• 2021年第21卷第4期文章目次
    全 选
    显示方式: |
    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 中国煤矿资源勘察及开采过程中的物探技术现状及发展趋势

      2021, 21(4):1237-1248.

      摘要 (1743) HTML (0) PDF 7.30 M (737) 评论 (0) 收藏

      摘要:以煤为主的能源结构、复杂的地质条件和开采技术决定了我国物探技术的发展具有自身的特点,其技术发展对于煤矿安全生产具有重要意义。详细阐述了七种矿井物探技术,分析了矿井物探技术存在的不足,针对矿井物探技术存在的问题,提出了未来应向精度高、探距大、分辨力强的方向发展;将传统的物探技术与智能化开采相结合,在开和掘中实时探测与解释,提高煤矿生产效率;随着我国煤炭资源开采深度不断增大,需提高大深度探测的精度问题;探测中开展多种物探技术耦合研究,克服单一物探技术的局限性,结合裂隙、渗流、地球物理场的耦合分析,完善观测方法与技术,研制新型物探技术。

    • >TN电子技术、通信技术
    • 水声通信网络信道建模与仿真研究进展

      2021, 21(4):1249-1261.

      摘要 (1183) HTML (0) PDF 4.26 M (517) 评论 (0) 收藏

      摘要:水声通信网络在海洋目标定位和导航、资源勘探和开发、环境感知和监测等领域有重要应用,其中水声信道特性研究及其建模与仿真是建立通信网络的基础,而目前水声通信网络中的信道建模与仿真尚未有公认的标准方法。因此,本文基于对水声信道传播特性的分析,探讨了典型水声信道特性给水声通信网络设计带来的挑战;对比了经验模型、声场模型、基于本征路径的多径信道模型和基于统计特性的时变信道模型等水声信道模型,仿真结果表明水声信道结构的变化明显影响接收性能;阐述了基于水声信道特性的水声网络仿真工具和方法,分析了其特点;最后进行了总结,并展望了未来水声通信网络信道建模与仿真的发展方向。

    • >P天文学、地球科学
    • 云微物理参数化方案对青藏高原一次对流云降水模拟的影响

      2021, 21(4):1262-1271.

      摘要 (772) HTML (0) PDF 8.07 M (490) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 基于深度学习的二维航空大地电磁数据反演

      2021, 21(4):1272-1278.

      摘要 (864) HTML (0) PDF 3.16 M (423) 评论 (0) 收藏

      摘要:航空大地电磁法以其机动灵活、效率高等优点,适用于在地势崎岖的偏远环境中开展快速普查作业。目前,针对二维航空大地电磁数据的反演研究,大多采用对目标函数求解偏导数的方式进行,这会造成反演结果对初始模型依赖高,且极易陷入局部极小值。为解决上述问题,本文首先从麦克斯韦频率域方程组出发,推导了倾子响应计算公式。其次,采用有限单元法计算异常体地电模型倾子响应,并结合地下电阻率值标签,构建了深度学习样本数据集,采用卷积神经网络顺利实现了二维航空大地电磁数据反演。最后,针对不同埋深的二维异常体地电模型,分别采用传统电磁反演和深度学习反演方法进行反演研究,对比分析了不同反演方法反演结果。最终结果表明:相较于传统电磁反演方法,采用深度学习反演方法进行二维航空电磁数据反演,反演速度更快,准确度更高。

    • 微破裂向量扫描在L606-6井压裂微震监测中的应用

      2021, 21(4):1279-1287.

      摘要 (636) HTML (0) PDF 6.78 M (426) 评论 (0) 收藏

      摘要:辽河油田于2018年2月10日对L606-6井垂深2940 m附近的邻近5个油层进行了水力压裂合压,同时应用微破裂向量扫描技术(Vector Scanning, VS)实施了地面微震监测。监测的目的是评估压裂及地面监测质量。监测过程严格执行了安静处布台和有效去噪等应用VS的必要条件,最大限度地提高了信噪比,获得了微震释放能量的平均最小信噪比为3.6%;监测结果可靠。最终压裂缝网带的基本参数是:长度400 m,走向或主方位NE30,破裂面积约6.4×104 m2;缝网主要由可分为主方位NE30及共轭方位NE90的两组子缝组成;总体缝高≥50 m。本次监测到的微震活动特性及相关推论是:时间间歇性和空间随机跳跃性明显,开始破裂需要的积累能量的时间较短,以后逐渐延长;缝网形成过程中每个重要时段的微震群发生的地域和范围仅是整个最后裂缝带中的局部,包括稍远处被诱发的震群,直到形成最后缝网;除几个构成缝网主要形状的特征时段外,多数微震活动的重要时段显示了这些微震在加密缝网,或者“填空”;此地域的最大主压应力的方向很可能在水平方向,且在NE30和NE90之间。这是一次较典型的水力压裂及其微震监测。借鉴L606-6井地面监测结果,对该块在L606-6井附近的三口井进行了压裂,并进行了井中微地震监测,四口井的裂缝走向和尺度基本一致,某种程度上验证了地面监测结果的可靠性。

    • >S农业科学
    • 大量元素的缺乏对蓝莓营养生长和气体交换参数的影响

      2021, 21(4):1288-1294.

      摘要 (787) HTML (0) PDF 2.17 M (461) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】探讨大量元素缺乏时蓝莓的营养生长和气体交换参数的变化特征,为蓝莓的营养施加和优质栽培提供理论依据。【方法】以三种蓝莓幼苗(蓝丰、绿宝石、公爵)为材料,采用水培法,在缺素处理开始时用美国产LI- 6400 型便携式光合作用测定仪测定叶片的气体交换参数,每2周测定一次直至缺素处理停止,共培养56天。并在缺素处理停止时测量幼苗的株高,基径和根体积。研究缺氮(-N)、缺磷(-P)、缺钾(-K)对三种蓝莓的营养生长和气体交换参数的影响。【结果】结果表明:(1)缺素显著影响了蓝莓的正常营养生长,具体表现为-N胁迫下三种蓝莓的株高显著低于对照组(CK);在-P胁迫下,只有蓝丰的株高和根体积,绿宝石的基径与对照组(CK)无显著差异;在-K胁迫下,只有蓝丰的根体积,绿宝石的基径、公爵株高和根体积与对照组(CK)无显著差异。(2)缺素培养时,三种蓝莓的净光合速率(Pn)、暗呼吸速率(Rd)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均显著低于CK,而胞间二氧化碳浓度(Ci)却显著高于CK。并且Pn在-N胁迫0-14d时显著下降,在-P和-K胁迫0-14d时任能维持在较高的水平。【结论】缺素显著影响了蓝莓的正常营养生长,蓝莓的株高、基径和根体积增长受明显抑制。蓝莓的Pn对氮元素的缺乏反应敏感;并且缺素导致非气孔因素的光合作用受阻,二氧化碳同化效率降低,显著影响了蓝莓进行光合作用、呼吸作用和气体交换,抑制了其正常生长。

    • 基于元胞自动机的高原林火蔓延三维可视化模拟

      2021, 21(4):1295-1299.

      摘要 (675) HTML (0) PDF 2.10 M (412) 评论 (0) 收藏

      摘要:森林火灾威胁森林安全,导致生命财产与环境损失,动态模拟森林火灾对于预判森林火灾发展趋势,减少森林火灾危害,科学开展森林火灾灭火工作具有重要理论与现实意义。为更加形象、直观地展示林火三维可视化,将GIS三维可视化与元胞自动机模拟功能相结合来模拟林火蔓延,并借助王正非与毛贤敏模型,定义元胞状态转换规则函数,计算中心燃烧元胞单元在8邻域方向上的蔓延速度分量,最后以云南省安宁市温泉镇为案例区域,针对云南省“3.29”火灾,选择温泉镇地形 、气象 、植被等数据,模拟了“3.29”火灾林火蔓延三维可视化过程,在森林火灾实时动态监测方面具有重要指导意义。

    • >TB一般工业技术
    • 复合材料结构侧向高速弹丸冲击研究

      2021, 21(4):1300-1304.

      摘要 (578) HTML (0) PDF 2.67 M (379) 评论 (0) 收藏

      摘要:进行了高速弹丸冲击试验研究了复合材料层压板侧向冲击的损伤情况,利用有限元方法建立了碳纤维增强树环氧基复合材料的三维冲击失效模型,研究计算了高速弹丸侧向冲击载荷下复合材料的失效过程。对比模拟结果与试验结果,发现两者吻合较好。研究发现侧向冲击损伤区域呈半圆状并且上下对称,侧向冲击损伤区域远大于面内冲击损伤区域,损伤模式主要表现为基体的开裂和基体的分层。研究采用的三维Hasin损伤判据与界面单元联合仿真的方法可得到与试验吻合的计算结果。

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 不同裂缝倾角诱导井底岩爆动态演化数值模拟

      2021, 21(4):1305-1311.

      摘要 (694) HTML (0) PDF 4.16 M (454) 评论 (0) 收藏

      摘要:氮气钻井钻遇致密砂岩裂缝圈闭导致井底岩爆是邛崃1井恶性井喷事故的根本诱因,针对岩爆的动态演化过程进行系统分析并形成正确认识是恢复氮气钻井技术良性发展的紧迫需要。应用多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics 4.3,建立井底逐渐接近裂缝的数值模型,基于致密砂岩岩体内部微裂缝起裂时对应的等效塑性应变为判断标准,分别应用CWFS-DP(cohesion weakening and frictional strengthening-CWFS)强度准则、DP强度准则及MC强度准则进行平行数值计算,得出了不同裂缝倾角诱导井底岩爆的动态演化过程。研究表明,裂缝倾角越大,失稳的临界距离越大,且岩爆碎屑的体积也越大。水平裂缝诱导井底岩爆的临界距离最短,为0.36m,岩爆体积也最小,为0.096 m3,75°倾角裂缝临界距离最长,为0.42m,岩爆体积为0.198 m3。该研究成果系统地解释了DX1井随钻监测参数的异常变化,不仅可为岩爆的防治提供理论基础,而且在石油工程领域可为深部岩体动力学失稳研究提供一个新的视角。

    • 急倾斜厚煤层采空区稳定性分析及注浆治理效果评价

      2021, 21(4):1312-1317.

      摘要 (676) HTML (0) PDF 2.21 M (376) 评论 (0) 收藏

      摘要:以某急倾斜厚煤层采空区为对象。首先,通过数值模拟软件进行空区形成模拟,分析最大主应力与竖向位移特征,结合实测数据评价模拟的符合性。结果表明:空区上覆岩层偏向下山煤柱处、上山煤柱偏向下伏岩层处、上覆岩层与上山煤柱交汇处随着集中应力的减小而初期破坏减弱;空区下伏岩层偏向上山煤柱处、下山煤柱与下伏岩层交汇处、下山煤柱偏向上覆岩层处随着应力的增大而初期破坏增强;地表模拟与实际沉降量高度吻合,本次模拟能反映空区围岩实际情况。其次,进行空区煤柱失稳模拟,分析并评价围岩的稳定性。表明:空区场地最大剩余沉降量为0.3~0.9 m,能破环建筑地基,空区围岩处于失稳状态。最后,模拟空区注浆充填治理,结合现场监测数据评价治理效果。表明:现场与模拟监测点最终竖向位移差值在-2.3~8 mm范围,两者基本一致,注浆治理效果显著。可见注浆充填法能有效治理当地类似急倾斜厚煤层采空区失稳问题。

    • 体液无机离子在镁表面的腐蚀机理

      2021, 21(4):1318-1326.

      摘要 (561) HTML (0) PDF 4.19 M (400) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用分子动力学模拟方法计算了体液中无机离子CL-、SO42-、HCO3-和HPO42-在镁表面的腐蚀机理,并用紫外光谱实验对模拟的结果进行进一步解释及验证。对扩散系数的研究结果表明:体系加入无机离子后,无机离子的活性较大,其破坏了水分子的稳定结构,模拟体系的扩散系数明显增大。对径向分布函数的研究结果表明:不同离子溶液与Mg(0001)表面的主要作用力为化学键Mg-O,其会很大程度地破坏镁致密的晶格结构,使镁的表面结构变得疏松有孔。其次,溶液中的CL-、SO42-、HCO3-和HPO42-会通过孔隙进入镁结构内部,通过Mg-CL、Mg-S、Mg-C和Mg-P间相互作用力拉大Mg-Mg的键长,使得其结构更加疏松,进一步加快其腐蚀进程。对反应产物的研究表明,加入CL-以后,MgOXH2X的含量基本没变,但是体系中生成了大量的HCL,使镁的腐蚀大幅度加快。加入SO42-以后,O原子会把Mg原子拉出Mg层,Mg原子会溶入溶液,从而使镁层腐蚀。加入HCO3-以后,HCO3-会和已经遭到破坏的水分子的O原子结合重新生成H2O和CO2, 而另一方面,HCO3-会对H2O产生破坏,生成H3CO4。一方面,Mg会和水分子结合,引起镁的腐蚀,另一方面,弱酸H3CO4也会引起镁的腐蚀,但其影响作用很小。HPO42-的加入,生成的MgOXH2X很少,对镁腐蚀的影响作用很微弱。弱酸H2PO4的生成,对镁的腐蚀作用的影响也不明显、很微弱。

    • >TE石油、天然气工业
    • 一种变系数动态剩余油饱和度方程的构建

      2021, 21(4):1327-1333.

      摘要 (539) HTML (0) PDF 1.63 M (366) 评论 (0) 收藏

      摘要:油田开发中后期,地下剩余油的评估一直是油田开发的重要工作。当前比较精确的评估工作是在开发区块钻更多的加密井,并利用测量的井曲线进行剩余油评价,但这种方式会增加更多的开发成本。依据油田采油井开采过程中的实际含水率推演地下岩层剩余油饱和度状况有助于油层开采方案的制定。针对岩心样品实验测定的油水相对渗透率反映了产水率与含水饱和度之间的理论关系。依据油水两相渗流理论,应用大庆长垣6口密闭取心井17块岩样的相对渗透率实验数据,研究给出由孔渗参数计算的因次法渗饱公式系数,进而构建由含水率计算含水饱和度的公式。依据该公式,可以得出不同孔渗性质的储层,即使产水率一致,储层层内的剩余油饱和度并不相同的规律认识。将研究成果应用于研究区1口新钻加密井剩余油饱和度的预测中,给出了与油藏开发相符合的开采建议,取得好的应用效果。

    • 东营凹陷永安地区古近系沙三段物源

      2021, 21(4):1334-1341.

      摘要 (561) HTML (0) PDF 5.76 M (334) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文通过岩石稀土元素的分布模式、重矿物组合特征和岩屑组成特征等方面的对比,对东营凹陷永安地区沙三段地层进行了物源分析。研究发现:永安地区沙三下亚段和沙三中亚段稀土元素分布特征具有明显的混源特征,沙三上亚段稀土元素分布特征和太古界片麻岩类最为相似;重矿物分析显示沙三中、上亚段太古界变质岩(片麻岩)源岩较多,沙三下亚段中生界火成岩、碎屑岩源岩相对较多;岩屑特征分析显示永安地区不同井区有不同的物源方向,介于凸起之间的多具有多向混源的特征。

    • 鄂尔多斯盆地安塞地区长7地层应力场模拟

      2021, 21(4):1342-1349.

      摘要 (561) HTML (0) PDF 6.57 M (396) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 川西深层碳酸盐岩岩溶储层预测

      2021, 21(4):1350-1361.

      摘要 (564) HTML (0) PDF 25.89 M (570) 评论 (0) 收藏

      摘要:川西北部九龙山地区深层茅口组碳酸盐岩沉积后遭受剥蚀和淋滤溶蚀作用,岩溶体储层较发育。茅口组作为下二叠统重要产气层系,具有巨大的天然气勘探潜力。为了进一步提高岩溶体储层的预测精度,通过开展岩溶体上覆地层反射结构分析,茅二段岩溶体地震相研究,茅口组剥蚀后的微古地貌恢复,岩溶体地震属性特征分析等研究工作,对茅二段岩溶体分布情况进行了定性综合预测。利用伽玛反演方法预测茅二段生屑灰岩,并在此基础上通过研究采用多属性储层孔隙度反演预测方法进行茅二段岩溶体储层的定量预测。研究结果表明,定性-定量预测相结合的储层预测方法,对茅二段岩溶体储层的刻画更为有效、可靠,从而为川西北九龙山地区茅口组的开发规划和选区提供重要依据。

    • 页岩吸附气壁面扩散机理及现场应用

      2021, 21(4):1362-1366.

      摘要 (466) HTML (0) PDF 1.60 M (356) 评论 (0) 收藏

      摘要:与常规天然气藏开发不同,页岩气藏无机质与有机质孔隙中的吸附气对开发的影响不可忽略。为准确表征混合气体吸附解析过程中的真实气体效应,本文建立了页岩气壁面扩散模型。将模型与现场数据结合,分析表明:吸附位点覆盖率与气藏压力呈正向关系,即随着压力升高,吸附厚度平均值增大。在现场实践中,应适当进行降压开发,维持壁面吸附气向游离气的转化;对于现场实践而言,注入二氧化碳等分子直径较小的工作气体可有效降低吸附层厚度,进而减小体相气体扩散过程中的堵塞系数,提高页岩气井产能;在矿场对气井产能的评价当中,不考虑实际气体在高压条件下的短程排斥力作用,将导致气井产能预测值偏低。

    • 压裂裂缝间距优化设计

      2021, 21(4):1367-1374.

      摘要 (579) HTML (0) PDF 2.32 M (368) 评论 (0) 收藏

      摘要:在多裂缝压裂设计中,如何合理设置水力裂缝间距,最大限度形成缝网是储层改造过程中的关键问题。水力裂缝的形成会在裂缝周围产生诱导应力使得储层的应力差异(σH-σh)得到改善。本文根据单条水力裂缝诱导应力的解析解提出了一种简便的裂缝间距设计方法,从而能最大限度促进复杂缝网形成。本文以平面二维水力裂缝的线弹性应力场为基础,采用应力叠加的方式来计算,通过调整水力裂缝间距将储层应力差(σH-σh)缩小至能够形成缝网的范围以内,构建最佳的射孔簇间距。当单条水力裂缝净压力足以使原有水平主应力(σH和σh)方向发生反转时,应力反转区的宽度2c即为最佳裂缝间距;当单条水力裂缝不足以使水平应力发生反转时,可通过两条裂缝间诱导应力的叠加协同效应,使得裂缝之间地层的水平地应力差(σH-σh)降低至缝网形成的门限应力差以内,使中间新插入的裂缝能够形成网状裂缝,据此来进行缝间距优化;当进行多级压裂时,所有水力裂缝所产生的诱导应力可以依次相互叠加获得,然后进行裂缝间距优化;通过本文的研究,提出了储层改造的最佳裂缝距的计算方法,可为水平井多级压裂工艺参数的优化设计提供参考。

    • >TH机械、仪表工业
    • 基于遗传算法-BP神经网络的径向式导叶多级泵水力性能优化

      2021, 21(4):1375-1381.

      摘要 (866) HTML (0) PDF 1.91 M (428) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对径向式导叶多级泵内部流动状态复杂多变而导致其水力性能曲线难以精确测量的技术难题,本文采用GA算法(遗传算法)迭代优化BP神经网络的权值与阈值,构建了基于GA-BP神经网络的径向式导叶多级泵水力性能预测模型,以MD500-57型径向式导叶多级泵为研究对象,建立了输入层为13个神经元、隐含层为10个神经元、输出层为2个神经元的GA-BP神经网络,采用正交试验方法设计了试验参数的正交试验方案,运用数值模拟计算方法对正交试验方案进行求解,获得了试验参数的训练样本,并对神经网络进行训练与测试,计算了过流部件关键几何参数的最优组合方案,通过试验表明优化后该多级泵在设计工况下扬程增加了2.4m,效率提高了3.34%,且高效区范围变宽。

    • >TK能源与动力工程
    • 蓄热体与换热时间的数值模拟分析

      2021, 21(4):1382-1387.

      摘要 (732) HTML (0) PDF 2.54 M (374) 评论 (0) 收藏

      摘要:运用Ansys里的Fluent模块功能,从流体初始速度、蓄热体结构数值以及换向周期等几个因素对其换热性能的影响进行了数值模拟,可得到蓄热室内部和面壁在蓄热和冷却期间的温度云图。研究表明(1)蓄热体换热过程中温度随时间变化的规律;(2)运用数值分析的方法对蓄热室内部从初始状态到稳态工作过程进行了模拟,得到并分析了在工作运行中烟气和空气出口温度的改变状况;(3)分析稳态时的加热和冷却末期时间段蓄热体内部温度情况。可以在接下来的研究换热机制中奠定良好的基础。

    • >TL原子能技术
    • AP1000核电站蒸汽发生器主给水管道双端断裂事故下第一跨空间三维流动特性数值模拟

      2021, 21(4):1388-1393.

      摘要 (614) HTML (0) PDF 3.47 M (422) 评论 (0) 收藏

      摘要:AP1000核电厂第一跨空间内布置了设备冷却水系统(CCS)驱动泵,能够保证核电厂事故工况下设备冷却水系统、余热排出系统等关键安全系统的正常运行,从而保证核电厂安全。然而在蒸汽发生器主给水管道双端断裂事故下,大量的水会泄放到第一跨空间内,对第一跨空间内的关键设备造成严重威胁。因此,本文对AP1000核电站蒸汽发生器主给水管道双端断裂事故下第一跨空间内泄放流体三维流动特性进行数值模拟研究。采用ANSYS系列软件,建立第一跨空间三维模型,基于两相流VOF模型,计算冷却剂喷放事故下,第一跨空间内流动特性及水位变化规律。计算结果表明,破口水从入口进入第一跨空间后在5. 334 m层漫流,绝大部分泄放水通过该层设置的预留开孔流出,部分水在该层堆积。但是,由于设置挡水沿,泄洪水并未漫流到0 m层与-3.8 m层,随着冷却剂喷放引发给水泵跳泵,第一跨空间内水位将逐渐下降,不会造成重要设备防水台的漫流淹没。计算结果对核电厂主要泄洪途径、关键设备布置设计与优化提供了数值参考。

    • >TM电工技术
    • 一种关联层次赋权与离散模糊数的变电设备评估方法

      2021, 21(4):1394-1401.

      摘要 (674) HTML (0) PDF 1.37 M (317) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决变压器状态评价指标的单一性导致其状态评价可靠性低等问题,提出一种基于层次赋权与离散模糊数的变压器状态评估模型。首先,通过构建层次分析法赋权模型,关联变压器设备多个关键指标形成评价体系。进一步地,为了更合理地区分评价等级,降低不同等级之间的交差性和相似性,采用多等级的模糊语言描述变压器状态,将基于多指标的设备评价通过离散模糊矩阵映射到隶属度空间,再根据隶属度原则确定设备状态。最后,在实际案例上测试,结果表明模型评价等级基本与实际变压器状态一致,验证了基于上述模型的评价结果能够合理反应变压器状态,进而为电力系统设备评价决策、检修、延长设备使用寿命等提供参考依据。

    • 基于虚拟同步机电力电子变压器直流电压平衡控制策略

      2021, 21(4):1402-1408.

      摘要 (474) HTML (0) PDF 5.21 M (323) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 异性导电媒质对直流接地极跨步电压分布的影响

      2021, 21(4):1409-1414.

      摘要 (473) HTML (0) PDF 2.70 M (359) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究异性导电媒质对直流接地极跨步电压分布的影响,通过CDEGS建立了水平双圆环直流接地极模型,计算了极址外部附近以及极址区域内存在异性导电媒质时的跨步电压分布,结果表明:当接地极极址外部附近存在一块高(低)电阻率的异性媒质时,将会使外环靠近异性媒质区域的溢流密度及跨步电压下降(升高);当极址内部的表层局部区域存在一块高(低)电阻率的异性媒质时,将会使位于异性导电媒质的环段的溢流密度下降(升高),但跨步电压却反而增加(降低);当极址内部的下层局部区域存在一块高(低)电阻率的异性媒质时,将会使位于异性导电媒质的环段的溢流密度和跨步电压同时降低(升高)。研究成果可为直流输电工程中接地极设计及选址提供参考。

    • 基于反激式变换器的锂电池组主动均衡电路

      2021, 21(4):1415-1421.

      摘要 (486) HTML (0) PDF 2.63 M (334) 评论 (0) 收藏

      摘要:串联锂电池组大多采用相邻电池单体间能量转移的方式进行均衡,均衡效率低、时间长。为提高锂电池组的均衡效率,本文提出一种基于反激式变换器主动均衡电路拓扑。该电路拓扑包含4个均衡模块,利用耦合电感作为储能元件将能量从电量高的电池单体转移至其余电池单体。该拓扑结构简单,便于控制,且各模块可同时均衡,有效提高均衡效率、缩短均衡时间。在Matlab/Simulink中仿真,与传统多电感均衡电路和基于双层Buck-Boost均衡电路进行对比。结果表明,本文所提出均衡电路效率高且能达到较高精度,有效提高均衡速度,缩短均衡时间。

    • >TN电子技术、通信技术
    • 布里渊光时域反射技术应用于模型实验测试的研究

      2021, 21(4):1422-1428.

      摘要 (614) HTML (0) PDF 3.07 M (375) 评论 (0) 收藏

      摘要:布里渊光时域反射技术凭借其体积小,结构效应低、数据采集效率高等优点在模型试验中应用具有较大的优势。本文针对布里渊光时域反射技术(Brillouin Optical Time-Domain Reflectometer,简称BOTDR)应用于模型试验中存在距离分辨率相对较大的问题设计试验,考虑光纤位置约束影响因素定义了光纤空间密度,研究了光纤布设长度、型式、植入密度对测试结果的影响。研究结果表明:当试块内部传感光纤长度小于其应变采集仪的距离分辨率时,监测到的结果很难反应试块实际应变情况;当试块内部光纤长度大于光纤应变采集仪分辨率时,随着试块内部光纤长度的增加,相对应变离散度逐渐降低,但同时也受到光纤布设方式的影响;随着光纤植入长度的增大,试块开裂荷载呈现出先增大后减小的趋势;随着光纤空间密度的增大,试块开裂荷载先增大后减小。

    • 物联网专用频点自组网驱动路由协议算法分析

      2021, 21(4):1429-1434.

      摘要 (576) HTML (0) PDF 1.93 M (316) 评论 (0) 收藏

      摘要:物联网专用频点自组网应用于电力检测和环境监测等领域,该网络采用多跳汇聚树路由网络组网,但网络节点能量消耗容易出现不均衡现象,当节点数增加时易产生链路故障。针对此问题,设计一种改进物联网专用频点自组网驱动路由协议算法。以感知现场、汇聚节点和Internet为主要结构,构建物联网专用频点自组网网络模型,模型采用MPR集合综合选取节点机制,以网络节点总能量消耗总和以及能量代价为基础,通过节点优化目标函数,确保自组网能量消耗处于均衡状态;通过网络路由协议改进算法,采用最小覆盖集实现物联网专用频点自组网链路故障的修复。结果表明,所分析算法对路由链路信息转发具有很好的吞吐性能,提高网络数据传输性和连通性,且可增加节点生存时间,提升数据包到达率和控制数据量。

    • 基于改进YOLOv3的合成孔径雷达影像舰船目标检测

      2021, 21(4):1435-1441.

      摘要 (811) HTML (0) PDF 4.82 M (439) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高SAR影像舰船目标的召回率和准确率,降低漏检率,通过以YOLOv3为检测框架,对anchor boxes生成机制进行改进,提出了利用K-median++生成anchors的聚类算法。结果表明不当的初始聚类中心会降低anchor boxes的MeaIOU;同时由于SAR舰船数据集存在少量大尺寸box(离群数据点),因此在实验中使用中位数代替平均值,对簇群计算聚类中心,聚类后anchor boxes的MeanIOU高达77.10%,在K-means基础上提高了3.7个百分点,并且减少了迭代次数,计算量得到大幅度降低。可见相比传统基于K-means的YOLOv3,检测效果有了明显提升,召回率达到92.21 %,mAP达到93.56%,分别提高了2.55和3.82个百分点。

    • 基于信息层的捷联惯导信号反演技术

      2021, 21(4):1442-1447.

      摘要 (559) HTML (0) PDF 2.07 M (360) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对惯性导航的器件价格昂贵且建模复杂,以及GNSS/INS组合导航对信息传递速度较慢的问题,提出了一种基于信息层的捷联惯导信号反演技术。在整理归纳了惯性导航中常用坐标系的定义后,首先给出了根据已知的原始目标的欧拉角进行姿态矩阵的计算;然后重点讨论了如何根据已知位置、速度和姿态矩阵,反演其比力、角速度;最后叠加误差得到仿真条件下的惯导器件测量值。仿真结果表明:从一段运动轨迹中反演得到的比力和角速度,是以信息帧格式模拟输出惯导器件测量值,再应用惯导方程进行验证,得到的结果误差符合惯导系统误差允许范围。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 基于广义线性模型的混合属性数据聚类方法

      2021, 21(4):1448-1453.

      摘要 (484) HTML (0) PDF 1.63 M (354) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对混合属性数据聚类难度高的问题,提出一种基于广义线性模型的混合属性数据聚类方法。首先,构建低阶多元广义线性模型处理海量数据聚类问题,考虑数据属性的时间特性,获取属性时间序列矩阵;然后,基于优化K-prototypes聚类方法处理混合属性数据时,考虑属性的时间序列矩阵;最后,在考虑样本同聚类中心距离基础上兼顾已知样本信息内容,采用优化方法计算数据相异度、样本与聚类集间距离,当聚类结果趋于平稳时终止运算,输出聚类结果。为验证基于广义线性模型的混合属性数据聚类方法的有效性展开实验分析,结果显示:本文方法经过较少次迭代即可优化划分混合属性数据聚类集,聚类适应度值在0.88~0.94之间,适应度优,该方法可准确体现样本间差异,是一种准确度高的混合属性数据聚类方法。

    • 双变量串级PID板球控制系统的设计与实现

      2021, 21(4):1454-1458.

      摘要 (550) HTML (0) PDF 2.98 M (393) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统单级PID只适用于单一变量的简单线性对象,不适用于板球系统这种复杂的多变量、非线性系统。基于对板球系统物理模型研究,提出了一种基于串级PID的板球控制系统,小球的位置和速度同时作为反馈量,实现了对两个变量的同时控制,并设计了板球系统硬件结构,进行了实际验证。测试表明,所提出的板球控制系统调节时间短、超调量小、误差小,且有一定的抗干扰能力。

    • 基于深度学习的高分六号影像水体自动提取

      2021, 21(4):1459-1470.

      摘要 (627) HTML (0) PDF 14.19 M (487) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究高分六号(GF-6)卫星多光谱相机(PMS)影像提取水体的潜力,分别构建全卷积神经网络(FCN-8s)、U-Net及U-Net优化(VGGUnet1、VGGUnet2)等4种神经网络进行了水体提取研究。基于水体提取结果对比分析,确定优选模型为VGGUnet1;提出基于组合损失函数FD-Water loss(focal-dice-water loss)的VGGUnet1网络模型,并与归一化差分水指数(NDWI)阈值法、最大似然分类法、支持向量机分类法等方法比较。结果表明:基于FD-Water loss 损失函数的VGGUnet1网络模型能有效提取水体目标,增强小面积水体识别能力,减少水体错分、漏分现象,提高水体提取效果。可见全卷积神经网络在GF-6遥感影像水体提取方面具有可行性,为后续该领域的进一步研究应用提供了参考。

    • 基于AM5708的智能多目标跟踪监控系统设计

      2021, 21(4):1471-1476.

      摘要 (589) HTML (0) PDF 2.25 M (403) 评论 (0) 收藏

      摘要:监控系统的视频序列往往受到环境噪声、运动目标繁多和目标遮挡的影响,针对传统视频监控无法对人员实施有效检测、跟踪和计数的问题,设计了一种基于ARM的智能多目标跟踪监控系统。从整体性角度阐述了系统硬件设计方案和软件环境搭建。在算法实现方面,基于改进的自适应高斯混合模型和卡尔曼滤波实现了目标检测和跟踪,引入匈牙利算法进行数据关联来解决多目标跟踪的任务指派问题,同时利用检测目标和预测目标之间的欧式距离以及卡尔曼滤波解决了遮挡问题。实验结果表明,本系统在场地和摄像头视角有限的情况下可以有效跟踪到6个运动目标,其平均处理能力保持在18帧/s。

    • 基于线结构光点云三维重建的弯管形工件测量方法

      2021, 21(4):1477-1482.

      摘要 (432) HTML (0) PDF 4.08 M (319) 评论 (0) 收藏

      摘要:弯管形工件在化工、冶金生产中应用广泛,对其截面参数要求精确度极高,但该类工件由于内外形状不规则,人工测量效率低、细节捕捉度差、出错率高,难以满足工业在线实时检测的要求,因此提出使用线结构光扫描获取弯管外形三维点云数据的方法对弯管截面进行实时测量。使用已标定好的线结构光三维测量平台扫描约以4.3cm/s移动的弯管模型并获取其点云数据,对点云数据进行最近点迭代法配准、高斯滤波去噪、改进的角度偏差法简化,然后采用Delaunay三角网生长算法对点云进行三维重构,并对重构模型的宽度、半径、内径进行拟合测量。实验测量过程约耗时约20s,测误差小于0.05mm,结果表明该方法具有较高的精确度与准确性,可大幅度提升工件检测效率,有良好的工业应用前景。

    • 新一代国家突发事件预警信息发布云服务平台设计与实现

      2021, 21(4):1483-1488.

      摘要 (557) HTML (0) PDF 4.93 M (363) 评论 (0) 收藏

      摘要:新一代国家突发事件预警信息发布系统为了在突发事件发生前,能够权威、及时、有效的发布预警信息,争取更多的时间做好灾前应对准备,减少人员伤亡。平台在设计与实现上基于云服务模式,将系统架构分为软件服务层(SaaS)、平台服务资源池(PaaS)、数据共享服务资源池(DaaS)、基础设施资源池(IaaS)。本文分别从平台架构、功能和信息接口、数据流程进行了详细描述,提出国省两级节点建设的设计和实现思路,为现在及未来各级预警发布系统建设提供科学、合理的参考。

    • >TU建筑科学
    • 基于仿生子结构的铝合金板式节点拓扑优化

      2021, 21(4):1489-1498.

      摘要 (448) HTML (0) PDF 4.46 M (321) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对铝合金板式节点自重大且应用传统拓扑优化效果不佳的问题,在子结构拓扑优化的基础上利用仿生学原理提出一种仿生子结构划分方法,显著改善了铝合金板式节点的拓扑优化效果,并构建一种轻质高强的新型铝合金节点。首先以Y型节点为例提出仿生子结构拓扑优化的基本思路和数学模型并验证了该方法的有效性,然后应用该方法对传统铝合金板式节点进行拓扑优化研究。优化过程中,先使用SolidWorks软件建立节点模型,然后以甲虫前翅为仿生对象进行拓扑优化子结构划分,并应用HyperWorks有限元软件中的OptiStruct求解器进行给定荷载条件下的节点拓扑优化分析,再通过OSSmooth模块进行FEA reanalysis处理,提取优化结果的关键拓扑特征,最后将拓扑节点有限元模型通过SolidWorks软件进行重建模设计,获得新型铝合金节点。研究结果表明:仿生子结构拓扑优化方法有效提升了结构优化效率和优化效果,应用该方法得到的新型铝合金节点在最大等效应力降低19.97%的同时大幅降低其自重52.91%。

    • 冻融对严寒地区湿地软土路基累积应变影响

      2021, 21(4):1499-1505.

      摘要 (490) HTML (0) PDF 4.09 M (410) 评论 (0) 收藏

      摘要:以绥满高速卧白施工段湿地路基软土为研究对象,将土样经过不同冻融循环处理后进行GDS动三轴试验,分析该湿地地区的路基软土受冻融作用后,在不同动应力下,累积应变随振次的变化规律。结果表明:在加载初期(N≤500),累积塑性应变会随着振次的增加而迅速增加,而当振次N≥1 000后,其增长速率逐渐减缓且趋于平稳;随着冻融循环次数的增加,累积塑性应变量增大;随着振次的增大,滞回圈越来越瘦小,滞回圈的排布也越来越密集;提出平均增长比lp,aver,用以表示间隔某几次冻融前后的最终累积塑性应变差值Δεp受冻融影响的程度;提出一种新的累积塑性应变拟合模型,缩小了指数模型累积塑性应变随振次变化的程度,该模型更加符合“稳定型”累积塑性应变随振次发展的形态;分析了相关拟合参数随冻融循环、动应力的变化趋势。

    • 不同类型地震波作用下一体化车站结构地震响应分析

      2021, 21(4):1506-1514.

      摘要 (493) HTML (0) PDF 6.59 M (330) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究不同类型地震波作用下一体化地铁车站结构地震响应特性,基于ABAQUS软件建立了地铁地下车站-土-地上建筑一体化结构大型三维有限元数值模型,利用典型的近、远场地震动记录,计算分析了城市轨道交通枢纽一体化结构在不同地震动类型作用下的地震响应规律。结果表明:土-一体化结构体系与自由场地各阶自振频率较为接近,一体化结构的存在对场地土动力特性的影响较小,从工程的角度看可忽略不计;在土-一体化结构体系基频附近能量分布相对集中的地震波能够对一体化地铁车站结构的地震响应产生显著的影响;一体化地铁车站结构具有明显的空间效应,不同区域之间的地震反应差异明显,应该按照空间问题进行一体化地铁车站结构的抗震计算。研究成果对该类结构的抗震设计与分析具有一定的参考意义。

    • 砂土中裙式吸力基础复合承载特性数值模拟

      2021, 21(4):1515-1521.

      摘要 (415) HTML (0) PDF 5.29 M (331) 评论 (0) 收藏

      摘要:海上风电基础在服役过程中,长期受到上部结构传递的竖向荷载以及风、波浪等产生的水平荷载及倾覆力矩作用。这些荷载同时作用于基础,导致基础的复合承载特性复杂。针对海上风电裙式吸力基础开展数值模拟,研究裙式吸力基础在复合加载条件下的承载能力:在复合加载条件下,裙式吸力基础的承载能力更大;随着裙结构宽度和高度的增大,裙式吸力基础的复合承载力逐渐增大;绘制了吸力基础在二维复合荷载(竖向荷载-水平荷载、竖向荷载-弯矩荷载、水平荷载-弯矩荷载)作用情况下的破坏包络线图形以及在三维复合荷载(竖向荷载-水平荷载-弯矩荷载)作用情况下的破坏包络面,得到了裙式吸力基础破坏表达式,指导工程实践。

    • 低坍落度聚丙烯纤维混凝土的高温后性能研究

      2021, 21(4):1522-1528.

      摘要 (472) HTML (0) PDF 2.90 M (320) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探索PPF长度和掺量对低坍落度混凝土的影响,本文设计了171组基准混凝土和PPF混凝土标准立方体试块(150mm*150mm*150mm),并开展了常温下和高温后低坍落度混凝土的抗压强度试验和劈裂抗拉强度试验。基于试验结果给出了PPF对低坍落度混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度的影响规律,并结合电镜扫描结果分析了低坍落度PPF混凝土的微观结构和破坏机理。结果表明:在适宜的长度和掺量范围下,PPF的掺入较明显改善高温前后的力学性能。同时在一定掺量下,发现PPF高温气化有助于混凝土的应力释放,提高了残余抗压强度。

    • 桩-土作用下桩间距及桩位对抗滑桩及土体力学特性的影响

      2021, 21(4):1529-1535.

      摘要 (587) HTML (0) PDF 5.80 M (359) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究桩间距及桩位对桩-土作用下抗滑桩及土体力学特性的影响,以某边坡治理工程为例,采用ABAQUS对不同桩间距及桩位的桩-土有限元计算模型进行数值模拟,分析模型达到临界破坏时的抗滑桩桩身内力及土体力学特性的分布规律。结果表明,抗滑桩的弯矩、剪力与桩间距呈正相关,与桩位距坡脚水平距离呈负相关。其中,弯矩随深度的变化曲线呈“凸”型,剪力呈“S”型;两桩中轴线上土体的x、y方向应力分量的幅值变化随桩间距的增大而减小,间接反映出土拱效应强度不断被削弱;土体x方向的应力峰值受桩位的影响较小,其峰值出现在桩后约1 m的位置;土体x方向的应力峰值出现的位置随桩间距的增大逐渐远离抗滑桩。

    • 校园绿地春季小气候及人体舒适度效应分析

      2021, 21(4):1536-1542.

      摘要 (528) HTML (0) PDF 3.07 M (324) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究不同植物群落空间对人体舒适度的影响,以东北农业大学校园绿地为对象,实地测量小气候数据,采用双因素方差分析法对5种结构类型的植物群落(乔-灌-草、乔-草、灌-草、乔木、草坪)在春季(5月)温度、湿度及温湿指数(人体舒适度)调节能力的差异进行比较。结果表明:春季校园绿地内,不同的植物群落对降温增湿均有一定的调节能力;植物群落比单一草坪具有更好的小气候改善能力,差异呈显著或极显著变化(P<0.05或P<0.01);校园绿地内乔木与乔草结构的植物群落,小气候改善能力优于乔灌草、灌草和草坪群落结构。从人体舒适度角度,建议在校园绿地建设中提高乔木与乔草结构植物群落的种植比例。

    • >TV水利工程
    • 180°弯道水槽表面流速分布研究

      2021, 21(4):1543-1547.

      摘要 (590) HTML (0) PDF 1.83 M (351) 评论 (0) 收藏

      摘要:自然界中河流多是弯曲的,弯道水流结构分析是水力学及河流动力学最重要的课题之一,对河道管理和河流开发利用也有着重要意义。本研究基于PTV技术对180°弯道水槽不同流量下的水流表面流速进行了测量与分析。试验结果表明:除进口断面,凹岸侧表面纵向流速均大于凸岸侧表面纵向流速,中心线上的表面纵向流速沿程变化相对较小。水流进入弯道后,凸岸的水流开始向凹岸方向运动从而产生横向流速,当水流流过弯顶后,由凸岸向凹岸的横向运动逐渐消失。对比两个流量的流速分布结果,较小流量下表面水流的“顶冲点”发生在弯顶前,较大流量下表面水流的“顶冲点”发生在弯顶后,较小流量下的凸岸侧水流更容易向凹岸方向运动。

    • >U交通运输
    • 基于路况的医药冷链物流配送路径优化

      2021, 21(4):1548-1554.

      摘要 (513) HTML (0) PDF 2.05 M (411) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于传统的医药冷链物流配送模型,在考虑道路通行状况对模型求解最优路径影响的基础上,建立了以综合成本为目标函数的配送模型。同时,将实际配送情况进行参数化数学建模,并通过一个数值算例,使用蚁群算法求解考虑道路通行状况的配送模型与未考虑道路通行状况的配送模型,将求解结果进行比较分析。结果表明:考虑路况条件的配送模型求解得到的最优路径比未考虑路况条件的配送模型求解得出的最优路径效果更优,综合成本降低11.96%,考虑路况条件的医药冷链物流配送模型具有更大的现实意义。

    • 车车通信的列控系统动静结合安全策略

      2021, 21(4):1555-1562.

      摘要 (454) HTML (0) PDF 2.30 M (307) 评论 (0) 收藏

      摘要:车车通信的列控系统成为城市轨道交通信号系统的发展趋势,安全性一直是此类安全苛求系统设计和实现过程中重点关注问题。针对车车通信系统架构,提出静态-动态结合的安全防护策略。基于VBTC系统的信息和物理双重特性,针对感知层、网络层、协同处理层和应用层四个层次的安全风险,从功能安全和信息安全两个维度,将20种常用轨道交通控制系统的安全技术集合成静态安全策略框架,形成VBTC系统的架构安全应对工具箱。针对VBTC系统新增的运行场景,基于Petri网络进行建模,借助可达标识定位高风险状态并制定相应安全对策,实现系统的动态安全防护。动静结合的安全策略框架为车车通信的列控系统的设计和实现提供指导,为系统的安全可靠运行提供保障。

    • 磁浮列车悬浮系统的反步控制方法及实验研究

      2021, 21(4):1563-1567.

      摘要 (520) HTML (0) PDF 1.97 M (304) 评论 (0) 收藏

      摘要:电磁铁的悬浮控制技术是磁浮列车最关键的核心技术之一。但是悬浮系统受到本质非线性和开环不稳定的影响,其控制器的设计一直存在难点和挑战。本文针对磁浮列车系统的稳定悬浮控制问题,设计了基于Backstepping法的非线性控制器。首先建立单点悬浮系统的非线性动力学模型,然后利用反步法将系统分成2个子系统并分别对每个子系统提出Lyapunov候选函数。在第一个子系统中设计虚拟控制量,并代入二级子系统的Lyapunov函数中获取出整个系统的控制器,接着利用Lyapunov理论验证系统的稳定性。同时,通过仿真证明,所提出的控制方法不仅具有更好的动态和稳态表现,而且能很好的抑制干扰对悬浮系统的影响。最后通过实验验证了该方法的有效性和可行性,在磁浮列车的悬浮系统方面具有良好应用前景。

    • 基于自动售检票数据的轨道车站客流识别模型

      2021, 21(4):1568-1573.

      摘要 (508) HTML (0) PDF 2.14 M (333) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究城市轨道交通车站客流模式,采用轨道自动售检票(AFC)数据,构建客流指标,提出了一种基于K-means聚类算法的站点客流识别模型。以重庆轨道3号线连续1个月的AFC数据为例,探讨工作日、周末、节假日时期不同客流指标和综合多变量指标的聚类结果,结果表明:不同时期客流指标能够促进车站客流识别;将站点客流模式分为7类时,聚类效能最佳;通过连续1周和连续1个月聚类结果对比,验证了分类结果具有良好的稳定性。结合结果数据特征和站点实际情况对车站客流特点进行归纳总结。

    • 基于建筑信息模型的地铁火灾监测信息集成与管理

      2021, 21(4):1574-1579.

      摘要 (498) HTML (0) PDF 2.55 M (346) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统地铁火灾监测信息管理模式存在的存储方式相对分散、可视化水平低等问题,该文章融合BIM技术与数据库技术,探讨了地铁火灾监测信息的集成与管理方法。该方法以数据库作为存储后台,为结构混杂的监测数据提供标准化、规范化的安全存储坏境;同时借助Revit 二次开发技术将数据库管理功能嵌入Revit平台界面,将BIM模型与监测数据关联,实现从Revit 平台开展监测信息的存储、查看、分析等管理工作,进一步提高了监测信息的集成与可视化管理水平。以广西南宁创业路地铁车站的火灾监测信息管理试验为例,验证该方法的应用性,结果表明:该方法可有效提高火灾监测信息的集成与可视化管理水平。

    • 彩色沥青混合料的设计及路用性能的影响因素

      2021, 21(4):1580-1586.

      摘要 (550) HTML (0) PDF 5.16 M (413) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了分析胶结料、颜料对彩色沥青混合料路用性能的影响,基于四组分(基础油、树脂、脱色剂、改性剂)的原材料,掺入不同颜色(红色、黄色、绿色、蓝色)的无机颜料,制备出四种彩色胶结料Cb-a、Cb-b、Cb-c、Cb-d,提出料粉比概念,设计出四种彩色沥青混合料CAM-A、CAM-B、CAM-C、CAM-D。通过车辙试验、弯曲蠕变试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验,分别对四种彩色沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性进行评价。试验表明:四种颜色下的彩色沥青混合料性能指标均满足技术要求。颜料的加入对彩色沥青混合料的高温性能、水稳定性有提高作用,对低温性能提升幅度不明显,可通过改善胶结料的软化点、延度、黏度等指标、合理选择颜料的系列及其粒径大小来提高彩色沥青混合料的路用性能。

    • 辅助墩对大跨斜拉桥在地震作用下的影响——以禹门口黄河公路大跨斜拉桥为例

      2021, 21(4):1587-1592.

      摘要 (488) HTML (0) PDF 5.24 M (453) 评论 (0) 收藏

      摘要:斜拉桥属于高次超静定柔性结构,辅助墩的设置会改变其结构的受力和变形,对塔顶位移、塔根弯矩、主梁挠度和弯矩等均有一定的影响。为了研究辅助墩的设置数量对大跨度斜拉桥地震响应的具体影响规律,本文依托陕西禹门口黄河公路大桥工程,采用数值分析的方法,用有限元分析软件CSiBridge对该斜拉桥建立三种方案的有限元模型,即:无辅助墩方案,一个辅助墩方案,两个辅助墩方案。在三种方案下利用动力反应谱分析法和时程分析法进行地震作用下的主塔及主梁关键截面内力及线形分析,得到在不同方案下的变化特点,综合两种方法分析结果:辅助墩的设置会增加该类桥型的塔底和主梁弯矩,但对主梁位移有所改善,可见辅助墩的设置对该类型桥梁地震响应的影响有利有弊。

    • 盾尾刷更换时环形冻结加固结构温度场数值分析

      2021, 21(4):1593-1600.

      摘要 (418) HTML (0) PDF 4.32 M (320) 评论 (0) 收藏

      摘要::盾构法修建城市地铁隧道时,盾尾刷更换过程中的防渗漏问题一直是盾构隧道施工的关注重点。本文针对传统冻结加固保护盾尾刷方法的弊端,提出了使用环形冻结管加固止水保护盾尾刷更换的施工方法,通过有限元软件建模,分析比较布置1根环形冻结管和2根环形冻结管的冻结效果,从而确定出最佳冻结方案。主要得出:布设1-2根环形冻结管方案下数值计算结果均满足冻结加固范围和设计要求;为提高封水性与安全性及增大冻结加固止水范围,延长积极冻结时间不如增加环形冻结管的根数,且适当增加环形冻结管的间距有利于增强冻结效果;增加环形冻结管的根数可极大地提高盾尾处的冻结效果且有很高的安全系数富裕,本文的分析结果可为相关施工工程提供一定的参考价值。

    • 地铁超深竖井及超小曲率半径隧道施工技术

      2021, 21(4):1601-1607.

      摘要 (454) HTML (0) PDF 4.78 M (338) 评论 (0) 收藏

      摘要:以北京地铁3号线东四十条站改扩建施工为背景,阐述了复杂城市环境下超深地铁竖井、深埋大断面马头门及超小曲率半径曲线形隧道的施工技术方案,并运用FLAC3D对该方案下的地表沉降及支护结构应力和应变规律进行研究。结果表明:施工引起的地表沉降控制效果较好,地表沉降影响范围基本控制在竖井井口5m之内;施工过程中竖井井壁支护结构的水平收敛变形量、结构内的拉应力和剪应力值均会随着马头门施工的进行而不断增大,但施工结束后井壁结构的应力及应变仍然控制在设计范围内。模拟结果与监测数据基本吻合,研究成果可为今后此类工程提供一定的参考。

    • 轮式拖拉机转向特性仿真分析

      2021, 21(4):1608-1614.

      摘要 (470) HTML (0) PDF 4.22 M (362) 评论 (0) 收藏

      摘要:为分析轮式拖拉机转向特性,建立三自由度动力学模型和转向轨迹数学模型。选取速度、质心到前轴的距离、簧载质量及轮胎侧偏刚度等参数,通过Matlab软件进行建模仿真分析。对比仿真结果表明:速度、质心到前轴的距离及轮胎侧偏刚度对横摆角速度影响较大,速度、侧倾刚度及侧倾中心到质心的距离对侧倾角的影响较大,速度、侧偏刚度和质心到前轴的距离对转弯半径的影响较大,仿真结果可为拖拉机转向系统设计提供参考。

    • 基于集成学习的交通流短时特性分析与神经网络预测方法

      2021, 21(4):1615-1623.

      摘要 (491) HTML (0) PDF 3.18 M (363) 评论 (0) 收藏

      摘要:为揭示交通流的内在动态特性,利用分析法对交通流分形特性进行研究,表明该城市交通流序列具有长程相关性;为达到更精准的短期交通预测效果,同时提出一种基于思维进化算法(MEC)对神经网络最优初始参数的定向搜索,解决神经网络易陷入局部最优的问题;并用Adaboost算法对优化过的神经网络集成,弥补神经网络对新样本集的泛化性能差缺陷,再此基础上通过预测误差平方和倒数准则重新调整Adaboost算法对弱预测器权值分布,使每个预测器最大程度提高网络预测精度。验证结果表明,改进MEC-BP_Adaboost模型与BP模型相比,均方误差和平均绝对误差分别下降78.2%和46.4%,证明本文改进方法对交通流预测具有合理性,对不同的交通流状态具有较好的适应性。

    • 适用于山地城市的Logistics速度-密度模型

      2021, 21(4):1624-1628.

      摘要 (448) HTML (0) PDF 2.53 M (354) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了计算山地城市不同立交基本段的通行能力,明确交通速度-密度的量化关系,本研究根据Logistics模型的数学描述与连续交通流的一般规律,推导了不同交通流参数间的关系,建立了基于Logistics的速度-密度关系模型,并根据重庆市不同立交基本段与交通环境下采集的连续交通流数据,对模型进行了验证与分析。结果表明:在山地城市的复杂道路环境下,本研究模型对实际交通流数据拟合精度较高,且标定的参数基本合理;本文模型的表达式简单,且主要标定参数的物理意义相对明确;针对自由流状态的道路,模型仍可标定相对合理的参数;山地城市道路的最佳交通密度明显高于道路通行能力手册(Highway Capacity Manual)的建议值,均值为38.55 pcu ? (km? ln)-1。据上述建模结果可知,本研究基于Logistics建立的模型能准确地描述山地城市的速度-密度关系,对于今后交通流研究而言,具有良好的借鉴意义。

    • 基于面部特征分析的疲劳驾驶检测方法

      2021, 21(4):1629-1636.

      摘要 (562) HTML (0) PDF 4.07 M (364) 评论 (0) 收藏

      摘要:为避免疲劳驾驶,通过提取面部疲劳特征参数的方法研究了驾驶员疲劳检测技术。对SSD目标检测算法及CamShift跟踪算法进行优化,以检测人脸区域。利用特征点定位提取面部疲劳特征参数,并基于PERCLOS准则设定疲劳阈值和疲劳检测策略。在实车样本集上进行试验,结果表明:优化的人脸区域定位方法对光线变化、类肤色干扰的鲁棒性更强;所提取的疲劳特征参数能有效反映驾驶员疲劳状态,平均识别准确率达到了92.2%。

    • 城市快速路交织区运行风险预测模型

      2021, 21(4):1637-1642.

      摘要 (478) HTML (0) PDF 1.53 M (369) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提出探究城市快速路交织区交通特点,提出交织区运行风险预测分析方法。本文首先基于城市快速路交织区断面线圈数据及自然驾驶试验数据,分析了城市快速路交织区运行特点,结果表明交织区车辆变道行导致其运行风险增大;然后基于VISSIM仿真试验方法,分析了交织区运行风险影响因素,建立了运行风险预测模型,同时采用K均值聚类分析法提出了风险分级标准;最后采用无人机采集的交通流数据进行了运行风险预测模型误差分析。本文可为城市快速路的设计管理提供工具和参考。

    • >V航空、航天
    • 弹性变形对双座电动飞机模型气动特性的影响

      2021, 21(4):1643-1648.

      摘要 (605) HTML (0) PDF 2.96 M (360) 评论 (0) 收藏

      摘要:与常规飞机相比,电动飞机在气动布局方面采用了更大的展弦比,在气动力作用下弹性变形更加明显。针对双座电动飞机风洞试验模型,采用CFD/CSD流固耦合方法分别计算了机翼有无弹性变形的气动力特性,并与面元法和风洞试验结果进行了比较。结果表明,受弹性变形影响后升力系数增加,阻力系数减小,相同升力系数下的升阻比几乎没有变化,弹性变形对俯仰力矩系数影响显著,变形后的纵向静安定裕度显著提高。采用面元法计算气动弹性变形的方法计算高效,升力系数误差在10%以内,能满足工程实际应用;CFD/CSD流固耦合计算与风洞试验结果更接近,升力线斜率较风洞试验低7%;变形后的纵向静安定性随迎角有增大趋势,与风洞试验结果一致;弹性变形对机翼扭矩影响较大。

    • 涡桨发动机风车特性评估方法及试飞验证

      2021, 21(4):1649-1653.

      摘要 (743) HTML (0) PDF 3.15 M (362) 评论 (0) 收藏

      摘要:涡桨发动机在空中起动之前的风车状态会产生一定的风车阻力,会严重影响飞机的操纵性和稳定性,因此需进行风车阻力特性的准确计算评估,以化解飞行风险。本文针对涡桨发动机装机飞行中的风车特性,采用基于标准桨特性图修正原理,建立了计算评估方案,并以某型涡桨发动机设计定型试飞为依托,进行了不同工况下的试飞验证研究。结果表明:在相同高度,在低速风车状态下,风车阻力随着速度增加而增大,而高速风车状态下,风车阻力随着速度增加而减小;随着高度增加,低、高速风车阻力均减小;低速风车状态下,桨叶角基本处于限动位,而转速随着速度增加而增加;高速风车状态下,转速达到平衡转速,桨叶角随着速度的增加而增大。可见,本文所建立的涡桨发动机风车阻力计算方法合理、可行,计算结果精度满足试飞要求,能够为后续涡桨发动机空中起动科目的飞行试验提供技术支撑。

    • 钛合金蜂窝平板声载-静载联合加载设计与试验

      2021, 21(4):1654-1659.

      摘要 (588) HTML (0) PDF 5.09 M (343) 评论 (0) 收藏

      摘要:为考察钛合金蜂窝声衬在噪声载荷与气动压力联合作用环境下的疲劳特性,根据蜂窝声衬的受载特征,提出了一种声载-静载联合试验方法,利用大气与真空舱之间的压力差来实现声衬的等效气动力加载,设计并制造了抽真空机械组件对试验件非受声面抽真空,解决了行波管中施加静力载荷难的问题。针对两类高度不同的钛合金蜂窝声衬平板件,开展了10小时的声载-静载联合疲劳试验,试验结果表明两类钛合金蜂窝声衬试验件一阶共振频率均没有发生的明显变化,说明试验件的整体刚度在试验前后没有发生改变。无损检测结果表明蜂窝芯较高的钛合金声衬平板试验件中部分出现了局部脱焊。

    • 一种水上电动飞机支撑结构分级优化方法

      2021, 21(4):1660-1666.

      摘要 (587) HTML (0) PDF 2.92 M (330) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对某水上电动飞机浮筒支撑杆稳定性和装备预留空间的问题,分别从拓扑,尺寸,形状三个方面进行分析,设计了一种轻量化且有良好气动外形的支撑结构。首先在已有飞机载荷与设计区域大小的情况下,基于拓扑优化方法对支撑架的包络空间进行迭代计算,得到最优传力路径,获取合理的节点位置和杆件连接方式。其次在ANSYS和Isight中采用多岛遗传算法对杆件截面尺寸参数进行联合优化,得到各个截面的最优尺寸,最终获得的结构形式既满足强度要求,且与原结构重量相比减轻了13.6%;最后通过“翼型”整流罩结构的使用减小杆件的阻力值,降低桁架结构对飞机气动性能的影响。新方案旨在为水上飞机支撑架设计提供一种新思路,也为相似的类桁架结构优化提供理论依据和技术支持。

    • 基于机场协同决策系统的机坪牵引车调度方法

      2021, 21(4):1667-1673.

      摘要 (596) HTML (0) PDF 3.06 M (319) 评论 (0) 收藏

      摘要:为优化机坪牵引车服务流程,将机场协同决策系统与数学模型、多目标遗传算法相结合,通过理论计算与实例验证的方法研究了牵引车调度优化问题。首先,利用机场协同决策系统获取航空器的预计推出时刻;再基于历史运行数据设计航空器推出耗时和牵引车行驶耗时的生成方式,考虑航空器推出过程中可能引发的推出冲突设置约束条件,建立以某一时段、机坪单一保障任区内航空器推出作业总费用最小、参与作业的牵引车数量最少和牵引车服务的航空器数量保持均衡为优化目标的数学模型;然后,针对性地设计多目标遗传算法,并结合实例进行验证。结果表明:提出的机坪牵引车调度方法相较于传统的人工调度方案而言,推出作业总费用降低31.67%,服务航班数方差降至0,方案制定时间缩短71.15%。可见该调度方法能明显优化牵引车的服务流程。最后,在该方法的基础上设计了可视化的牵引车调度程序,为一线运营人员提供决策参考。

    • >X环境科学、安全科学
    • 基于被动微波遥感的城市土地生态承载力极限预警方法

      2021, 21(4):1674-1679.

      摘要 (753) HTML (0) PDF 1.32 M (457) 评论 (0) 收藏

      摘要:现有的土地生态承载力极限预警方法对自然状态中的因素界定模糊,未能获取较高质量的预警指标数据,导致预警结果精度不高。为此,提出基于被动微波遥感的城市土地生态承载力极限预警方法。建立城市土地生态承载力极限预警指标,详细分析其中的自然状态指标,并计算土地生产潜力,再利用被动微波遥感技术完成土壤水分反演。在此基础上,结合熵权法,通过构建判断矩阵计算得到自然状态指标因素的权重,提高预警指标数据质量。然后根据社会状态与经济状态指标,采用灰色预警模型实现对城市土地生态承载力极限的预警。实验结果表明,该方法对土地生产潜力估计的准确率较高,土壤水分反演数据耗时远低于传统方法,权重计算结果绝对误差均值为5.5%,且承载力极限预警精度处于90%左右,证明该方法具有较强的应用优势。

当期目录


年第卷第

文章目录

过刊浏览

年份

刊期

点击排行

引用排行

下载排行

×
《科学技术与工程》影响力指数稳步提升
亟待确认的版面费信息