基于热图像的种蛋气室变化监测算法

种蛋气室的大小是监测种蛋孵化过程的重要指标之一。根据种蛋的热力学结构,种蛋在孵化过程中,包裹气室部分蛋壳会与其他部分蛋壳产生温差,从而可通过热红外图像进行观察。针对在种蛋孵化过程中,人工照蛋检测气室效率低的问题,探索设计了一种基于热图像的种蛋气室变化俯视监测算法。监测种蛋气室热图像的算法主要包括种蛋目标检测,种蛋图像分割和种蛋气室面积计算3个部分,其中种蛋的目标检测采用Faster-RCNN算法实现;种蛋图像分割采用BP神经网络算法实现;种蛋气室面积是在种蛋图像分割的基础上进行计算。使用孵化5天及以上的种蛋作为研究对象,并拍取种蛋的热图像进行试验。试验结果表明：种蛋热图像的目标检测的平均精度（mAP）为99.85%,拥有较好的检测效果。使用BP网络对种蛋进行图像分割。BP神经网络经过调参后,其网络最佳的结构为三层隐藏层,每个隐藏层拥有1 000个神经元,最优初始学习率为0.000 1,最优最大迭代次数为500。以F1-measure作为分割效果的评价指标,BP神经网络的图像分割总体结果为87.02%,Otsu算法的总体结果为65.25%。其中只有一个蛋的情况下,BP神经网络的分割结果为87.17%,Otsu算法的结果为68.86%。存在其他种蛋的干扰条件下,BP神经网络的分割结果为86.94%,Otsu算法的结果为61.64%,BP神经网络的分割效果优于Otsu分割算法,BP神经网络拥有更强的抗干扰能力。最后提取了孵化5～19 d种蛋的气室变化,通过观察种蛋气室大小曲线来监测种蛋的孵化情况,可看出随着天数的增加,气室有着明显变大的趋势。人工测量法与热红外测量法比较结果说明两者相关性为0.934 3,拥有较好的相关性。基于热图像的种蛋气室变化监测算法可在实际生产中实现种蛋的识别与气室大小的快速监测,为实现监测种蛋孵化的自动化提供了技术参考。     

基于MODA算法的有机朗肯循环多目标优化

针对中高温烟气驱动的有机朗肯循环发电系统进行多目标优化设计,以热效率和单位输出功率的系统总投资成本(PER)为多目标函数,选取蒸发温度和冷凝温度为决策变量,引入多目标蜻蜓算法(MODA)对工质苯的最佳循环参数进行寻优,采用一维向心透平效率模型取代固定透平等熵效率,并对工质进行敏感性分析。结果表明:透平效率随蒸发温度增加单调减少,随冷凝温度增加单调增加;在帕累托前沿中,随着热效率的增加,变透平效率寻优结果中PER迅速增加,定透平效率寻优结果中PER增加相对较平缓;热源温度越高,定透平效率寻优结果和变透平效率寻优结果差异越大。     

具有层状结构过渡金属硼化物硬度机理的研究

过渡金属硼化物(TMBs)由于其具有非常强的B-B共价键和TM-B键一直被科研工作者认为是潜在的超硬材料。被理论预测为超硬材料的过渡金属硼化物大多具有过渡金属层和硼层交替分布的层状结构。目前,被预测为超硬材料的过渡金属硼化物都已经被实验合成,并且证明都不是超硬材料。然而却很少有理论解释在过渡金属硼化物中为什么不能形成超硬材料。本文以具有金属层和硼层交替分布的层状结构的二硼化铼、二硼化钨和二硼化钼为研究对象。通过对比其层间化学键的强度和硬度关系发现层间的TM-B化学键是决定过渡金属硼化物硬度的关键。在3种过渡金属硼化物中层间的化学键都表现出非常强的离子性。层间的离子键是导致具有层状结构过渡金属硼化物不能成为超硬材料的主要原因。此研究对理解TMBs的硬度机理以及设计新型的超硬材料具有重要的意义。     

HFC32/HFO1234ze二元混合工质的热物性模型

在实验数据基础上,建立了适用于HFC32/HFO1234ze二元混合工质的PR方程模型,并对实验数据、模型计算结果和Refprop 9.0计算结果进行了比较分析;作出了定温度下泡、露点压力随混合比的变化关系图以及定压力下饱和温度随混合比的变化关系图,分析得出HFC32/HFO1234ze二元混合工质属于非共沸工质,存在温度滑移,500 kPa压力下混合物在0.27/0.75处温度滑移达到最大为12.7℃;选取状态参考点后,作出了不同混合比下的混合工质的logP-h图,得出了随混合比变化混合工质的热力学性质的变化趋势,为系统的设计提供基本的热力学数据;最后,以R410A循环性能为基准,对不同混合比下混合工质的"相对循环性能"(COP_(mix)/COP_(R410A))进行了分析,为家用空调制冷剂的替代和系统的优化提供方向。     

新型锂离子电池正极材料LiMPO_4(M=Fe,Mn)的谱学和电化学研究

采用固相反应与液相反应,合成了新型锂离子电池正极材料LiMPO4(M=Fe,Mn)。粉末X光衍射表明材料均为纯相。对材料的显微拉曼光谱和红外光谱进行了研究和指认。循环伏安研究表明,含锂磷酸盐是一类有潜力的锂离子电池正极材料。     

功能梯度材料板件三维分析的半解析梯度有限元法

将半解析有限元与梯度有限元相结合,形成一种半解析梯度有限元来求解功能梯度材料板件问题。该方法兼有有限元法的适应性强、程序统一,半解析有限元法的节省单元与计算工作量,梯度有限元法的适应构件内部材料性能任意梯度分布等特点,并实现用一维数值计算给出构件三维分析结果。算例分析表明了方法的精度、功能与上述特点,充分揭示了功能梯度材料板件力学响应的三维形态。半解析梯度有限元法可推广应用到其他功能梯度材料面结构的各类分析中。     

氧化镁中子过滤器研究

核电厂反应堆乏燃料水池格架材料在生产和使用过程中需要对其中子吸收性能进行监测和检测,针对这两方面需求,研制了乏燃料水池格架B₄C＿Al材料的中子吸收性能检测设备。为了降低检测过程中超热中子本底的影响,考虑采用氧化镁超热中子过滤器滤除超热中子。对10和5 cm氧化镁单晶的中子透射率与宏观总截面进行了理论计算,对慢化体表面中子成分进行蒙特卡罗模拟计算并开展实验测量。实验结果表明,10 cm氧化镁对采用8 cm聚乙烯慢化后的²⁵²Cf中子源的中子透射率为60.16%,相对镉比值比未加10 cm氧化镁时提高了93.85%,证明常温下采用氧化镁单晶做B₄C＿Al检测装置的超热中子过滤器是可行的。     

1,4-bis[2-(4-pyridyl)ethenyl]-benzene衍生物热致变色研究

本文制备了三种在1,4-bis[2-(4-pyridyl)ethenyl]-benzene(bp-eb)上接枝不同烷基链长度的热致变色材料DC8、DC12、DC16. 在365 nm激发光下,随着温度升高,它们呈现出荧光颜色的改变,这种改变来自于晶体态与无定形态之间的转变. 此外,DC16也呈现出光致变色的性质. 通过差示扫描量热法测试得到的相转变温度高于实验过程中荧光颜色改变时的温度. 因此,这种变色行为来自于光与热共同作用的结果. 乙醇可以使粉末变回起始的晶体状态,从而使荧光颜色恢复,实现热致变色行为的可逆. 本研究对理解热致变色分子的结构-性质关系,指导热致变色分子设计具有重要意义.     

磷光热图技术在常规高超声速风洞热环境实验中的应用

通过采取快速插入、建立同步采集系统等措施,在中国航天空气动力技术研究院FD-07常规高超声速风洞建立了磷光热图技术,并成功地获得了平板三角翼模型表面热流分布.基于实验结果,初步分析了来流Reynolds数等参数对三角翼表面热流分布的影响.结果表明,三角翼外形中心线处转捩靠后,两侧转捩靠前,且随着来流Reynolds数的增加,转捩位置进一步前移.总的来说,磷光热图技术能够直观地显示流动转捩发生的位置以及转捩后湍流区的形状,为高超声速飞行器热防护设计提供了一种新的技术途径.