• 2022年第0卷第7期文章目次
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    • >TE石油、天然气工业
    • 油井管接头螺纹腐蚀与防护研究进展

      2022, 22(7):2563-2572.

      摘要 (206) HTML (0) PDF 2.71 M (157) 评论 (0) 收藏

      摘要:油井管作为油气田开采过程中的基础设施,随着油气田的不断深入开发,油气井的实际开采环境越来越恶劣,其接头螺纹连接处的腐蚀失效问题日益突出和严重。为保障井筒完整性,提高油井管的使用寿命,本文对几种典型的油井管接头螺纹腐蚀类型进行了介绍,详细分析和综述了其腐蚀机理和影响因素。针对文中介绍的腐蚀类型,对其的腐蚀防护技术进行了系统性的总结。并对油井管接头螺纹腐蚀的发展方向进行了探讨,认为多种因素耦合作用下的油套管腐蚀防护研究是未来主要的研究方向。

    • >U交通运输
    • 纤维改性沥青混合料性能的研究现状与展望

      2022, 22(7):2573-2584.

      摘要 (162) HTML (0) PDF 4.90 M (150) 评论 (0) 收藏

      摘要:纤维材料作为一种沥青混合料添加剂和稳定剂,能有效改善沥青路面的各项性能指标,本文首先从纤维材料的自身特性出发,介绍了几种常用路用纤维的物理力学特性以及近年来开发出的新型绿色环保型纤维材料;通过复合材料理论、界面理论等相关理论模型解释了纤维材料对沥青混合料的微细观改性机理;总结了现有关于纤维改性沥青混合料的界面表征分析方法;研究了影响纤维沥青混合料性能的主要因素;指出了现有研究的不足并展望了今后在纤维改性沥青混合料领域未来的发展方向。当前对于纤维沥青混合料性能的研究在复合材料相互作用机理、路用性能评价指标和综合评价体系等方面还有待完善。推行基于复配纤维或改性剂的组合形式是纤维改性沥青混合料这一领域发展的必然趋势,也是全面提升沥青混合料性能的重要方法。

    • >O3力学
    • 粒间摩擦和层厚比对二维分层颗粒系统底部响应的影响

      2022, 22(7):2585-2591.

      摘要 (87) HTML (0) PDF 9.09 M (70) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究分层颗粒中的力学响应对于理解复杂颗粒系统的弹性与变形的机理具有重要意义。本文基于离散单元法,针对粒间摩擦和层厚比对系统中力学响应的影响,建立上软下硬和上硬下软两种规则排列的二维分层颗粒系统模型,并进行仿真分析。结果表明:在上软下硬型系统中,随摩擦系数的增大,底部响应均是按照双峰→平台→单峰的顺序演变,平均力、峰值、中间力随之先减后增;硬层厚比对系统底部响应几乎没有影响。在上硬下软型系统中,粒间摩擦和软层厚比对系统底部响应均有影响,底部响应有三种转变形式,但随着摩擦系数的增大,最终都会变为单峰分布,平均力随之波动型下降,峰值/中间力先增后减;软层厚比的增大会使力更容易向系统中间聚集,从而引起底部响应形式的变化。

    • >P天文学、地球科学
    • 黄河源永曲河流域地表温度与土地覆盖的时空变化特征分析

      2022, 22(7):2592-2600.

      摘要 (118) HTML (0) PDF 15.44 M (119) 评论 (0) 收藏

      摘要:为明确黄河源地区地表温度变化特征及其影响因素,以永曲河流域为例,利用2008年、2020年landsat数据,通过辐射传输法反演地表温度,分析地表温度的时空变化特征及其与土地覆盖类型、地形因子和归一化植被指数之间的相互关系。研究结果表明:(1)2008~2020年,永曲河流域地表平均温度由24.330℃上升至24.592 ;(2)地表温度具有显著的地形分异特征,与海拔高度呈现负相关关系,高海拔地区尤为显著。地表温度随坡度增加而降低,按平缓坡、阳坡、半阳坡,半阴坡、阴坡的顺序,地表温度逐渐降低;(3)不同土地覆盖类型的地表温度差异较明显,草地的地表温度较高,小灌木丛较低,平均地表温度相差4.688 ;(4)地表温度与NDVI呈正相关关系,且自西向东相关性逐渐增强。

    • 传播效应对远距离雷电电磁场的影响

      2022, 22(7):2601-2608.

      摘要 (90) HTML (0) PDF 5.69 M (87) 评论 (0) 收藏

      摘要:雷电电磁波沿着地球表面传播时,受传播效应影响波形会发生畸变,进而影响雷电定位系统的精度。本文采用Wait解析算法研究了地面有限电导率与地球曲率对1 000 km以内雷电电磁场波形的影响,对不同回击电流波形和不同电导率情况下的远场衰减系数进行了拟合,修正了现有的回击电流峰值反演公式,并对传播效应带来的远场波形到达时间延迟量进行了统计分析。结果表明:当观测距离大于200 km时地球曲率对场的衰减不容忽略;和平坦地面相比,弯曲的地表使得200 km、500 km和1 000 km处的远场峰值分别额外衰减了约9.6%、29.4%和55.5%。考虑传播效应后远场峰值与理想场的峰值之比随着观测距离d的增加以exp(-d/α)的指数函数大幅递减,指数衰减距离常数α的平均值为1 000 km。回击电流波形陡度越大,包含的高频分量越多,远场的衰减越大。雷电电磁波沿陆地表面传播时,传播距离每增加100 km波形初始到达时间平均延迟0.36 μs,峰值到达时间平均延迟0.96 μs。由此可见,远距离雷电定位和参数反演应充分考虑地球曲率带来的传播效应。

    • 基于深度学习岩性分类的研究与应用

      2022, 22(7):2609-2617.

      摘要 (134) HTML (0) PDF 10.36 M (123) 评论 (0) 收藏

      摘要:岩性预测,特别是致密储层的岩性预测,是石油勘探的一项重要基础任务,因为岩性数据对于地层对比、沉积模拟等地质工作的分析是必不可少的。因此,如何获取可靠的岩性信息逐渐成为地球科学研究的热点。面对大部分老油田由于仪器、井历史长等原因使得部分测井数据丢失,特别是岩性数据;新开发生产井,钻井取心需要投入巨大的成本、人力和物力;这些给油田的开发带来了巨大困难。为此,建立了一种基于深度学习神经网络预测岩性的新方法。对于油田的测井数据不需要经过人为预处理,直接作为神经网络的输入变量以得到对应储层的岩性数据。通过构建全连接神经网络,以鄂尔多斯盆地油田致密储层为研究对象,进行5种岩性的识别并与真实值对比。研究结果表明:该方法不需要建立解释模型和复杂的计算过程,有着较好的适应性和预测精度。通过对中国实际案列的分析,验证了该方法的有效性。其岩性识别精度(71%)满足商业应用要求(70%)。因此,该方法可替代当前的传统方法。

    • 大同煤田同忻矿可采煤层顶板力学性质及其对开采的影响

      2022, 22(7):2618-2625.

      摘要 (87) HTML (0) PDF 6.02 M (67) 评论 (0) 收藏

      摘要:矿井生产过程中,顶板事故频发,对煤矿安全生产威胁巨大,有必要明确煤层顶板力学性质和稳定性。本次研究以大同煤田同忻矿为研究对象,收集钻孔地质资料,总结了各可采煤层厚度特征和空间展布特征,确定了各煤层顶板类型;采集各煤层顶、底板岩心样品,以岩石力学测试实验为手段,得出了顶、底板岩石的抗压强度、抗拉强度和抗剪强度等力学参数,明晰了煤层顶板岩石类型和稳定性,并针对此提供了相应建议。结果表明,研究区发育山2#、山4#、2#、3-5#、8#和9#煤层共6套可采煤层,其中太原组3-5#和8#煤层为主采煤层;山2#煤层顶板多为中硬岩,稳定性相对较好,山4#煤层顶板类型多为直接顶和老顶,伪顶区域小规模存在,多为中硬岩和硬岩,稳定性较好;2#煤层可采区域顶板类型主要为直接顶和老顶,软岩—坚硬岩皆有分布;3-5#煤层顶板类型区域内以直接顶为主,大面积连片分布,伪顶和老顶穿插分布,主要为软—中硬岩;8#煤层顶板类型多为直接顶和老顶,伪顶罕见,软-中硬岩皆有存在;9#煤层顶板类型伪顶、直接顶和老顶穿插分布,软岩—中硬岩皆有发育。研究结果对于研究区矿井安全开采有一定的参考价值。

    • 武隆—广杨地区水循环模式及水化学特征

      2022, 22(7):2626-2633.

      摘要 (113) HTML (0) PDF 12.07 M (68) 评论 (0) 收藏

      摘要:武隆-广杨地区地处渝黔交界,交通位置良好,为研究其地下水循环模式及其控制因素,2020年4月现场采集31组地下水样,利用统计分析,Piper图示,离子比例系数等方法对地下水的循环模式以及水化学演化过程进行讨论。结果显示,研究区存在四种循环模式,岩溶水I型、II型为循环深度不同,以大气降水补给为主,具有快速通道的循环模式,裂隙水III、IV型是在碎屑岩区域发育的浅、缓地下水循环模式;地下水中Ca2+为主要阳离子,HCO3-为主要阴离子,主要水化学类型为HCO3-Ca型水,裂隙水循环内部水化学组分复杂;地下水中化学组分复杂,方解石,白云石的溶解,以及离子交换过程是影响四种循环模式水化学组分演化的主控因素。

    • 三峡库区旧县坪滑坡变形机理及稳定性

      2022, 22(7):2634-2640.

      摘要 (104) HTML (0) PDF 10.04 M (127) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 利用CLUE-S模型对四川省未来10年土地利用变化的预测与分析

      2022, 22(7):2641-2647.

      摘要 (86) HTML (0) PDF 7.75 M (71) 评论 (0) 收藏

      摘要:土地利用配置对生态环境和经济发展有着重要影响,通过研究土地利用配置对人类可持续发展具有重要意义。以我国四川省为研究区,设定了生态效益型、经济效益型和综合效益型3种发展情景,通过CLUE-S模型模拟研究区2030年的土地利用数据,计算了各情景下相应的生态服务价值量和经济效益,分析了3种情景下模拟结果各土地利用类型分布的相同和差异。研究结果表明,生态服务价值量在情景1下达到最大值,为108 405.5亿元;经济效益则在情景2下最大,为78 346.3亿元。从土地利用空间分布上来看,3种情景的变化趋势基本一致:生态用地中林地和水域的增加主要分布在攀西地区;建设用地的增加主要分布在攀西地区和四川盆地。研究结果可对四川省未来的土地规划管理提供参考。

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 首山一矿聚能双掏槽光面爆破技术应用

      2022, 22(7):2648-2653.

      摘要 (70) HTML (0) PDF 5.55 M (81) 评论 (0) 收藏

      摘要:为适应平宝公司岩巷掘进的巨大需求,满足矿井采掘布局的进一步优化需要。针对岩巷掘进施工时打眼多、装药多、光面爆破效果差、工效低的现状,分析了原有爆破方式施工存在的问题及原因,在常规岩巷光面爆破的基础上,利用理论分析,室内试验,现场试验等手段,研究开发了聚能水压双掏槽光面爆破技术。并在平宝公司首山一矿进行了应用。工程实践表明,该方法大幅度降低炮眼掘进量,雷管、炸药等消耗量,降低爆破材料费。有效提升了岩巷光面爆破效果、增加了循环炮进率,岩巷光爆效果得到了明显的提升。在相同的条件下进尺效率得到了提高,在满足工程质量的同时,降低了施工成本,更加的节能环保。

    • >TE石油、天然气工业
    • 中东地区强非均质性碳酸盐岩储层测井评价方法及应用

      2022, 22(7):2654-2663.

      摘要 (92) HTML (0) PDF 15.58 M (77) 评论 (0) 收藏

      摘要:中东地区孔隙型碳酸盐岩储层具有岩石类型多样、孔隙结构复杂、非均质性强等特征,应用单一测井方法或参数难以进行有效的储层评价和分类。针对该类强非均质性孔隙型碳酸盐岩储层,本文提出了基于视阻抗参数Z、核磁测井T2对数平均优化参数T2LMY、成像测井面孔率AREA和偶极横波测井各向异性参数ANI多参数表征的测井综合评价方法,构建了常规测井储层识别、核磁测井孔隙结构评价、成像测井孔隙类型识别和偶极横波测井孔隙发育程度判断的评价体系。将其应用到伊拉克A油田白垩系Mishrif组储层分类评价中,分类评价结果能够有效地划分储层类型,结果与岩心实验分析结果吻合度高,对中东地区碳酸盐岩储层测井评价提供了有力支撑,对其它地区类似储层评价具有借鉴价值。

    • 海域天然气水合物水平井钻井温度场预测

      2022, 22(7):2664-2668.

      摘要 (87) HTML (0) PDF 4.30 M (79) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用水平井开发海域天然气水合物具有产量高、产气快、经济效益好的特点,但井筒温度变化容易引起储层水合物分解,诱发井壁失稳坍塌等事故。因此基于井筒传热学理论和钻井工程参数,研究了海域天然气水合物水平井钻井过程中井筒热量传递过程,考虑钻柱与井壁、套管直接的摩擦生热效应,建立了海域天然气水合物水平井钻井过程的井筒温度剖面计算模型,分析了钻柱摩阻、循环时间、钻井液排量、入口温度、水平段长度等参数对对井筒温度场的影响规律。结果显示,钻柱的摩阻生热不可忽略;钻井液循环一定时间后,井筒温度剖面趋于稳定;钻井液排量对于井筒温度场的影响较大;钻井液的入口温度对于裸眼段的温度剖面影响较小,主要影响海水段的温度剖面;水平段裸眼段越长,裸眼段的温度越高;在海域天然气水合物地层钻水平井时,井周地层中的水合物不会分解。该研究成果可为我国海域天然气水合物水平井钻井设计提供借鉴。

    • 中东孔隙型低渗灰岩储层酸液体系缓速性

      2022, 22(7):2669-2675.

      摘要 (73) HTML (0) PDF 3.17 M (89) 评论 (0) 收藏

      摘要:酸液的缓速性是影响酸液有效作用距离的关键因素,是优选酸压工作液的重要依据。采用旋转岩盘进行了普通盐酸、胶凝酸和乳化酸与伊朗雅达油田Sarvak储层灰岩岩心的酸岩反应实验,构建了反应动力学方程和变温动力学方程。结果表明,普通盐酸的反应速率明显快于胶凝酸和乳化酸,温度对反应速率影响显著,温度越高,反应速率越快。95 ℃下,普通盐酸、胶凝酸和乳化酸的反应速率常数分别为6.1745×10-5 (mol/L)-0.8543/(cm2.s)、7.8397×10-6 (mol/L)-0.6260/(cm2.s)、7.6348×10-7 (mol/L)-1.3931/(cm2.s),反应级数分别为0.8543、0.6260、1.3931;酸液浓度为20 %时,反应活化能分别为19.31 kJ/mol、25.34 kJ/mol、31.53 kJ/mol;乳化酸的缓速性相对最好,其次为胶凝酸,预测乳化酸和胶凝酸的有效作用距离更大;同时乳化酸反应级数较大,现场配液时需要考虑浓度对反应速率的影响。

    • 油田多通路集输管网基于图的遍历算法

      2022, 22(7):2676-2681.

      摘要 (62) HTML (0) PDF 3.25 M (69) 评论 (0) 收藏

      摘要:油井产出液经多通路油气集输管网输送到集油站,当油井生产动态发生改变时,会影响集输管网内的流量、流向以及压力分布,从而影响油井的产量以及管道使用寿命,所以需要建立能够遍历计算出集输管网内上述参数的方法。实际生产中,多口油井公用集输管网,有枝状、环状或两者组合。环状管网相较于枝状管网,由于其拓扑结构复杂,公用管道内流体流向不确定等因素造成其流量、流向以及压力分布难以计算,所以提出了一种基于图的油田集输管网遍历计算方法,利用邻接表储存管网拓扑结构,广度优先搜索遍历管网迭代计算出流量、流向以及压力分布。运用此方法的计算结果与实际生产情况误差较小,工程应用具有较高的精度, 可以成为遍历计算多通路集输管网的有效工具。

    • 剪切闸板防喷器剪切性能评价

      2022, 22(7):2682-2688.

      摘要 (65) HTML (0) PDF 6.98 M (79) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文以某新型上直下V结构的剪切闸板防喷器为研究对象,通过显示动力学模块对剪切闸板剪切钻杆的过程进行数值仿真模拟,分析研究闸板的剪切性能。并用该剪切闸板分别剪切φ127mm(5 in)和φ139.5mm(5.5 in)两种不同规格的S135钻杆,以研究其对不同规格钻杆的适应性,分析经验公式计算值和仿真值存在差异的原因,也探讨了在有井压,有悬重情况下剪切力的变化规律。结果表明该新型剪切闸板能够顺利剪断φ127mm(5 in)和φ139.5mm(5.5 in)两种不同规格的S135钻杆,具有较好的适应性。并且经验公式相对保守,可采用适当系数进行修正。同时在有井压的情况下,剪切力随着井压增大而增大,当井压过大时,建议增加增压缸;在有悬重时,剪切力随悬重的增加逐渐下降,钻杆越长越利于剪切。该研究可以为剪切闸板防喷器的设计和使用提供技术指导。

    • >TH机械、仪表工业
    • 基于精细积分法的起重机司机各部位振动舒适性分析

      2022, 22(7):2689-2695.

      摘要 (68) HTML (0) PDF 9.03 M (65) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对人体各部位疲劳损伤问题,提出基于精细积分法的人体各部位动力学响应与分析方法。以人体生物力学为基础,根据拉格朗日方程,构建七自由度人体与起重机-轨道相耦合的系统动力学模型,结合起重机优化参数,通过精细积分法求解人体各部位振动响应。将计算结果与现有人体各部位疲劳损伤标准进行对比,分析人体各部位损伤情况及振动舒适性。结果表明,人体各部位疲劳程度随轨道缺陷增加而急剧增加;在起重机设计时选取合适的座椅参数时可以提高头部振动舒适性,降低人体头部不适和其他部位的损伤几率。

    • 旋转式天空偏振光的航向角检测系统

      2022, 22(7):2696-2700.

      摘要 (51) HTML (0) PDF 3.64 M (99) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高点源式偏振光探测器的可靠性和精度,在斯托克斯矢量(Stokes)的偏振光测量原理的基础上采用单个偏振光传感器通道设计并且搭建了一种快速旋转式天空偏振光信息探测系统,通过GPS授时确定太阳子午线的位置,进而实时解算出航向角数据,在室内和天气晴朗、空旷的室外条件下完成了数据采集,最大误差为1.047°,平均误差为0.378°,稳定工作状态下平均采样率为300Hz。测试结果表明,本文设计的偏振光探测系统具有较良好的精度,可以实现稳定输出。

    • 非稳态环境下塞式热流传感器的仿真与分析

      2022, 22(7):2701-2708.

      摘要 (76) HTML (0) PDF 6.84 M (56) 评论 (0) 收藏

      摘要:非稳态的热流密度测试是一项在工业、航天等领域的重要研究内容。本文针对爆炸场非稳态测试环境恶劣,气体高速流动,温度变化迅速的问题,对塞式热流传感器的组成材料、热敏元件等进行了重新选择。根据塞式热流传感器的组成结构和测量原理进行了理论推导,得到了塞式热流传感器测量热量的数学模型。针对非稳态爆炸场环境特点,对塞式热流传感器的热敏元件进行了爆炸冲击波下的应力仿真,获得了抗压力冲击的热敏元件参数,之后进行了非稳态热流的热力学仿真,得到了传感器热敏元件的温升曲线,最终确定了热敏元件的厚度与直径等要素。仿真结果表明,所设计的塞式热流传感器量程为0~9.6 MW·m-2,响应时间为70 ms,测量误差为3.1%。此结果在一定程度上可满足爆炸场热流密度测试需求。

    • >TK能源与动力工程
    • 基于粒子群算法的微纳米铁粉燃烧实验研究

      2022, 22(7):2709-2716.

      摘要 (49) HTML (0) PDF 6.48 M (57) 评论 (0) 收藏

      摘要:为减少化石燃料的使用,开发清洁、低碳、可再生的新型能源,本文对微纳米铁粉燃料开展燃烧实验研究。通过微纳米铁粉的比表面积实验、热重分析实验、X射线衍射实验,得到不同粒径铁粉的比表面积、热重曲线以及X射线衍射图谱。分析粒径对比表面积、热重曲线的影响,研究不同粒径铁粉在40K/min升温速率下的燃烧特性参数和燃烧动力学参数。并用粒子群算法拟合出微纳米铁粉的燃烧速率微分方程,建立微纳米铁粉的燃烧模型。结果表明:除了50nm铁粉以外,随着粒径增大,铁粉的着火点温度、最高燃烧速率温度、燃尽温度、活化能、指前因子均增大。50nm铁粉会在高温下发生熔化并凝结,使得燃尽温度上升,燃尽时间延长,不利于反应正常进行。对于粒径在50nm~2μm范围内的铁粉,可以通过本文建立的铁粉燃烧速率微分方程近似计算不同粒径微纳米铁粉的燃烧特性参数和燃烧动力学参数,误差在允许的范围内。

    • >TM电工技术
    • 基于多端柔性直流条件下环塔新能源送出可行性分析

      2022, 22(7):2717-2724.

      摘要 (67) HTML (0) PDF 5.82 M (59) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对新疆环塔里木盆地的风能、光伏新能源送出现状,提出采用多端柔性直流输电方式进行新能源外送。从电压等级的选择、柔性直流与高压交流、传统直流输电方式对比,分析环塔地区新能源外送采用柔性直流输电方式的可行性。针对环塔新能源柔性直流送出,设计送端、受端各换流站的控制方式和对环塔交流电网等值建模。最后通过PSCAD/EMTDC搭建送端风电场、光伏电站和受端环塔750kV交流电网仿真模型,并将其组成三端柔性直流系统实现环塔盆地新能源的消纳,通过仿真分析动态特性,验证可行性。

    • 高维流形视角下采用ISOMAP降维的配网户变关系辨识

      2022, 22(7):2725-2734.

      摘要 (55) HTML (0) PDF 8.10 M (66) 评论 (0) 收藏

      摘要:准确的户变关系是配网线损计算、故障定位和三相平衡等高级应用的基础。低压配网的户变关系辨识算法大多基于电压相关性原理,而电压相关性随供电半径增加而减弱,电压采集频次较低无法可靠捕获电压的“共性波动”,使得辨识准确率普遍不高。本文提出了一种基于ISOMAP降维和改进K-Means聚类的户变关系辨识方法,为了增长电压序列的时间尺度,首先研制基于NB-IoT技术的智能电表本地通信模块,优化电压采集方案,提高电压采集频次至288点/日;其次将各节点之间的拓扑关系视为高维流型,采用ISOMAP等距映射对高维矩阵进行降维处理;最后利用测地距离对K-means算法改进,做聚类计算得到最终户变关系辨识结果。算法提高了节点之间的距离置信度,与PCA和K-means算法相比,所提算法对户变关系辨识准确率高达97.1%,在配网实际运行的数据验证了所提算法的辨识有效性。

    • 考虑后悔规避的风储联合参与日前市场竞标策略

      2022, 22(7):2735-2740.

      摘要 (73) HTML (0) PDF 4.13 M (59) 评论 (0) 收藏

      摘要:为应对风储联合参与日前市场竞标的风险,减弱决策者的后悔心理,本文提出了一种考虑后悔规避的风储联合参与日前市场竞标策略。采用蒙特卡洛方法将风电出力、市场电价的随机模型转化为多概率场景的确定模型;在日前市场竞标阶段,引入后悔度指标描述风储联合系统的后悔心理,同时考虑实时市场的不平衡结算因素,以最小-最大后悔度为优化目标,建立风储联合参与日前市场的竞标模型。最后,通过算例分析将本文方法与随机规划法和鲁棒优化法的竞标策略进行对比,验证了本文所提方法的有效性和可行性。

    • 阴极压力对质子交换膜燃料电池输出性能的影响

      2022, 22(7):2741-2746.

      摘要 (71) HTML (0) PDF 5.18 M (72) 评论 (0) 收藏

      摘要:活化极化是由电极电化学反应造成的电压损失,对质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)的输出性能有重要影响。本文分析了PEMFC的工作原理和活化极化性能,建立了活化极化数学模型;同时针对6种不同阴极压力(30 kPa、40 kPa、50 kPa、60 kPa、70 kPa和 80 kPa)下的PEMFC极化曲线进行了MATLAB仿真和实验测试,在此基础上得出了阴极压力对PEMFC活化极化电压、输出功率、开路电压以及电化学效率的影响规律。仿真和实验结果表明,增大阴极压力可明显减小活化极化,提高PEMFC输出电压;在电池工作温度为60 ℃,阳极压力为60 kPa时,随着阴极压力的增加,PEMFC输出电压呈现先增大后减小的变化趋势,当阴极压力为70 kPa时,PEMFC输出功率最大,同时电化学效率最高。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 基于观测器的转子系统不对中早期故障

      2022, 22(7):2747-2753.

      摘要 (64) HTML (0) PDF 4.55 M (72) 评论 (0) 收藏

      摘要:在旋转机械故障中,转子系统不对中故障十分常见。针对传统数据周期采样会出现通讯浪费的问题和系统发生故障时会带来严重损失的情况,研究数据量化和故障的早期判断具有现实意义。采用luenberger区间观测器的故障诊断方法,通过引入L1/H∞性能参数提升观测器残差的故障敏感度和鲁棒性,并且建立新式混合量化器,分析数据量化前后数据变化和量化对故障诊断影响。实验结果表明,故障敏感度的提高可以更早的判断故障是否发生,数据经过量化后减轻了通讯压力并且不影响故障判断,证明本文方法的有效性。

    • 基于小样本数据的BP神经网络建模

      2022, 22(7):2754-2760.

      摘要 (75) HTML (0) PDF 4.66 M (80) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对小样本条件下BP神经网络存在预测精度不高的问题,将专家知识融入BP神经网络训练过程中解决此问题。首先BP神经网络通过遗传算法获得最优初始权值和阈值;其次对专家知识进行数学表达;最后通过增广拉格朗日乘子法将专家知识融入BP神经网络训练过程中。利用实际中的结晶动力学问题对所提方法进行验证。仿真结果表明,与现有的解决小样本问题的方法相比,融合专家知识的BP神经网络在小样本条件下可以有效提高预测精度。

    • 融合边缘语义信息的单目深度估计

      2022, 22(7):2761-2769.

      摘要 (64) HTML (0) PDF 5.47 M (119) 评论 (0) 收藏

      摘要:单目深度估计研究是许多视觉任务的基础,从图像中得到边缘清晰,细节丰富的深度图对于后续任务具有重要的作用。针对当前单目深度估计模型中不能深度融合图像语义信息以及不能较好地利用图像对象的边缘信息问题,首先构建了超像素拓扑关系图,使用图神经网络提取局部边缘信息之间的相互关系,得到以超像素为节点的拓扑关系图,其次构建了基于编解码结构的深度估计与语义分割的联合模型,通过优化联合目标函数,使模型能够融合边缘语义信息,从而提高模型提取局部结构信息的能力。通过在NYU-Depth V2 数据集中进行实验验证,结果表明模型能够构建细节丰富边缘清晰的深度图,提高了单目深度视觉估计的质量,与其他模型相比,该模型具有一定的优越性。

    • 基于TRIZ理论的转盘式挤奶机器人结构设计

      2022, 22(7):2770-2775.

      摘要 (61) HTML (0) PDF 3.16 M (51) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决转盘式挤奶机智能化程度不足的问题,设计了一种适用于大中型牧场的高效率智能化挤奶设备。基于TRIZ理论,采用九屏分析法和因果轴分析法,得出影响牧场智能化发展的因素;结合现场实际情况,运用技术矛盾法、物理矛盾法和物场-模型法对分析出的问题进行求解,对执行机械臂、末端执行器、三轴平移装置等关键部件进行创新设计,完成了转盘式挤奶机器人的结构设计,并搭建了实验样机。进行了奶杯抓取和套杯实验,结果表明,机器人抓取奶杯成功率为100 %,套杯成功率为97.2 %,平均每次花费时间为5.8 s。相较于人工挤奶,效率至少提高了98 %。所设计转盘式挤奶机器人满足使用要求,为转盘式挤奶机器人产品开发及后续的牧场智能化研究提供了依据。

    • 基于全尺度跳跃连接的视网膜血管分割算法

      2022, 22(7):2776-2783.

      摘要 (73) HTML (0) PDF 7.22 M (73) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决经典分割算法对于视网膜血管分割精度不够的缺陷,通过将U-net3+(全尺度连接U形网络)应用于视网膜微血管分割,并加以改进来提高分割精度。首先利用U-net3+中的全尺度跳跃连接,提取更多尺度的视网膜微血管特征。针对细小血管难以捕捉的问题,将网络中的普通卷积换成可变卷积,它可以根据血管的形状、大小改变感受野的大小,提高算法的分割准确度。然后使用SFAM模块来优化U-net3+网络中的特征融合部分,保留更多的有用信息。在视网膜图像( DRIVE) 数据库上测试本文算法,结果表明,分割的平均准确率( Acc) 为97.63%,比传统的U-net网络和U-net3+网络分别提高了2.35%、0.99%。可见,改进算法有效提高了视网膜血管分割精度。

    • 基于注意力与LSTM的航空发动机剩余寿命预测

      2022, 22(7):2784-2792.

      摘要 (92) HTML (0) PDF 3.93 M (83) 评论 (0) 收藏

      摘要:预测性维护的核心技术之一是设备剩余寿命(remaining useful life, RUL)预测。为了提高航空发动机的剩余寿命预测精度,提出了一种基于注意力与长短期记忆(directional long short-term memory ,LSTM)网络的航空发动机剩余寿命预测模型Attention-LSTM,通过引入注意力机制增强各时间点数据的特征权重,有效提升了模型预测精度。使用NASA C-MAPSS涡扇发动机仿真数据集进行实验,与未加注意力机制的长短期记忆网络等多种模型进行对比实验。实验结果表明,提到的Attention-LSTM模型的均方根误差相比较于未引入注意力机制的长短期记忆网络降低了17.8%,拟合度提升了3.2%,各项评估指标均也优于其他对比模型。

    • 鹰眼系统运动目标特征参数精确提取算法

      2022, 22(7):2793-2799.

      摘要 (66) HTML (0) PDF 8.20 M (70) 评论 (0) 收藏

      摘要:鹰眼系统在赛场上可对球类运动轨迹进行跟踪和记录并在辅助裁判对边界球的判罚中起着重要作用,然而由于网球提取过程存在目标小、飞行速度快、光照变化、广告字符以及其他的运动物体影响的问题,网球特征参数提取精准度有待进一步提升。针对这些问题,提出了一种鹰眼系统运动目标特征参数精确提取算法,该算法利用网球色彩一致性较好的特点,根据彩色训练获取网球色调的范围,在HSV色彩空间中对网球图像进行颜色分割,减少背景图像的干扰,采用帧间差分与混合高斯模型融合算法对网球图像进一步分割获取运动目标,对分割后的二值图像使用Sobel算子提取边缘信息减少后续目标圆检测的运算量提高效率,采用Hough圆变换检测轮廓边缘信息完成网球圆心和半径参数的精确提取。实验结果表明,该特征参数提取算法拟合准确率高、相对偏差小,具有一定的实际应用价值。

    • 基于二维变分模态分解与自适应分数阶积分的图像去噪方法

      2022, 22(7):2800-2805.

      摘要 (81) HTML (0) PDF 7.48 M (105) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对噪声对图像分辨率的影响,提出了一种基于二维变分模态分解(2D-VMD)与分数阶积分的去噪算法。首先通过2D-VMD将图像信号分解为若干个不同中心频率的本征模态分量(IMF),筛选有效的低频IMF分量,根据图像信息差异设定阈值,进行分数阶积分自适应选取,对每个有效的分量图进行卷积运算,根据积分阶次用方向掩模去噪算子滤除噪声,最终完成图像去噪。实验结果表明,客观评价参数值均得到提高,该方法在滤除噪声的同时也能够较好的保持图像的轮廓或纹理等细节特征。

    • >TU建筑科学
    • 持续强降雨对有限土体土压力的影响规律

      2022, 22(7):2806-2813.

      摘要 (61) HTML (0) PDF 15.02 M (70) 评论 (0) 收藏

      摘要:以安徽繁昌某小区南侧大型滑坡为研究对象,该滑坡在持续强降雨作用下复滑,导致原有挡土墙破坏,运用野外地质调查、工程地质勘察、数值模拟及物理模型试验等方法,研究了暴雨对滑体土压力的影响规律、滑体在暴雨作用下的破坏机制,查明了滑坡的稳定性,以及不同工况下墙后土压力的分布规律。调查研究结果表明:该滑坡在天然状态下处于稳定~欠稳定状态;在暴雨状态下处于欠稳定~不稳定状态,在持续强降雨状态下处于不稳定状态,自墙顶至土岩接触面,墙后土压力分布呈先增大后减小再增大的趋势;持续强降雨作用下,土压力相较于天然状态显著增大,斜坡塑性区逐渐发展,直至形成贯通滑面,斜坡水平位移陡增,发生滑动破坏;在稳定状态下,抗剪强度参数的变化对墙后土压力及滑坡稳定性并无影响,当土体抗剪强度参数小于某一临界值时,土压力随着抗剪强度参数减小呈非线性增长。

    • 铁尾矿砂-膨润土混合材料导热性能

      2022, 22(7):2814-2822.

      摘要 (53) HTML (0) PDF 6.94 M (64) 评论 (0) 收藏

      摘要:回填材料的导热系数是影响地源热泵系统性能的关键参数。在土壤中掺入石英砂、石墨、铁尾矿砂等导热性能较好的物质可以有效的提高回填材料的导热性能。选用铁尾矿砂与钠基膨润土组成混合材料,制备不同掺砂率、不同干密度以及不同含水率的试样。使用TC3000E瞬态热线法导热系数仪测定试样导热系数,分析其与掺砂率、干密度、含水率、饱和度等参数的关系,并探讨铁尾矿砂-膨润土混合材料导热系数预测模型。研究表明,混合材料的导热系数随掺砂率、干密度和含水率增大而增大。不同孔隙率下,导热系数与饱和度存在线性关系,并且孔隙率与各组拟合方程的斜率呈线性关系。基于Maxwell方程对悬浮物体积分数进行修正,构建铁尾矿砂-膨润土导热系数预测模型,能够较好的预测混合材料的导热系数。

    • 红黏土三维孔隙结构建模与渗透性能分析

      2022, 22(7):2823-2829.

      摘要 (79) HTML (0) PDF 8.95 M (86) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨土的微观孔隙网络和渗流,通过高斯随机场二相化理论来表征孔隙介质基质与孔隙的方法,构建了满足真实土体孔隙率和孔径分布,且具有随机形态的三维孔隙模型。基于所建模型,采用数学形态学图像分析方法,提取与渗流有关的参数,并采用Kozeny-Carman方程计算了模型的渗透率,结果表明:与实验数据相比结果相近,验证了该方法的可行性。可见研究为孔隙介质微观建模与渗流分析提供了一种新的思路与方法。

    • 鱼塘路段人工硬壳层承载特性及计算方法

      2022, 22(7):2830-2837.

      摘要 (58) HTML (0) PDF 7.32 M (79) 评论 (0) 收藏

      摘要:常规的鱼塘路段的处理均采用换填法,为避免淤泥运出和填筑材料的制作过程中对环境产生的不利影响,采用软土就地固化技术改良鱼塘底部淤泥。首先介绍就地固化设备,并以潮汕环线高速公路就地固化试验段工程为例,详细介绍该技术在鱼塘路段的应用及其优势。现场试验结果表明:固化28 d后表层承载力能满足要求,搅拌不均匀现象对承载力影响较大,并得到固化土承载力与深度的关系。结合现场试验与相关资料,评价了部分承载力判断方法,推导得到适用于就地固化检测的 曲线拟合公式。

    • 填海区临地铁超大直径圆环撑基坑变形控制及监测分析

      2022, 22(7):2838-2847.

      摘要 (62) HTML (0) PDF 22.18 M (149) 评论 (0) 收藏

      摘要:填海区由于软土较厚,在填海区开挖基坑风险较大,若开挖基坑同时临近地铁隧道则还必须严格控制基坑开挖对临近地铁隧道产生的变形影响,因此在填海区位于地铁安保区内开挖基坑对变形控制要求极高。本文详细介绍了深圳填海地区、地铁安保区内某超大直径圆环撑软土深基坑变形控制技术,通过理论计算和三维有限元计算进行了详细分析,并与第三方实际监测结果作了对比分析,对类似工程具有参考及指导意义。得出的结论:(1)支护结构的最大变形随着基坑开挖深度的增加而逐步增大,基坑开挖至坑底后,整体变形最大位置位于基坑两侧长边中部采用圆环支撑部位。基坑开挖至坑底时,第一道支撑最大水平位移发生在大约基坑中部冠梁位置,第二道支撑最大水平位移发生在大约基坑西北侧冠梁位置。(2)咬合桩+刚度较大的超大直径环形钢筋砼撑结构应用于较差地质条件下的软土深基坑工程中时在变形控制及减小基坑工程对周边变形影响等方面均非常有效。(3)基坑开挖过程中,三种方式所反映出的支护结构水平位移的变化趋势基本相同,随着基坑向下不断开挖,支护结构的最大水平位移量逐渐增加,但变化幅度有一定的差异。

    • 富水圆砾地层局部止水帷幕作用下基坑开挖变形数值分析

      2022, 22(7):2848-2855.

      摘要 (61) HTML (0) PDF 8.23 M (71) 评论 (0) 收藏

      摘要:富水地层中的基坑止水与降水是基坑工程的重难点,大量降水易造成地表不均匀沉降。本文依托甘肃省某基坑工程利用数值模拟和现场实测的方法,研究了富水圆砾地层下排桩-旋喷桩局部止水帷幕对基坑变形的影响。在验证模型计算准确性的基础上,分析了局部有无旋喷桩、旋喷桩嵌入深度对基坑渗流与变形的影响、传统与局部止水帷幕对限制基坑变形的差异。结果表明,排桩-旋喷桩局部止水帷幕可以延长地下水渗流路径,降低渗流速度,同时分担了部分土压力,对限制地表沉降和桩身水平位移都起到了积极的作用;旋喷桩嵌入深度越深止水效果越好,并能够限制地表沉降与桩身水平位移,但超过一定深度对限制地表沉降与桩身水平位移不明显;传统止水帷幕对限制地表沉降最好,但对限制桩身水平位移效果不明显。

    • 不均匀场地钢制波纹接头埋地管线地震响应

      2022, 22(7):2856-2862.

      摘要 (61) HTML (0) PDF 6.57 M (49) 评论 (0) 收藏

      摘要:震害调查表明,地震作用下埋地管线主要发生轴向接头拔出破坏,提升接头变形能力可有效地减轻埋地管线地震破坏。提出一种柔性大变形钢制波纹接头,以土弹簧模型考虑管土相互作用非线性特征,考虑两种力学性能的场地土,采用有限元方法对不均匀场地下埋地管线进行地震响应分析。分别建立有波纹管接头连接和无接头埋地管线有限元模型,数值分析了不同地震动作用下波纹管接头对地下管线应力、能量耗散、内力等的影响规律。结果表明:埋地管线在不均匀场地交界面处最大应力显著增加,波纹管接头可以有效减小管道轴力、弯矩以及von Mises应力。

    • 湖湘文化下传统村落空间分布特征及其影响因素分析

      2022, 22(7):2863-2871.

      摘要 (79) HTML (0) PDF 11.69 M (67) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统村落独特的空间分布特征是根据不同的历史民族文化和自然社会条件长期发展演变而成。本文依据湖湘文化为背景,以湖南省前5批共658个传统村落为研究对象,利用ArcGIS空间分析平台,对湖南省传统村落的空间分布特征与其影响因素做出了分析。结果表明:(1)湖南省传统村落是呈不均衡的空间分布,整体分布上呈“边缘集聚,中间分散”的凝聚状态。(2)湖湘文化的影响下,湖南省传统村落在空间上形成了湘西少数民族、湘南汉族两大集聚区。(3)湖南省传统村落空间分布主要影响因素是公路密度、经济发展水平和人口密度,而城市化率和到中心城市的距离的影响力次之,自然环境因素的影响力最弱。(4)湖南省传统村落的空间分布存在一定的自相关性,在村落分布条件类似的区域展现出空间集聚特性。

    • >U交通运输
    • 基于改进YOLOv4算法的铁路扣件检测

      2022, 22(7):2872-2877.

      摘要 (74) HTML (0) PDF 8.98 M (75) 评论 (0) 收藏

      摘要:扣件的健康状态是保障轨道车辆正常运行的关键。当前人工检测轨道扣件效率较低,具有缺陷性。针对这一问题,提出了基于改进YOLOv4算法的轨道扣件与检测。在YOLOv4网络中,利用CSPDarknet53第二个残差块嵌入conv卷积结构与YOLO头部结构,增加输出端,并进行网络中的上采样与下采样。与YOLOv4原算法模型相比,提升了准确率与检出率。将使用改进YOLOv4的方法,实现对有砟轨道与无砟轨道上扣件的状态检测。试验结果表明:基于改进YOLOv4算法检出率和准确率比原YOLOv4算法分别提升4.65%和4.88%,并且YOLOv4模型体积与其他模型相比更小,适用于轨道扣件检测。

    • 暗挖车站洞内地下连续墙施工地层效应分析

      2022, 22(7):2878-2886.

      摘要 (80) HTML (0) PDF 12.50 M (96) 评论 (0) 收藏

      摘要:地下水资源对经济社会的可持续发展具有十分重要的作用。为了顺应国家对水资源的保护政策,北京地铁16号线在施暗挖车站—看丹站首次尝试以导洞内地下连续墙替换传统边桩施工的方式,以期达到承载和止水的双重目的。虽然施作的试验段取得了较好的效果,但北京地区地层复杂,局促低矮空间内的洞内地连墙施工能否大范围顺利推广实施仍存在争议。本文以北京地铁16号线看丹站、首都机场西沿线北新桥站和北京地铁7号线广渠门外站为代表,采用Midas软件对边导洞内地下连续墙施工过程进行数值模拟,揭示北京地区砂卵石、粉质粘土和砂卵石-粉质粘土互层三种典型地层条件下洞内地下连续墙施工诱发的环境响应。结果表明:1)在其他条件相同的情况下,砂卵石地层中地下连续墙施工引起的地表沉降值最小,粉质粘土地层地下连续墙施工引起的地表沉降值最大。2)洞内地下连续墙施工引起导洞拱顶沉降值大小排序为:砂卵石地层<砂卵石-粉质粘土互层地层<粉质粘土地层。3)相比于砂卵石-粉质粘土互层地层及粉质粘土地层,砂卵石地层条件下,洞内地下连续墙施工引起的围岩塑性应变值及应变范围最小,对周围土体扰动较小。

    • 红黏土边坡防护生态轻型桩几何参数优化

      2022, 22(7):2887-2892.

      摘要 (71) HTML (0) PDF 6.03 M (89) 评论 (0) 收藏

      摘要:为降低公路边坡因水土流失引发的病害,实现红黏土边坡的生态防护,对生态轻型桩进行定义并设计。分析当地大气影响急剧层深度,结合有限元模拟,确定生态轻型桩尺寸,对生态轻型桩几何参数进行优化。结果表明:生态轻型桩深度与土的湿度系数有关;孔径相同时,孔深与边坡坡度成正比关系、坡度相同时,孔径与孔深成反比关系,进而得到生态轻型桩的几何参数设计方法;吕梁地区红黏土边坡生态轻型桩几何参数为深度1.2m,孔径10cm,孔深80cm。为公路边坡生态轻型桩的尺寸设计及优化,提高行车安全,实现边坡生态防护提供理论依据。

    • 联通式内缓冲结构对隧道气动效应减缓效果

      2022, 22(7):2893-2900.

      摘要 (64) HTML (0) PDF 6.35 M (55) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文为解决地形受限而无法在隧道入口处设置缓冲结构的隧道气动效应问题,提出了一种新型的联通式内缓冲结构,基于三维、可压缩、非定常Navier-Stokes方程,采用 两方程湍流模型,通过滑移网格技术,对列车高速驶入隧道所引起的压力波动进行了计算。通过将不同缓冲结构形式对隧道气动效应的减缓效果进行对比,选定出了此缓冲结构的最优形式。研究结果表明:在隧道内部设置联通式内缓冲结构对于初始压缩波压力最大值 的降低效果并不显著,但可以大幅降低压力梯度最大值 。联通式内缓冲结构开口数量n、距隧道入口距离 、开口通道长度 、横向通道与轴向通道的水力直径之比 以及横向通道长度 等参数都会对隧道气动效应的减缓效果有一定程度的影响。当联通式内缓冲结构开口数量n为3,距隧道入口距离 为20 m,开口通道长度 为10 m,横向通道与轴向通道的水力直径之比 为1:1,横向通道长度 为2 m时,对隧道气动效应的缓冲效果最佳,可达37.68%。故设置联通式缓冲结构在一定程度上可以有效减缓隧道气动效应。

    • 地形偏压对公路隧道偏压程度影响模型试验研究

      2022, 22(7):2901-2906.

      摘要 (52) HTML (0) PDF 8.44 M (71) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究地形偏压对公路隧道偏压程度影响,以鹤大高速回头沟隧道为依托工程,采用铁砂、汉白玉等材料,按照几何相似比1:80,容重相似比1:1制作隧道模型,结合现场试验验证模型试验的合理性,研究不同埋深、地表坡度对公路隧道偏压程度影响。试验表明:1)随着埋深的增大,隧道偏压程度不断减小,当埋深达到35m以上,偏压程度变化较小,多为轻微甚至可忽略偏压,对隧道影响较小; 2)随着坡度的增大,隧道偏压程度不断增大,当坡度小于10°时,多为可忽略偏压,坡度大于25°且埋深小于10m时大多为严重偏压状态,易影响隧道稳定性;3)根据不同埋深、地表坡度拱脚偏压系数变化规律并结合实际工程偏压程度,得到Ⅴ级围岩公路隧道偏压程度判定表,为公路偏压隧道偏压程度判定提供参考。

    • 水下深孔爆破岩石裂纹扩展及损伤规律

      2022, 22(7):2907-2913.

      摘要 (44) HTML (0) PDF 6.97 M (70) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于水下环境的隐蔽性,水下爆破效果及其对周围的影响具有不可预见性。基于LS-DYNA数值模拟,分析了单孔水下爆破对岩体的损伤及上部水体的影响、不同起爆位置与多孔爆破对围岩的损伤规律。结果表明:水下单孔柱状装药爆破时,炮孔破坏范围主要沿孔径方向扩展,底部出现两条明显的“八字形”损伤裂纹;炮孔底部起爆、炮孔装药中点起爆、炮孔装药段两三分之一点起爆,三种起爆方式对围岩的损伤形态基本一致,但底部起爆模式下,底部的“八字形”裂纹开口更大、长度更长。炮孔装药中点起爆时,炮孔底部岩石损伤的深度最大、底部起爆时最小。底部起爆对上部水体的压力峰值最大,中点起爆压力峰值最小;多炮孔起爆下岩石损伤形态相似,损伤范围随着炮孔数目的增加而横向扩展,爆炸区域下方两边角处的横向、纵向裂纹,随爆破孔数的增加而继续向外扩展。研究成果对于水下深孔爆破围岩损伤规律的研究具有一定的指导作用。

    • >V航空、航天
    • 应用于风扇后传噪声的三维降噪声衬优化设计技术

      2022, 22(7):2914-2922.

      摘要 (64) HTML (0) PDF 5.38 M (77) 评论 (0) 收藏

      摘要:当今大型民机无一例外均采用降噪声衬来满足噪声控制要求。已有的航空发动机降噪工作主要是针对风扇前传噪声进行声衬优化设计且为二维轴对称声衬降噪设计。与风扇前传噪声相比,风扇后传噪声的准确预测是个挑战。本文发展了基于抛物线近似技术和Kriging代理模型技术,提出了风扇后传噪声三维降噪声衬设计方法和流程。首先基于线化欧拉方程,推导了其抛物线近似方程,把双向声传播的耦合问题近似成单向声传播问题,其次采用高阶色散关系保持(DRP)空间离散和低耗散、低色散龙格库塔方法(LDDRK)时间推进格式数值求解抛物线方程得到风扇后传噪声声传播预测结果,显著提高了三维声传播计算效率。同时建立代理模型降低优化寻优开销,发展了兼顾精度和计算效率的风扇后传噪声三维降噪声衬快速设计方法。验证算例表明,本文发展方法可以在满足计算精度前提下,高效率设计可降低风扇后传噪声的三维声衬。

    • 一种航空发动机测量耙构件寿命曲线的确定方法及试验验证

      2022, 22(7):2923-2929.

      摘要 (68) HTML (0) PDF 6.70 M (82) 评论 (0) 收藏

      摘要:测量耙振动加速考核使用寿命时,需根据其结构疲劳关系选择合适的振动量级,直接使用测量耙真实构件进行疲劳试验获取疲劳曲线需大量的构件样本,从而导致试验周期较长,试验经费庞大。本文针对测量耙常用材料1Cr18Ni9Ti开展拉伸试验,采用经验规律预估方法获得材料的S-N曲线,基于材料S-N曲线及小子样测量耙模拟试件疲劳试验数据修正,提出了一种基于材料拉伸试验数据的构件S-N曲线预测方法,并开展了模拟构件的疲劳试验,试验结果验证了该方法的可行性及合理性,确定的测量耙构件疲劳曲线可用于后续测量耙加速考核试验中振动量级的选择,该方法也可进一步扩展到工程中预估复杂结构件的载荷-寿命关系。

    • 航空发动机导管振动影响因素

      2022, 22(7):2930-2936.

      摘要 (74) HTML (0) PDF 5.56 M (72) 评论 (0) 收藏

      摘要:航空发动机的导管是连接附件和腔室的重要零件,传输的介质通常为高温、高压流体。在设计过程中研究其振动特性,优化管路设计,对降低发动机研发成本和风险具有重要意义。本文基于理论分析及ANSYS有限元分析软件,研究了管径、壁厚、弯曲半径、转角角度、跨度及支承刚度等结构特征对导管固有频率的影响规律及导管固有频率对各影响因素的敏感度。并以某型发动机导管振动应力偏大为例,研究了导管振动调频优化问题,结果表明,通过调整导管跨度,调高固有频率,可以显著降低振动应力。

    • >X环境科学、安全科学
    • 台风风暴潮损失评估方式的优化分析

      2022, 22(7):2937-2942.

      摘要 (45) HTML (0) PDF 3.09 M (62) 评论 (0) 收藏

      摘要:全球气候变化背景下,海平面上升和温室气体的大量排放加剧了台风风暴潮损失,构建准确的损失评估模型对海洋防灾减灾工作有重大现实意义。本文选用1995-2020年50组广东省台风风暴潮进行试验,基于气候变化和风险评估理论建立台风风暴潮损失评估指标体系,使用主成分分析筛选输入因子,进行RBF神经网络和支持向量回归模型的直接经济损失和海水养殖受灾面积评估,通过比较有无气候变化指标评估模型的结果,验证了气候变化是影响灾害损失的重要因素。采用熵权法组合RBF神经网络和支持向量回归模型进行直接经济损失评估,对比单一模型发现组合模型有更好的预测精度,为防灾减灾事业提供了有效的损失评估方式。

    • 锑矿区土壤和蔬菜重金属污染及健康风险评价

      2022, 22(7):2943-2949.

      摘要 (68) HTML (0) PDF 5.97 M (68) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究矿业开采对土壤-作物系统产生的影响,以湖南锑矿区为例,通过野外调查采集土壤、蔬菜和植物样品共233件,分析了矿区土壤和蔬菜中Ni、Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、As、Sb、Hg的含量分布,并采用目标危险系数法评价了矿区居民通过食用蔬菜摄入重金属的健康风险。结果表明:表层土壤中Ni、Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、As、Sb、Hg平均含量均超过湖南省背景值,Cd和As的平均浓度均超过我国农田土壤风险筛选值。蔬菜中重金属Pb、Cr、Cd、As、Hg五种元素的超标率分别为100%、91.26%、83.50%、80.58%、81.55%,叶菜类对9种重金属的富集能力基本强于其他类蔬菜。矿区成人长期食用白菜会对健康造成影响,且成人摄食蔬菜的重金属健康风险高于儿童。醉蝶花对重金属As和Sb有较强的吸收能力,可作为锑矿区生态恢复中的优势物种。

    • 秸秆还田与施肥方式下淮河流域安徽段灰潮土氮素淋失特征

      2022, 22(7):2950-2956.

      摘要 (59) HTML (0) PDF 10.77 M (62) 评论 (0) 收藏

      摘要:为揭示农田灰潮土的氮素淋失特征,采用室内试验槽土壤淋溶试验,设无秸秆+不施肥(CK)、无秸秆+常规施肥(SF)、秸秆破碎填埋10 cm+常规施肥(JGF)、秸秆原状覆盖+不施肥(JG0)、秸秆破碎填埋10 cm+不施肥(JG10)、秸秆破碎填埋20 cm+不施肥(JG20)6种处理,综合研究坡度为5°时不同施肥方式及不同秸秆还田方式下总氮(TN)、总溶解性氮(TDN)、硝态氮(NO3--N)和铵态氮(NH4+-N)的淋失特征。结果表明:不同处理下各形态氮素累积淋失量均在前期最大,秸秆配施化肥较单施化肥能够降低NO3--N及NH4+-N淋失比例,减少土壤氮素的淋失。秸秆还田可抑制氮素淋失,且抑制效果表现为JG10 > JG20 > JG0。JG10能有效抑制TN及NH4+-N的淋失率,JG20能有效抑制TDN及NO3--N的淋失率。氮素大部分以溶解态无机氮淋失,秸秆填埋越深,溶解性无机氮淋失量越小。研究结果对减少农田灰潮土氮素淋失量及控制农业非点源污染具有实际意义。

    • 不同功能区域中公众环境感知与环境监测指标的差异性分析

      2022, 22(7):2957-2963.

      摘要 (58) HTML (0) PDF 5.36 M (82) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着人们对健康生态环境日益需求的日益增长,公众对环境监测的真实性与全面性提出更高要求。为深入探讨现有的环境监测指标是否能充分反映公众对环境质量的判断,文章采取问卷调查和深度访谈方法,在北京的不同功能区内开展问卷调研和实地访谈。研究结果显示,现有的环境监测指标并不能准确反映公众对环境的看法。一些环境问题,如杨柳絮,在现有指标中没有反映出来,但对公众的认知有较大的影响。政策制定者与公众对于环境概念的多样化理解,以及对新型环境问题缺乏监测标准是导致监测指标偏离公众认知的主要原因。因此,为了提高环境治理水平,应定期对居民进行调查,获取公众的真实环境感受。此外,环境监测指标的选择不应局限于环境污染物排放量,特别是,应根据公众的感受制订一些指标,打造“以人为本”的环境检测指标体系。

    • 基于不同参比值的土壤重金属潜在生态风险评价

      2022, 22(7):2964-2971.

      摘要 (72) HTML (0) PDF 5.10 M (67) 评论 (0) 收藏

      摘要:以土地质量调查评价工作为依托,对青州市南张楼村表层土壤重金属元素Cd、Hg、As、Cr、Ni、Cu、Zn、Pb累积特征进行分析,采用不同的参比值对土壤重金属进行潜在生态风险评价,并对8种重金属元素进行了相关性分析、聚类分析和因子分析。结果表明,研究区表层土壤重金属元素背景值均高于潍坊市土壤背景值,除Hg元素变异系数0.80属于强变异外,其他元素属于弱变异至中等变异,仅发现1个样本的Zn含量超标,其他样本重金属含量均低于农用地土壤污染风险筛选值。以风险筛选值为潜在生态风险评价参比值时,表现为重金属生态污染风险很低;以土壤背景值为潜在生态风险评价参比值时,表现为重金属在区域背景下存在不同程度的富集。相关性分析表明多组重金属元素存在显著相关性,聚类和因子分析将8种重金属元素分为三类,相关性强或在同一类中的重金属元素具有一定的同源性。

    • 基于F&EI的新兴有机材料生产过程风险分析

      2022, 22(7):2972-2977.

      摘要 (55) HTML (0) PDF 1.92 M (64) 评论 (0) 收藏

      摘要:新兴民营企业在运营流程中采取行政安全一手抓的管理模式,在新型有机材料生产和加工的过程中出现诸多新的安全问题。为规避此类问题带来的事故风险,本研究以浙江某新兴材料企业为例,通过实地调研、定性分析和定量评估相结合的方法,对其物料、工艺、设备及维护过程中的危险源及有害因素进行风险分析。基于现场勘察获得引起生产加工过程中危险物质泄漏、火灾及爆炸事故的高风险因素,通过道化学F&EI模型对新兴有机材料生产企业的危险因素进行定量评估,结果表明:其发生事故的最高危险等级为“非常大”,暴露危险区域超过5 709.05 m2。基于此,本研究以安全文化建设、风险防控技术及事故应急处置等多层面综合提出事故风险管控对策,通过一系列安全管控补偿后,可见该新兴企业生产加工环节的事故危险等级降至“较轻”及以下,暴露危险区域控制在1 315.73 m2内。

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