边界元法计算束流位置探测器的灵敏度系数

为满足高能同步辐射光源（High Energy Photon Source,HEPS）束流位置测量的需求,研制了各种类型的束流位置探测器（Beam Position Monitor,BPM）。位置灵敏度系数是BPM的一项重要参数,通过它可以精确计算束流的位置。使用边界元法计算束流位置探测器的灵敏度系数,适用于在无法使用天线模拟束流进行实际测量和有限元软件进行模拟的场合。以HEPS储存环BPM的参数为例,首先用边界元法分析计算了具有圆形横截面的BPM的位置灵敏度系数,在此基础上,分析了椭圆形（HEPS增强器）与八边形（BEPCⅡ储存环）管道的系数。将该方法应用于BPM的设计与分析中,确定了高能光源增强器BPM纽扣电极的方位角和北京正负电子对撞机BPM的纽扣电极间距。此外,计算了上述BPM的位置灵敏度系数分布Mapping图。圆形管道BPM的位置灵敏度系数结果与解析值接近,相对误差在1%左右,椭圆形与八边形管道BPM的计算结果与实际测量结果的偏差都在2%左右,证明了边界元法计算束流位置探测器的位置灵敏度系数是一种可靠的方法,可用于BPM的设计与相关问题的分析。     

埋入式压力引水钢管静动力响应分析

选取西南地区某Ⅰ等大（1）型水利工程碾压混凝土重力坝埋入式压力引水钢管作为研究对象，在常规静力分析的基础上，通过振型分解反应谱法分析坝体内埋入式压力引水钢管在场地谱设计地震作用下的动力响应情况。计算结果表明：常规静力作用下引水钢管的位移及应力均较小，压力引水钢管能够保证良好的工作性状，但在地震作用下，坝体进水口、阀室顶部和压力引水钢管转弯及岔管接头处均存在较为明显的应力集中现象，最不利静动荷载叠加时这些区域附近的混凝土材料将有小范围超过其抗拉强度，需在这些区域开展针对性的加强措施，以保障工程安全运行。     

空间激光通信粗跟踪等效复合控制技术

在激光通信光端机伺服控制中，基于速度、加速度滞后补偿的等效复合控制技术能够大幅提高光端机的跟瞄精度，同时对系统稳定性影响较小。本文首先建立了卫星激光通信光端机双向跟瞄模型，分析了光端机工作扰动来源，解算出运动和扰动的等效正弦信号，在速度、位置双回路闭环控制的基础上，开展了等效复合控制技术研究；通过对控制参数进行基于方差的敏感度分析，完成了速度、加速度滞后补偿参数的优化设计；最后在室内构建了实验系统，完成了仿真分析和实验验证。实验结果表明，采用等效复合控制后，在双端运动状态下，跟踪误差为56.8μrad，误差减小了80.06%，大幅提高了光端机粗跟踪动态的跟踪精度。     

特高压直流穿墙套管故障的振动监测研究

特高压直流穿墙套管是我国电网的卡脖子技术之一。目前不仅其核心设计与制造技术存在较多难点有待攻克，其设备运行的状态监测技术也是一个难点问题。为此，在分析特高压直流穿墙套管的结构和常见故障的基础上，探索了振动法在特高压直流穿墙套管故障在线监测领域的应用，并开展了理论仿真研究，发现当特高压直流穿墙套管的外绝缘或内绝缘发生损伤时，套管的基础特征频率有明显改变。随后对800 kV级特高压直流穿墙套管的电容芯子开裂和硅橡胶伞裙破裂开展了故障模拟和振动测试，结果表明不同故障状态下套管的基础特征频率有较大差异。因此采用振动监测技术可有效实现对特高压直流穿墙套管故障的甄别，可为特高压工程建设和运维人员提供技术参考。     

HEPS快速轨道反馈系统网络拓扑结构的设计与实现

快速轨道反馈（Fast Orbital Feedback,FOFB）系统是影响高能同步辐射光源（High Energy Photon Source,HEPS）轨道稳定性的重要因素之一，在设计时应尽可能提高FOFB系统的有效反馈带宽。基于该需求，为HEPS的FOFB系统设计了两层环路集中计算式的系统网络拓扑结构，并在此基础上设计完成了FOFB系统信号传输链路的可编程阵列逻辑（Field Programmable Gate Array,FPGA）固件算法逻辑，内容包括束流位置获取、环路数据传输、FOFB算法、电源控制接口以及系统测试等多个部分。经实验室测试验证，当前结构下的FOFB系统总延迟时间约为140μs，满足HEPS装置对FOFB系统有效反馈带宽的需求。     

煤矿坑道钻机顶部开放式钻杆限位器设计

根据煤矿坑道钻机钻进施工过程中需要对不同直径钻具限位的使用要求，研制了限位范围可调的顶部开放式钻杆限位器。介绍了钻杆限位器的方案设计及工作原理，简述了关键零部件的设计要点。现场试验证明，顶部开放式钻杆限位器限位性能达到设计要求，动作稳定可靠，满足了钻进施工过程中对不同直径钻具限位的使用要求。     

L245无缝钢管在4MPa氢气环境下的氢脆敏感性研究

为了考察低钢级管线钢在中压氢气环境下的氢脆敏感性，采用光滑和缺口试样慢拉伸试验方法，结合宏观和微观断口表征与分析，研究了L245钢在空气和4 MPa氢气中的氢脆敏感性。结果表明：L245钢光滑试样在4 MPa氢气中慢拉伸的抗拉强度、断面收缩率和延伸率的损失率分别为5.2%、4.8%和-0.1%,而缺口试样在4 MPa氢气中慢拉伸的抗拉强度、断面收缩率和拉伸位移的损失率分别达到19.1%、45.6%、15.4%,即发生了氢脆。L245钢光滑试样在空气介质中的慢拉伸断裂方式为韧性断裂；开缺口后起裂源开始于缺口位置，然后以准解理断裂的方式向内部扩展，加速试样断裂过程，但整体仍然表现为韧性断裂。相比之下，当L245钢光滑试样在4 MPa氢气环境中时，会在颈缩位置产生裂纹源；开缺口后，从缺口位置向内部产生的准解理断裂区域显著增加，使得断裂过程急剧加快，而心部则发生了氢致韧断。开缺口后L245钢在4 MPa氢气中的断裂方式为准解理断裂与氢致韧断相结合。     

煤矿坑道钻机用快速起下钻装置研制北大核心

针对煤矿坑道钻机起下钻过程耗用时间长,人工劳动强度大,机械化程度低等问题,研制了煤矿坑道钻机用快速起下钻装置。介绍了快速起下钻装置的方案制定,详细叙述了夹紧承托装置、吊装装置和钻杆架的设计过程,并简述了快速起钻和快速下钻的工艺流程。工业性试验中快速起下钻装置起下钻总进尺15 624 m,起下钻速度是单根钻杆起下钻速度的3.3倍左右,性能可靠,稳定高效,满足了钻孔施工过程中快速起下钻的功能要求。     

基于指向误差与不同噪声的星地激光通信系统误码性能分析

为了研究在大气湍流、指向误差以及各种噪声的共同影响下的星地激光通信系统平均误码率性能，采用Gamma-Gamma信道模型，建立了大气湍流与指向误差的组合衰减模型，并结合各种噪声推导出关于组合衰减模型的星地激光通信系统平均误码率的闭合表达式。研究结果表明，当卫星轨道高度为400 km、天顶角为45°、波长为1 550 nm以及等效波束半径和指向误差位移标准差(抖动)的归一化比值为4时，总噪声、热噪声、背景噪声对应的平均误码率分别为1.519×10^-7、6.907×10^-8、1.357×10^-8。