出来,不参与布尔e导数运算,以达到降低算法复杂度、提高算法速度的目的.提出的算法用C语言编程实现,并用MCNC测试电路进行了测试.实验结果显示,本算法能快速实现大函数高阶布尔e偏导数的求解,求解效率与参与不相交运算的乘积项数量有关,但对输入变量的数量不敏感.     

石墨烯/钛酸锶钡/聚偏氟乙烯复合薄膜介电性能研究

首先制备了硅烷偶联剂改性后的石墨烯和钛酸锶钡粉体,然后采用溶液混合法制备了石墨烯/钛酸锶钡/聚偏氟乙烯薄膜,并且对复合薄膜的微观结构、介电性能和热稳定性进行测定和分析.结果表明:硅烷偶联剂成功接枝到石墨烯和钛酸锶钡粉体表面,石墨烯和钛酸锶钡粉体能够较好的分散在聚偏氟乙烯基体中,石墨烯的加入可以大幅度提高材料的介电性能.在石墨烯质量分数为4.06;时,复合薄膜的介电常数达到515,介电损耗为0.6.在质量分数4.14;时发生了渗流现象,介电常数达到1500,介电损耗也达到了5左右.石墨烯的加人大幅度提升了复合材料的介电性能,并且在常用温度范围内具有良好的温度稳定性.     

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采用Fluent和ANSYS Workbench软件对水冷铜基螺线管线圈进行了流体分析及热流耦合分析.得到了水冷铜基螺线管线圈内壁面温度随曲率角和曲面角的变化关系.分析了3种不同流道截面(圆形、椭圆形、三叶形)的螺旋管线圈在同样工况下的出口及交界面的最大温度、平均温度和最小温度,发现流道形状会严重影响螺线管线圈的换热,椭圆截面和三叶形截面的螺旋管线圈相比圆形截面的螺旋管线圈具有更好的冷却效果,如平均壁表面温度均降低了近70℃,管壁上的最高温度也控制在了100℃以内,最大温差也控制在了60℃以内.