• 2021年第0卷第32期文章目次
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    • >P天文学、地球科学
    • 光学遥感影像土地利用分类方法综述

      2021, 21(32):13603-13613.

      摘要 (583) HTML (0) PDF 2.13 M (305) 评论 (0) 收藏

      摘要:土地是实现经济社会高质量发展的基础性资源,光学遥感影像以时间、空间、光谱等特有的优势为土地利用变化的发现、识别、分析提供了很好的支持,利用光学遥感技术提取土地利用变化信息已经成为重要的研究领域。论文以近年来土地利用分类相关文献为基础,分别从数据源、处理流程、处理精度、计算效率等角度对土地利用分类应用较为广泛的目视解译、监督分类、非监督分类、深度学习等四类方法进行了分析和总结。最后展望了光学遥感影像土地利用分类方法的发展方向

    • 天水市秦州区城区北山群发地质灾害发育现状及综合治理措施

      2021, 21(32):13614-13627.

      摘要 (382) HTML (0) PDF 18.42 M (245) 评论 (0) 收藏

      摘要:天水市秦州区地理位置特殊,以滑坡为主的地质灾害频繁发生,严重威胁当地居民的生命财产安全。为了有效缓解秦州区地质灾害进一步扩大,通过全面调查城区北山的(吴家崖-成纪新城段)地质灾害类型、分布范围、结构特征、影响因素等,结合专家学者对该区域滑坡、不稳定斜坡、崩塌和泥石流的研究成果,对其稳定性、危害方式及潜在经济损失进行评价。针对各地质灾害点自身形成条件和发育特点,紧密衔接城市发展规划,提出工程治理、部分搬迁和监测预警等多项行之有效的治理方案。该方案的实施不仅可以保障城区北山地段地质灾害危险区域内人员与物资的安全,而且能够创造和谐稳定的投资生产环境,对秦州区城市发展和经济建设提供基础支撑和服务功能。

    • >TE石油、天然气工业
    • 含水原油输送钢管CO2腐蚀速率预测机理模型研究进展

      2021, 21(32):13628-13637.

      摘要 (352) HTML (0) PDF 4.23 M (218) 评论 (0) 收藏

      摘要:含水原油管道的CO2腐蚀现象严重,揭示管道腐蚀机理、预测腐蚀速率对于腐蚀防护具有重要意义。在腐蚀机理研究的基础上建立的CO2腐蚀速率预测机理模型,其物理意义明确、适用范围广,是国内外研究热点。从化学平衡反应、腐蚀产物膜生成、腐蚀电化学反应、扩散传质运输四个腐蚀速率预测相关的方面综述了国内外管线钢CO2腐蚀机理模型的研究进展。建议:①明确溶液中碳酸盐对钢管内壁阳极溶解反应动力学和作用机理的影响;②分析不同工况条件下钢表面生成的CO2腐蚀产物膜化学组成、结构致密度、电化学性质、力学性质以及离子通过多孔膜的扩散系数;③开发复杂酸性介质腐蚀环境下的实验,明确H2S/Cl-/CO2协同腐蚀机理,建立多因素腐蚀预测数理模型;④从多场耦合的角度研究不同流态变换下原油润湿性、油水比等影响因素对油水接触面腐蚀特性、介质物理化学参数的作用影响,为含水原油管道CO2腐蚀的防治和预测提供理论与技术支撑。

    • >U交通运输
    • 基于配送模式的无人机城市配送路径规划

      2021, 21(32):13638-13649.

      摘要 (385) HTML (0) PDF 3.70 M (208) 评论 (0) 收藏

      摘要:无人机以其“小、快、灵活”的优势逐渐应用于城市物流配送当中。本文首先论述了无人机配送模式,分为机车协同模式与无人机独立运行模式。其次阐述了无人机配送路径规划的影响因素,包括能耗、禁区障碍物等绕飞因素以及不确定的自然环境。最后根据两种配送模式,探讨了内外因素对无人机配送路径规划的影响。结果说明非线性无人机能耗模型更符合无人机实际运行特征;风、温度等天气因素影响其城市配送飞行方向与电量能耗等;禁飞区、时间窗等外部因素也影响无人机路径规划。实际运行中无人机会受到多重因素共同影响,能耗与外部因素对无人机路径规划影响问题研究还有待进一步完善。

    • >P天文学、地球科学
    • 基于多源卫星资料的太原市城市热岛效应分析

      2021, 21(32):13650-13658.

      摘要 (297) HTML (0) PDF 20.52 M (194) 评论 (0) 收藏

      摘要:“十五”以来,太原市建成区面积不断扩大,人口数量不断增加,人为活动以及下垫面的变化会影响太原市地表温度的时空分布,城市热岛现象也随之发生变化。为了对太原市今后城市发展及生态文明建设提供科学依据,利用Aqua/MODIS、数字高程、土地利用分类、城市灯光等多源卫星资料计算太原市2003~2019年城市热岛强度和城市热岛比例指数,分析太原市城市热岛效应时空变化特征,并结合高空间分辨率的Landsat8数据分析太原市热岛区和冷岛区下垫面特征。结果表明:2003~2019年,太原市辖区各县(市、区)城市热岛效应较强的月份主要发生在7月~9月,且多在8月城市热岛效应最强,辖区各县(市、区)中小店区城市热岛效应最强;近20年来,太原市辖区各县(市、区)城市热岛强度变化趋势不同,南部的小店区、晋源区和清徐县城市热岛强度整体增加趋势明显且逐渐相连成片,在今后城市发展中应重点关注,北部、东北部和西南部郊区的强冷岛区域的面积增加显著,有效缓解了所在县(市、区)的热岛强度;在城市发展建设中,注意金属、混凝土或塑胶等建筑吸热材料对局部热岛效应的加强作用,可通过大面积水体、植被等缓解局部地区热岛效应。

    • 盐岩蠕变对固井质量的影响

      2021, 21(32):13659-13664.

      摘要 (268) HTML (0) PDF 12.94 M (170) 评论 (0) 收藏

      摘要:盐岩具有较好的可塑性,在钻井及固井过程中易发生塑性变形或蠕动流动,经常造成盐岩层段固井水泥胶结较差。为给盐层段固井质量评价提供理论依据与指导,通过盐岩力学及蠕变实验获取了盐岩力学特征及蠕变特性参数,构建了盐岩蠕变模型,分析了研究区的实际工程资料。结果表明:相同应变条件下,围压越大,盐岩承载能力越强,弹性模量越大;不同围压条件下,盐岩表现为典型弹塑性变形特征,盐岩破坏类型为扩容破坏;偏应力越大,瞬时弹性应变越大,稳定蠕变应变率越大;随着盐岩的蠕变,固井二界面密封能力在短时间内迅速增大,1000h后增速变缓并以一较小的稳定速度继续增大,且工程实践与数值模拟结果得到相互验证。可见评价模型与方法对盐岩层段固井质量评价具有积极实践意义,亦可对其他地区类似地层提供有意义的借鉴。

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 基于破碎机关键经济指标优化腔型结构

      2021, 21(32):13665-13672.

      摘要 (213) HTML (0) PDF 14.02 M (185) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究破碎机腔型结构参数对提高破碎机性能的影响规律,基于破碎机生产率和产品粒度质量经济指标为目标函数,建立破碎机双目标函数的数学优化模型,对破碎机腔型结构进行优化。依据C900破碎机结构参数,应用数值优化方法,研究动锥底角、平行区长度、进动角等关键参数对破碎机性能的影响规律,得到C900腔型结构参数的最优值。采用断层扫描仪(CT)和力学试验获取旋回破碎机粗碎后的铁矿石物料性能,利用离散元软件(EDEM)对破碎机的动态特性进行了仿真,仿真结果与数值分析结果基本吻合。结果表明:动锥底角在一定范围内,随着角度增加,生产率增加,而产品合格率下降;平行区长度在一定范围内,随着长度增加,与产品合格率增加,而生产率下降;进动角在在一定范围内,随着角度减小,与生产率和产品粒度质量均下降。

    • >TE石油、天然气工业
    • 水力压裂过程中水泥环裂缝扩展的数值模拟

      2021, 21(32):13673-13680.

      摘要 (289) HTML (0) PDF 8.30 M (180) 评论 (0) 收藏

      摘要:射孔后水泥环内产生初始裂缝,压裂过程中裂缝的扩展将为环空窜流的发生提供通道。针对此问题,根据水力压裂流固耦合理论模拟水泥环径向裂缝在体积压裂过程中的扩展过程,分析了套管内压、水泥弹性模量、地层孔隙压力等参数对压裂过程中水泥环裂缝扩展长度的影响规律。结果表明:压裂过程中射孔段水泥环径向裂缝扩展过程主要发生在压裂初期,且缝口与缝尖处的压力差随着压裂的进行逐渐缩小。较高的地层孔隙压力、较低的套管内压与高强度低模量水泥有利于减小水泥环径向裂缝扩展长度,保证水泥环有效封固。本文研究结果可为水平井体积压裂的射孔簇间距与压裂段间距的选取提供参考。

    • 煤层气藏强化开采各向异性力学性质分析

      2021, 21(32):13681-13690.

      摘要 (192) HTML (0) PDF 8.67 M (164) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对煤层多重孔隙系统空间非连续分布、力学属性各向异性的特点,综合考虑注气强化开采过程中多组份多过程物质运移特征,构建了正交各向异性等效连续煤层流固耦合模型,据此进一步剖析了煤层各向异性力学性质及其对孔渗参数与注采能力的影响。煤层各向异性的力学属性,导致开发过程中储层水平应力与应变的动态变化存在明显的方向性特征,沿力学强度或杨氏模量大的方向变化相对较大,进而带来裂缝宽度、渗透率及其变化的方向性差异,同时致使孔隙度、渗透率以及气体吸附浓度空间分布的非均质性,最终造成与横观各向同性介质不同的煤层气生产与CO2注入预测结果。研究成果对煤层气开发过程中孔渗参数及注采能力的准确预测具有重要意义。

    • >TH机械、仪表工业
    • 基于复合摆线的下肢假肢步态规划及运动仿真

      2021, 21(32):13691-13695.

      摘要 (201) HTML (0) PDF 4.71 M (140) 评论 (0) 收藏

      摘要:摘 要 针对现有假肢产品步态质量不佳的问题,结合四连杆机构和磁流变阻尼器设计了一种磁流变阻尼下肢假肢。基于复合摆线理论对下肢假肢进行了步态规划,并对所得轨迹曲线进行了优化。通过对轨迹曲线的逆运动学求解,得到了下肢假肢的膝关节和髋关节曲线。为验证关节曲线和下肢假肢结构设计的合理性,采用SolidWorks Motion对下肢假肢进行了运动仿真吧,并且利用关节电机进行轨迹跟随实验。结果表明,在关节曲线的驱动下,下肢假肢能够实现连续稳定的行走,具有良好的步态特性。

    • 基于向量式有限元的岸桥动力学分析

      2021, 21(32):13696-13701.

      摘要 (230) HTML (0) PDF 3.72 M (166) 评论 (0) 收藏

      摘要:岸边集装箱起重机小车沿着大梁进行运动的同时也会带着吊重移动,为了对工作状况下的岸桥的结构行为进行确认需要进行移动吊重与小车作用下的动力学分析。岸桥是一种结构复杂的大型机械,一般使用有限元分析软件对其动力学行为进行模拟。向量式有限元作为一种新型理论,脱离了传统有限元软件与方法的束缚,在多个领域得到了应用。本文使用向量式有限元理论建立了岸桥整机模型,考虑了结构中的铰接点、质量点和耦合单元,进行高度变化的偏摆吊重与移动质量小车作用下的岸桥动力学分析。

    • >TK能源与动力工程
    • 梯形微通道气液分相强化换热实验研究

      2021, 21(32):13702-13707.

      摘要 (220) HTML (0) PDF 4.11 M (153) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对微通道换热器强化沸腾换热,提出分段式梯形换热结构,该结构可实现气泡在表面张力驱动下间断性流向通道两侧,保持中间加热区为液体,实现气液分相流动,进而强化沸腾换热性能。采用无水乙醇为工质,实验研究直肋和梯形结构铜基表面在热流密度为160~320 kW/m2和工质流量为0.4~2.0 g/s时壁温、换热系数等参数变化规律。结果表明:在饱和沸腾区,梯形分相结构可有效实现气液分离,进而降低壁面温度,大幅提高换热系数;如在25 mm位置处,5段结构换热系数比平行结构换热系数提高了60.4%;在单相加热区,换热面积为主要影响因素,直肋结构换热系数略大,但换热系数比饱和沸腾时小一个数量级。平均换热系数分析得到5段结构微通道比平行结构微通道提高了53.8%,可见分段式结构可实现气液分相流动,有效提高沸腾换热的平均换热系数,增强整体换热能力。

    • 内流场环境的方程式赛车进气歧管优化设计

      2021, 21(32):13708-13713.

      摘要 (195) HTML (0) PDF 5.07 M (147) 评论 (0) 收藏

      摘要:发动机进气系统作为制约整车动力系统主要性能的子系统,成为进行车辆动力性能提升中设计优化的关键之一。基于此,研究开展了赛车环境下进气歧管相关尺寸参数对进气效果的分析。基于已有发动机实体,研究首先构建了完整的发动机数字分析模型获得理论分析的基准尺寸参数,而后耦合发动机其他性能指标参数,通过发动机台架试验验证仿真结果的准确性。最后,通过单因素变量控制法定量分析进气歧管长度与内径等几何参数变量对进气歧管在发动机设计性能影响的具体关系。结果表明基于数字模型分析的结果具有较高的力学逼真度,研究可以为后续赛车以及乘用车设计中发动机行性能提升提供参考。

    • 基于改进鲸鱼优化算法的微网系统能量优化管理

      2021, 21(32):13714-13720.

      摘要 (220) HTML (0) PDF 5.01 M (145) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对包含多种可再生能源的冷热电联供型微网系统的能量优化问题,为了优化其运行过程的经济效益和环境效益,本文提出一种基于改进鲸鱼优化算法的多时间尺度下能量优化方法,首先根据长短期记忆网络(Long Short Term Memory,LSTM)预测得到的可再生能源出力和负荷需求预先制定调度规划,然后以此预测数据为基础,采用改进鲸鱼优化算法调整可控设备出力,优化微网系统的运行成本和固定成本。将该方法应用于某楼宇冷热电联供型微网,结果表明,在满足负荷需求的基础上使得经济成本平均降低4.03%且经济效益更优。

    • >TM电工技术
    • 基于多物理场耦合的非晶合金变压器短路特性分析

      2021, 21(32):13721-13727.

      摘要 (226) HTML (0) PDF 5.81 M (234) 评论 (0) 收藏

      摘要:非晶合金变压器具有显著的节能优势,但是抗短路能力不足。针对在实际试验研究中非晶合金变压器绕组短路系列故障设置困难问题,本文基于电磁场-结构力场-温度场的瞬态多物理场耦合理论,建立变压器有限元三维模型。仿真了低压侧出口三相短路条件下非晶合金变压器矩形绕组的短路特性,研究了非晶合金变压器发生短路时温度剧烈升高所带来的热应力对绕组形变的影响。并对单独电磁力作用和电磁力热应力耦合作用下的绕组应力和形变进行了对比,计算结果表明热效应会对变压器形变产生较大影响,造成矩形绕组多处严重变形损坏。短路温升是变压器变形损坏不可忽略的因素,同时也是提升变压器抗短路能力中需要重点考虑的问题。

    • 基于Teager能量算子瞬时能量的贯通式同相自耦变压器牵引供电系统牵引网纵联保护方案

      2021, 21(32):13728-13736.

      摘要 (187) HTML (0) PDF 3.07 M (172) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种基于Teager能量算子瞬时能量的贯通式同相AT牵引供电系统牵引网纵联保护方案。牵引变电所出口并联电容与一段接触线构成牵引网边界,通过分析发现该边界对高频信号有很强的衰减所用。利用FEEMD分解提取故障电流高频分量,然后利用Teager能量算子计算故障电流高频分量的瞬时能量,并提取两端瞬时能量最大值。区外故障时,故障电流高频分量瞬时能量最大值较小;区内故障时,该值较大。根据该差异来构造保护动作判据,判别故障位置,决定保护是否动作。基于PSCAD大量仿真实验表明,该保护方案能够准确判别区内、外故障,并且有较好的耐过渡电阻能力。

    • 基于自编码器的电力负荷聚类分析

      2021, 21(32):13737-13743.

      摘要 (253) HTML (0) PDF 4.20 M (163) 评论 (0) 收藏

      摘要:电力负荷聚类分析研究是负荷特性模拟、需求侧管理等应用的基础。针对负荷数据日趋多样性、随机性,传统K-means算法无法有效处理高维数据,且存在人工给定聚类数目K值及随机选取初始聚类中心易收敛至局部最优的问题,本文提出一种基于自编码器(Auto-Encoder,AE)降维的电力负荷聚类方法。首先利用自编码器网络对采集的负荷数据提取特征,降低数据维度,然后通过密度权值Canopy算法对降维后的数据预聚类,得到初始聚类中心和最优聚类数目K值,将预聚类结果结合K-means算法进行聚类。算例结果表明,该方法能够有效对负荷数据进行特征提取,并减少聚类过程中的复杂度,提高了聚类结果准确度和聚类效率。

    • >TN电子技术、通信技术
    • 基于交替修正牛顿法的分布式传感器定位算法

      2021, 21(32):13744-13752.

      摘要 (193) HTML (0) PDF 5.81 M (151) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了克服锚节点位置误差影响定位精度这一问题,提出了一种基于交替修正牛顿法的分布式定位算法。首先,将无线传感器网络表示的无向图划分成多个部分重叠的子图,建立可独立求解的子图内定位问题,子图内未知节点根据不准确的锚节点位置和测距信息采用修正牛顿法得到初步估计位置,再融合求平均得到估计位置;其次,根据第一步结果和测距信息采用修正牛顿法更新锚节点位置,使其位置更为精准;最后,未知节点再根据相对准确的锚节点位置更新估计位置。实验结果表明,与现有的分布式算法相比,所提算法具有更好的定位性能和扩展性,能够应用于较大规模的无线传感器网络。

    • 一种串/并混合的多输入多输出信号检测算法

      2021, 21(32):13753-13757.

      摘要 (195) HTML (0) PDF 8.49 M (151) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高多输入多输出(MIMO)系统中并行干扰消除(PIC)算法的检测性能并降低其计算复杂度,本文通过融入串行干扰消除(SIC)思想提出了一种串/并混合(HIC)的信号检测算法。该算法首先通过优化PIC中不同子检测过程的共同成分来降低计算复杂度,然后将子检测的估计结果代入后续子检测中实现串/并混合来提升检测性能。仿真结果表明,所提算法在4-QAM调制的 MIMO系统中,误比特率为 时较传统PIC算法有大约1.2 dB的性能提升,而复数乘法次数大约为传统PIC算法的28%。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 基于证据推理规则的给排水管道安全性评估

      2021, 21(32):13758-13764.

      摘要 (216) HTML (0) PDF 6.05 M (167) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决目前给排水管道存在的高价值样本缺乏与安全性评估不合理等问题,本文提出一种基于证据推理规则的管道安全性评估方法。首先通过构建给排水管道安全性评估指标体系,根据专家知识和监测信息分别确定指标的初始权重和可靠度;其次,利用基于规则的转化方法将监测信息转换至统一的置信框架下,进而构建了完整的安全性评估模型。同时,针对部分模型参数依赖专家给定,采用基于Fmincom的优化算法对参数进行优化,求解得到最优参数。最后对某型给排水管道实例进行评估,并通过对比实验说明所提出方法的有效性。

    • 一种多新息分数阶的辨识算法

      2021, 21(32):13765-13773.

      摘要 (201) HTML (0) PDF 3.42 M (144) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文针对传统分数阶最小均方算法收敛性能较差的问题,提出了一种改进型分数阶最小均方算法。首先,利用分数阶微积分和多新息理论,从新息修正的角度提出了一种基于辅助模型多新息分数阶的最小均方算法(AM-MFLMSI)。该算法在每次迭代时既使用当前数据,又使用了历史的数据,提高了收敛速度,同时还改善了参数估计精度。其次,分析了AM-MFLMSI的收敛性。然后,通过选取不同的分数阶和新息长度,比较分析了两者对算法性能的影响。最后,通过仿真实例,将AM-MFLMSI与其他分数阶算法作比较,进一步验证了所提算法的有效性。

    • 基于深度学习的激光同步定位与地图构建移动机器人可定位性研究

      2021, 21(32):13774-13780.

      摘要 (249) HTML (0) PDF 9.31 M (181) 评论 (0) 收藏

      摘要:高精度定位是移动机器人执行上层任务的基础,也是直接影响其他任务执行效果的首要问题。可定位性是对定位精度好坏的度量,对可定位性的预估可以使机器人提早避开难以准确定位的区域提高其他任务的成功率。以常用的地图匹配和航迹推算融合实现定位的方法为研究对象,分析了其工作机理,针对定位算法中航迹推算与地图匹配分别设计不同的神经网络模块,形成一种由卷积神经网络(CNN)、长短期记忆神经网络(LSTM)和多层全连接神经网络(MLFC)组成的多模块深度神经网络模型(MMN)。该方法以定位熵表征可定位性,以CNN网络预估地图匹配定位熵,以LSTM网络估计航迹推算定位熵,以MLFC估计前两者融合后的定位熵,从而实现对移动机器人可定位性的估计。仿真和实验结果表明,该模型能够准确估计给定地图上机器人的可定位性,预测熵与实测熵相比误差小于5%。

    • 预制装配式架桥机的起重小车复合滑模同步控制

      2021, 21(32):13781-13786.

      摘要 (198) HTML (0) PDF 2.92 M (136) 评论 (0) 收藏

      摘要:预制装配式架桥机对预制墩柱架设过程中存在精度低、效率低等问题,针对这一问题基于时变滑模扰动观测器,提出变增益移动滑模控制方法。首先,通过分析架桥机起重小车架设墩柱的运动过程,得出了起重小车起升机构与走行机构的同步运动关系式,然后设计了一种结合交叉耦合控制策略的移动滑模控制器,提升了系统的鲁棒性;其次,设计了变增益趋近律,加快了误差收敛速度并抑制了抖振;同时,为了使架桥机起重小车适应不同工况下的扰动,设计了一种新的时变滑模扰动观测器,从而对产生扰动项进行实时的估计和补偿。Lyapunov理论可以证明上述控制器具有收敛性,数值仿真则可以表明,该控制方法对于提高起重小车的架设精度与速度是有效的。

    • 融合中文字形和字义的字向量表示方法

      2021, 21(32):13787-13792.

      摘要 (195) HTML (0) PDF 3.31 M (150) 评论 (0) 收藏

      摘要:字向量表示质量对中文文本处理方法有重要影响。目前,常用中文字向量表示方法Word2Vec、GloVe在很多任务中表现优异,但存在向量质量依赖训练数据集、稳定性差、没有考虑汉字整体字形结构所隐含的语义信息、没有利用字典包含的语言知识等问题。为了克服现有方法的不足,该文首先采用字形自编码器自动捕获汉字字形蕴含的语义,再利用字义自编码器抽取字典包含的稳定字义信息,提出了融合中文字形和字义的字向量的表示方法(Glyph and Meaning to Vector)。结果表明,GnM2Vec在近邻字计算、中文命名实体识别和中文分词三项任务中均取得了较好的结果,在命名实体识别中,F1值较GloVe、word2vec、G2Vec(基于字形向量)分别提高了2.25、0.05、0.3;在中文分词中,F1值分别提高了0.3、0.14、0.33,提高了字向量稳定性。

    • 基于图像边缘保持的反距离加权插值算法

      2021, 21(32):13793-13800.

      摘要 (280) HTML (0) PDF 10.59 M (232) 评论 (0) 收藏

      摘要:在数据可视化过程中运用一般的插值算法处理图像,边界效果通常比较模糊,也容易造成图像边缘信息的大量损失,导致图片整体增强效果欠佳。针对该问题,将图像边缘保持策略引入到反距离插值算法中,提出了基于图像边缘保持的自适应反距离加权插值算法(adaptive inverse distance weighted interpolation,AIDWI)。在图像边缘优化方向确定的基础上,利用反距离加权插值函数获取图像边缘区域像素间的关系,根据权值下降指数调节图像边缘的清晰度,设置平滑参数控制算法的平滑效应,达到图像整体增强效果的最佳状态。利用计算机进行图像增强仿真实验,通过基于图像能量谱的图像质量测度值和图像熵值对图像整体增强效果进行评估,结果表明经算法处理后的图像整体增强效果明显,算法在执行效率和提升图像熵值等方面均具有突出的优越性。

    • >TU建筑科学
    • 基于固端弯矩相等原则的等效荷载法

      2021, 21(32):13801-13807.

      摘要 (224) HTML (0) PDF 4.69 M (179) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高工程结构力学分析的效率,提出了一种基于固端弯矩相等原则的计算方法。首先,基于固端弯矩相等的原则,研究在对称集中荷载和三角形分布荷载作用下单跨超静定梁的等效荷载施加方法,并导出梁在非常规荷载作用下固端弯矩的实用计算公式。然后,将超静定单跨梁的荷载形式推广至更任意的集中荷载和分布荷载等情况,并探讨了任意多集中荷载作用下单跨超静定梁的等效荷载施加方法和通用计算公式。最后,通过多跨连续梁和框架结构算例验证了所提方法具有较好的计算效果。算例结果表明,基于提出的等效荷载法可快速得到单跨超静定梁的固端弯矩,从而可高效准确地确定结构的真实内力分布。研究成果表明了利用等效荷载实现高效求解的可行性,它为力矩分配法及其它力学分析问题提供了一条高效便捷的思路。

    • 成对节理对废弃黄土窑洞边坡稳定性的影响

      2021, 21(32):13808-13816.

      摘要 (202) HTML (0) PDF 25.12 M (186) 评论 (0) 收藏

      摘要:节理在黄土地区普遍发育,一般成组成对出现,它的存在破坏了土体的整体性和连续性,形成的软弱面对黄土洞室和边坡的稳定性造成安全隐患。通过实地调查、数学统计等方法,对研究区节理分布特征和灾害类型进行系统研究,在此基础上将废弃黄土窑洞边坡变形破坏归纳为窑洞冒顶破坏和窑洞崩塌破坏2种模式。通过建立不同成对节理条件下的有限元模型,对废弃黄土窑洞边坡稳定性进行计算分析,结果表明:①成对节理远离拱顶且间距越大时,稳定性越低,同时发育X节理时的稳定性比垂直节理时更低;②成对节理对竖直位移的影响比对水平位移的影响大,而发育的X节理倾角越小时,窑洞更容易发生洞口局部崩塌及窑脸冒顶灾害;③Mises等效应力在窑腿、立壁和拱顶不规则处更为集中,成对节理远离拱顶和间距增大时节理两侧的围岩应力差距越小,且当成对X节理倾角时变小时,最大等效应力值增大,节理附近更容易发生破坏。

    • 新疆花岗岩物理力学性质的矿物组成和微观结构分析

      2021, 21(32):13817-13822.

      摘要 (232) HTML (0) PDF 20.79 M (156) 评论 (0) 收藏

      摘要:为分析不同类型花岗岩物理力学性质差异,通过选取不同粒径的新疆花岗岩试样进行电镜扫描和矿物成分测试试验,研究岩石矿物组成和微观结构与其物理力学性质之间关系。结果表明:花岗岩中石英和长石矿物胶结很好而具有孔隙率低和强度高特点;随着粒径增大,花岗岩中云母含量增加,导致粗粒花岗岩的孔隙率较高和强度偏低;通过电镜扫描得出花岗岩微观结构质密,矿物胶结很好,颗粒分布均匀,从而具有孔隙率低和强度高特点,同时由于细粒花岗岩微观结构更质密且晶粒镶嵌紧密而孔隙率最低但强度最高。可见天湖细粒花岗岩体由于质密、低孔隙率和高力学强度的特点更适合作为高放废物地质处置岩体。

    • 双楔形刀具侵入岩体过程仿真

      2021, 21(32):13823-13827.

      摘要 (189) HTML (0) PDF 6.83 M (160) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于尖状楔形刀具碎岩机理,将其作为检测原位岩体参数的一种手段,自主研制了一款原位岩体剪切仪。通过以含有预钻孔φ75mm的砂岩为研究对象,借助有限元分析软件ABAQUS分析楔形刀具间距与侵入岩体特性的关系,同时获取到不同间距下楔形刀具的动态载荷响应曲线,仿真结果表明:双楔形刀具间距过小,侵入破碎岩体过程有着不可避免的干涉作用,导致径向载荷过大;双楔形刀具间距过大,虽然可减小径向载荷并降低二者干涉作用,但会导致整体结构尺寸过大,因此选用30mm~40mm的间距为宜。上述研究结果为楔形刀具在原位测试的应用提供了理论依据,为原位岩体剪切仪试验的准确性奠定了基础。

    • 循环升温-水冷作用下花岗岩的力学特征与破坏模式

      2021, 21(32):13828-13836.

      摘要 (186) HTML (0) PDF 28.41 M (145) 评论 (0) 收藏

      摘要:干热岩储层改造过程中高温岩石处于反复升温-水冷状态,其破裂力学特性直接影响储层改造效果。基于室内试验和有限元数值模拟,研究了循环升温-水冷对花岗岩力学特征和破裂模式的影响,探讨了花岗岩的力学性能劣化规律和破裂过程。研究表明:温度对花岗岩力学特性影响显著,升温导致花岗岩强度和弹性模量呈降低趋势,整体塑性增强,而经多次升温-水冷处理后岩石脆性得到一定程度的提高,花岗岩弹性模量变化受升温温度及循环升温-水冷次数共同控制;随温度升高,花岗岩由劈裂-剪切复合破坏转变为剪切破坏,且破裂程度明显提高;当循环次数较低时,温度是影响花岗岩破裂模式的主导因素,伴随循环次数增多,花岗岩内部损伤加剧,在压缩荷载作用下呈现复杂的剪切-劈裂混合破坏模式。

    • 玉米须加筋微生物固化淤泥的抗剪强度试验研究

      2021, 21(32):13837-13844.

      摘要 (186) HTML (0) PDF 14.29 M (156) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究纤维与MICP技术共同固化淤泥的抗剪强度特性,采用掺量为0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%玉米须纤维或碳纤维与MICP共同固化淤泥,对固化体进行直剪试验,借助扫描电镜,从微观的角度探讨了固化机理。结果表明:单掺纤维或利用MICP技术均可以提高固化体的抗剪强度,而MICP与纤维共同作用得到的固化体抗剪强度提高幅度更加显著。随着纤维含量的增加,固化体的粘聚力和内摩擦角先增加后减小,最佳纤维掺量为0.6%,纤维种类对内摩擦角影响无明显区别。由扫描电镜分析可知:纤维发生桥联作用将碳酸钙与土颗粒连接为一个整体,提高了土体抗剪强度;玉米须纤维较碳纤维表面更加粗糙且分散性好,体现出玉米须纤维加筋效果更好。

    • 复杂成层土中管桩振动特性分析

      2021, 21(32):13845-13852.

      摘要 (215) HTML (0) PDF 2.31 M (140) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了完善桩基检测理论及提高桩基检测质量,以地下水位面为界限,将管桩侧面土考虑为单相-饱和复杂成层土,进行了单相-饱和复杂成层土中管桩的纵向振动特性研究。首先根据地下水位面分界,分别建立了单相土层和饱和土层与管桩耦合振动的数学模型,然后进行了土体的动力方程求解得出管桩侧面土的剪切复刚度,根据阻抗传递性得到桩顶阻抗,进而得出速度导纳和速度时域的表达式,最后分析了地下水位面变化和地下水位面一定时桩土参数变化对桩顶动力响应的影响,并对比分析了相同参数下桩周土为成层单相土、单相-饱和复杂成层土、成层饱和土时桩顶动力响应的差别,得到了水位影响下复杂土中管桩耦合振动规律。

    • 节点刚接与螺栓连接的屈曲约束支撑框架结构抗震性能

      2021, 21(32):13853-13859.

      摘要 (214) HTML (0) PDF 5.98 M (128) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究刚接和螺栓连接两种不同梁柱节点连接方式的BRBF结构的抗震性能。首先设计了3个β值分别为20%、30%、40%的8层梁柱节点刚接的BRBF结构(TM模型)为基本的研究模型,然后通过对梁柱节点转换得到相对应的3个8层梁柱节点螺栓连接的BRBF结构(SM模型),运用CLAP软件对模型进行静动力弹塑性分析。最后结果表明:梁柱节点从刚性连接改为螺栓连接后,结构首层和顶层失效时的最大破坏层剪力降低了一半,两种模型均表现出中下部楼层变形突出的特征;在地震波作用下,SM模型的层间位移均明显大于TM模型,但两组模型的层间位移均控制在1/50(失效点)以内,且几乎都大于弹性层间位移角1/250,都呈现先增大后减小的规律;TM模型与SM模型的BRB吸收塑性变形能量基本相差不大,且都出现往中下部楼层集中的现象;两组模型滞回曲线饱满,但SM模型的滞回曲线面积大于TM模型,因此地震需求耗能更多。

    • 晋北防御性聚落营造技术的气候适应性——以天镇县安家皂村为例

      2021, 21(32):13860-13871.

      摘要 (182) HTML (0) PDF 32.78 M (143) 评论 (0) 收藏

      摘要:大同市天镇县为军事型防御性聚落分布较多的地区,其传统聚落形态在保证防御性功能的基础上,逐渐形成了一系列气候适应性营造策略。本文选取晋北防御性聚落——村堡安家皂村,并对其相关资料进行了查询整理,并进行实地调查。按照由“大”及“小”的尺度顺序,从聚落整体,院落形态,民居单体进行了营造分析。从气候适应性角度如气温与降水,风环境,热环境等方面研究分析其营造技术,并总结出村落建设营造技术策略,将其应用于传统防御性聚落的保护与更新。深入研究晋北防御性聚落营造技术的气候适应性策略,并以此为依据,对聚落未来的发展进行一定的引导作用,为国内其他防御性聚落的研究提供了一定的理论基础研究以及参考价值,对于当代乡村建筑的更新发展研究有着重要的意义。

    • >U交通运输
    • 振动压实黄土路基变形特性与预测模型

      2021, 21(32):13872-13879.

      摘要 (240) HTML (0) PDF 5.89 M (231) 评论 (0) 收藏

      摘要:为揭示列车荷载作用下黄土路基变形规律及其影响因素。以西韩城际铁路沿线黄土为例,选择适当的试验参数,研究振次、路基深度和含水率对振动压实黄土路基弹性变形和累积塑性变形的影响和变形量,并提出累积塑性变形预测模型。结果表明:振次增加变形减小,在大于2000后趋于稳定;深度增加变形减小,深度从0.5m增加到3.5m,弹性应变、塑性应变分别减小了87%、94%;含水率增加会增大黄土路基变形7%以上;不同层位的黄土路基累计变形预测模型与实测值相关性超过90%。因此,黄土路基应注重防水排水措施,减少路基不均匀沉降,提升整体稳定性。

    • 玻璃沥青混凝土阻热降温性能

      2021, 21(32):13880-13885.

      摘要 (202) HTML (0) PDF 4.84 M (162) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于玻璃具有较低的导热系数,将废旧玻璃破碎成1.18和2.36mm的玻璃集料替代矿质集料,制备而成玻璃沥青混合料。基于平板法和傅里叶热传导原理,研究设计了室内平板导热试验装置,用于检验玻璃沥青混合料的导热系数。试验结果表明,随着玻璃集料掺量的增大,玻璃沥青混合料的导热系数降低;玻璃沥青混合料在高温环境下的阻热效果更明显。通过模型计算发现使用玻璃沥青混凝土可降低路表温度,因此,玻璃沥青混凝土是一种绿色环保材料,具有较好的阻热性能,可以在一定程度上减轻实际工程中由于高温导致的车辙问题。

    • 基于分散技术的聚乙烯醇纤维沥青胶浆疲劳性能分析

      2021, 21(32):13886-13892.

      摘要 (213) HTML (0) PDF 10.39 M (185) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究聚乙烯醇纤维(Polyvinyl alcohol fiber)分散后沥青胶浆的疲劳变化规律,探索性地采用旋转活塞式拌和法对PVA纤维沥青进行拌和分散,从PVA纤维的微观形貌出发,探究其纤维提高疲劳性能的原因。另外利用动态剪切仪(DSR)PVA纤维沥青进行时间疲劳扫描,通过复数模量衰减Nf50和累积耗散能比Nder对PVA纤维沥青胶浆疲劳性能进行评价。试验结果表明,PVA纤维表面有随机分布的凸起颗粒以及非完整光滑的表面,这种结构与沥青形成了很好的适配性,PVA纤维在沥青中起到了稳定、增粘、复合加筋作用,从而综合提高了沥青疲劳性能。同时,Nf50和Nder都能很好地评价沥青的疲劳性能,从物理表达清晰、易于确定、结构设计安全角度出发,更推荐采用累积耗散能比Nder指标用于评价沥青疲劳性能。

    • 车辆荷载对不同压实度黏土路堤沉降的影响

      2021, 21(32):13893-13898.

      摘要 (233) HTML (0) PDF 7.48 M (180) 评论 (0) 收藏

      摘要:施工期重车和运营期行车荷载会影响填土路堤的沉降变形,可能导致路面病害的产生。采用数值模拟对某高速公路坡残积土地基上的不同压实度的黏土填方路堤在施工期重车和运营期行车荷载作用下的沉降变形进行分析。结果表明:施工期重车作用后路堤最大沉降量增大80.8%~103.4%,堤身最大相对沉降量增大125.1%~163.6%,且随压实度的增大而减小。运营期行车荷载产生的路堤最大沉降量和堤身最大相对沉降量增量分别为23.6%~31.1%和27.2%~73.6%。压实度越大,路堤变形受车辆荷载的影响越小,且车辆荷载对堤身压缩量的影响大于对地基的影响。

    • 泡沫沥青和水泥对冷再生混合料性能的影响机理

      2021, 21(32):13899-13905.

      摘要 (209) HTML (0) PDF 8.97 M (145) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究水泥与泡沫沥青两种粘结料对冷再生混合料性能的影响及作用机理,采用力学性能试验、路用性能试验分析了泡沫沥青用量和水泥掺量对冷再生混合料力学特性与路用性能的影响,基于数字图像处理技术、SEM微观图像测试和工业CT无损检测技术,分析了泡沫沥青的分散性状及水泥对泡沫沥青冷再生混合料的强度影响机理。结果表明,增大水泥掺量有助于提高泡沫沥青冷再生混合料的力学性能、高温稳定性与水稳定性,但过多的水泥不利于泡沫沥青冷再生混合料的低温性能,推荐水泥掺量控制为1%~1.8%较为适宜。在3.0%泡沫沥青用量时ITS、UCS、内摩擦角Φ、黏聚力C均达到峰值。泡沫沥青冷再生混合料中的沥青呈独特的“点焊”状分散方式,随泡沫沥青用量增大,试件破坏界面泡沫沥青所占的面积(FFAC)增大,FFAC与ITS两者之间有良好的二次函数关系。水泥水化后形成的加筋结构增大了空隙级配中小于0.1 mm3微孔的数量,减小了冷再生混合料的平均空隙直径,水泥水化后形成的状加筋嵌挤结构具有抑制冻融作用下冷再生混合料内部空隙增大的作用,并且维持空隙级配的稳定。

    • 光纤光栅自感知钢绞线在后张有黏结预应力结构中的监测

      2021, 21(32):13906-13913.

      摘要 (221) HTML (0) PDF 7.44 M (173) 评论 (0) 收藏

      摘要:有效监测后张法有粘结预应力结构在施工过程中产生的短期预应力损失大小是评估整个预应力结构安全性的重要手段。基于对现有预应力损失监测难题及预应力损失计算的理论分析,提出了光纤光栅自感知钢绞线短期预应力损失的监测技术。基于此技术,有效监测了直线及曲线孔道梁的短期预应力损失,并与应变片监测值及理论计算值进行比较。监测结果表明:直线孔道梁短期预应力损失率约10% ,曲线孔道梁短期预应力损失约24% ;对比理论计算值,应变片的误差最大接近10.01%,且同一测点处不同应变片最大差值接近10%,数据离散型较大,而光纤光栅监测到的梁内最终有效应力误差最大仅为4.60%,且在监测过程中始终保持良好的监测性能,可见光纤光栅传感器相比电阻应变片更适合体内预应力监测。

    • 基于新意法理念的连拱隧道设计施工优化

      2021, 21(32):13914-13918.

      摘要 (188) HTML (0) PDF 4.92 M (153) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过采用三维地质建模技术建立乌龙山隧道的三维地质模型,基于新意法的核心理念通过FLAC3D程序对乌龙山隧道中导洞的全断面开挖过程进行了仿真分析,研究表明:在洞口超前管棚作用范围之内,全断面开挖时可无需对掌子面进行预加固;在管棚作用范围之外,通过对掌子面预加固后的不同工况模拟分析,得出玻璃纤维筋可以有效控制顶拱沉降以及减小掌子面挤出位移,用玻璃纤维筋加固掌子面后,顶拱沉降减少约40%,掌子面挤出变形减少约70%,极大的提高了掌子面的安全系数可实现每循环最大进尺三榀钢架(1.8m)的全断面快速开挖,并提出以不同搭接长度对应的掌子面挤出位移的曲线拐点来确定玻璃纤维筋的最小搭接长度。研究结果可为五级围岩的小断面隧道快速开挖提供借鉴。

    • 双线盾构隧道斜交下穿对高速公路的影响

      2021, 21(32):13919-13925.

      摘要 (192) HTML (0) PDF 10.70 M (164) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究盾构隧道斜交下穿施工对既有高速公路工程的影响,以某城市轨道交通盾构下穿工程为背景,采用FLAC3D进行盾构施工三维数值模拟,分析了双线盾构施工对公路路面、路堑边坡的影响规律,评价了施工方案的安全性。结果表明:盾构斜交下穿时,路面沉降呈现三维非对称特征,在公路横断面方向,沉降曲线呈现左低右高的线性规律,在公路纵断面方向,沉降曲线呈现左高右低的不对称“V”形,且横断面方向沉降总是大于纵向沉降;边坡竖向位移大于水平位移,以沉降变形为主,开挖面距边坡坡脚水平距离约为2倍洞径时,边坡位移显著增加,该区段为施工强影响区;双线盾构贯通后,路面最大沉降值为3.15mm,纵向沉降变化率为0.0094% ,边坡最大水平位移为1.2mm,三者均小于变形控制标准,公路路基、边坡无塑性区出现,处于弹性状态,盾构下穿施工对既有高速公路影响较小。研究结果可为类似盾构下穿工程提供参考。

    • 基于刚体动力学-离散元耦合数值方法的复合地层盾构滚刀响应

      2021, 21(32):13926-13932.

      摘要 (187) HTML (0) PDF 8.45 M (149) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着盾构机制造技术的不断进步,隧道工程中使用盾构机的情况愈加普遍。滚刀作为一种优异的掘进刀具,在复合地层盾构机中普遍应用。滚刀在使用过程中处于动态滚动状态,离散多元化的岩土体将导致滚刀的动态状态呈现异常状态,从而导致滚刀和岩土体接触面间存在较大的相对滑动速率。在以往的离散元滚刀模拟中,研究者将滚刀设定为固定转速而未实现滚刀的动态滚动过程。本文使用刚体动力学(RBD)-离散元(DEM)耦合的数值模拟方法,实现了在数值模拟中的滚刀动态被动转动,进一步贴近工程实际。本文以强风化岩为破岩对象,模拟分析了不同贯入度、不同运动速度下的滚刀的动态运动过程。基于本文的初步研究分析发现:滚刀存在最优贯入度区间,低于该区间时滚刀不能进入动态转动状态,大于该区间时改善效果不明显且增大滚刀受力;滚刀启动时受到的扭矩先随滚刀运动而升高,到达某一峰值点附近后开始下降,随后在零值附近波动;滚刀启动峰值扭矩和运动速度正相关;滚刀达到峰值扭矩的时间和运动速度负相关。本文的研究手段可为相关研究者提供参考,本文的研究结果可为盾构刀盘刀具设计及盾构机的操作提供参考。

    • 基于模糊层次分析法的岩溶区土压平衡盾构适应性评价

      2021, 21(32):13933-13943.

      摘要 (209) HTML (0) PDF 5.34 M (142) 评论 (0) 收藏

      摘要:土压平衡盾构作为一种较为先进的隧道掘进机械,由于其安全、可靠等优势,在我国的城市地铁隧道工程施工中得到了广泛的应用。我国南方地区岩溶地层非常普遍,土压平衡盾构在岩溶地层中掘进容易产生“栽头”、刀具不均匀磨损等问题,因此评价岩溶地层条件下土压平衡盾构的适应性是非常有必要的。本文依托南宁地铁4号线2标相关盾构隧道工程,分析岩溶区各方面因素对土压平衡盾构适应性产生的影响,通过层次分析法确定最终的土压平衡盾构在岩溶地区的适应性评价指标,参考已有研究成果结合模糊数学方法确定评价指标的隶属函数,构造了岩溶区土压平衡盾构适应性评价模型,提供了岩溶区土压平衡盾构适应性评价方法。以南宁地铁4号线2标“良良”、“体良”和“清龙”盾构区间所采用的土压平衡盾构机为应用实例,现场盾构施工情况与本文提出的评价方法的评价结果匹配较好。本文提出的岩溶区盾构适应性评价方法对类似地层盾构机评价及应用具有一定的指导意义。

    • 出行感知理论下共享汽车服务模式

      2021, 21(32):13944-13951.

      摘要 (219) HTML (0) PDF 9.71 M (143) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对共享汽车发展混乱、接受率低等问题,以共享汽车企业为对象,基于卢因行为模型,从出行者感知的角度将共享汽车服务模式分为车辆要素和运营要素;利用网络调查、电话访问等多种手段,获取了共享汽车企业服务模式要素现状数据;通过关联规则学习算法,寻找共享汽车运营要素关联度较高的车辆要素,辨别了共享汽车服务模式;从不同服务模式类别的共同特征和不同特征角度,提出了若干积极发展共享汽车的启示性建议。

    • >V航空、航天
    • 变转速对旋翼悬停气动性能影响的试验与分析

      2021, 21(32):13952-13957.

      摘要 (185) HTML (0) PDF 6.37 M (176) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究转速变化对旋翼悬停性能的影响,通过旋翼计算流体力学方法建模分析和缩比模型旋翼台试验的方法,以自研无铰式刚性旋翼为对象,研究了旋翼转速对悬停性能的影响规律。结果表明:基于运动嵌套网格和非定常流场求解建立的旋翼计算流体力学方法对悬停状态的气动性能计算精度较高,最大误差为6.84%;模型旋翼试验数据有效,具有良好的重复性;转速降低后相同总距对应的拉力系数更小,悬停效率拐点对应的拉力系数更大;拉力越小,变转速所节省的功率越明显,低拉力时可节省超过40%需用功率。可见改变转速可以显著提升悬停状态的旋翼气动性能。

    • 倾转旋翼-机翼气动干扰准定常多重参考系仿真和风洞试验

      2021, 21(32):13958-13964.

      摘要 (184) HTML (0) PDF 8.96 M (151) 评论 (0) 收藏

      摘要:倾转过渡状态下气动力的急剧变化是导致倾转旋翼飞行器姿不稳定重要原因。采用风洞试验和数值仿真方法研究前飞状态和倾转过渡状态倾转旋翼对机翼的气动干扰。首先,分别计算了悬停状态标模和前飞状态8038旋翼的拉力,数值仿真结果与试验结果符合良好。然后,针对倾转旋翼-机翼气动干扰建立了计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值仿真模型和搭建了风洞试验平台。结果表明:前飞状态随着前进比的增大机翼气动力系数降低且趋于与单机翼气动特性一致。倾转过渡状态,当旋翼倾角小于75°,随着前进比的增大机翼升力系数由负值逐渐增大。倾转角对机翼气动特性的影响随前进比的增大而降低。分析了倾转旋翼-机翼在升力方向和前飞方向上的气动力,研究结果对进一步完善倾转旋翼飞机设计及试飞试验成功提供了参考。

    • 石墨烯片增强纳米复合材料微米圆柱壳的振动和稳定性

      2021, 21(32):13965-13972.

      摘要 (221) HTML (0) PDF 5.93 M (190) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于一阶剪切变形壳理论和应变梯度弹性理论,研究石墨烯片增强纳米复合材料(graphene platelets-reinforced nanocomposite,GPLRNC)微米圆柱壳的稳定性和自由振动。首先,通过Hamilton变分原理得到系统模型的控制微分方程。其次,利用Navier法获得GPLRNC微米壳的固有频率和临界屈曲载荷的解析解。结果表明,石墨烯片的充填质量和分布模式影响微米壳的稳定性和振动特性。当壳体内部石墨烯片的质量分数给定时,微米壳在石墨烯片的O-GPLRNC分布下具有最高的固有频率和临界屈曲载荷,在X-GPLRNC分布下则反之。此外,材料长度尺度参数、石墨烯片几何尺寸和微米壳几何尺寸对GPLRNC微米圆柱壳的稳定性和自由振动具有重要影响。

    • 不同布局无人作战飞机电磁隐身性能分析

      2021, 21(32):13973-13979.

      摘要 (167) HTML (0) PDF 5.14 M (142) 评论 (0) 收藏

      摘要:无人作战飞机是当前研究热点之一,为研究不同气动布局无人作战飞机的隐身性能,分别建立常规布局A、无尾飞翼布局B、三角形飞翼布局C的电磁模型。采用物理光学法,计算了不同状态的RCS(Radar Cross Section)散射曲线并分析了分布特点、频率及俯仰角响应特性。结果表明,无人作战飞机的电磁散射特性取决于气动布局和结构形式,也与机翼前后缘、机身、进气道、尾喷口、垂尾等细节设计相关,布局A在前后向均有散射波峰,而采用外形隐身技术的布局B、C无明显散射波峰;频率增加时,各布局不同角域RCS均值减小,布局C前向角域最低为-34.308 7 dBsm,俯仰角变化时,受布局结构外形设计影响,算术均值呈振荡变化;布局C在前、后向角域具有最好的多频隐身性能,布局B在前向角域的不同俯仰角隐身性能较好,布局A隐身性能较差。

    • 周期性尾迹对涡轮端区二次流强度影响

      2021, 21(32):13980-13985.

      摘要 (180) HTML (0) PDF 8.82 M (152) 评论 (0) 收藏

      摘要:为进一步认识上游周期性尾迹对涡轮端区流动的影响,分析尾迹与端区二次流结构之间的相互作用,基于高负荷低压涡轮叶型Packb对非定常工况下尾迹与端区流动进行了数值模拟研究,并借助扇形叶栅实验台进行辅助校核。数值研究采用商业CFD软件进行仿真,借助LES模型耦合Smagorinsky亚格子模型,对尾迹造成的端区流动影响进行了分析。研究表明,尾迹的存在使得叶栅出口处的端区二次流强度出现周期性的变化,其增强与削弱作用的交替出现是尾迹在通道中所处位置不同所造成的,利尾迹周期性地对二次流强度的削弱作用可有效减小端区流动损失。

    • 自然风对发机喷流距离的影响

      2021, 21(32):13986-13991.

      摘要 (176) HTML (0) PDF 3.24 M (127) 评论 (0) 收藏

      摘要:为评估起飞点后侧穿越方案的可行性,对自然风影响下的起飞飞机发动机喷流距离进行研究。喷流除了受发动机自身构型影响之外,自然风影响也不可忽略。本文采用CFD数值模拟方法,对自然风影响下的发动机喷流影响距离进行研究。首先,构建DES-SA数值模拟方法,进行标模验证;其次,选取3.5m/s作为自然风风速值,在静风及自然风条件下,结合典型机型发动机实际边界条件,分别对三种机型发动机喷流效应进行数值模拟,得出其在静风和自然风(3.5m/s)条件下的发动机喷流的影响距离。通过对比表明:相比于静风,3.5m/s的自然风在远场对喷流距离有较大影响。可见在研究发动机喷流时不可忽略自然风因素。

    • 高床载单组元肼发动机冷起动过程仿真研究

      2021, 21(32):13992-13997.

      摘要 (181) HTML (0) PDF 3.66 M (146) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了进一步提高飞行器的变轨稳定性,研究高床载单组元肼发动机的冷起动特性,采用模块化建模思想通过管路输送系统、推力装置等功能模块的数学模型,基于Mworks软件构建了基于冷起动延迟的单组元肼发动机仿真系统,并采用实验数据对冷起动过程压力特性进行有效性验证。在保证发动机的稳态室压和冷起动加速性的情况下,分析了对高床载单组元发动机冷起动压力峰的影响因素,得到其关于毛细管长度、限流圈孔径等结构参数的关系。结果表明:贮箱压力的变化对冷起动过程的影响较小;增加毛细管长度会显著降低发动机的冷起动加速性;选取合适的限流圈孔径来减小瞬时流量是抑制冷起动压力峰较为合理有效的方式。

    • >X环境科学、安全科学
    • 双极预荷电装置凝并特性实验研究

      2021, 21(32):13998-14005.

      摘要 (205) HTML (0) PDF 6.32 M (146) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高对微细颗粒物的捕集效率,基于横向双极静电除尘技术,开发出一种线-管式双极预荷电装置。借助多物理场耦合软件,采用电晕放电模块耦合湍流模块,研究其电流体动力学分布规律;搭建实验装置,测试其凝并特性。数值模拟结果表明:双极预荷电装置内同时存在生正、负电晕和产生正、负电荷,具有良好的湍流混合和凝并效果。对中位粒径为1.7 μm硅微粉的凝并实验结果表明:经过预荷电装置后粉尘的粒径分布呈现明显的双峰分布;在平均场强为4~6 kV/cm区间,凝并效率随着外加电压的增加而提高;当外加电压超过11 kV,所有粒径区间粉尘的凝并效率均超过95%。研究结果有助于拓展横向双极静电除尘技术的应用范围,为双极静电技术的推广及工业应用提供参考。

    • 采煤沉陷区水体有机氯农药的污染特征及风险评价

      2021, 21(32):14006-14013.

      摘要 (261) HTML (0) PDF 17.45 M (159) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究采煤塌陷水域不同深度水体有机氯农药(Organochlorine Pesticides,OCPs)的污染特征及风险评价,使用GC-MS对淮南谢桥矿农田塌陷区水体中的OCPs进行质量浓度测定,利用ArcGIS进行OCPs特征污染物六六六和滴滴涕分布特征及来源研究,并选择美国环境保护署(U.S EPA)推荐的健康风险评价模型进行评价。结果表明:OCPs平均含量范围为583.45~797.62 ng·L-1,悬浮物中OCPs平均含量范围为418.03~610.11 ng·L-1,整体呈现出由表层到底层逐渐递增的趋势,研究区水域的OCPs质量浓度在中国水域中处于中等偏上水平,水体中HCHs主要来源于近期林丹等杀虫剂的使用,DDTs主要来源于农业三氯杀螨醇的污染。水体的非致癌健康风险指数为2.320×10-3~6.813×10-3,致癌健康风险指数为6.814×10-7~1.575×10-6,表明沉陷区水体中OCPs对人体未达到致癌风险。

    • 中原城市群重点城市首要污染物日变化特征及成因分析

      2021, 21(32):14014-14021.

      摘要 (232) HTML (0) PDF 3.39 M (177) 评论 (0) 收藏

      摘要:中原城市群重点城市是我国大气污染较为严重的区域之一。利用2017年河南省各地市环保局国控站点和地面监测站提供的首要污染物浓度和气象要素24h连续监测数据,分析得到2017年首要污染物占比和首要污染物浓度的日变化特征,采用相关分析法和主成分回归分析法得到各首要污染物之间的相关性及气象因子对首要污染物的影响。结果表明,2017年中原城市群重点城市首要污染物主要由PM2.5、PM10和O3组成;一天中,PM2.5呈双峰变化,主峰值出现在8:00-9:00,次峰值出现在22:00,谷值出现在下午16:00;PM10小时浓度呈三峰变化,主峰值出现在9:00,次峰值出现在1:00和21:00左右,主谷值出现在15:00,次谷值出现在0:00和5:00;O3小时浓度呈单峰变化,峰值出现在15:00,谷值出现在7:00左右;PM2.5在低温、高压、中等偏高的湿度、较弱风的条件下利于积累,PM10在低温、高压、中等偏高的湿度、较弱风的条件下易于积累,O3在高温、低压、中等偏低的湿度、强风的条件下易于生成与积累;对PM2.5、PM10浓度影响最大的两个气象因子是气温和气压,对O3浓度影响最大的两个气象因子是风速和气温。

    • 细水雾粒径改变对电缆火灾的影响

      2021, 21(32):14022-14027.

      摘要 (236) HTML (0) PDF 16.72 M (151) 评论 (0) 收藏

      摘要:综合管廊中电缆存在一定的火灾危险性,为研究高压细水雾对综合管廊的灭火效果,针对I型结构地下综合管廊,通过火灾数值模拟软件在综合管廊中开展不同粒径细水雾条件下灭火模拟。分析温度场、烟气流动以及能见度变化情况,对管廊内在相同火源功率下不同粒径细水雾灭火效能分析发现,选定的六种粒径细水雾中,200 μm细水雾具有快速降温效果,50 μm细水雾灭火效果最好,细水雾粒径越小对烟气层沉降的影响越显著。

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