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    一个看似很水但很坑的题:数据结构实验之排序四:寻找大富翁
    这题时间压的很短只有200ms,用平常的堆排序。直接T,别问我怎么知道(心累啊),要不也不会写这篇博客。直接上代码。这题关键在于用了一个很巧妙的思想,没有去对所有1e6的数据全部堆排,而转去维护了m个小顶堆,这样效率大大提高。最终能维护成一个m个最大元素组成的小顶堆。最终输出就好了。(*注:记得维护的是小顶堆而输出要从大到小。所以还要进行一个简单的排序。

    #include<stdio.h>
    #include<string.h>
    #include<stdlib.h>
    #define N 100005
    long long int a[N];
    int size;
    
    void Insert(long long int m)
    {
        a[++size] = m;
        int i;
        for(i = size; i != 0; i /= 2)
        {
            if(a[i] < a[i/2])
            {
                long long int t = a[i];
                a[i] = a[i/2];
                a[i/2] = t;
            }
            else
                break;
        }
    }
    
    void Adjustment()
    {
        int i, x;
        for(i = 1; 2 * i <= size; i = x)
        {
            if(2 * i + 1 <= size && a[i * 2] > a[i * 2 + 1])
                x = i * 2 + 1;
            else
                x = i * 2;
            if(a[i] > a[x])
            {
                long long int t = a[i];
                a[i] = a[x];
                a[x] = t;
            }
            else
                break;
        }
    }
    
    int main()
    {
        int n, i, m;
        scanf("%d%d", &n, &m);
        for(i = 0; i < m; i++)//创建小顶堆
        {
            int x;
            scanf("%d", &x);
            Insert(x);
        }
        for(i = m;i < n; i++)//维护小顶堆
        {
            int x;
            scanf("%d", &x);
            if(x > a[1])
            {
                a[1] = x;
                Adjustment();
            }
        }
        for(i = m;i > 0; i--)//再做一个排序
        {
            int t = a[1];
            a[1] = a[i];
            a[i] = t;
            size--;
            Adjustment();
        }
        for(i = 1;i <= m; i++)
        {
            if(i == m)
                printf("%lld\n", a[i]);
            else
                printf("%lld ", a[i]);
        }
        return 0;
    }
    
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            在影响板式换热器换热效果的因素中,波纹倾角、波纹间距和波纹深度是 3 个关键的几何参数。根据均匀设计的思想,本文建立了 3 因素 16 水平的设计方案,利用 Fluent 软件进行数值计算,最终得到了最优参数,此时水侧换热和压降性能达到最佳状态,综合传热性能因子达到最大值。

    1、 板式换热器的优化设计

      数值模型   

    由于板式换热器板片堆叠结构具有周期性和重复性,为了提高工作效率,建立如图 1 所示的简化数值模型。该模型由上下两个板片组成,形成多个周期性流道。文献 [1]   指出经过 3~5 个基本单元,板间流动达到充分发展。

    该模型由速度入口、压力出口、恒温无滑移绝热换热壁面和周期性边界组成。入口速度恒定且垂直于入口平面;出口压力设为表压,且考虑回流温度;周期性边界压力和速度场均相同。

      板式换热器性能影响因素分析   

    均匀设计考察的因素为波纹倾角 β 、波纹深度 b 、波纹间距 P ,每个因素设 16 个水平。因为均匀设计表列间有相关性,均匀设计使用表 U n ( q s ) 最多只能安排 [ s /2]+1 个因素 [2] ;其中 U 表示均匀设计, n 表示试验次数, q 表示每个因素具有的水平数量, s 表示该表有 s 列, [x] 表示不超过 x 的最大整数,即 U 6 (6 6 ) 最多可安排 4 个因素的试验。

    根据某一型号钎焊板式换热器进行几何建模和数值计算,数值计算的试验工况为 u in  = m/s T in  =  K T wall  =  K 。根据工业中板式换热器生产实际情况,各参数试验范围分别是:波纹倾角 β  = 110°~125° ,波纹深度 =  mm~  mm ,波纹间距 =  mm~ mm 。本研究取 U 16 * (16 12 ) 均匀设计表拟定数值模拟方案,各因素水平取值如表 1 所示,依照相对应的均匀设计使用表的安排,表 2 4 列给出了 16 组均匀试验的板片结构参数。

       数据处理   

    单相换热量计算公式按照式 (1)~(2) 计算,其中流量和进出口温度,直接从模拟结果读取出来,摩擦阻力系数计算公式如式 (3) 所示:

    2、 数据回归分析与优化方案确定

      数据回归分析   

    根据均匀设计原理,需要对试验数据进行回归分析,进而发现优化的试验条件。本案例选定多元线性回归方法,基于实验设计方案和表 2 数值模拟得到的计算结果,并利用统计分析软件 Minitab 获得了 Nu Δ P l y 分别与波纹倾角、波纹间距、波纹深度之间的回归关系,如式 (7)~(9) 所示。在获得式 (9) 的过程中,采用后退法,逐步剔除对回归方程贡献最小的自变量 [3] ;在保证回归方程中含有 β P b 3 个影响因素的前提下,最终确定回归方程 (9)

    对式 (7)~(9) 进行误差分析,分析结果如图 2~ 4 所示。根据式 (7) 计算所得的努塞尔数结果与表 2 数值计算得到的结果进行误差对比,误差主要分布在 ±10% 内,最大误差为 ,平均误差为 。根据式 (8) 计算所得的单位压降结果与表 2 数值计算得到的结果进行误差对比,如图 3 所示,误差均在 ±10% 内,最大误差为 ,平均误差为 。根据式 (9) 计算所得的综合传热性能因子与表 2 数值计算得到的结果进行误差对比,如图 4 所示,误差均在 ±10% 之间,最大误差为 ,平均误差为

    由式 (7)~(9) 可知,由于波纹倾角 β 增加,流体流动由十字交叉流发展为曲折流,增加了流体的扰动,从而使换热系数增加。同时由于波纹倾角的增加,触点分布密度呈现先增大后减小的趋势,触点密度的变化会导致流体的流态发生扰动,从而增强触点周围的湍流强度,同时压降损失也会增大;间距 P 增加,换热系数降低,原因是当间距增加时,流体流动更加顺畅,扰动程度降低,此时压降也会降低。而波纹深度 b 通过改变流道内流体的漩涡混合程度及涡旋区的大小来影响换热阻力性能。

      最优化方案及验证

        当综合传热性能因子 ψ 达到最大值时,表明换热器的换热性能良好。则问题转换为:当 β b P 取值范围为本文研究的范围内时,对式 (9) 进行最大值求解。计算结果表明,当 β =110° P = mm b = mm 时,综合传热性能因子达到最大值 ψ 1 =

    为了进一步验证回归方程中 ψ 1 的正确性,对于得到的最优波纹板结构参数通过 进行数值计算,数值计算的试验工况与上述 16 次试验时的工况条件一致,得到验证综合传热性能因子 y 2 。通过对比可以看出,数值验证得到的 y 2 值与回归方程计算得到的 y 1 值极为接近,误差为 2%

    3、结论

    本文介绍了板式换热器波纹结构优化的研究方法,利用均匀设计拟定数值模拟的方案。在参数取值范围内,通过回归分析得到了一组最优参数;当波纹倾角为 110° 、波纹间距为  mm 、波纹深度为  mm 时,综合传热性能因子取得最大值,说明此时换热器的换热性能较好,对工程实践有理论指导意义。

    参考文献:

    [1]        ZHANG L Z. Numerical study of periodically fully developedflow and heat transfer in cross-corrugated triangular channels in transitionalflow regime[J]. Numerical Heat Transfer, 2005, 48(4): 387-405.

    [2]        张如许 , 魏文建 , 胡海涛 , . 单相流体在点波板式换热器内流动与换热的数值模拟 [J]. 制冷技术 , 2014, 34(5): 6-12.

    [3]        方开泰 . 均匀设计及其应用 ( )[J]. 数理统计与管理 , 1994, 13(2): 59-61.

    [4]        黄莉 . 板式换热器波纹参数优化的数值模拟试验研究 [D]. 北京 : 北京化工大学 , 2010.

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  • 一氧化碳实验研究

    2020-06-05 13:03:28
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    火蚁爬到彼此身上,能堆叠出形状有如艾菲尔铁塔一般的结构,而且高度超过一只火蚁的30倍体长。

    为深入了解如何设计微型机器人群体的程式,科学家正在研究自然界中最具凝聚力的物种──火蚁。

    78e52153cd2b008fb3872fe2881fc21b.png

    当火蚁同心协力工作时,它们被视为一股强大的力量。这些小小的生物能用自己的身体做出超过30只火蚁高度的塔形结构,而且还能彼此连结成筏漂浮着,即使人类用手把它们压入水里仍可维持浮力。

    美国乔治亚理工学院的研究人员多年来一直努力分析蚂蚁在没有领导者或看不出有什么通盘计画的情况下,是如何形成这样一个紧密的社会和身体结构。

    最近发表在《皇家学会开放科学》期刊的一项研究,以高速摄影机拍摄到蚂蚁沿着滑竿一只只往上堆叠成塔的过程。最后出现了一个钟形结构,看起来很像艾菲尔铁塔

    科学家过去就已观察到蚂蚁会用自己的身体做出这些塔状结构,这段影片则提供一个全新视角来观察这个现象。

    1adcdb1d7ea8ff519073e2eee8e319e1.png

    它们如何办到的?

    筑塔的过程不像精湛舞蹈般一气呵成,而是经过多次尝试和错误。根据这份研究,一只蚂蚁最多可支撑三只同伴,它们是利用脚上的粘垫相互连结

    假如某一只蚂蚁承受的重量超过了它所能负荷的,蚂蚁就会如雪崩般自塔上塌落。透过持续不断地攀爬彼此,蚂蚁最终可由下而上建造出稳固的基地。

    科学家相信,这种行为是在发生淹水之类的事件后形成的临时结构。攀上高高的结构有助于蚂蚁寻找建造新家的可用空间。

    因为蚂蚁会持续下沉,它们必须重复爬上彼此的身体,直到抵达避难所为止,这使得它们的塔处于动态而非固定不变。

    这份研究的其中一位作者告诉《自然》期刊:「蚂蚁像反向的喷泉流动着。」

    f7d851d4381a44728fcdaee3be0b3ad5.png

    沉不了的蚂蚁团

    同一个研究团队发现了这种蚂蚁静态结构的动力学,当时他们在研究蚂蚁如何形成结实的筏状结构。

    将一群蚂蚁在杯内的水里打转,它们会自然地用脚黏住彼此、形成一团球体。藉由相互垂直地连接在一起,蚂蚁可平均分布其重量,组成即使研究人员完全将之压入水里也能浮起的筏。

    虽然单一只蚂蚁并不特别聪明,但它们善于以费洛蒙和人类听不见的声音所构成的复杂系统来进行团队合作和沟通。

    研究人员希望设计程式让小机器人自行造筏和搭桥。

    「想象一下有机器人能在救灾时建造屏障或填补孔洞的情形。」其中一位作者这样告诉《自然》期刊。

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  • 福岛核泄漏必然性分析

    千次阅读 2011-03-15 13:07:00
    我作为一个核专业专业,就给大家简单说明一下,福岛核...而我国建设的压水堆核电站即使失去全部厂内外电源,也能通过自带气动给水泵和蒸汽排放形式维持对堆芯冷却。 三、福岛核电站没有安全壳。虽然在200

          我作为一个核专业的学生,就给大家简单的说明一下,福岛核电站泄漏事故固然有天灾的缘故,但其背后隐藏着人为设计缺陷的必然性。

     

          一、日本处于环太平洋火山带上,是一个地震高发国家。福岛核电站就位于地震带上。而我国核电站已充分考虑了地质结构的稳定性要求,同时考虑了海啸的影响。

      二、福岛核电站在全部失去场内外电源的情况下,就会失去堆芯冷却的全部功能。而我国建设的压水堆核电站即使失去全部厂内外电源,也能通过自带的气动给水泵和蒸汽排放的形式维持对堆芯的冷却。

      三、福岛核电站没有安全壳。虽然在2001年前后,通过改造增加了一个内层安全壳,但其容量与我国核电的安全壳相比要小得多,承受放射性物质释放的能力要小得多。

      四、压水堆技术安全壳设计有氢气消除系统和喷淋冷却降压系统,而福岛核电站的反应堆厂房不承压,其内层安全壳没有氢气消除系统和喷淋冷却降压系统。此次氢气爆炸与此设计上的不足有直接关系。真不知道日本对福岛核电站,所进行的现代化改造都做了什么。这可是现代化核电站安全系统的基本配置啊。

     

         个人观点:福岛核电站在发电技术水平称得上是二代水平,但是其安全设防水平,真是离二代水平差的太多了。平时不努力,临时抱佛脚是不行滴。
         从当年的切尔诺贝利核事故,到三里岛核事故,再到现在的福岛核事故。人为因素往往是使事故发生,或使事故急剧扩大的直接原因。技术没有优劣,而是使用它的人。日本人以工作态度严谨著称,然而,此次的表现实在令人失望。

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空空如也

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压水堆的结构