• 2022年第0卷第22期文章目次
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    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 微波技术辐射岩石实验探讨与成孔应用研究进展

      2022, 22(22):9447-9455.

      摘要 (377) HTML (0) PDF 8.19 M (497) 评论 (0) 收藏

      摘要:微波辐射技术具有高效性、整体性以及无污染等优点,近年来已成为岩石破碎与成孔应用的热点方向。国内外学者运用实验和数值模拟等手段对微波辅助破岩技术进行了广泛研究,并获得了一些有益规律。本文针对微波辐射岩石的现有研究成果,阐述了微波技术辐射岩石实验进展,明确了微波辐射设备的选型问题,探讨了1.4 kw微波功率条件下辐射玄武岩和石灰岩的实验现象,归纳了微波辐射岩石后裂纹的微观断裂形式及微波辐射裂纹扩展机理,总结了高能微波技术在岩石中成孔应用的进展,以期为高能微波成孔技术在设备及现场工业化应用配套设施研发、多场耦合作用机理、多因素条件评价机制和地下深部“三高一扰动”环境的适用性研究等方向推广应用提供借鉴与参考。

    • >TE石油、天然气工业
    • 深层碎屑岩储层异常高孔研究进展

      2022, 22(22):9456-9465.

      摘要 (220) HTML (0) PDF 5.34 M (339) 评论 (0) 收藏

      摘要:油气勘探领域的深层碎屑岩储层中,异常高孔发育的“甜点区”是提高产量的重要勘探目标。异常高孔的本质是大量孔隙的形成和保存,依据孔隙的类型及含量,可将其分为原生孔隙保存型,次生孔隙改造型及复合型3种类型。异常高孔的发育和保存使得有效储层埋深下限不断拓深,然而,不同盆地(坳陷)间异常高孔发育的埋深差异较大,同一盆地(坳陷)内异常高孔的发育亦具有明显的垂向分段差异。系统总结异常高孔的成因机制认为,区域保孔-增孔机制是影响盆地(坳陷)间深层异常高孔埋深差异的重要因素,沉积条件是决定盆地(坳陷)内深层异常高孔发育的基础,内部改造机制是控制盆地(坳陷)内深层异常高孔局部发育的关键因素。异常高孔归属类型划分,异常高孔空间分布预测、关键成藏期异常高孔发育状况恢复是下一步深层碎屑岩储层研究的热点领域及未来重要的发展方向。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 基于深度学习的军事目标识别算法综述

      2022, 22(22):9466-9475.

      摘要 (307) HTML (0) PDF 3.76 M (653) 评论 (0) 收藏

      摘要:目标识别作为深度学习中最受欢迎的领域之一,已广泛应用于民用的各个方面,如人脸识别、行人重识别、车牌识别、车辆识别等;而在军事应用领域,由于军事目标数据集较少,但识别要求精度高实时性强,所以还在发展阶段。本文首先阐述了基于深度学习的军事目标识别发展现状;然后介绍了六种目前主流的基于深度学习的军事目标识别算法(包括Mask R-CNN、GAN与深度森林、DRFCN、E-MobileNet、SSD300、YOLO)及相关网络结构、改进方法与实际应用;最后对主流方法进行总结,并探讨了未来的发展趋势。

    • >P天文学、地球科学
    • 临界理查森数对不稳定状态下边界层模拟的影响

      2022, 22(22):9476-9488.

      摘要 (184) HTML (0) PDF 21.73 M (3541) 评论 (0) 收藏

      摘要:在边界层参数化方案中,临界理查森数可以用来判断湍流状态和计算边界层高度。大部分模式会将临界理查森数设置为常数,但实际上它会发生改变。本文基于WRF(Weather Research and Forecasting)中尺度数值预报模式和YSU(Yonsei University)边界层参数化方案(以下简称WRF/YSU),以一次夏季的晴好天气过程为背景,研究了当临界理查森数发生变化,会对气象场和边界层湍流产生的影响。结果表明:(1)当临界理查森数增加时,大范围区域的边界层的高度会增加。在时空上能够体现出来。在空间上,边界层高度分布不均。从时间上看,在下午边界层高度受到的影响最大;(2)理查森数的临界值增加,湍流扩散系数也增大,水汽混合比增加,并且地面热通量总体增大,又会进一步使边界层高度增大;(3)YSU方案中湍流扩散方程由一个局部项、一个非局部项和一个夹卷项组成。对于热通量,夹卷项对总热通量的贡献与局部项和非局部项的贡献相当。对于水汽和动量通量,局地项及夹卷通量项在边界层中最大。

    • 融合多种差分干涉测量的矿区地表形变监测

      2022, 22(22):9489-9499.

      摘要 (134) HTML (0) PDF 21.76 M (3675) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决时序短基线集差分干涉测量技术(SmallBaseline Subset-InSAR,SBAS-InSAR)无法准确估计煤矿沉降中心形变值的问题,通过融合合成孔径雷达差分干涉测量(Differential InSAR,D-InSAR)和SBAS-InSAR技术研究了测量矿区地表形变的监测方法。利用25景Sentinel-1数据,根据基于相干性系数的D-InSAR方法和结合永久散射体合成孔径雷达干涉测量(Persistent Scatterer Interferometric Synthetic Aperture Radar,PS-InSAR)的SBAS-InSAR方法分别生成研究区域的形变图,并借助Kriging插值法,将前者方法所得结果填补于后者方法所获形变结果,完善矿区形变中出现的空缺值,从而更为准确地估算矿区地表形变结果。此外,沿着开采面的横纵剖面详细分析典型矿区的形变结果,并绘制地表形变剖面曲线,以此剖析矿区沉降漏斗的演化过程。最后,为了定量说明该方法的可靠性,将矿区形变结果和水准测量数据进行误差对比,并将标准差和均方根差作为矿区形变结果精度的评定指标。结果表明:相干性系数图整体质量较优,研究区域中最大累积沉降量可达176.39mm,年均沉降速率最大可达-103.82 mm/y。通过本文方法得到的形变结果和水准处理数据基本一致,且误差均小于13 cm,监测精度满足煤矿开采相关测量技术要求。

    • 粗砂滑坡离心模型试验及离散元细观模拟

      2022, 22(22):9500-9507.

      摘要 (140) HTML (0) PDF 10.45 M (387) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探明砂土滑坡的力学机理,采用自行研制的降雨诱发滑坡离心模型试验装置,进行粗砂滑坡离心模型试验,基于试验结果,采用改进后的离散元数值模拟程序对滑坡过程进行细观研究,从细观和非饱和角度对离心模型试验进行补充。研究结果表明:粗砂滑坡发生的细观机理为坡体中的水无法及时排出,导致土颗粒悬浮在水颗粒中,土颗粒间的接触减少甚至脱离,土颗粒间的相互作用力转化为土颗粒与水颗粒之间的作用力,土体出现流体特征,抗剪强度丧失。滑坡的发展表现为两种可能的形式:各处水颗粒施加给土颗粒的作用力与此位置土颗粒的接触力正好相等,表现为整体滑动;水颗粒施加给土颗粒的作用力等于土颗粒重力和前部土颗粒的接触力之和,表现为后部滑坡向前部发展。

    • 基于环境噪声表征石膏地滑坡堆积区场地特征

      2022, 22(22):9508-9515.

      摘要 (113) HTML (0) PDF 12.97 M (3382) 评论 (0) 收藏

      摘要:以云南省昭通市巧家县石膏地滑坡为研究对象,对该场地38处测点环境噪声数据分析以及揭示不同堆积物介质的场地差异特征。研究表明:环境噪声水平与竖向谱比(HVSR)曲线分析揭示堆积区谱比的峰值频率,本文通过对比分析不同场地物质堆积下的各监测场地放大效应的变化情况,揭示了海拔与放大效应强弱成正比。土体堆积物场地的卓越系数峰值集中于2-4Hz;块碎石堆积物场地的卓越频率集中于3-4Hz,且区内大部分测点表现多个峰值频率,说明块碎石堆积物区物质混杂;碎石堆积物场地的卓越频率集中于2-5Hz且存在双峰现象;基岩监测场地的卓越频率集中于1-3Hz,主要为单峰。综合分析表明,滑坡堆积区物质的谱比放大系数总体上表现为土体堆积物场地>碎石堆积物>块碎石堆积物>基岩。

    • >R医药、卫生
    • 基于马尔可夫决策过程的医疗检查匹配预约调度优化

      2022, 22(22):9516-9523.

      摘要 (201) HTML (0) PDF 4.05 M (251) 评论 (0) 收藏

      摘要:为合理匹配医疗检查任务,提高医生服务质量和医院收益,针对医疗检查即时预约调度问题,考虑医生资质和患者病情差异,以最大化医院收益为目标建立基于马尔可夫决策过程(Markov decision process, MDP)的匹配预约调度模型,并采用逆序值迭代算法对模型进行求解。最后通过仿真实验得到不同资质医生接受不同病情患者的最优预约策略,并与传统先到先服务(first come first service,FCFS)预约策略进行对比分析。结果表明,MDP预约策略是与医生剩余可服务患者数相关的阈值策略,该策略相比于FCFS预约策略所获收益更高,更有利于保障医院稳健运营,且在医疗检查资源越匮乏时MDP预约策略的优势越明显。

    • 微创经皮椎弓根内固定术对胸腰椎骨折患者功能障碍指数、伤椎高度及疼痛程度的影响

      2022, 22(22):9524-9528.

      摘要 (77) HTML (0) PDF 5.16 M (281) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 探讨经皮椎弓根内固定术(MIPPSO)对胸腰椎骨折患者功能障碍指数、伤椎高度以及疼痛程度的影响。方法 回顾性分析2018年10月-2020年10月期间我院进行微创经皮椎弓根内固定术治疗的45例胸腰椎骨折患者临床资料。观察记录所有手术患者创面愈合时间、手术时间、术中出血量。同时比较患者术前、术后的功能障碍指数(ODI)、疼痛程度(VAS)以及伤椎高度与Cobb角。结果 本次研究的45例患者胸腰椎手术均已完成。其中创面愈合时间为(7.34±1.23)d,手术时间为(83.98±6.22)min,术中出血量为(66.45±5.11)ml。术后6d与术后10个月,ODI、VAS评分均明显低于术前(P<0.05)。术后6d与术后10个月,患者伤椎前缘高度均明显高于术前(P<0.05),但Cobb角度明显均低于术前(P<0.05)。结论 胸腰椎骨折患者进行经皮椎弓根内固定术治疗,能够改善患者腰椎功能障碍,同时减少术中出血量,缩短手术时间,促进创面快速愈合,并有效减轻术后机体疼痛,值得临床应该与推广。

    • 基于SENet注意力机制和深度残差网络的腹部动脉分割

      2022, 22(22):9529-9536.

      摘要 (133) HTML (0) PDF 6.22 M (327) 评论 (0) 收藏

      摘要:在医学诊断中,血管疾病的研究与治疗仍是影响人类健康的主要因素。由于人体腹部血管复杂且构造因人而异,这就对图像分割的研究以及临床应用带来了极大困难。所以,通过图像处理和深度学习等方法准确清晰地获取病人腹部动脉及其分支血管,在临床和术前诊断中发挥了重要作用。本文主要对腹部血管的大小灰度、构造等基础医学知识进行学习,并深入研究了现有关于血管分割算法的优缺点。为解决深度卷积神经网络性能退化的问题,增强对目标信息的关注度并对不必要的特征信息进行抑制,提出一种基于Squeeze-and-Excitation Networks(简称SENet)注意力机制和深度残差网络的血管分割算法。使用12例腹部CT数据的评估结果显示,血管分割准确率可达90.48%,灵敏度、Dice、VOE、精确率分别为0.8995、0.8783、-0.1998、0.9104。因此,相比于传统方法,本实验所提方法具有更好的分割性能。

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 近距离煤层内错式开切眼合理错距的研究

      2022, 22(22):9537-9542.

      摘要 (138) HTML (0) PDF 7.14 M (287) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究近距离煤层内错式开切眼水平错距的合理选取问题,以神东矿区某矿为工程研究背景,通过构建力学模型得到上覆煤层遗留停采煤层产生的附加应力对下方开切眼的应力解析解,采用数学分析得到下煤层的水平停采距离的合理范围,并运用FLAC3D数值模拟软件分析不同水平错距下切眼位置所处的应力环境,得到下煤层开切眼停采的水平距离为50 m时能够满足巷道布置要求。通过地质雷达进行开切眼巷道的围岩松动圈的测试,得到开切眼巷道松动圈的范围为3.1 m~3.8 m,切眼巷道左帮的破碎范围大于顶板,开切眼巷道围岩完整性较好。研究结果表明,下煤层内错式开切眼停采水平距离为50 m时,开切眼巷道能够满足工作面的正常回采。

    • 高湿环境中磷尾矿基地质聚合物凝结硬化机理

      2022, 22(22):9543-9550.

      摘要 (108) HTML (0) PDF 9.00 M (266) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决地质聚合物注浆材料在高湿环境中凝结硬化速率无法控制的问题,利用碱激发粉煤灰和磷尾矿制备地质聚合物注浆材料,研究其在采空区高湿环境中凝结硬化的主控因素。利用傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectrometer,FTIR)、X射线衍射光谱(X-ray Diffraction,XRD)和扫描电镜 (Scanning electron microscope,SEM)对地质聚合物的凝结过程、硬化结构特征和反应机理进行分析,得出以下结论:地质聚合物注浆材料的凝结硬化受水固比、粉煤灰添加量、激发剂碱浓度和模数的影响,调节地质聚合物的凝结硬化主要利用凝胶体的生成-分布-固化过程。水固比过高凝胶体会被稀释,过低会难以控制凝结时间;适当提高粉煤灰的添加量会促进地质聚合物的凝结;激发剂碱浓度的提高有助于原料中硅铝和钙质溶解,增加凝胶体的生成量,碱过量会导致地质聚合物泛碱;激发剂模数的增大会使浆液中的气体和水分难以排出,降低地质聚合物中各物质间的相互作用,增加地质聚合物的凝结时间。当水固比为0.5~0.75,粉煤灰和磷尾矿的质量比为1~1.2,H2O和Na2O的摩尔比为20~25,碱激发剂模数为1.5~2时,制备的地质聚合物可以满足凝结硬化 的要求。

    • 铝缆线燃烧痕迹宏细观特征

      2022, 22(22):9551-9558.

      摘要 (105) HTML (0) PDF 22.86 M (601) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,由高压输电线问题所导致的森林火灾发生率不断攀升,为了分析架空电缆森林火灾的起火原因,本文以铝缆线为研究对象,通过设计开展燃烧实验制备此类火灾中常见的铝缆线燃烧样品,综合采用体视显微镜、扫描电镜对燃烧痕迹的宏观形态和微观形貌特征进行观察分析,讨论了线缆规格尺寸、有无绝缘层、不同燃烧温度以及不同燃烧持续时间对燃烧痕迹宏/微观形貌的影响。研究结果表明:不同规格铝缆线的熔断温度平均值均高于铝的熔点660℃,聚氯乙烯绝缘层的存在一定程度上降低了铝缆线的平均熔断温度,线径越粗的含绝缘层铝线达到熔点的燃烧时间就越长;铝缆线在高温作用下易形成熔珠,铝线断裂处则以尖状熔痕和熔化增粗为主;相较于裸铝缆线,含绝缘层铝缆线燃烧所形成熔珠表面微观结构更加致密紧凑,无明显麻点和小坑。本研究的开展可为铝缆线在火场环境中燃烧痕迹的分析及起火原因的判别提供参考依据。

    • 一种准晶强化钢热处理过程中的组织和性能

      2022, 22(22):9559-9565.

      摘要 (88) HTML (0) PDF 12.58 M (305) 评论 (0) 收藏

      摘要:超高强马氏体时效钢是集良好的加工性能和超高强使用性能的新材料。热处理对马氏体时效钢性能有着至关重要的影响。本文通过试验研究热处理工艺对典型超高强马氏体时效钢00Cr12Ni9Mo4Cu2组织性能的影响。发现:

    • 基于PCA-IBAS-ELM的海底多相流管道内腐蚀速率预测

      2022, 22(22):9566-9573.

      摘要 (86) HTML (0) PDF 2.73 M (253) 评论 (0) 收藏

      摘要:海底多相流管道运输介质中油、气、水共存,极易发生化学反应引发一系列腐蚀问题。为预测其腐蚀速率,对管内腐蚀机理及影响因素进行分析,提出基于主成分分析法(PCA)和改进甲虫天牛须算法(IBAS)的极限学习机(ELM)预测模型。PCA 筛选腐蚀因素,降低预测模型的输入指标维数,IBAS优化ELM的关键性能指标--输入权值及隐层阈值,提升预测精度。为检验模型效能,以我国海南东部某海底油气管道50组数据为例进行研究,并与其他两种模型对比分析。结果表明:温度、pH值、流体流速和CO2分压是影响该类型管道腐蚀的关键因素,PCA-IBAS-ELM预测结果与实际值拟合度更高,其均方根误差(RMSE),平均绝对误差(MAE)和平均绝对百分误差(MAPE)和均小于比较模型。 可见构建模型对于海底多相流管道内腐蚀速率预测具有优越性。

    • >TE石油、天然气工业
    • 黏土矿物水化膨胀及无机盐溶液对其抑制作用

      2022, 22(22):9574-9581.

      摘要 (174) HTML (0) PDF 8.10 M (384) 评论 (0) 收藏

      摘要:为揭示富有机质页岩水化膨胀机理,借助于X射线衍射仪对富有机质页岩中主要黏土矿物水化膨胀规律及无机盐溶液对其抑制效果进行了物理实验研究。结果表明:随着去离子水浸泡时间的增加,蒙脱石、伊利石和绿泥石都可以发生一定的膨胀,表明三种黏土矿物都可以发生水化反应,但蒙脱石晶层间距的膨胀程度远高于伊利石和绿泥石。无机盐溶液可以抑制蒙脱石和伊利石的水化膨胀,且对伊利石水化膨胀抑制性更好。不同类型无机盐的抑制效果受到无机盐溶液浓度的影响,在无机盐溶液浓度小于1.2 mol/L时,随着浓度的增加,同种类型无机盐溶液的抑制作用逐渐增强。加入无机盐溶液后随着时间的推移,黏土矿物水化作用始终在进行,晶层间距仍在增大,即无机盐溶液不能完全杜绝黏土矿物水化反应的发生。该研究成果可为页岩气水平井井壁稳定、水力压裂设计及现场工程应用提供技术参考。

    • 基于水平井资料的砂砾岩储层岩石相建模方法

      2022, 22(22):9582-9591.

      摘要 (86) HTML (0) PDF 14.71 M (431) 评论 (0) 收藏

      摘要:以水平井开发的砂砾岩储层在地质表征方面存在诸多问题:水平井多钻遇优质储层,其数据存在样本偏差,建模结果可信度低;砂砾岩相变快,以常规手段通过水平井测井资料识别岩石相存在困难;水平井数据以“串数据”格式为主,导致作为随机建模关键控制要素的变差函数不收敛。为此,以东营凹陷盐家油田盐227块为例,提出了一套基于水平井资料的砂砾岩储层岩石相建模方法,包括水平井资料预处理、岩石相自识别、水平井资料随机建模等。研究表明,以“向量角抽稀”的方法对水平井测井曲线进行数据抽稀,可以有效解决数据样本偏差问题;以深度学习的卷积神经网络为手段,通过数据自识别的方法,能够建立可信度较高的岩石相识别结果;通过“变差椭圆”的方法,能够解决水平井资料变差函数不收敛的问题,得到有效的主次变程。

    • 多孔介质内泡沫稳定性定量评价实验

      2022, 22(22):9592-9599.

      摘要 (129) HTML (0) PDF 6.41 M (285) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了克服常规泡沫稳定性评价方法难以模拟高温高压多孔介质环境的不足,基于激光探测技术,根据激光透过不同衰变阶段泡沫时的透射性能差异,首次提出了一种高温高压条件下定量评价多孔介质内泡沫稳定性的实验方法。此外,为验证激光法评价结果的准确性,同时开展了泡沫粒径微观可视化实验,研究了压力、温度、多孔介质对泡沫稳定性的影响及其机理。研究发现,相同条件下,较无多孔介质,泡沫在多孔介质中的稳定性更好,且在高压条件下,多孔介质更有利于稳泡。原因是压力升高,孔隙受压缩其水力半径减小,空气与表活剂疏水链的分子间作用力增强,二者均会导致泡沫粒径减小,稳定性增强;升高同样温度,多孔介质中泡沫稳定性下降的幅度更大。是由于多孔介质中的固态颗粒导热系数比纯泡沫更高,单位时间内辐射出的热量更多,加剧了气泡膨胀及液膜排液,使泡沫粒径增大,稳定性降低。

    • 原油在开采运移过程中沥青质沉淀规律及组成——以准噶尔盆地高探1井为例

      2022, 22(22):9600-9608.

      摘要 (155) HTML (0) PDF 8.27 M (352) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用高温降压模拟实验技术,探讨了不同温度、压力条件下高探1井原油沥青质沉淀过程及沉淀量,结合ICP-MS和傅里叶变换离子回旋共振质谱技术,明确了沉淀物沥青质分子组成及金属元素组成,解释了准噶尔盆地高泉背斜高探1井油藏沥青质沉淀原因。研究结果显示,温度、压力和无机矿物中金属原子是高探1井沥青质沉积的外部影响因素,其中压力是最关键因素。在134℃恒温条件下,当压力降至88.9MPa,原油中沥青质开始迅速沉淀,压力降至74.3MPa以下时,沥青质沉淀速率明显降低,压力降至泡点压力后,沥青质又开始大量沉淀。在105℃恒温条件下,压力降至80 MPa和20 MPa时,加入无机矿物原油的沥青质沉淀量较未加无机矿物的原油同比增长了16.7%和3.8%,说明无机矿物对沥青质沉淀具有促进作用。通过分析无机矿物组分显示,沉淀物中金属元素主要有钙、钡、钠、铁等,其中钙含量最高,为4.96%,其次是钡含量为3.16%。高探1井油藏原油沥青质中富含高缩合度、多氧原子类组分,该类组分在地层条件溶解于原油中,在温度、压力下降过程中,原油溶解能力下降,高缩合度组分由于溶解性低易于从原油中沉淀出来,并且由于富含强极性多氧原子组分,易与来自地层矿物中的金属原子形成更稳定的络合物结构,两者协同作用加速了沥青质沉淀。

    • 全循环干馏炉内油页岩颗粒流动规律

      2022, 22(22):9609-9615.

      摘要 (86) HTML (0) PDF 9.96 M (240) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用离散元方法建立了300 t/d气体全循环油页岩干馏炉三维数学模型,研究了干馏过程中油页岩颗粒的流动行为;搭建了1:6比例的干馏炉冷态物理模型,验证了数学模型的准确性。结果表明,油页岩颗粒在炉内流动过程中流型呈现“一”→波浪型→“W”→不规则“V”的演变过程。颗粒与炉墙壁面的摩擦,使流动形态沿半径方向呈现波浪型,中心柱与阿西结构的阻滞作用使流型进一步变为“W”型与不规则的“V”型,促进了干馏段的颗粒混合,有利于干馏过程的进行;干馏段结构的支撑和分流作用,使得干馏段下部颗粒结构疏松,颗粒在此阶段加速流动,同时阿西结构的分流作用使气体热载体与油页岩颗粒发生剧烈的掺混,提高了换热面积。冷却段炉壁顶角区域出现的“死料区”,可能导致物料黏结,进一步堵塞出料口,影响干馏过程的顺利进行。对炉内相互作用力进行分析表明,炉内相互作用力大小主要在0~200N,1000N以下约占90%,在可承受载荷范围内;炉内磨损分析表明,法向累计接触能较小,切向累计接触能较大且集中在阿西结构下部,表明颗粒的流动摩擦是磨损的主要原因,实际干馏中,气体热载体会与油页岩颗粒发生掺混换热,磨损情况会更严重。

    • >TK能源与动力工程
    • 5G机柜式热管空调一体机过渡季动态性能实测

      2022, 22(22):9616-9622.

      摘要 (171) HTML (0) PDF 8.43 M (246) 评论 (0) 收藏

      摘要:5G基站能耗高、发热量大,传统房间级精密空调难以保障设备安全高效运行,为此,开发了一种新型机柜式热管空调一体机,通过热管自然冷却、机械制冷辅助以提高空调系统的安全性和能效。通过现场测试,分析了该机组在过渡季的不同运行模式下的工作性能、设备的热安全性。结果表明:在常规双侧运行模式下,制冷系统可以保证设备的安全运行,其电能利用效率(Power Usage Efficiency,PUE)为1.59;仅开启热管系统,可以保证左侧机柜设备安全运行,PUE为1.31。单侧机柜制冷系统开启时,可保障设备的安全性,系统 PUE降低至1.34,与常规制冷模式相比,其节能率为41.7%。

    • 新型太阳能空气集热器性能研究及供暖测试

      2022, 22(22):9623-9629.

      摘要 (76) HTML (0) PDF 5.45 M (203) 评论 (0) 收藏

      摘要:太阳能作为清洁可再生能源在供暖领域得到越来越多的应用,集热器作为太阳能热利用的核心部件在供暖方面发挥了重要作用。为了获得新型双通真空管太阳能空气集热器热性能,通过搭建测试平台对其进行试验研究。试验结果表明:新型双通真空管太阳能空气集热器,热性能较优,集热器平均瞬时集热效率为66.7%,与普通空气集热器相比,效率更高;集热器热损较小,最大为2.092 W/(m2·℃)。基于该集热器组成太阳能+电加热联合采暖系统,并对不同天气条件下单独采用该集热器的太阳能供暖系统的运行效果进行初步测试分析,结果表明:单独使用该集热器进行供暖的房间,当太阳辐照强度持续大于250 W/m2,集热器出风温度高于30 ℃,室内温度高于16 ℃的时长可达6~7小时,可满足白天大部分时间段供暖需求,供暖效果较优。研究结果可为太阳能空气集热器供暖系统在农村地区的应用及推广提供参考。

    • 复合生物质燃烧性能的数值模拟及实验

      2022, 22(22):9630-9636.

      摘要 (109) HTML (0) PDF 7.51 M (241) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究复合生物质的燃烧性能,以圆筒形燃烧室的锅炉为例,利用FLUENT软件建立数学燃烧模型,并选取玉米秸秆、棉秆、木屑和稻秆4种生物质作为模拟燃烧的燃料。分析4种生物质单独燃烧时燃烧室中心截面的温度分布,结合分析结果将玉米秸秆分别和木屑、稻秆按照不同的质量配比方案进行混合燃烧模拟,并对4种生物质及复合生物质做单烧及混烧实验验证。研究结果表明:4种生物质燃烧时燃烧室中心截面最高温度的排序为玉米秸秆>棉秆>木屑>稻秆,玉米秸秆的最高温度比其它3种生物质高100K以上;生物质的燃烧性能受一次风速、风温及自身含水率的影响较大;混烧明显好于单烧,实验验证玉米秸秆与木屑、稻秆的最佳质量配比分别为3:1、7:3,此时燃烧室中心截面的最高温度混烧比单烧分别提高90K和92K,且复合生物质提高了单一生物质的燃烧性能。

    • >TM电工技术
    • 基于BP神经网络和分数阶PIλDμ的VIENNA整流器控制策略

      2022, 22(22):9637-9644.

      摘要 (119) HTML (0) PDF 4.04 M (270) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决传统PI控制器调节速度慢,追踪性能差等问题,文中提出了BP神经网络和分数阶PIλDμ(BP-FOPID)相结合的控制方法。本文首先根据VIENNA整流器的拓扑结构推导出数学模型。接着根据数学模型设计双闭环控制,其中外环采用BP 神经网络对参考电流进行非线性拟合,内环采用分数阶PIλDμ控制器对外环输出的参考电流进行跟踪。另外,由于直流侧上下桥臂电容电压会存在不平衡的问题,本文采用了计及小矢量的改进SVPWM调制策略。最后,在 MATLAB/Simulink 中建立相应的仿真模型,仿真结果表明,文中所提的BP-FOPID的有效性和优越性。

    • 计及气象因素的风电机组故障诊断与风险预测

      2022, 22(22):9645-9651.

      摘要 (109) HTML (0) PDF 10.17 M (317) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对极端天气导致风电机组频繁故障,提出了一种基于改进贝叶斯网络的风电机组故障诊断与风险预测模型。该模型计及气象因素与风机故障之间的关联,利用ReliefF算法计算故障特征权重,得到最优特征集合;建立计及气象因素的基于贝叶斯网络的风电机组故障诊断与风险预测模型,利用正向诊断技术得到故障诊断策略,并通过反向推理技术对风险事件进行预测。将文中提出的模型进行受试者工作特性曲线(receiver operating characteristic curve, ROC)验证,结果表明所提模型ROC曲线下面积(Area Under Curve, AUC)为0.9049,验证了所提模型的有效性,可以为风电机组故障诊断和风险预测提供有效依据。

    • 含变速恒频风电机组的电网运行特性仿真

      2022, 22(22):9652-9659.

      摘要 (95) HTML (0) PDF 10.88 M (347) 评论 (0) 收藏

      摘要:风力发电机组的输出功率会随着风速变化而变化,对系统的稳定性和可靠性造成一定的影响。本文通过Simulink模块来搭建风力发电机组各部件系统的仿真模型,并将搭建的风力发电机模型与电网模型进行并网运行仿真。研究了不同风速下风力发电机组并网对电网的影响,以及不同故障下风力发电机对电网运行稳定性的影响。结果表明:当风力发电机组在高风速和低风速下运行时,风力发电机组输出的无功功率、有功功率都远小于在额定风速下的,从而造成不小的功率缺额,对电网系统电压幅值的稳定和维持整个电网系统频率的恒定有重要影响。通过对比发现,对稳定性影响程度最大的是三相短路故障,其次的是系统发生两相接地短路故障,接着是发生两相相间短路故障,其中故障后对电力系统稳定性影响程度最小的是发生单相接地短路故障。

    • 基于改进虚拟同步机的风储微网综合控制

      2022, 22(22):9660-9668.

      摘要 (105) HTML (0) PDF 5.67 M (206) 评论 (0) 收藏

      摘要:微电网中负荷变化与风电等分布式电源出力不确定性给整个微网稳定带来很大困难。针对风电出力波动问题,采用虚拟同步发电机控制结合深度强化学习对电池储能系统输出进行控制:首先搭建包含风电、电池储能、负荷、外部电网的微网模型,其次利用深度确定策略梯度算法对虚拟调速器进行设计,结合奖励函数通过反复学习训练生成调速器实现对虚拟同步发电机的改进。最后,在Matlab/Simulink软件中搭建对应的仿真模型,与下垂控制、传统虚拟同步发电机控制进行对比,仿真验证了并网到离网切换场景与孤岛运行场景下,所提出的控制方法对微网频率与电压有良好的稳定效果,可以实现对负荷有功功率与无功功率的快速追踪。

    • S-LCC型无线电能传输系统补偿网络分析

      2022, 22(22):9669-9678.

      摘要 (195) HTML (0) PDF 7.42 M (332) 评论 (0) 收藏

      摘要:为分析S-LCC型拓扑结构的无线电能传输系统中补偿网络参数对于传输特性的影响,首先利用双线圈等效电路模型建立回路电路方程并推导出系统输出功率表达式,其次在不同参数条件下讨论系统的恒流恒压特性,确定以最优输出功率为目标的补偿网络参数之间的相互关系,分析负载电阻与谐振电感以及寄生电阻对于系统输出功率的影响,并搭建双线圈WPT实物系统。研究结果表明:可精准确定以最优输出功率为目标的原副边侧谐振电容关系;系统的输出功率随负载电阻的增加而表现出先增加后减少或者先增加后减少再增加又减少的趋势;最佳负载电阻随着谐振电容的减少而先减少后增加,随着谐振电感的减少而先减少后增加,随着寄生电阻的增加而增加。

    • 基于改进多频正弦激励的燃料电池电化学阻抗谱测量

      2022, 22(22):9679-9685.

      摘要 (175) HTML (0) PDF 7.78 M (392) 评论 (0) 收藏

      摘要:由多个正弦波直接合成的多频正弦激励信号往往存在波峰因数(crest factor,CF)高,局部幅值大的缺点,不能直接应用于燃料电池电化学阻抗谱(electrochemistry impedance spectrum,EIS)测量。为解决这一问题,提出了一种通过粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)优化多频正弦信号各单频分量相位的方法,降低了多频正弦激励信号波峰因数。首先,根据燃料电池特性建立了燃料电池阻抗模型,并研究了基于多频正弦激励信号的燃料电池EIS测量方法。然后,从相位优化的角度出发,通过采用PSO优化相位的方法实现了波峰因数最小化目标。最后,分别搭建了燃料电池EIS测量系统仿真模型与实测平台进行测试分析和方案验证。仿真与实验结果表明:通过改进多频正弦激励信号测量的燃料电池EIS与其理论EIS基本一致。可见该激励信号可以用于燃料电池EIS高精度测量。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 基于CPA-OSELM的热轧带钢厚度在线预测

      2022, 22(22):9686-9694.

      摘要 (111) HTML (0) PDF 6.62 M (490) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决自动厚度控制(automatic gauge control,AGC)系统反馈滞后、耦合强、厚度偏差大等问题,本文提出了一种基于食肉植物算法(carnivorous plant algorithm, CPA)的在线顺序极限学习机(online sequential extreme learning machine, OSELM)预测算法。首先,基于从现场采集的相关数据,建立了OSELM在线厚度预测模型。然后为了提高模型的准确性及稳定性,采用CPA方法优化OSELM的权重和偏置。在此基础上,运用自学习方法进一步提高模型的预测精度。最后,通过实验验证基于CPA-OSELM预测模型的有效性。实验结果表明:基于CPA-OSELM的方法能够对不同规格带钢的出口厚度进行高精度在线预测,预测结果可用于提升AGC模型的控制精度,为提升带钢产品质量奠定基础。

    • 一种无延迟的水文时间序列预测方法

      2022, 22(22):9695-9702.

      摘要 (126) HTML (0) PDF 2.56 M (309) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决水文时间序列预测中,序列连续值间存在着高度的自相关性,而引起峰值点的预测时间落后于真实时间的问题,提出一种基于CSVMD-LSTM-ELM的无延迟预测方法。首先,将变分模态分解算法(variational mode decomposition,VMD)与布谷鸟搜索算法(cuckoo search algorithm,CS)相结合,其中,VMD用于削弱时间序列间的相关性,CS用于全局搜索VMD参数的最优解,并重点关注预测延迟的问题,为此,定义了一种新的适应度函数;其次,为分解得到的子序列建立了长短期记忆神经网络(long and short-term memory neural network,LSTM)和极限学习机(extreme learning machine,ELM)两种网络结构,分别讨论了单一网络和组合网络预测效果的优劣;最后,在秦淮河流域数据集上进行实验验证,与原有的LSTM和VMD-LSTM-ELM方法进行比较。结果表明,所提方法相较于其他方法,预测的峰值时间延迟更小,预测误差更低。可见,所提方法能够解决预测的延迟问题。

    • AutoNaut构型波浪滑翔器驱动机构数值模拟

      2022, 22(22):9703-9711.

      摘要 (136) HTML (0) PDF 10.05 M (331) 评论 (0) 收藏

      摘要:波浪滑翔器是一款利用水下波浪动力转换机构实现波浪推进的水面无人探测平台,它出色的续航性能和无污染等优点受到了广泛的关注和认可。但是由于波浪滑翔器复杂的双体结构会导致其对作业水深有一定要求,且存在弱机动性、布放回收较为苛刻等缺点,制约了其全海况覆盖的发展。为了克服上述缺点,本文研发一种新型的利用升沉-俯仰共同驱动的波浪滑翔器(AutoNaut构型波浪滑翔器,ANWG)是极为必要的。首先,分析了ANWG推进机理,确定了其总体功能要求和设计目标,并完成了ANWG样机的总体结构设计;其次,进行了ANWG初步海试实验,对浮体船运动响应进行了分析,通过AQWA软件仿真计算,确定了ANWG浮体船的水动力参数,并基于浮体船的运动响应建立了被动扑动水翼的数值模型,得到了最佳的前后水翼弹簧刚度系数;最后开展了ANWG自航行海试实验,通过实验得到的推力和水翼摆角等因素与仿真结果进行了对比,结果验证了理论分析和仿真结果的正确性和可靠性。

    • 基于改进YOLOv3网络的卡尔曼社交距离检测与追踪

      2022, 22(22):9712-9720.

      摘要 (123) HTML (0) PDF 6.07 M (420) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了预防新冠肺炎的传播,在佩戴口罩的同时,保持一定的社交安全距离是必要的。为解决现有的目标检测算法在社交距离检测中无法同时满足检测的实时性、准确性以及在复杂场景中存在遮挡、小尺度目标等问题,提出基于YOLOv3的改进算法DPPY(Dilated Pyramid-Pooling with YOLOv3)。首先使用空洞卷积参与到YOLOv3的核心图像处理结构中,然后引入密集型连接网络进一步融合不同层之间的连接,并且在这基础上还模仿了空间金字塔结构处理输入数据的尺寸问题,最后将这些处理结果一起与待追踪物体与彼此间的前后位置进行更好的关联并选用卡尔曼滤波器这个工具来更好地处理。若行人彼此间靠的过于紧密,则标红发出警报,以便更好地提醒相关人员注意。结果表明:与传统的YOLOv3算法相比,DPPY算法检测速度更快,检测精度更高。检测速度达到了34帧/s,平均准确率(Average Precision, AP)提高了9.1 %,并且在大、中、小目标检测中平均准确率均值(mean Average Precision, mAP)分别提高了7.8 %、8.2 %、8.9 %。

    • 基于人体属性分析的考场行为识别

      2022, 22(22):9721-9727.

      摘要 (119) HTML (0) PDF 6.42 M (244) 评论 (0) 收藏

      摘要:在实际监控的边缘设备中利用TSN或者3DCNN网络很难实现实时的、相对准确的监控任务。提出一种结合了人体检测和人体属性分析的考场行为识别算法。相对于以提取时空特征作视频分类算法为主流思想的行为识别,利用视频帧以人体检测和人体属性分析结合的行为识别方法更加快速准确。方法借助了多标签学习、注意力机制和特征金字塔等策略来改进任务,同时利用迁移学习对本地采集的数据集进行再训练,实验结果表明达到了主流数据集的良好性能,并在考场环境具有高效性与实用性。

    • 改进非线性外源自回归网络的潮位实时预测

      2022, 22(22):9728-9735.

      摘要 (105) HTML (0) PDF 5.37 M (274) 评论 (0) 收藏

      摘要:我国海域辽阔,海岸带面积约占全国总面积的13%,在沿海区域的交通运输及经济建设领域,都需要具备精确的潮位数据,因此实现精准快速的潮位预报具有重要的应用价值和实际意义。为了提高潮位预测精度和稳定性,提出了一种基于带外源输入的非线性自回归 (Nonlinear Auto Regressive models with Exogenous Inputs, NARX) 神经网络的实时潮位预测方法,并在其基础上做了相应改进。首先采用了模块化潮位预测(Modular tide level prediction)方法,将潮汐数据分为天文潮及非天文潮两部分,其次引入滑动时间窗(Sliding Time Window, STW)概念构建出改进的MS-NARX神经网络预测模型。利用美国比斯坎湾 (Biscayne Bay) 的实测潮汐值数据进行潮位预测的仿真试验,并与传统NARX神经网络及自适应粒子群算法优化的基本反向传播 (SAPSO-BP) 神经网络两种预测方法进行比较,结果表明在MAE、MSE及RMSE三项精度指标测算中,MS-NARX神经网络均为最小,可见其针对数据预测的精度和稳定性均优于 SAPSO-BP 神经网络和传统NARX神经网络,能够为提高船舶运营效率和保障船舶航行安全提供指导。

    • >TU建筑科学
    • 夏热冬冷地区办公建筑外围护结构优化组合

      2022, 22(22):9736-9745.

      摘要 (101) HTML (0) PDF 6.47 M (207) 评论 (0) 收藏

      摘要:为合理设计建筑外围护结构,有效调整各朝向房间围护结构得热峰值时间,本研究结合计算机仿真模拟与正交试验方法,提出了一种针对夏热冬冷地区办公型建筑围护结构得热调峰优化策略。首先,建立了办公型建筑能耗仿真模型。然后,通过正交试验方法对建筑参数进行显著性分析,在此基础上得出调峰优化设计方案,并进行经济性分析。最后,通过实验台实测数据对结论的准确性进行验证。结果表明:不同朝向房间受遮阳种类、窗墙比、外墙材质等因素的影响程度有所差异;合理利用遮阳设施,设置合适窗墙比和窗户类型,能够改变房间得热峰值出现的时间和大小;建筑经该策略优化后相比于原有建筑围护结构组合经济效益良好,可降低4.9%~23%房间空调季平均冷负荷。可见该优化方法具有实际运用效果,能有效降低建筑能耗。

    • 低热大体积混凝土微应变特性分析

      2022, 22(22):9746-9752.

      摘要 (101) HTML (0) PDF 6.64 M (236) 评论 (0) 收藏

      摘要:为减少锚碇大体积混凝土结构内外产生较大温差而引起的混凝土收缩开裂,本文将粉煤灰与自主研制的水化热抑制剂掺入到混凝土中,探究水化热抑制剂对水泥流动度与凝结时间及不同掺量的粉煤灰与水化热抑制剂对大体积混凝土温缩变形性能的影响。结果表明:大体积混凝土早期水化温度随粉煤灰与水化热抑制剂掺量的增加而降低,且水化温度峰值出现后移现象;大体积混凝土的微应变随粉煤灰与水化热抑制剂掺量的增加而降低,且水化热抑制剂在较低掺量时对水化的抑制效果更明显;未掺粉煤灰的混凝土7d龄期的收缩值已超过180d龄期的70%,而掺粉煤灰的混凝土在7d收缩值仅占180d龄期的50%左右,在28d才达到180d收缩值的70%,在此基础上复掺水化热抑制剂的混凝土要达到180d的收缩的70%需要45d。综合作用效果与成本考虑,推荐采用内掺40%粉煤灰与外掺0.2%的水化热抑制剂进行锚碇大体积混凝土的配制。

    • 循环高温冷却作用后花岗岩渗透率演变试验

      2022, 22(22):9753-9759.

      摘要 (69) HTML (0) PDF 9.16 M (300) 评论 (0) 收藏

      摘要:干热岩利用介质发电过程中,其内部不同温度梯度的岩层会产生温度交替变化,研究循环高温作用下岩石的渗透性可提高其利用效率。本文开展了循环高温(400 ℃和600 ℃)冷却后花岗岩的气体渗透率试验,探讨温度、循环次数、冷却方式、围压对花岗岩内部流体传输的影响,从不同角度分析花岗岩气体渗透率在循环高温冷却作用下的演变规律。结果表明:随着循环次数增加,温度越高,岩样劣化越明显,高温淬火普遍比自然冷却劣化严重。岩样第一次高温冷却后的损伤程度最为严重,质量损失率均占6次循环过程总质量损失率的近一半。岩样表观渗透率在2次循环后增大了两个数量级(从10^-18 m2到10^-16 m2)。第4和第6次循环,其表观渗透率在高温淬火冷却下有缓慢增长,在自然冷却下变化很小。

    • 好氧混菌矿化能力与增强再生粗骨料性能研究

      2022, 22(22):9760-9767.

      摘要 (84) HTML (0) PDF 8.14 M (239) 评论 (0) 收藏

      摘要:微生物矿化沉积方法利用矿化微生物代谢生成的碳酸钙能够对混凝土裂缝或再生骨料缺陷进行有效地修复,然而目前基于微生物矿化修复材料缺陷研究大多数采用单一类型的微生物,其培养成本高并且矿化鲁棒性不足。本文筛选一种适用于增强再生混凝土骨料性能的好氧嗜碱混菌,以提高矿化鲁棒性并显著降低培养成本。首先考察矿化沉积时间、钙离子浓度、乳酸浓度、菌液浓度和钙源对该混菌矿化效率的影响,并将其矿化效率与科氏芽胞杆菌进行对比;然后采用该混菌对再生粗骨料进行矿化增强以验证其有效性。试验结果表明,随着矿化时间的延长,混菌矿化沉淀量呈现出先增大后趋于稳定的变化规律;钙离子浓度过高反而会抑制混菌矿化效率,提高菌液浓度能够有效地改善混菌矿化效率;相同环境条件下混菌的矿化效率明显优于科氏芽胞杆菌。经混菌矿化增强的再生粗骨料吸水率和压碎指标降低幅度可分别达到44.6%和30%,验证了筛选混菌的有效性。

    • 冬季管廊逃生口对廊内水管结冰的影响

      2022, 22(22):9768-9774.

      摘要 (99) HTML (0) PDF 5.76 M (245) 评论 (0) 收藏

      摘要:为保证冬季综合管廊综合舱(水舱)水管的正常运行,对北京某管廊逃生竖井的温度进行了实验测试,并用数值模拟研究了地域、逃生口直径、埋深对逃生竖井下方管廊内温度的影响。结果表明:综合管廊综合舱内的温度受地域(冻土层深度和地下土壤温度)影响较大,并且与外界环境有着密切的关系,外界环境温度每降低5 ℃,温度最大降低1.7 ℃;逃生竖井下方廊内温度与逃生口直径呈负相关、与逃生竖井的埋深呈正相关,直径每增加0.2 m,温度最多降低0.6 ℃,埋深每增加0.5 m,温度最多升高0.4 ℃;对于严寒地区有必要采取双层井盖或保温井盖的措施,采用双层井盖时,第二层井盖设置在冻土层深度处时对廊内保温效果最好,最大温度相差4.9 ℃;综合舱两边靠上的区域相较于其他位置温度较高,最大温差可达1.64 ℃,故水管应放在舱内两边靠上的位置。研究结论为管廊的设计和运维提供参考价值。

    • >TV水利工程
    • 基于EWT-PSO-Elman耦合模型在径流预测中的应用

      2022, 22(22):9775-9780.

      摘要 (124) HTML (0) PDF 6.24 M (212) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于径流序列的非线性和非平稳性,单一预测模型能力有限,难以做出准确预测。因此,论文基于澄碧河流域坝首站1979-2019年共41a的实测月径流序列,引入经验小波变换分解(EWT)、粒子群算法(PSO),建立一种基于Elman神经网络的组合月径流预测模型(EWT-PSO-Elman),并采用纳什效率系数(NSE)、平均相对误差绝对值(MAPE)和均方根误差(RMSE)对测试集的预测结果进行评价与分析,并将预测结果与EWT-PSO-BP、PSO-Elman、PSO-BP、Elman、BP模型进行比较。结果表明:EWT-PSO-Elman模型的纳什效率系数为0.9135,均方根误差为19.4511,预报等级为甲级,具有较好的预测精度和泛化能力;EWT-PSO-Elman模型的预测精度优于EWT-PSO-BP、PSO-Elman、PSO-BP、Elman、BP模型。可见,EWT-PSO-Elman模型具有更好的预测精度,可应用于径流预测研究中。

    • 桥墩阻水比对弯道河流流速分布的影响

      2022, 22(22):9781-9789.

      摘要 (82) HTML (0) PDF 11.01 M (350) 评论 (0) 收藏

      摘要:桥墩阻水比是确定涉河桥梁工程方案主要考量指标之一。为研究桥墩阻水比对弯道河流流速分布的影响,建立有机玻璃弯道水槽模型,针对不同阻水比桥墩对弯道河流流速分布影响开展试验研究。使用ADV采集弯道试验段内的纵向和横向流速并进行分析,结果表明:随阻水比的增大,桥墩附近上下游主流位置趋于集中在水槽中间。在Fr=0.21和Fr=0.28两组工况下,墩前断面纵向流速方差均减小,其流速分布更加均匀;墩后断面纵向流速方差均增大,其流速分布更加紊乱;横向流速在墩前与墩后分布均更加紊乱。桥墩阻水比对纵向流速和横向流速分布的影响均随Fr增大而减小。

    • >U交通运输
    • 地铁列车速度对含加固区地层振动特性的影响

      2022, 22(22):9790-9796.

      摘要 (102) HTML (0) PDF 7.48 M (253) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用有限元方法对列车移动荷载作用下运营隧道-加固区-地层的系统动力响应展开研究,并分析了不同列车运行速度对结构-地层系统各部分加速度、动应力和动位移的影响规律。结果表明:因加固区刚度相对衬砌极小且有一定的厚度,加速度在加固区中得以显著衰减,动力传递介质的突变使应力在衬砌与加固区交界处骤降,位移的减弱主要发生在受列车荷载影响较小的深厚地层;当列车运行速度提高时,动荷载幅值增大,相应加速度峰值单调增大;位移同样随列车速度的增大而呈不同程度地提高;由于与列车静荷载相比,动荷载幅值的变化极小,故列车运行速度的改变对应力峰值的影响较小。

    • 列车运行调整与到发线运用的协同优化研究

      2022, 22(22):9797-9804.

      摘要 (133) HTML (0) PDF 2.28 M (248) 评论 (0) 收藏

      摘要:在列车运行的过程中,受到各种不确定性因素的影响,列车可能会偏离图定运行计划,同时也会对车站的到发线运用造成干扰。针对列车运行调整与到发线运用协同的优化问题,本文兼顾列车运行调整约束与到发线运用约束,建立了多目标的整数规划模型,并设计了适用于求解该模型的分层序列鸽群优化算法。算例分析表明,模型对列车运行计划进行调整的同时,还能得到满意的到发线运用方案,并且分层序列鸽群优化算法可以快速求解列车加权总到发晚点最少和到发线占用总消耗最小的目标函数。

    • 下横梁支架系统创新设计与施工

      2022, 22(22):9805-9811.

      摘要 (68) HTML (0) PDF 10.12 M (651) 评论 (0) 收藏

      摘要:深中通道伶仃洋大桥是主跨为1666m的世界最大跨径全离岸海中悬索桥,为解决索塔下横梁体量巨大的施工难题,创新性的提出钻孔灌注桩支架系统的下横梁施工方案。文章详细介绍了该方案的设计体系;采用大型通用有限元软件进行了详细的结构受力分析,得出分层浇筑混凝土结构,上层混凝土荷载在下层混凝土与支架中的分配比率,并验证了结构安全性。应用表明:采用钻孔灌注桩支架系统施工大体量下横梁,安全性较高,经济效果明显,可供其他类似工程参考借鉴。

    • 基于相对转角与位移的空心板桥铰缝损伤识别

      2022, 22(22):9812-9821.

      摘要 (41) HTML (0) PDF 7.47 M (201) 评论 (0) 收藏

      摘要:在考虑剪切传递和侧向力基础上,建立弹簧铰缝的铰缝力学模型,推出铰缝损伤程度计算公式,代入相对挠度、剪力和相对转角,计算出铰缝损伤程度,定位损伤位置。研究发现,铰缝真实力是复杂的,因此若只考虑剪切传递并不完整,铰缝的侧向力也十分重要。依据既有铰接板理论,考虑铰缝的侧向力、损伤和变形,提出相应假设,绘制铰缝机械性模型和空心板桥计算模型。基于侧向力和剪切力产生的板梁相对转角和相对位移,建立提出了弹簧铰缝的力学模型,推出铰缝损伤程度的计算公式,并结合数值比较分析验证了计算理论的有效性,将相对挠度、剪力和相对转角代入公式,计算损伤程度,可有效发现铰缝损伤部位和计算损伤程度。结果表明,加载区域越接近损伤位置,损伤定位的精确性越显著,损伤程度识别结果的准确性越高。

    • 小样本数据下三维地应力反演分析

      2022, 22(22):9822-9829.

      摘要 (102) HTML (0) PDF 7.21 M (290) 评论 (0) 收藏

      摘要:对于地下矿山等工程,初始地应力场的有效获取意义重大,但由于地质情况复杂,实测数据不足等原因,小样本数据下的三维地应力反演分析不易进行。本文在进行现场应力测量的基础上,提出了一种以边界荷载法为基础,结合反向传播神经网络(back propagation neural network,BP)的Flac3D地应力反演改进方法。以建个元高速公路五老峰隧道为示例,首先通过建立反演区域的三维地质模型,通过边界荷载法试算各边界条件的大致范围,再利用BP神经网络的非线性特征建立反演参数与地应力之间的函数关系,最后进行正算反推求解反演最佳边界条件。实测值与反演值进行对比,误差在可接受的范围内,证明了该方法在复杂地质体地应力反演中的可靠性与实用性。

    • 车辆荷载下综合管廊应力响应及疲劳损伤分析

      2022, 22(22):9830-9839.

      摘要 (82) HTML (0) PDF 7.12 M (243) 评论 (0) 收藏

      摘要:作为一种浅埋隧道,综合管廊不可避免会受到车辆荷载的影响。为保证管廊结构运营期安全,有必要研究循环动荷载对管廊结构的影响。依托某综合管廊工程,使用ANSYS建立管廊-车辆荷载三维模型,研究了综合管廊在不同车辆荷载条件下的应力响应,发现在车辆荷载一个作用周期内,管廊的主拉应力时程曲线可分为上升区、峰值区及下降区;各车辆工况下管廊上部应力变化幅度在10%~15%左右,下部应力变化幅度在1%左右,距离地表越远的部位应力变化幅度越小。在得到管廊应力时程数据后,基于3种不同的疲劳公式编写程序对管廊进行疲劳分析,发现按Cornelissen公式及吕培印公式计算,管廊结构的最低使用寿命分别为0.42年及24.8年,不满足其设计使用年限,因此有必要考虑管廊在车辆荷载下的疲劳效应;其中管廊疲劳损伤主要集中在管廊的5个部位,中舱顶板、两中隔墙的顶端和底端,其中中舱顶板所受疲劳损伤最大,这5个部位应是综合管廊结构设计以及运营期间应重点关注的部位。

    • 一种三自由度海上廊桥试验台的建模与实验

      2022, 22(22):9840-9847.

      摘要 (139) HTML (0) PDF 5.12 M (268) 评论 (0) 收藏

      摘要:海上廊桥在作业时由于受到风、浪、流等载荷的扰动会产生较大摇摆,极大的降低了海上作业安全。针对该问题,设计出一种具备运动补偿功能的三自由度海上廊桥试验台。文章首先构建海上廊桥试验台三维结构模型,建立包括不规则海浪以及船-海上廊桥试验台的运动学模型。通过欧拉角坐标转换法,运用运动学逆解得到每个电动缸的运动规律,利用拉格朗日法建立了试验台的动力学模型,在运动学和动力学推导结果的基础上,从实用性的角度确定采用运动学为该系统的控制基础。最后利用船舶运动模拟平台对试验台及其逆解算法进行验证。实验结果验证了该试验台具有良好的运动补偿效果,具有广泛的工程应用前景。

    • >V航空、航天
    • 倾转翼无人机返航过渡段气动分析与优化

      2022, 22(22):9848-9856.

      摘要 (112) HTML (0) PDF 15.64 M (2584) 评论 (0) 收藏

      摘要:倾转翼无人机是兼有固定翼飞机和直升机优点的一种新型旋翼无人飞行器,但其过渡段的气动特性存在非线性、强耦合的特点。基于动量源方法建立了倾转翼无人机返航过渡段的数值模拟方法,经单独旋翼和Georgia-Tech模型算例验证动量源方法的准确性后,结合滑移网格技术模拟倾转翼无人机返航段并进行气动分析,通过调整旋翼转速、倾转角速度,使其定高倾转完成的时间从9.20s缩短为4.46s,在此基础上通过MATLAB不同函数拟合曲线编写入动量源,对比得到返航段走廊曲线。计算结果表明利用拟合曲线可以使其更平稳地定高倾转,使倾转翼无人机的返航过渡段受力曲线更加光滑,该方法得到的结果为控制倾转翼无人机返航过渡段的稳定性提供了理论依据。

    • 一种机载综合射频系统兼容能力试验方法

      2022, 22(22):9857-9863.

      摘要 (55) HTML (0) PDF 6.45 M (2262) 评论 (0) 收藏

      摘要:装备射频系统的兼容性是确保装备生存力和战斗力的一项重要综合能力。由于射频兼容涉及众多射频设备,交联关系复杂,对其的试验考核一直是装备综合能力试验的重点和难点。基于此,本文提出了一种机载综合射频系统兼容能力试验方法。本文首先介绍了综合射频系统兼容工作的基本原理,作为兼容能力试验方法设计的基础。进一步提出了基于正交法的射频兼容能力试验内容设计方法,从射频设备、射频设备工作模式进行了多层次的正交矩阵设计,并给出了试验设计结果的一般筛选原则。在此基础上,从功能和性能两个方面研究给出了射频兼容能力的评估准则,进而构建了一套射频兼容能力试验设计与评估方法。本文基于研究方法以某航空装备平台为例进行了案例分析,结果表明本文方法可以有效地支持对机载综合射频系统兼容能力的试验内容设计和兼容能力评估。

    • 基于弧长法的南瓜型超压气球非线性后屈曲分析

      2022, 22(22):9864-9873.

      摘要 (111) HTML (0) PDF 18.15 M (295) 评论 (0) 收藏

      摘要:稳定性研究是南瓜型超压气球设计面临的重要课题。针对南瓜球非线性屈曲过程,对含初始缺陷南瓜球的稳定性进行研究。首先,对南瓜球进行特征值屈曲分析,得到前8阶屈曲模态及线性屈曲临界载荷。然后,基于特征值分析的模态构型给出初始缺陷分布,进一步利用非线性有限元中的弧长法分别计算临界缺陷模态和组合缺陷模态下对应的屈曲临界载荷。结果表明,南瓜球对初始缺陷较敏感,缺陷的幅值和分布形式对承压能力和失稳形态均有影响,承压能力随缺陷幅值增大而降低,说明提高南瓜球稳定性需要提高气球的加工精度。同时,对已失稳南瓜球的应力分布进行分析,发现失稳状态下南瓜球高应力区的应力水平远高于相同载荷下未失稳南瓜球的应力水平。可见,失稳现象极大降低了气球的承压能力。

    • >X环境科学、安全科学
    • 不同空调环境下鼻腔内环境的数值模拟

      2022, 22(22):9874-9880.

      摘要 (96) HTML (0) PDF 7.56 M (270) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究不同空调环境下的吸入气流对鼻腔温湿度调节功能的影响,了解外界环境的变化对鼻腔内环境变化的影响,根据健康人体CT扫描切片重建3D鼻腔模型,利用Transition SST湍流模型和组分输运模型进行数值计算,分析了不同室内空调环境下人体鼻腔内环境的分布规律及其对鼻腔温湿度调节功能的影响。通过数值计算得到了鼻腔内详细的气流速度场、温度场、相对湿度场分布,结果显示在温湿度分别为18℃/30%、24℃/50%和28℃/70%的典型空调环境工况下,较为低温低湿的空调环境使鼻腔内部存在更大的低温干燥区;18℃条件下鼻腔内环境有63%的区域温度低于33℃;18℃/30%RH条件下呼吸蒸发水量是28℃/70%RH下的1.73倍;在咽部出口处吸入气流基本能被调节至满足进入下呼吸道的条件。可见室内空调工况对鼻腔内环境存在影响,较低湿度和温度的室内环境增加鼻腔调节负荷;本文应用的数值模拟方法可以较为准确且快速地模拟人体鼻腔内的气流及热湿交换,可应用于不同环境对鼻咽功能结构影响的量化评价及辅助临床评估诊断。

    • 基于VMDLSTNet的水质预测模型

      2022, 22(22):9881-9889.

      摘要 (130) HTML (0) PDF 7.83 M (282) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对水质时序预测中存在长期信息和短期信息混合导致预测精度低的问题,采用变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)和长短期时间序列网络(Long- and Short-term Time-series network,LSTNet)组合使用以期望解决该问题得出更准确的水质预测。LSTNet网络中使用卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)提取短期局部水质信息,使用循环神经网络(Recurrent Neural Network,RNN)提取长期水质信息,并且通过Skip-RNN利用序列周期特性,提取更长期信息,同时模拟自回归(Autoregressive model,AR),为水质预测增添线性成分来达到输出能够响应输入尺度变化的目的。采用珠江流域老口站隔日采样的溶解氧数据验证模型效果,结果表明,VMDLSTNet网络处理水质预测问题的能力,不仅优于传统的BP神经网络(Back Propagation Neural Network,BPNN)、支持回归机(Support Vector Regression,SVR)模型,而且优于深度学习中时域卷积网络(Temporal Convolutional Network,TCN)模型、门循环网络(Gate Recurrent Unit,GRU)、增加注意力机制的长短时记忆网络(Long Short-Term Memory Add Attention,LSTM-AT)模型,溶解氧的预测平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)为0.0931,预测均方误差(Mean Square Error,MSE)为0.0146,预测均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)为0.1208,水质类别的预测准确率为95%。

    • 基于Netlogo的大型客运汽车人员疏散模拟

      2022, 22(22):9890-9895.

      摘要 (99) HTML (0) PDF 4.59 M (266) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究大型客运汽车内部乘客的疏散规律,选取载客38人(含司机)的客运汽车为研究对象,基于Netlogo软件对4种不同疏散方案进行仿真模拟,得到不同疏散方案下的疏散规律。研究结果表明:方案2较方案1在单车门疏散时具有疏散优势,方案4较方案3在双车门疏散时具有疏散优势,且都随着乘客数的增加,优势越来越明显;不同载客数下,疏散相同人数其疏散时间随着载客数的增加而减小,方案2较方案1始终存在优势,方案4较方案3在疏散较多人数时存在优势;在具体疏散过程中,方案1的疏散风险逐步增大,其他疏散方案的疏散风险一般都是先下降(或近似不变),后逐渐上升。

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