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关键词： 微课   物理课堂   新媒体教学  

摘要： 本文论述微课在中学物理课堂的应用,提出强化认识细节、引导深度探究,发挥虚拟优势、突破实验极限,调动多维感官、实现高效复习等措施,以提高物理学习的效率和质量。

关键词： 总体方案   多目标综合评估   熵权理想点法   数学模型  

摘要： 为了优化水面舰船总体性能,开展舰船总体方案多目标综合评估方法研究,对待选方案进行多目标综合评估,可为方案的选择提供理论依据。对各综合评估方法的原理、特点及其在舰船评估领域的研究现状、发展前景等进行简要梳理,在此基础上,重点根据舰船方案评估的特点和熵权法的不足对其数学模型进行改进,与理想点法相结合,提出具有客观性且适用于舰船方案评估的熵权理想点综合评估法,并引入实例进行计算、分析和验证。研究结果表明,提出的熵权理想点法在舰船方案评估领域具有可行性和有效性。

关键词： 数学模型  

ISBN: (纸本)9787305241833

摘要： 本书根据多年的数学建模教学、学生数学建模培训、竞赛及相关数学实验等教学实践经验，参考国内外优秀的数学建模文献，精心编撰。本书运用建模的基本方法，介绍数学建模过程。内容包括初等模型、微积分模型、数学规划模型、统计分析模型、离散模型等。模型求解涉及的程序使用MATLAB、Lingo软件编写后附在小结之后，各模块附有思考与练习题。本书是学习数学建模和参加竞赛培训的基础教材。

关键词： 数学模型   高等学校   教材   微积分  

ISBN: (纸本)9787568925679

摘要： 本书共分为五个章节，主要内容包括函数、极限与连续、导数与微分、中值定理及利用导数研究函数性态、积分、积分模型与应用、多元函数微分学及应用、空间解析几何与向量代数、各种类型的积分、线积分、曲面积分及其应用等。

关键词： 指纹识别   二维调制信号   数学模型   指纹方向场的提取  

摘要： 随着指纹识别技术在国内外快速发展并被各个领域所应用,人们对指纹识别系统性能的要求也愈来愈高。虽然指纹识别系统已相对成熟,但现有的提取指纹方向场的算法仍然存在问题,指纹图像在曲线角度特别陡的区域方向信息不连续以及没有办法进行准确平滑,在脊线中存在一些空洞或者在谷线上有不定数量的斑点情况下,对于离散类指纹图像无法起到很好的提取效果。本文为解决上述问题,提出一种改进的指纹方向场提取算法。本文根据干涉图样的形态特征,可以把指纹图像看作干涉图样的一个特例,由于干涉图样是典型的调制信号,因而把指纹图像看作调制信号。通过搭建指纹图像的数学模型,将指纹图像与二维信号建立联系,再通过将预处理后的指纹划分模板、计算细节特征点、判断指纹纹理,进而将指纹特征信息从指纹信号中提取出来,以达到提高整个系统的性能的目的。首先,为了便于对指纹图像进行特征提取,搭建指纹图像的数学模型,其目的是将指纹图像与二维调制信号建立数学联系;其次,把指纹图像中含有的高频噪声信号由高斯低通滤波器滤除,经过均值滤波的处理,将指纹图像中的灰度补偿值消除,根据灰度值方差对指纹图像进行分割;再次,将预处理后的指纹图像划分成模板,通过计算找到分叉点和末梢点等细节特征点,记录他们的类型和位置,通过邻域编码判断指纹纹理;最后,根据其跟踪的移动范围提取指纹方向场。实验结果表明,本文的算法是可以提高提取方向场的准确性和降低提取的时间成本,可以避免指纹图像在曲线角度特别陡的区域方向信息不连续以及没有办法进行准确平滑的现象,可以解决脊线中存在空洞的问题,可以修复指纹图像存在断裂的现象,使提取的指纹方向场更加完整。

关键词： 无损检测   二维相关光谱   鸡蛋新鲜度   鸡蛋品种   数学模型  

摘要： 鸡蛋是人类最好的营养来源之一,随着人们对食品品质和安全的重视,对鸡蛋的品质要求也逐渐严格。鸡蛋新鲜度是影响鸡蛋的品质重要因素之一,市场上有的不良商家以次充好赚取高额利润,损害了消费者利益的同时也影响了市场的健康发展。鸡蛋品种之间因外表差异不大也成为不良商家以次充好牟利的手段。本文利用可见/近红外二维相关光谱对鸡蛋新鲜度和品种进行了检测研究,以下为本文主要的研究内容和结论:1、获取鸡蛋在0、3、6、9、12和15 d等不同储存期不同新鲜度的可见/近红外光谱,并对光谱进行多元散射校正（MSC）和标准化（STD）预处理,得到原始光谱、MSC和STD预处理光谱;分别对原始光谱、MSC和STD预处理光谱进行二维运算得到二维相关光谱,从二维相关光谱中分别提取对角线、峰度和偏度3种特征参数并进行分析,发现3种特征参数光谱能明确区分鸡蛋新鲜度的变化,变化主要集中在510 nm、820 nm、850 nm、890 nm和930 nm的附近。将对角线、峰度及偏度特征参数光谱结合鸡蛋新鲜度指标,使用三种方法建立新鲜度预测模型,分别是:使用SPXY分组,校正集使用SPA结合MLR方法建立预测模型;使用随机法分组,校正集分别使用SPA结合MLR和PCA结合MLR两种方法建立预测模型。对三种模型的预测效果进行对比分析,结果如下:对于HU值、蛋清p H、蛋黄指数及失重率等4个参数值,原始光谱经MSC预处理后得到MSC预处理光谱,对MSC预处理光谱经二维运算得到二维相关光谱,从二维相关光谱中提取对角线光谱使用SPXY-SPA结合MLR方法建立的预测模型效果最好,预测系数（RP）分别为0.9489、0.9587、0.9733和0.9606,预测残差（SEP）分别为7.7624、0.9914、0.9996和1.0000。对于气室直径,经MSC处理后的二维相关光谱所提取得偏度光谱使用SPXY-SPA结合MLR方法建立的预测模型效果最好,RP=0.9504,SEP=1.4152。2、获取不同品种鸡蛋的可见/近红外光谱并进行处理,得到不同品种的3种特征参数光谱,分析发现能反映鸡蛋不同品种的光谱波长主要在495 nm、700 nm、810 nm、890 nm和950 nm附近。对3种参数光谱使用随机法将样本划分为校正集和验证集,校正集经主成分分析后,分别采用马氏距离、线性判别和二次型方法建立鸡蛋品种的判别模型。分析比较不同模型的结果,发现经MSC和STD处理后的二维相关光谱提取的3种特征参数光谱,使用3种方法建立的模型判别结果均能达到100%。

关键词： BGL气化炉   数学模型   氧煤比   汽煤比   二次补燃  

摘要： BGL固定床熔渣气化技术因生产能力大、气化效率高、环境效益好等优点备受关注。该气化炉采用液态排渣故要求排渣口附近温度高于煤灰熔点,炉内温度可达2000℃,同时气化炉内流动及反应环境复杂,导致其内部温度及浓度难以在线测量,影响气化炉稳定运行与优化操作,而建立该气化炉的数学模型并对其求解可获得气化炉内部的温度及浓度分布。根据BGL气化炉内的流动特性将BGL气化炉分为并流段和逆流段,结合气化反应机理建立BGL气化炉的一维稳态分段模型。该模型由质量守恒和能量守恒方程耦合而成,方程中包含热解模型、气化反应动力学模型以及传热模型。利用该模型模拟了以烟煤为原料的某工业BGL气化炉,结果表明模拟值与工业实测值基本吻合,从而验证该模型的正确性。运用该模型探究了氧煤比及汽煤比等操作参数对气化性能的影响,并确定了 BGL气化炉的最佳操作参数范围,即氧煤比为 0.47-0.49 ***-1,汽煤比为 0.32-0.40 kg·kg-1。由于以BGL烟煤气化技术制取的合成气中CH4含量较高,无法为后续合成氨工艺提供合格原料气。为此,拟采用二次补燃(即在BGL气化炉原有喷嘴上方增设一组喷嘴并通入补燃剂)的方法来降低合成气中CH4含量。故针对补燃工况进行模拟研究,结果表明当补燃剂(O2与水蒸气)进料量为第一喷嘴(原喷嘴)进料量的25%时,碳转化率以及出口 CH4气体含量均符合生产要求。此外,改变两喷嘴间水蒸气分配比会影响气化结果,提高第一喷嘴进料蒸汽量可制取适合合成氨生产的高氢碳比原料气。

关键词： 分时电价   取水泵站   运行策略   累计运行时间   启停次数   数学模型  

摘要： 取水泵站是水处理系统的关键环节,也是主要耗能环节。能源成本在泵站运行成本中占有很高比例,考虑分时电价的影响并制定合理的运行计划能有效减少泵站的能源成本。维护成本是泵站运行成本的重要组成部分,水泵启停频繁和各泵累计运行时间不均也是制定泵站运行计划时需要考虑的问题。本文综合考虑泵站能源成本和维护成本,对取水泵站运行优化问题展开研究,并给出了多种运行策略。主要研究内容如下:.(1)查阅了大量期刊、专著、会议论文集等文献,分别对泵站运行问题的国内外研究现状以及相关求解算法进行了综述。(2)对最小化最大启停次数的单型泵启停优化问题进行了研究。取水泵站的取水井受自然水体水位波动影响,在运行周期内水位波动较大。在分时电价的基础上,考虑到取水泵站运行周期内存在水泵启停次数过多和启停次数差值较大的问题,以水泵运行状态和最大启停次数为决策变量,以最小化泵站能源成本和维护成本为优化目标,建立了一个非线性整数规划模型。根据问题和模型特征,可以使用CPLEX优化软件进行求解。基于大量典型算例,验证了所提出方法的有效性,并分析了 CPLEX对模型的求解能力和模型中启停成本权重的作用。最后将最大启停次数优化模型与总启停次数优化模型的求解结果进行了对比,并给出了运行策略建议。(3)对考虑累计运行时间的单型泵启停优化问题进行了研究。水泵的累计运行时间是制定检修计划的重要因素,为了使水泵的累计运行时间趋于一致,建立了考虑累计运行时间的优化模型以及考虑累计运行时间和最大启停次数的优化模型两个非线性整数规划模型。基于大量典型算例,使用CPLEX软件对两个模型进行求解。实验结果表明:两个模型都可有效均化水泵的累计运行时间,其中考虑累计运行时间和最大启停次数的优化模型还可以有效降低水泵的启停次数。最后,针对配置相同型号水泵的取水泵站给出了运行策略建议。(4)对考虑启停次数的多型泵启停优化问题进行了研究。考虑到不同型号水泵的启停成本存在差异,以最小化泵站能源成本和维护成本为优化目标,建立了两个非线性整数规划模型,分别是多型泵总启停次数优化模型和多型泵最大启停次数优化模型。基于大量典型算例,使用CPLEX软件对两个模型进行求解。实验结果表明:两个模型均能有效降低指定型号水泵的启停次数,其中多型泵最大启停次数优化模型还能够减少水泵的启停次数差值。最后,针对配置不同型号水泵的取水泵站给出了运行策略建议。

关键词： 膨胀土   香根草根系   酸雨环境   物理特性   机理分析  

摘要： 植被防护的固土防冲刷效果往往取决于植被根系对坡面土强度、抗崩解特性与抗渗透性的提高幅度,在膨胀土中还取决于对膨胀特性的影响幅度。酸雨作为当今生态环境面临的严峻问题之一,且逐年的危害在不断增大,而植被防护作为一种优良的治理措施逐渐地得到了应用和推广。在植被防护里面,香根草具有环境适应性强,成本较低的优势。植被防护是膨胀土边坡治理的一个重要措施,普遍认为植被防护的根系加筋作用能提高土体的抗剪强度、渗透性,降低膨胀土膨胀性,增加边坡抗滑阻力,起到固土防滑的作用,从而提高膨胀土边坡稳定性。本文研究了酸雨条件下香根草根系加筋对膨胀土基本物理特性、抗崩解特性与膨胀特性的影响,结合XRD衍射仪对膨胀土进行微观结构特征分析,得到如下成果:(1)对四个不同pH值酸性环境下的膨胀土液限、塑限和塑性指数进行试验研究,得出以下结论:液限在pH值3～7区间随pH值的增大表现出“S”型增大的趋势;塑限在酸性环境pH值=3～7之间出现两端小中间大的变化规律;酸性环境下塑性指数在pH值3～7区间随pH值呈正比例增长。(2)通过酸性环境下香根草须根系加筋根土复合体无荷膨胀率试验发现:不同须根系加筋复合膨胀土的无荷膨胀率均小于素土无荷膨胀率,且存在最优含根量;酸性环境下根土复合体试样无荷膨胀率随酸性环境pH值的降低而升高;进行香根草根系加筋根土复合体无荷膨胀率试验得到根系参数对无荷膨胀率的影响强度大小依次为根数>根长度>分布情况>直径。(3)通过酸性环境下香根草根系加筋根土复合体崩解特性验发现酸雨浓度的增强对崩解能力有促进作用;根系直径、根系长度、根系数量与根系分布方式对抗崩解能力都有相应的提高其中长度影响最为显著,各因素中影响强度大小依次为根长度>PH值>分布情况>根数>直径。(4)对于同条件同龄期酸性环境下的膨胀土矿物质不会发生大的改变,只对特征峰值产生影响,从而引起物质量减少;对于酸性环境下的膨胀土,胶结物质减少,会影响其微观结构以及整体性;随环境酸性的加强,整体性呈现下降的趋势,且趋势越来越强烈。

关键词： 膜分离   洗滤   数学模型   工艺优化  

摘要： 膜洗滤是以跨膜压差为驱动力的择形筛分膜过滤过程,通过向保留液中添加顶洗剂,将溶解性物质带出保留液,一般用于提高目的物收率或纯度。随着膜洗滤工业应用的日益广泛,如何在满足质量要求的前提提高处理效率,成为膜洗滤技术发展的关键。本文针对操作条件稳定的连续恒容洗滤过程进行了工艺开发和优化,并建立了相关数学模型。以透过性组分在产品滤液中的质量为目标,围绕保留液浓度、滤液平均浓度、洗滤时间等参数,给出稀释比、保留液浓度等控制参数的过程控制方案,并进行了实验验证。稀释比恒定的非纯顶洗洗滤过程,是顶洗阶段达到目标稀释比后,继续顶洗并收集滤液至设定的总稀释比,将该部分滤液稀释作为下一批料液的顶洗剂。在该工艺过程中,目标稀释比与总稀释比恒定不变。在浓差极化模型和物料衡算基础上,给出了保留液浓度、滤液平均浓度、顶洗剂浓度等参数的估算式,同时给出了基于该工艺的具体实施方法。将此工艺用于PAM-Na Cl体系,考察了料液批次与目标总稀释比对保留液浓度、顶洗剂浓度、滤液平均浓度等参数的影响。在实验条件下,与纯溶剂洗滤工艺相比,该工艺在满足（不低于）洗滤要求的同时,可以降低保留液浓度中透过性组分浓度（最高可降低24.66%）,提高产品滤液中透过性组分的平均浓度（最高增加11.34%）,但洗滤时间有所增加。且所建立的模型能较为准确的估算各参数。稀释比恒定的非纯顶洗+纯溶剂顶洗洗滤过程,是顶洗阶段达到目标稀释比后,继续顶洗并收集滤液至设定的总稀释比,将该部分滤液作为下一批料液的顶洗剂,其中在下批料液顶洗过程中不足的顶洗用纯溶剂来补充。在该工艺过程中,目标稀释比与总的稀释比恒定不变。在原有稀释比恒定的非纯顶洗洗滤过程模型基础上,拓展给出了保留液浓度、滤液平均浓度、顶洗剂浓度等参数的估算式,同时给出了基于该工艺的具体实施方法。以PAM-Na Cl体系为实验原料,考察了料液批次与目标总稀释比对各参数的影响。在a=0.657、b0=0.87、i=7的实验条件下,b0,<1.44时,保留液终了浓度、产品滤液平均浓度变化趋势显著;而当b0,>1.44时,相比较与b0,<1.44变化趋势有所减缓;产品滤液中透过性回收质量与浓度的增长率可达11.48%;而保留液终了浓度下降率会有所增长。此外,实验值与理论值基本一致。保留液浓度恒定的非纯顶洗+纯溶剂顶洗过程,是顶洗阶段达到目标保留液浓度后,继续顶洗并收集滤液至设定的洗滤终了保留液浓度,并将该部分滤液作为下一批料液的非纯顶洗剂。在下批料液中,先用上批次预留的非纯顶洗剂进行顶洗,顶洗完再以纯溶剂为顶洗。在该工艺过程中,设定保留液目标浓度与洗滤终了保留液浓度恒定不变。给出了总稀释比、滤液平均浓度、顶洗剂浓度等参数的估算式,同时给出了基于该工艺的具体实施方法。实验考察了料液批次与保留液目标终了浓度对各参数的影响。在实验条件下,本工艺可保证产品滤液品位(产品滤液浓度保持在3.73～3.79 g·L-1);产品滤液中透过性组分的回收质量增长率可达19.32%;而洗滤总处理时间增长率最大值会达到71.82%。且实验数据与理论值能保持一致。