基于SHAP-RF框架的越野车辆路面识别算法研究

根据越野车辆在不同路面上行驶时的动力学响应特征,可以实现路面类型的在线识别,为面向路面特征调整底盘控制子系统参数从而获取更好的行驶性能奠定基础.但越野环境地面特征复杂,车辆响应机理分析困难,给基于车辆动力学响应进行路面准确识别带来挑战.提出了一种SHAP-RF路面识别算法设计框架,通过SHAP (Shapley additive explanations)模型解释方法实现高维随机森林(random forest, RF)路面识别模型的降维化:首先采集了试验车在压实土路、沙地、良好沥青路与冰雪路4种路面上的行驶数据并计算了3个次级行驶特征;进一步计算了行驶数据的共计105个时域特征和频域特征,并以此为输入特征建立了高维随机森林路面识别模型;利用SHAP解释法分析高维模型输入特征对识别结果的影响从而提炼出各个特征与路面类型的关联性,完成特征筛选;最后,利用筛选后的特征设计降维随机森林路面分类器.基于实车数据的算法验证试验表明,设计的降维路面识别模型对4种路面的识别精确率在94%以上,召回率在93%以上,相比高维的随机森林路面识别模型,各种路面上的精确率和召回率最大降幅不超过3.2%,证明本...     

新型内嵌式热管流型演化与传热特性实验研究

本文面向电蓄热采暖应用设计了一种新型内嵌式热管,通过可视化和传热实验研究了充液率在5%至70%之间变化时热管内部的流型演化规律和传热特性。根据流型演化过程可以将充液率分为小、中、大三个类别。小充液率时,热管内部出现间歇剧烈沸腾过程;中等充液率时,热管内部出现持续沸腾现象,冷凝段受到搅混流的周期性冲刷;大充液率时,气液混合工质在绝热段往复振荡,冷凝段始终存在液态工质。对于充液高度小于加热段高度和充液高度大于加热段高度两种情况,随着充液率的增大,热阻均先降低后升高,但充液高度大于加热段高度时的热阻普遍大于充液高度小于加热段高度时的热阻。10%充液率时热阻最小,80 W加热功率时约为0.017℃/W,此时蒸发段为持续薄液膜蒸发传热,冷凝段为周期性扰动冷凝和强制对流耦合传热。     

虹与霓现象的MATLAB仿真研究

根据霓虹的光学原理,用MATLAB编程,结合APP Designer,对霓虹现象进行仿真模拟;仿真APP允许操作者改变输入参数,形象直观、可视化地输出仿真结果,并找到在实物实验中方便测量最小偏向角的方法.通过实物实验,进一步验证仿真模拟的正确性,为学生深入理解霓虹的形成提供一种虚拟演示手段.     

布朗运动理论及其在复杂气候系统研究中的应用

文章将从非平衡态统计物理发展和应用的角度,介绍德国科学家哈塞尔曼荣获2021年诺贝尔物理学奖的研究工作——基于布朗运动理论,建立了描述气象(天气)影响气候长期演化的随机气候学模型,并建立了寻求影响气候主因的最优指纹方法,从而能够分辨出人类活动和自然界局部改变对气候这一复杂系统的影响。哈塞尔曼的工作本质上是理论物理在实际复杂系统领域的成功应用,他采用的基础物理方法——布朗运动理论是我国杰出女物理学家王明贞和其导师乌伦贝克在20世纪40年代基于爱因斯坦的工作发展起来的[1,2]。文章将介绍布朗运动理论的发展及其相关的非平衡统计物理思想的当代发展,以展示哈塞尔曼如何把相关的物理理论巧妙地用于气候长期预测的实际应用研究：(1)建立了快变的局部“气象”变量涨落通过耗散涨落关系影响缓变的整体气候变量的基础理论;(2)通过最优指纹方法,寻找局部“噪音”和外驱动力影响气候演化的关键要素。     

漫谈希格斯粒子

希格斯玻色子发现于2012年,是粒子物理学研究中的一件划时代的大事。它在粒子物理的“标准模型”中起关键性作用,通过神秘的对称性破缺机制给基本粒子带来质量,和高深莫测的量子真空息息相关,也被认为在宇宙演化的极早期起重要作用。在希格斯玻色子发现十周年之际,文章将从科普视角出发,描绘希格斯玻色子的理论背景、粒子特性、实验探测、研究现状和展望,揭开希格斯玻色子的神秘面纱,理解它的过去、现在和未来。     

光度法对不同土地利用类型河流在不同水期氮磷分布特性及定量源解析研究

氮和磷是水环境生物生长和繁殖必须的营养成分,影响水体初级生产力的水平,且水体富营养化水平与氮磷形态密切相关,随着水体环境的改变,沉积物会向水体释放氮磷,造成二次污染。同时,对外源氮磷污染来源的贡献进行定量识别,可有效管理和控制水体氮磷污染负荷。毗河和石亭江是沱江的重要支流,影响着长江母亲河的水质。采用钼锑抗分光光度法和连续提取法研究在枯水期和丰水期毗河和石亭江水体和表层沉积物中总氮(TN)、总磷(TP)及各形态氮磷的分布特性,对比不同土地利用类型河流氮磷行为特性及释放风险,并采用Multiple Linear Regression of the Absolute Principal Component Scores(APCS-MLR)受体模型进行氮磷污染源的识别和量化。研究结果表明：(1)研究区水体和表层沉积物中氮磷均处于不同程度的污染水平,水体枯水期TP的主要贡献者是颗粒态无机磷(PIP)和颗粒态有机磷(POP),而丰水期却是颗粒态无机磷(PIP)和溶解态无机磷(DIP),两水期水体中TN的主要贡献者是硝态氮(NO^-₃-N)和有机氮(ON)...     

基于νt尺度方程的雷诺应力模型初步研究

雷诺应力模型一直是湍流模式理论研究的前沿和难点,而提高数值鲁棒性是其广泛开展工程应用的关键.借鉴经典的k-k L湍流模型,本文构造了一种新的ν_t尺度方程,并将其用于耦合SSG/LRR模式从而形成SSG/LRR-ν_t雷诺应力模型.通过零压力梯度湍流平板边界层、翼型尾迹流、超声速方腔流和NACA0012翼型45°迎角分离流动4个标准算例对新模型进行了验证与确认.同时,为了测试模型的数值鲁棒性,采用高精度数值格式对模型方程进行了离散求解,并与SA涡粘模型和SSG/LRR-ω雷诺应力模型进行对比.结果表明:ν_t尺度方程在黏性壁面边界严格为零,相比传统的ω尺度,具有更好的数值鲁棒性,从而可实现新模型与高精度数值格式的匹配并获得更好的网格收敛效率;新模型具备雷诺应力模型的传统优势,可对拐角流动进行很好的模拟;具备尺度自适应能力,对于非定常分离流动的模拟存在一定的潜力.     

基于当前状态数据的加法风险模型的自适应LASSO回归选择

当真实的潜在模型具有稀疏表示时通常需要使用变量选择方法,确定模型中的重要预测因子可提高被拟合模型的预测性能,许多文献研究了这类问题,其中张和吕[1]针对右删失数据开发了一种基于比例风险模型的变量选择方法.本文研究了基于当前状态数据的加法风险模型的变量选择问题.在文献[1]的启发下,我们提出一种自适应Lasso方法来解决...     

脱硫石膏制备硫酸钙晶须结晶动力学研究

结晶动力学能够揭示结晶过程本质,通过测定溶液中Ca2浓度来确定硫酸钙晶须的转化率,从而确定硫酸钙晶须结晶动力学参数,得到转化率与时间的关系式:X=1/｛1+e6^[-10.01977t(0.0956-c)+1.1188]｝,(0≤t≤6.0).研究了影响硫酸钙晶须结晶动力学的影响因素降温速率和陈化时间,利用SEM对制备的硫酸钙晶须进行表征.结果表明:自然冷却条件下,陈化时间6h,制备出的硫酸钙晶须结晶发育完整,晶须平均长径比达到150,平均直径为2.1 μm.     

2015年美国大学生数学建模和 跨学科建模竞赛试题（A题和B题）

015年美国大学生数学建模竞赛A题“根除埃博拉”是一个国际关注的问题,本文参考了部分获奖竞赛论文中的观点和方法,深入研究这一课题,给出了比较全面的分析。根据西非埃博拉病毒传播的实际情况,建立了若干通常传染病的SEIR模型的衍生模型,并给出详细的阐述,同时也说明了仿真的重要意义。最后,点评了学生论文中的优缺点,并给出进一步研究的建议。