• 2022年第22卷第24期文章目次
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    • >TQ化学工业
    • 量热反应器传热因子连续估计方法研究进展

      2022, 22(24):10355-10368.

      摘要 (243) HTML (0) PDF 7.00 M (225) 评论 (0) 收藏

      摘要:反应量热是化工行业中主要热分析技术之一,可以为反应过程安全评估提供大量有效的数据。反应热(Qr)的测量过程中,反应器与夹套间传热因子(UA)的获取是一个关键步骤,目前通用的测量方法是在反应前后进行校准,但其结果不能代表反应过程中UA的动态变化。研究传热因子连续估计方法可以获得更加精确的量热数据,为反应器的开发及工艺优化提供更为安全有效的指导。对于实验室规模小型反应器,温度振荡量热法(Temperature Oscillation Calorimetry, TOC)是一种连续估计UA和Qr的有效方法,本文从研究历史、原理、参数计算、仿真研究及方法评价对TOC进行了详细总结,仿真结果阐明了该方法的先进性和适用性。对于体积较大的反应器,状态估计技术则是更为广泛使用的一类量热参数连续估计方法,文中综述了自适应量热法、级联量热法和扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter, EKF)三种状态估计技术,其中展现了EKF在不同体积反应器中连续估计UA和Qr的模拟研究结果。最后,对比分析了温度振荡量热法和状态估计技术的优缺点、适用性等相关特性。在此基础上,对反应器量热技术进行了展望。

    • >U交通运输
    • 胶接缝节段预制拼装桥梁理论研究综述

      2022, 22(24):10369-10378.

      摘要 (176) HTML (0) PDF 7.27 M (229) 评论 (0) 收藏

      摘要:节段预制拼装造桥技术是近年来国内新发展起来施工技术,环氧树脂胶接缝也是目前国内新兴的装配式桥梁连接方式,虽然在一些桥梁项目上进行了试点,但国内学者在该领域理论研究较少。针对胶接缝节段预制拼装桥梁的主要结构——胶接缝、剪力键以及结构的耐久性的研究现状进行了归纳总结,指出了目前研究中存在的若干不足;并且针对胶接缝节段预制拼装桥梁目前理论研究的空白,提出在环氧树脂胶接缝的寿命、剪力键的设计、桥梁结构体系的设计等方面做进一步深入研究。

    • >O1-2数学
    • 基于VMD与改进DAE人车地震动包络信号识别算法

      2022, 22(24):10379-10387.

      摘要 (100) HTML (0) PDF 2.68 M (135) 评论 (0) 收藏

      摘要:摘 要解决对野外环境中低信噪比的人车地震动信号进行分类时传统模式识别方法应用不便,以及识别率较低的问题,通过基于包络检波、变分模态分解(VMD)和改进的深度自编码器(DAE)的特征提取算法研究了针对该类信号的处理方法和特征提取方法。首先对目标的地震动信号进行希尔伯特变换,获取信号的平滑包络线,然后对包络线进行变分模态分解,并用相关系数对分解得到的IMF信号进行筛选,并将相关度较高的分量加权合成为高信噪比的中间信号,再对其使用改进的深度自编码器中进行特征提取。最后使用泛化性能好的随机森林算法对信号进行分类,从而实现对人车目标的识别和分类。结果表明:该算法对两类目标综合识别正确率较其他传统算法有较大提高。可见该算法针对该类目标有应用价值。

    • >O3力学
    • 基于有限元的不同粗糙度裂隙等效渗透性预测

      2022, 22(24):10388-10394.

      摘要 (116) HTML (0) PDF 5.05 M (138) 评论 (0) 收藏

      摘要:含裂隙岩体的渗透性预测是分析油气开采、污染物迁移等渗透问题的基础。本文采用自行编写的子单元程序来求解不可压缩粘性流体的稳态纳维-斯托克斯流动方程,通过引入周期性边界条件(periodic boundary conditions, PBC)来消除以往的数值模拟中仅选用一小段裂隙而忽略裂隙延伸长度所产生的误差,并采用该方法探究了节理面粗糙度系数(joint roughness coefficient, JRC)、裂隙宽度以及裂隙两表面相互错动对裂隙渗透性的影响。结果表明随着裂隙宽度的增大,JRC值对渗透性的影响减小;仅使用JRC值无法精确评估裂隙的渗透性。

    • >O4-5物理学
    • 静电放电电磁脉冲场对针板间隙流注放电的影响分析

      2022, 22(24):10395-10401.

      摘要 (80) HTML (0) PDF 5.64 M (108) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了分析自然环境下静电放电电磁脉冲场对针板间隙流注放电的影响,基于流体动力学理论,建立静电放电电磁脉冲场下流注放电模型,对大气压下10mm针板间隙流注放电过程进行了仿真,研究了静电电磁脉冲场对流注运动发展过程中电场与光子通量的影响,以及得到不同静电电磁脉冲场下流注放电间隙贯穿时间的变化规律。结果表明:无静电电磁脉冲场时,随着时间的推移流注不断向阴极发展,当流注头部靠近阴极时,流注头部电场强度逐渐增大,光子通量幅值亦迅速增长;通入静电电磁脉冲场后,相同时间内,电场向板极推进的速度明显加快,击穿电压阈值显著降低,随着静电放电输出电压的增加,流注贯穿间隙的时间逐渐减小。对于强电磁场环境下电子设备安全防护的研究具有参考意义。

    • >P天文学、地球科学
    • 基于互补滤波算法的倾斜RTK姿态解算

      2022, 22(24):10402-10408.

      摘要 (62) HTML (0) PDF 4.74 M (123) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 唐山北部蓟县系雾迷山组白云岩热储资源潜力研究

      2022, 22(24):10409-10416.

      摘要 (77) HTML (0) PDF 19.19 M (496) 评论 (0) 收藏

      摘要:地热资源具有清洁、可再生、储量大等特点,是实现我国“双碳”目标的重要资源。唐山市地热资源丰富,但现阶段开发利用的主要层系为南部平原区新近系馆陶组砂岩热储,北部基岩热储则少有开发利用。本文通过唐山市北部区域地质特征、地热地质条件的分析研究,开展地热资源综合评价,评价结果表明,唐山市北部发育蓟县系雾迷山组白云岩热储埋藏深、水温高、涌水量大,是该区最具有开发利用价值的地热资源。

    • 闪电电场波形脉冲序列极性变化及成因

      2022, 22(24):10417-10424.

      摘要 (42) HTML (0) PDF 9.67 M (91) 评论 (0) 收藏

      摘要:地基闪电探测站记录的闪电电场信号普遍存在极性反转现象,不同测站的极性反转时刻不同,目前对该现象没有较清晰的认识。本文详细阐述了闪电放电引起的电场变化信号的测量原理,在此基础上,利用宽带电场和甚高频辐射数据,结合闪电甚高频辐射源的定位结果,分析了闪电电场脉冲极性反转现象的特征和原因。对比基站间距为5 km量级的多站数据,发现不同测站数据电场极性反转并不同时发生,并且极性反转常伴随着脉冲幅值的降低,因此常常导致定位时脉冲提取缺失或到达时间提取的误差增大。利用宽带电场定位和甚高频辐射源定位相互补充,在获得闪电精细化三维定位基础上分析发现,闪电主通道头部的发展方向改变,是导致地面探测站的垂直电场出现极性反转现象的可能原因,主通道头部携带的大量电荷靠近或远离是地面垂直电场变化测量装置脉冲波动的主要原因。对于不同方位的探测站,闪电主通道头部相对运动是导致不同探测站出现脉冲极性反转时刻不同的主要原因。针对极性反转现象造成定位效率下降问题,本文提出了希尔伯特能量谱的解决方案,定位出的闪电辐射源数量提高约9%。

    • 三门峡盆地重力异常特征与构造格局

      2022, 22(24):10425-10433.

      摘要 (50) HTML (0) PDF 43.13 M (636) 评论 (0) 收藏

      摘要:三门峡盆地位于汾渭地堑系东南端,秦岭纬向构造带和新华夏构造的交汇部位。研究其构造格局对盆地油气勘探具有重要意义。本文综合利用布格重力资料和野外观测资料,刻画盆地断裂特征并划分了构造单元。研究结果表明,三门峡盆地主要发育近EW向、NE向和NW向三组断裂系,包括4条边界断裂和13条盆地内次级断裂,且边界断裂多以断裂带形式呈现。盆地断裂多形成于前新生代,至第四纪趋于稳定,具有延伸长、切割深的特点。盆地西部布格重力异常值相对较高,剩余重力场盆内自北向南呈近EW向低-高-低的条带分布,且存在多个异常值不同的区域,表明新生代沉积地层较厚,并受断裂控制出现了沉降差异。受中条山南断裂、文底-宫前断裂、灵宝-三门峡断裂和三门峡-硖石断裂等断裂控制,三门峡盆地可划分为3个二级构造单元和9个三级构造单元,盆地自北向南依次为北部坳陷带、中部低隆起和南部坳陷带。整体表现为南北分带、凹隆相间的构造格局。

    • 东平湖地区地下水化学特征及质量评价

      2022, 22(24):10434-10443.

      摘要 (50) HTML (0) PDF 15.71 M (307) 评论 (0) 收藏

      摘要:为分析东平湖周边地区地下水化学特征及地下水质量,运用离子分析、数理统计、Piper三线图及Gibbs图等方法,对研究区枯水期及丰水期溶解性总固体(TDS)时空分布、离子特征、水化学类型、影响因素和离子来源进行了分析;采用综合评价法对地下水水质进行了评价,并对其时空分布及水质成因进行了简析。结果表明:东平湖周边地区地下水TDS值普遍偏高,枯水期与丰水期空间分布规律差异不大;地下水中阳离子以Ca2+、Na+为主,阴离子以HCO3-、SO42-为主,水化学类型枯水期以HCO3?SO4-Ca?Na型水为主,丰水期以HCO3 -Ca?Na型水为主;枯水期地下水化学特征主要受岩石风化作用影响,部分受蒸发浓缩作用影响,离子主要来源为蒸发岩溶解及碳酸盐溶解的共同作用,丰水期主要受岩石风化作用影响,离子主要来源为碳酸盐溶解;研究区地下水水质相对较差,枯水期与丰水期水样中Ⅳ类水(较差)及Ⅴ类水(极差)占比均超过了50%,但丰水期Ⅱ(良好)、Ⅲ(较好)类水比枯水期同类水分布区域更广。

    • 基于模糊逻辑系统的采矿船升沉补偿控制方法研究

      2022, 22(24):10444-10450.

      摘要 (38) HTML (0) PDF 6.57 M (85) 评论 (0) 收藏

      摘要:采矿船是海洋资源开采中必不可少的海工装备。采矿船在海上作业时,船体受海浪载荷作用所引起的升沉运动对于水面下采矿系统作业安全性有恶劣的影响,为了减少升沉运动,需要对采矿船进行升沉补偿,提出了一种基于复合液压油缸的主被动一体式复合型升沉补偿系统。为了提高控制精度,本文提出了一种基于Mamdani型的模糊PID主动式补偿控制策略来减小升沉干扰下的补偿误差,首先对升沉补偿原理进行介绍,随后基于莫尔经验公式推导出不同海况下船体升沉幅值的计算过程,并建立所提升沉补偿系统的数学模型和传递函数,最后用所提的模糊控制算法进行控制,在规则海浪波和不规则海浪波下分别进行仿真,并和传统PID控制效果进行比较,结果表明,两种海浪波下,模糊控制算法的误差要小于传统PID控制算法的误差,可见模糊控制算法有着明显的优势。

    • 基于随机森林的川藏铁路沿线县域地质环境承载力评价

      2022, 22(24):10451-10460.

      摘要 (71) HTML (0) PDF 10.45 M (355) 评论 (0) 收藏

      摘要:川藏铁路作为我国西部大开发战略推进的重要“桥梁”,对西藏社会经济发展具有十分重要的意义。为提升区域地质灾害防治能力与社会经济发展潜力,本文选取川藏铁路沿线33个县作为研究区,从地貌环境、地质环境、生态环境以及社会环境4个层面选取12个指标构建地质环境承载力评价指标体系,通过随机森林模型对各指标权重进行确定,利用GIS空间分析工具对川藏铁路沿线县域地质环境承载力进行评价,研究结果表明:(1)川藏铁路沿线县域地质环境承载力总体表现良好,中等质量以上区域面积占比超半数,且质量较差区域主要集中于八宿县、察雅县一带,面积占比相对较小;(2)川藏铁路沿线地质环境质量整体受区域地质背景即工程岩组与活动断层的影响较大,其次是NDVI为代表的生态环境质量。因此,建议在监测断层活动,控制沿线工程活动的基础上,重视沿线的生态保护与修复,以维护川藏铁路带来的发展“红利”,保证发展的可持续性。

    • >S农业科学
    • 新疆喀什噶尔河流域土壤盐渍化分布特征及时空演化分析

      2022, 22(24):10461-10469.

      摘要 (57) HTML (0) PDF 8.55 M (101) 评论 (0) 收藏

      摘要:喀什噶尔河流域位于新疆喀什地区,属干旱半干旱气候,受自然条件及人类农业活动影响,流域内土壤盐渍化问题十分严重。本文以喀什噶尔河流域为研究对象,根据取样检测的土壤易溶盐数据及收集到的研究区往年土壤盐渍化相关数据,采用地统计学、GIS技术、动态度模型、重心迁移模型等方法,总结了研究区土壤盐渍化分布特征,并分析了时间尺度上的盐渍化演化规律。分析结果表明:(1)研究区内轻度、中度土壤盐渍化分布在流域中上游,重度、极重度盐渍化则分布在流域中下游;(2)整个研究区内土壤盐渍化在1970-2010年间总体上呈加速恶化的态势,在之后的2010-2019年间,盐渍化程度呈波动式减缓的态势;(3)研究区内轻度和中度土壤盐渍化重心向西南方向及阿克陶及英吉沙一带移动,重度和极重度盐渍地的重心则往东北方向及伽师县和岳普湖县一带移动。研究结果对研究区的土壤盐渍化治理及农业可持续发展具有现实意义。

    • 低分子有机酸对林地土壤磷释放及活化影响

      2022, 22(24):10470-10477.

      摘要 (31) HTML (0) PDF 5.06 M (82) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解林地土壤中闭蓄态磷转化为有效磷的转化效率,以淮河流域固始县意杨林灰潮土为例,开展了在不同低分子有机酸、酸浓度及反应时间下灰潮土壤总磷(Total Phosphorus, TP)的释放及各形态磷,包括TP、无机磷(IP)、有机磷(OP)、Fe/Al-P和Ca-P的活化影响实验。实验结果显示,苹果酸、柠檬酸及草酸对土壤TP释放率分别增长了180%、161%和217%。苹果酸和柠檬酸对土壤TP的平均活化率均在164%以上,而草酸则在中浓度时才表现出活化作用。3种低分子有机酸均能有效促进灰潮土磷的释放与活化,且释放作用和有机酸种类、浓度及实验处理时间密切相关,活化作用也与酸种类和酸浓度相关性显著,研究结果为磷肥的合理施用和土壤有效磷的提升提供科学依据。

    • >TB一般工业技术
    • 石蜡/膨胀石墨复合相变材料耦合热管电池热管理性能研究

      2022, 22(24):10478-10484.

      摘要 (40) HTML (0) PDF 8.55 M (102) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了改善相变材料用于电池热管理导热率较低的问题,制备了不同含量的石蜡(Paraffin, PA)-膨胀石墨(Expanded Graphite, EG)复合相变材料,在相变储能单元中使用PA-EG复合相变材料包裹热源并耦合热管增强其散热能力。使用方形发热源模拟高密度能量电池充放电时的发热,在不同发热功率下探究不同EG含量的PA-EG复合相变材料耦合热管的热管理性能。实验结果表明,发热功率较低时,各相变材料热管理性能相当,发热功率较高时,更高的EG含量将带来更高的导热率以及更好的热管理效果。在EG含量为5%时,PA-EG复合相变材料导热率可提高至纯石蜡的6.36倍,实验中最大降温幅度可达7.6%,相变储能单元中温差峰值为纯石蜡散热系统温差峰值的37.7%。当EG含量较低时,PA-EG复合相变材料未熔融时呈现固态,导热率呈现各向同性,但当PA熔融后,PA-EG复合相变材料总体呈现液态,出现较强的自然对流换热,将导致储能单元内温度分布不均,容易导致电池表面温度不均产生应力,因此EG含量不宜低于5%。

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 基于遗传算法-深度神经网络的分布式光纤监测工作面矿压预测

      2022, 22(24):10485-10492.

      摘要 (28) HTML (0) PDF 7.78 M (96) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了准确掌握工作面矿压显现规律并对来压位置进行准确预测,搭建了相似材料物理模拟试验,并引入分布式光纤监测煤层采动过程中上覆岩石变形。结合光纤测点频移值的统计特征及工作面开采位置等矿压影响因素,利用门控循环单元深度神经网络(Gated Recurrent Neural Networks ,GRU),并采用遗传算法(Genetic Algorithm,GA)对GRU网络中的超参数寻优,建立了GA-GRU-BP的工作面来压位置预测模型。采用相关性系数(R2)、平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)作为预测模型的性能评价指标,并与随机森林(RF)、GA-支持向量机(SVM)、GA-GRU进行算法性能比较。实验结果表明, GA-GRU-BP预测模型的预测精度R2达到了98.7%,MAE、RMSE分别为1.224cm,1.769cm, 远低于对比方法的评价指标,表明GA-GRU-BP预测模型具有较高的准确率和鲁棒性,为工作面矿压来压位置预测提供了新的方法。

    • 酸化作用下页岩超声波透射试验研究

      2022, 22(24):10493-10501.

      摘要 (30) HTML (0) PDF 10.44 M (243) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探索碳酸(H2CO3)对页岩酸化作用引起的声学特性变化特征,以修武盆地海相页岩为研究对象,通过超声波透射试验方法研究了页岩试样被H2CO3处置后的时域信号、频域信号、波速、衰减系数等特征。研究结果表明,页岩试样被H2CO3处置后,超声波纵波和横波在页岩中的传播时间延长,纵波与横波幅值均呈现明显的下降特征;超声波频域内最大振幅下降,主频向低频方向发生偏移,部分页岩试样主频发生畸变;超声波纵波与横波波速均下降,纵波与横波衰减系数均增大。页岩试样被H2CO3处置后呈现的声波特性变化特征,反映出H2CO3酸化作用导致页岩孔隙度增大或者产生了破坏裂隙。

    • 铀尾砂胶结充填体三轴压缩试验及非线性强度准则研究

      2022, 22(24):10502-10511.

      摘要 (45) HTML (0) PDF 8.55 M (90) 评论 (0) 收藏

      摘要:充填采矿法是矿山开采的重要施工方法,探究尾砂胶结充填体回填采空区后的强度特性具有重要的理论研究和工程实际意义。以铀尾砂胶结充填体为研究对象,研究砂灰比和围压对胶结充填体力学性能的影响。随后基于三种强度理论,以试验数据为基准,对不同砂灰比铀尾砂胶结充填体强度进行预测。研究结果表明砂灰比对尾砂胶结充填体的力学特性有较大的影响;(1)砂灰比为4,围压小于4MPa时,铀尾砂胶结充填体的应力-应变曲线呈应变软化型,砂灰比大于4.铀尾砂胶结充填体的应力-应变曲线呈应变硬化型(2)粘聚力和内摩擦角随着砂灰比的增大而减小,并逐渐趋于平稳。并呈指数下降趋势,(3)Rocker准则公式简单,能精准的预测不同砂灰比条件下铀尾砂胶结充填体的强度。并提出考虑砂灰比的铀尾砂胶结充填体的Rocker强度准则,并验证其具有良好的预测效果,上述研究将为矿山充填开采提供有益的参考。

    • >TE石油、天然气工业
    • 非常规储层孔隙网络两相流动模拟研究

      2022, 22(24):10512-10518.

      摘要 (55) HTML (0) PDF 5.79 M (114) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 超稠油直井-水平井组合开发蒸汽腔演变规律研究

      2022, 22(24):10519-10525.

      摘要 (35) HTML (0) PDF 6.83 M (93) 评论 (0) 收藏

      摘要:稠油油藏蒸汽吞吐开发中后期,转换开发方式是提高采收率的重要方法之一,F油田依据现有井网条件进行综合调整,借鉴其他油田成功经验,将直井与水平井组合驱泄复合(VHSD)开发成为吞吐后期接替有效开发的主要方式。本文利用数值模拟技术,开展VHSD开发蒸汽腔发育规律研究,跟踪流体流动轨迹,剖析剩余油变化规律。研究结果表明,多轮次蒸汽吞吐建立注采井间水动力连通时,油层的动用情况决定了蒸汽腔的初始形态,随着蒸汽持续注入,蒸汽腔经历了形成、横向扩展、向下扩展三个阶段,各阶段蒸汽腔扩展方向不同,对应着不同的剩余油分布规律和生产特征变化,其中蒸汽腔横向扩展阶段为主要产油期,阶段产出程度达28.8%,油藏最终采收率可达58.3%。

    • 致密砂岩动静渗吸增油机理实验研究

      2022, 22(24):10526-10533.

      摘要 (39) HTML (0) PDF 6.95 M (127) 评论 (0) 收藏

      摘要:鄂尔多斯盆地长7致密砂岩储层多采用水力压裂造缝后注水开发的开采模式,由于砂岩的亲水性依靠毛管力作用的渗吸采油对致密砂岩储层提高采收率至关重要。为了探明长7致密砂岩储层的渗吸增油效果,本文选取鄂尔多斯盆地长7致密砂岩储层天然岩心进行了静态渗吸、动态渗吸影响因素分析,之后进行了含裂缝天然岩心动态渗吸影响因素研究。结果显示动态渗吸采收率为静态渗吸采收率的2倍左右。静态渗吸主要受到毛管力的作用,存在最佳界面张力使采收率达到最大;动态渗吸采收率由渗吸及驱替两部分组成,渗吸对总采收率的贡献范围为15%~40%,其中小孔隙为主要贡献者。含裂缝天然岩心驱替后焖井渗吸采油提高采收率10%~15%。本次研究能够使人们进一步了解致密储层渗吸增油的控制机理,为现场增油措施的实施提供指导和参考。

    • 多岩性储集层暂堵压裂缝高扩展特征试验研究

      2022, 22(24):10534-10543.

      摘要 (37) HTML (0) PDF 18.05 M (246) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对多岩性组合储集层的裂缝高度扩展问题,通过制备不同岩性的人工试样,并开展了室内压裂物理模拟试验,同时加入暂堵剂,分析不同岩性差异、射孔位置及排量下的水力压裂缝高扩展特征,创新了试样压后三维裂缝重构方法。研究表明,不同岩性组合试样下的主要缝高截止机制由岩石力学性质所决定,高杨氏模量岩层会阻挡缝高穿层。当层间力学性质差异较小时,裂缝发生转向扩展突破,缝高发生穿层;当层间力学性质差异较大时,裂缝扩展限制于同一岩层,缝高难以突破岩层界面。低排量下,缝高截止于应力区分界面,暂堵压裂后,裂高继续延伸突破高应力区;高排量下,裂缝沿最小主应力横向扩展,加入暂堵剂发生,裂缝转向形成新的裂缝。当射孔位置居上时,试样缝高倾向于向上扩展,暂堵压裂后形成新的起裂点;射孔位置居下,缝高扩展贯穿整个试样,暂堵压裂后形成相平行的新裂缝。研究结果为多岩性组合储集层现场压裂方案设计提供了室内试验指导。

    • 玛湖凹陷百口泉组砾岩脆性特征及其影响因素分析

      2022, 22(24):10544-10549.

      摘要 (48) HTML (0) PDF 4.27 M (101) 评论 (0) 收藏

      摘要:准噶尔盆地玛湖凹陷百口泉组是10亿吨特大型玛湖砾岩油田主力开发层系之一,属于典型的低孔、低渗透—特低渗透储集层,需通过体积压裂形成大规模复杂缝网实现高效开发,砾岩地层的脆性特征是压裂形成复杂缝网的关键力学指标。已有岩石脆性的大量研究主要围绕页岩地层,但对结构复杂、强非均质砾岩的脆性特征上缺乏深入、系统认识。围绕百口泉组砾岩的脆性特征、评价方法以及影响因素,通过开展井下砾岩取芯的岩石物理与岩石力学实验,综合岩样变形与破坏特征分析,明确了百口泉组砾岩在地层围压条件下呈现低脆性-塑性;基于实验数据的不同脆性指数计算对比,结合实验呈现的脆性特征,明确了基于割线模量的脆性指数能够更好表征百口泉组砾岩的脆性特征;砾岩脆性指数与围压、孔隙度、密度关系密切,随围压、孔隙度增大,砾岩的脆性降低、塑性增强;随密度增大,砾岩的脆性增强、塑性降低。研究认识对压裂工程“甜点”优选、压裂工程设计具有重要意义。

    • 页岩气集输管网适应性评价分析

      2022, 22(24):10550-10556.

      摘要 (31) HTML (0) PDF 1.99 M (77) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了改变页岩气田生产初期和后期的流体压力、产量波动较大对集输管网生产过程中工况变化适应性较差的问题。基于长宁某区块页岩气田集输管网的运行现状和工况特点,针对管网布局、输送工艺和增压工艺三个方面,分别择优选取适应性评价指标进行适应性分析评价。结果表明:长宁区块页岩气田集输管网的总体可靠度较高,增压工艺处理规模较大但增压效率较低。在滚动式组合增压模式最大设计规模下,尽量提高增压比。评价结果旨在为长宁区块页岩气田集输管网安全、平稳运行提供技术支持。

    • >TH机械、仪表工业
    • 冲击刀具破碎机模态分析及其减振优化

      2022, 22(24):10557-10565.

      摘要 (53) HTML (0) PDF 13.83 M (242) 评论 (0) 收藏

      摘要:冲击刀具破碎机在工作时会产生较大激振。为研究破碎机振动和固有频率之间的关系,避免共振现象的产生,以某冲击刀具破碎机为研究对象,运用有限元软件建模分析其计算模态,通过力锤敲击激励实验测试其实验模态,并将计算模态与实验模态进行对比。结果表明冲击刀具破碎机的前8阶固有频率集中在133.28Hz到272.18Hz之间,且主要变形部件集中在入料口、轴承座、储料箱后壁、主轴、反击板 5 个部件。对主轴进行动态分析以及外壳结构进行优化之后,破碎机的工作频率很好的避开了共振频率范围,为冲击刀具破碎机的减振改进设计提供了数值依据,也为破碎产品的减振优化提供了一种行之有效的方法。

    • 基于高阶谱和Tamura纹理的滚动轴承故障诊断

      2022, 22(24):10566-10571.

      摘要 (24) HTML (0) PDF 4.74 M (91) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高滚动轴承的故障诊断率,提出了一种基于高阶谱(high order spectrum, HOS)和Tamura纹理特征相结合的故障诊断方法。首先,通过高阶谱方法将滚动轴承故障振动信号的冲击提取出来;然后,对高阶谱进行处理得到二维等高线图;最后依据轴承故障相同时等高线图具有相似性以及不同时具有差异性这一特性,采用基于人类视觉感知的Tamura纹理描述方法提取特征参数后输入到多分类支持向量机(support vector machines, SVM)中进行分类。结果表明:高阶谱结合Tamura纹理特征的滚动轴承故障诊断方法在较少特征参数下故障识别准确率能达到较高的精度,对于故障尺寸不同的混合振动信号识别准确率稳定,诊断效果良好。

    • 基于图像分割和孔洞修复的三维伤口测量方法

      2022, 22(24):10572-10578.

      摘要 (32) HTML (0) PDF 5.89 M (373) 评论 (0) 收藏

      摘要:伤口测量是临床医学研究中一项重要工作。传统的接触式伤口测量方法存在测量结果稳定性差、易造成伤口二次伤害的问题,基于2D图像处理的非接触式伤口测量方法存在精度差、无法获得伤口深度信息的问题。因此,本文设计了一种基于图像分割和孔洞修复的三维伤口测量方法。采用异源图像对齐算法解决了异源图像由于视差导致的图像像素错位问题;通过基于改进的区域生长法设计了一种交互式伤口区域分割方法,实现伤口区域精准分割;最后,采用基于RBF的三维点云孔洞修复算法进行伤口皮肤复原,从而得到伤口的最大深度、体积等三维参数。实验结果表明,本文方法的测量误差低于3%,其测量精度以及稳定性皆优于接触式和基于2D图像处理的伤口测量方法,满足临床使用以及医学研究的应用需求。

    • >TJ武器技术
    • 特定点与火炮回转轴的水平距离测量方法

      2022, 22(24):10579-10585.

      摘要 (24) HTML (0) PDF 2.01 M (74) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现火炮上的特定点与火炮回转轴水平的距离测量,提出了系列基于测边网的测量方法。该系列方法是在测边网法测量火炮回转圆参数的基础上,将火炮上被测的特定点投影到测边网水平面上,通过测量水平面上特定点的投影点与回转圆上2个以上投影点之间的距离参数,便可解算出特定点的投影点相对坐标,从而计算出特定点与火炮回转轴的水平距离。根据距离参数冗余情况,这些方法被分为“非冗余法”和“冗余法”。“非冗余法”采用距离交会解算出特定点的投影点相对坐标。“冗余法”,首先,通过测边网条件平差的方法对所有测量参数值进行平差处理,得到各测量参数的平差值;其次,用平差值计算各点的相对坐标,并通过圆拟合得到火炮回转中心相对坐标;最后,计算水平面上特定点的投影点与火炮回转中心的距离。采用蒙特卡洛方法模拟的结果表明:在检测现场可实现的测量条件下,几种方式得到的测量误差都小于2 mm;随着测量条件的改变,“冗余测距法”始终比“非冗余测距法”的测量误差小。模拟结果说明新方法的可行性,为国家军用标准修订提供依据。

    • >TK能源与动力工程
    • 自然对流对方腔内相变石蜡熔化蓄热的影响

      2022, 22(24):10586-10593.

      摘要 (32) HTML (0) PDF 14.63 M (249) 评论 (0) 收藏

      摘要:相对于传统材料,基于潜热储能的相变材料具有更高的储热效率。为了研究方腔内相变材料的蓄热机理,基于Boussinesq假设修正满足于相变过程的动量方程,并建立底边加热下相变材料熔化蓄热的流-固-热三场耦合计算模型。采用有机相变石蜡材料,开展底部恒定温度下的石蜡熔化蓄热试验,验证计算模型的正确性。结果表明,整个相变石蜡熔化过程是由热传导和自然对流传热两者共同主导的。在熔化初期,熔化前缘基本与加热面平行,热量传输主要由热传导提供。当液相层厚度大于2mm后,自然对流传热效应逐渐被激活,加速熔化速率,并形成不规则的融化前缘。根据熔化前缘与液相流动特征,可将整个熔化过程分为热传导、稳定增长、过渡及紊流四个阶段。此外,液相自然对流传热对相变石蜡的熔化蓄热效率提升存在显著的尺寸效应,并随方腔尺寸增加而加剧。当方腔尺寸小于2mm时,自然对流的提升效率不足1%,此时可忽略不计。

    • >TM电工技术
    • 适应屋顶光伏接入的低压配电系统故障测距新方法

      2022, 22(24):10594-10601.

      摘要 (34) HTML (0) PDF 3.59 M (74) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着新型电力系统的不断建设,新能源大规模接入低压配网是我国能源转型的重要方向。在电网故障条件下,快速准确确定故障位置对提升新能源利用率和改善低压配网可靠性至关重要。目前,现有故障测距研究主要针对输电网和中高配电网,但对于低压四线制配电系统相关研究较少。在大规模建设屋顶光伏的背景下,低压四线制配电网是消纳新能源的重要场景。针对此,本文面向有源低压三相四线制配电系统提出一种新型故障定位方法,首先建立三相四线制系统接地故障下故障距离计算模型和屋顶光伏故障等效模型;然后,建立了屋顶光伏故障计算模型与故障线路靠近屋顶光伏端的电压关联模型。在此基础上,联合所建立的关联模型、屋顶光伏故障等值模型,以及三相四线制系统故障距离计算模型,通过迭代计算方法求解故障距离。最后,基于仿真算例对所提算法进行了验证,结果表明该算法具有良好性能,研究成果将有效提升屋顶光伏接入后的低压配网三相四线制系统故障定位水平。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 贝叶斯网络结构学习的双重K2算法

      2022, 22(24):10602-10610.

      摘要 (62) HTML (0) PDF 3.52 M (101) 评论 (0) 收藏

      摘要:贝叶斯网络源于人们对人工智能领域不确定性问题的研究,是进行不确定问题推理和数据分析的重要工具。结构学习是贝叶斯网络研究的核心内容,K2算法是结构学习的经典算法之一。为解决K2算法学习效果强烈依赖于节点序的问题,本文提出一种新的混合结构学习算法:双重K2算法。该算法首先将节点信息作为初始节点序,通过K2算法的搜索策略得到初始网络结构;然后在初始网络结构上利用拓扑排序得到修正后的节点序;最后K2算法通过修正后的节点序学习得到最优的网络结构。通过实验验证,在精度和效率上,双重K2算法效果优于其它经典算法。

    • 机械臂逆运动学避障最优求解算法

      2022, 22(24):10611-10618.

      摘要 (62) HTML (0) PDF 5.25 M (103) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对多自由度机械臂在障碍物环境下逆运动学求解存在多解性和碰撞问题,研究了一种将碰撞检测算法、最短行程方法与差分进化算法相结合的具有避障能力的机械臂逆运动学最优求解算法。首先,以六自由度机械臂为研究对象,对机械臂和障碍物进行建模,并建立求逆运动学解的目标函数,目标函数由末端执行器位姿误差函数、目标角度与初始角度之间的变化量函数、碰撞检测函数加权求和组成;其次,利用差分进化算法对目标函数进行最优求解,为了减小函数权重对求解速度和精度的影响,设计了一种自适应权重优化算法,使得求解关节角度在优化求解初期快速达到最短行程位姿角度附近,而在优化求解后期具有更高的的求解精度,即可求得具有避障能力、行程最短且高精度的最优逆运动学解;最后,以UR5机械臂为例,通过MATLAB软件中的Robotics Toolbox工具箱对算法进行仿真验证,验证了算法的有效性。

    • 基于地域特征的物流仓储中心逆向选址算法

      2022, 22(24):10619-10624.

      摘要 (35) HTML (0) PDF 1.91 M (83) 评论 (0) 收藏

      摘要:物流仓储中心地址的选取,从根本上决定了物品出发地和运达地之间的距离,直接关系到物品能否被及时高效地运输,以及配送成本和仓储成本能否最小化。针对传统物流仓储中心选址求解算法脱离实际应用、且容易出现局部最优、求解速度较慢和注意力单一等问题。为减少物流配送时间,降低物流成本,切实提出选址解决方案,通过对K均值聚类算法和帝王蝶优化算法进行改进,研究了京津冀地区物流仓储中心的选址问题。实验仿真结果表明,提出的改进帝王蝶优化算法较其他优化算法在求解精度、收敛速度和迭代次数上均有优势,能够有效完成物流仓储中心选址问题,切实可以缩短物流配送距离,提高物流配送效率。

    • 基于语言特征和复合测量的农业术语自动抽取研究

      2022, 22(24):10625-10630.

      摘要 (30) HTML (0) PDF 1.94 M (69) 评论 (0) 收藏

      摘要:术语是语料库、机器翻译、人工智能实时翻译建设的基础,但传统术语抽取方法存在不全面、错误率高的问题。即便是采用人工抽取的方式,除了耗时耗力难以适应大数据时代社会化大生产的要求,也存在不同的专家观点不一致的问题。本文从术语的语言特征和复合测量方法出发,综合使用词性特征数值、词长比特征数值、C-value和TF-IDF数值抽取术语。同时,以农业领域的语料为例进行术语抽取,实验结果表明,该方法抽取的术语精确度和召回率都较高,能有效提高术语抽取的准确率。

    • 基于区块链的农产品可信检测数据存储方法

      2022, 22(24):10631-10637.

      摘要 (41) HTML (0) PDF 3.78 M (89) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对现阶段农产品质量检测数据的可信存取,以及数据的高吞吐量、低事务处理延时问题。本文提出了一种基于区块链的农产品可信检测数据链上链下分类存储方法。首先根据区块链的去中心化、不可篡改、带时间戳特性,将敏感的小文件检测数据存储在区块链,为其提供存储授信支持;其次将非敏感的大文件数据存储至链下数据库,从而缓解将整个检测记录链上存储所带来数据的高吞吐量;最后利用布隆过滤器的哈希函数快速判断查询元素是否在指定数据集中,来提高链上检测数据的查询效率。为了验证该方法的查询效率,本文比较了在同一区块链数据存储环境下的有或者无布隆过滤器的两套实验方案。结果表明,前者的链上数据查询速度要高于后者,因此,本文提出的方法能够为农业产品检测数据提供一个有效、可信的存取途径。

    • 基于多频段图模型的微弱脑电信号异常检测

      2022, 22(24):10638-10645.

      摘要 (58) HTML (0) PDF 13.49 M (66) 评论 (0) 收藏

      摘要:脑电信号(electroencephalogram,EEG)在癫痫发作检测方面具有重要意义。为了实现对癫痫发作的早期预警,充分利用δ,θ,α,β和 γ波这五个频段中脑电的微弱变化信息和图模型的独特优势,提出了基于多频段图模型的脑电信号微弱异常变化检测方法。该方法首先对滤波后脑电信号的5个频段分别进行图模型动态建模,利用距离函数得到量化图模型之间关系的相似性分数,并用自适应权重融合算法融合所有的相似性分数得到综合性指标,最终通过假设检验来判断脑电信号是否发生异常。利用公开的波士顿儿童医院-麻省理工学院(Children’s Hospital Boston - Massachusetts Institute of Technology, CHB-MIT)头皮脑电信号数据库和山东大学第二医院神经内科的EEG数据库分别进行了实验,并最终用查准率、查全率和F分数来评价所提方法的检测性能。通过与基准方法比较,实验结果表明:所提方法在查准率和F分数方面优于基准方法,且查全率结果可达100%,表明所提方法能够检测所有潜在的微弱脑电信号异常变化,实现了对所有癫痫发作时刻的变化检测,具有突出的优越性和广阔的应用潜力。

    • 基于反向传播神经网络的三维足迹触觉步态特征识别

      2022, 22(24):10646-10653.

      摘要 (26) HTML (0) PDF 7.37 M (75) 评论 (0) 收藏

      摘要:摘 要:为有效解决当前传统步态特征人身识别技术过分依赖人工判读、识别准确率较低的问题,将计算机技术引入步态特征识别领域中,以获取一种基于BP神经网络的步态特征识别新方法。将立体赤足足迹作为研究对象,通过光栅立体足迹采集仪对立体赤足足迹图像进行预处理,以获取计算机可识别出的三维足迹触觉步态特征信息,记录立体赤足足迹的深度差、区域面积、区域体积三类步态特征信息,并在法庭科学领域中的足迹检验理论为基础的前提下运用BP神经网络,对其中MultillayerPerceptron分类器参数进行优化调整,最后,将测试结果与传统的人工检验结果进行比对,从比对结果得出,相对于传统的人工鉴别方法只有84.7%的准确率,基于BP神经网络的步态特征人身识别算法的准确率可达到90%以上。

    • >TU建筑科学
    • 不同角度含裂纹损伤钢构件拉伸试验与分析

      2022, 22(24):10654-10661.

      摘要 (58) HTML (0) PDF 6.66 M (107) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对含裂纹损伤钢构件呈现脆性现象的问题,大多数研究者均假设裂纹与受力方向垂直,且假设屈强比不会随裂纹的变化而变化。然而,实际工程中裂纹出现的角度是随机的,且含裂纹损伤钢构件的屈强比会随着裂纹长度发生改变。针对Q235和Q355两种不同钢材,本文对不同角度的含裂纹损伤钢构件进行试验和分析研究。考虑不同裂纹角度下,且屈强比变化的情况下,研究含裂纹损伤钢构件呈现脆性现象的情况。研究发现:计算屈服强度时,任意裂纹角度均可以投影成与受力方向垂直的裂纹处理。当相对裂纹长度一定时,屈强比越大,含裂纹损伤钢构件越容易呈现脆性性能。当相对裂纹长度增大时,含裂纹损伤钢构件的屈强比增大,采用变化的屈强比,改进了剩余极限强度公式,使公式计算值与试验值误差小于1%。本文研究成果对含裂纹损伤钢构件后期的预防、修复和加固具有一定的理论价值和现实意义。

    • 锈蚀钢筋混凝土梁抗冲击荷载数值模拟研究

      2022, 22(24):10662-10673.

      摘要 (36) HTML (0) PDF 19.16 M (123) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究冲击作用下锈蚀钢筋混凝土梁的力学性能与破坏模态,本文通过Fujikake等进行的混凝土梁冲击试验,校核了有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立的钢筋混凝土梁结构精细化有限元模型的冲击力时程曲线、跨中位移时程曲线和破坏模态的准确性。在已验证有限元模型的基础上,研究钢筋锈蚀率对混凝土梁抗冲击性能的影响。有限元分析表明:混凝土构件在冲击作用下导致的混凝土剥落程度随钢筋锈蚀率的增加而增加。各冲击高度下的锈蚀钢筋混凝土梁均表现出弯曲破坏特征。钢筋锈蚀对钢筋混凝土构件的抗冲击性能具有一定的影响,在相同落锤冲击高度下,冲击力峰值随钢筋锈蚀率的增大逐渐减小,跨中位移随钢筋锈蚀率的增大而增大。当冲击高度为3.0m时,锈蚀率为30.0%时的冲击力峰值降低到未锈蚀时的17.9%,跨中位移为增加到未锈蚀时的33.3%。

    • 多腔钢管再生混凝土叠合短柱轴压参数分析

      2022, 22(24):10674-10680.

      摘要 (35) HTML (0) PDF 6.68 M (101) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了避免方形截面柱柱角突出问题,提高建筑空间利用率,提出了一种适用于异形柱的多腔钢管再生混凝土叠合短柱的新型构件形式,运用ABAQUS分析了叠合短柱的再生混凝土取代率、再生混凝土强度、钢管壁厚等参数对其荷载位移曲线、延性和刚度退化等力学性能的影响。研究结果表明:叠合短柱的承载力随着再生混凝土强度和钢管壁厚的增加有较大幅度的提升,但随着取代率的增加呈现下降趋势。叠合短柱的延性和刚度随着钢管壁厚的增加有一定的提升,但随着再生混凝土的取代率和强度的提高而降低。

    • 考虑参数简化的修正邓肯-张模型

      2022, 22(24):10681-10687.

      摘要 (25) HTML (0) PDF 4.42 M (79) 评论 (0) 收藏

      摘要:邓肯-张非线性弹性模型被广泛应用于计算围堰修筑、土石坝等水利工程中粗粒土的应力-应变关系。然而,邓肯-张模型参数相对较多、计算结果往往不能充分体现土的剪胀特性。为解决上述缺陷,本文以邓肯-张模型为基础,提出了参数形式更为简化的应力-应变表达式,并基于沈珠江模型采用二次抛物线形式对应变进行描述,同时对该模型参数形式进行了改进,建立了反映土体体应变-轴向应变关系的体积比表达式。最后通过采用粗粒土和粘性土的试验结果对改进模型进行验证。结果表明:理论计算结果与试验结果吻合较好,改进的模型能够更好的反映土的体应变特征和应力-应变关系,为实际工程中土体的应力-应变关系计算提供了参考。

    • 空气源热泵-地埋管换热系统蓄热性能研究

      2022, 22(24):10688-10697.

      摘要 (19) HTML (0) PDF 9.14 M (66) 评论 (0) 收藏

      摘要:对于热负荷占优的寒冷地区,土壤源热泵系统长期运行使得土壤温度逐年降低,非采暖季利用空气源热泵为地埋管换热系统进行蓄热可有效地解决土壤热平衡问题。以实际工程为支撑,对空气源热泵-地埋管换热系统进行蓄热性能测试,结果表明:系统平均制热量可达到空气源热泵额定制热量的2.17倍,系统平均能效比为7.2,地埋管循环介质平均温差为4.5 ℃,系统运行稳定。基于TRNSYS软件对蓄热过程进行模拟,结合实验数据验证模型正确性,结果表明:经蓄热后土壤温度从初始的15.8 ℃上升至16.4 ℃。蓄热期间,采用多目标优化法得到空气源热泵蓄热系统全天运行时最优工况:循环水泵总流量为100 m3/h、空气源热泵总额定制热量为723.7 kW,在此工况下土壤目标温升为3.0 ℃时,系统能耗为474 820.0 kWh,增加的蓄热运行费用为3.96元/m2。与传统热源燃煤、燃气、热电联产蓄热方式相比,空气源热泵蓄热系统的能源与环境效益显著。

    • >U交通运输
    • 基于轮椅使用者的地铁导向标志可达性研究

      2022, 22(24):10698-10705.

      摘要 (32) HTML (0) PDF 2.06 M (83) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提升轮椅使用者的地铁出行效率,本实验对当前北京地铁导向标志系统的指引可达性进行了研究。实验选取了影响指引可达性的路线复杂度和无障碍导向标志可用性作为自变量,寻路中的中断、迷茫、用时作为因变量,通过AHP层次分析法和定量分析选择实验路线,招募参试者实地测试使用轮椅出行的效率。结果表明,复杂度对中断、迷茫和用时有显著影响;可用性对迷茫和用时有显著影响;岔路口是制约轮椅使用者寻路的关键位置。可见降低路线复杂度,提升特定岔路口处无障碍导向标志的可用性,均能提高轮椅使用者的寻路绩效。根据实验结果,建议复杂度和可用性在所给参考范围内,有利于轮椅使用者的出行保持较高效率。

    • 富水岩溶隧道掌子面安全岩柱厚度研究

      2022, 22(24):10706-10717.

      摘要 (18) HTML (0) PDF 22.30 M (232) 评论 (0) 收藏

      摘要:富水岩溶隧道施工时掌子面前方的安全岩柱对保障隧道的安全施工至关重要。为了计算出较为合理的隧道掌子面安全岩柱厚度,以华丽高速营盘山隧道为依托,基于塑性区贯通准则及位移突变准则,建立三维流固耦合数值模型,分别对不同埋深、溶洞内水压力及开挖方法下的掌子面安全岩柱厚度进行了研究,并给出掌子面安全岩柱厚度的区间。结果表明:隧道安全岩柱厚度随隧道埋深及掌子面前方溶洞内水压增加而增大;隧道一次开挖洞径越小,支护越及时,安全岩柱厚度越小;最小安全岩柱厚度区间随隧道埋深增加而增大,但随掌子面前方溶洞内水压增大而减小。采用CRD法开挖时,掌子面安全岩柱厚度及安全岩柱厚度区间均最小,对岩溶隧道掌子面的稳定性也最好。

    • 考虑风筒破损对隧道施工过程中CO排出的影响机制

      2022, 22(24):10718-10725.

      摘要 (13) HTML (0) PDF 4.11 M (77) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究隧道施工通风过程中风筒破损对一氧化碳(CO)排出的影响,依托城开高速鸡鸣隧道,运用孔口流量理论,考虑风筒内流速、孔口与开挖工作面距离和孔口数量三个因素,基于数值模拟方法,研究风筒破损对CO排出的影响。研究表明:在风筒破损面积相同的前提下,漏风率随送风量的增加而增大;开挖工作面处的CO浓度在通风1min后达到峰值,约为3.5%;风筒破损会对隧道内的CO稀释产生滞后效应,滞后时间为1~3min并且送风量越小滞后效应越明显,最终导致距洞口25m范围内的CO浓度高于规范要求;通风长度区域内,三个因素中对CO排出的影响依次为:风筒内流速>孔口与开挖工作面距离>孔口数量;整体隧道内,影响依次为:风筒内流速>孔口与开挖工作面距离>孔口数量。并提出了通风设计和孔洞修补两方面的建议。

    • 基于速度预测与自适应差分进化算法的混合动力汽车能量管理策略

      2022, 22(24):10726-10736.

      摘要 (16) HTML (0) PDF 18.03 M (130) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高单行星排构型的混合动力汽车(hybrid electric vehicle, HEV)的燃油经济性,降低车辆燃油消耗量,提出了一种基于门控循环单元神经网络(gated recurrent unit neural network, GRU-NN)速度预测模型与自适应差分进化(adaptive differential evolution, A-DE)算法的能量管理策略,在模型预测控制(model predictive control, MPC)框架下预测未来车辆的行车速度,将整个工况内的全局优化求解问题转化为在预测时域内的局部优化求解,以发动机燃油消耗量最低与行车过程电池荷电状态(state of charge, SOC)平衡为目标,利用A-DE算法实现预测域内的最优控制序列求解。仿真结果表明,在实车采集的道路工况下,基于GRU-NN与A-DE算法的能量管理策略相较于ECMS燃油消耗量减少了4.55%,相较于动态规划燃油经济性达到了93.04%。

    • 基于交通事故数据的自动紧急制动系统测试场景构建

      2022, 22(24):10737-10747.

      摘要 (22) HTML (0) PDF 12.30 M (77) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究面向汽车主动安全技术功能验证的测试场景的科学构建方法,构建符合真实交通状况的高保真测试场景。以自动紧急制动(Autonomous Emergency Braking, AEB)系统为研究对象,以美国高速公路安全管理局事故数据库中筛选出的AEB系统功能适用的6 639起道路交通事故为研究样本,通过机器学习方法实现了由事故数据到测试场景的科学转换。针对传统聚类算法的缺陷,提出了基于层次聚类和K-means聚类相结合的融合聚类算法,并引入聚类曲线以开展事故数据样本的聚类分析。根据聚类获取的12类典型事故场景,构建了面向AEB系统功能验证的14种测试场景。研究表明:相比于传统的K-means聚类算法,融合聚类算法平均减少了8次迭代次数;聚类结果平均减少3%的波动;实现事故数据样本的科学准确聚类且提升数据聚类效率。所提出的测试场景在实现对现有AEB测试场景有效覆盖的同时,为标准测试场景的进一步扩充提供了有力支撑。

    • 考虑乘客偏好的共享车辆动态共乘算法研究

      2022, 22(24):10748-10754.

      摘要 (19) HTML (0) PDF 3.24 M (90) 评论 (0) 收藏

      摘要:现有的共乘路径算法大多只专注于最少的用时与最低的成本,而缺少对乘客共乘意愿比例以及可接受绕行偏差范围的界定,针对这一现象本文构建了一种考虑乘客偏好的动态共乘策略模型。对乘客和车辆分别进行查找模块处理和筛选模块分类,删除掉不满足要求的车辆以减少乘客和车辆的动态实时匹配时间,然后利用插入算法获得最优路径匹配。结果表明,该算法可以快速高效地为乘客匹配到满足要求的最优车辆。相比常规算法,考虑乘客合乘意愿以及绕行偏差的共乘算法,乘客的平均等待时间降低了7.0%;总社会收益提高了44.7%;动态共乘匹配效率提高了34.2%。另外,改变乘客的时间窗长度也可以显著提高共乘效果。

    • 基于旅客时间价值的高铁民航空间距离研究

      2022, 22(24):10755-10762.

      摘要 (37) HTML (0) PDF 2.02 M (84) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,我国高速铁路快速发展,对民航市场产生冲击。本文利用时间价值的相关理论模型对高铁与民航的竞争空间距离进行分析。通过建立旅客出行时间价值与民航相对于高铁的边际时间节省成本之间存在的关系来探究民航与高铁的竞争性问题,并建立了边际时间节省成本的计算模型,通过模拟的方式,观察了在不同的假设条件下,民航与高铁在不同的出行距离下所对应的消费者群体。总体上,随着旅客时间价值的变化,高铁民航的有效竞争空间距离以800km为界,且随时枢纽衔接时间、运行速度等变化而变化。

    • 消拖船节油航速优化研究

      2022, 22(24):10763-10768.

      摘要 (14) HTML (0) PDF 3.90 M (67) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对港口作业消拖船主机的高油耗问题,本文从船舶管理节能的角度出发,提出了基于改进天牛须算法的消拖船节油航速优化方法。通过分析消拖船的船、机、浆的能量传递机制,建立了其主机燃油消耗的优化模型,并对消拖船某航次中各航段的航速开展优化研究。天牛须算法是近年来出现的智能优化算法,在处理结构复杂的数学模型优化中优势很明显,但是也存在收敛慢、容易进入局部最优状态等问题,为此本文对其进行改进以便更好的满足应用要求。本文通过实例计算分析,采用所提出的优化算法进行消拖船主机燃油消耗优化,结果表明算法的收敛速度快,寻优效率高。与天牛须算法和蚁群算法对比分析,所提出的优化算法保持较快的运算时间的同时,提高了优化结果的准确率。

    • >V航空、航天
    • 发动机吞水试验用喷水装置管路调控特性试验分析

      2022, 22(24):10769-10775.

      摘要 (23) HTML (0) PDF 7.60 M (89) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对发动机吞水试验用喷水装置的供水系统,需满足不同状态下差异较大的供水量需求。通过进行阀门特性试验,阀门开度在20%~100%范围内变化时,供水流量有较大变化的同时供水压力也有很大变化,从而不利于水滴粒径的有效控制。通过开展不同喷嘴数量条件下的调试试验,对管网调控特性进行分析,对于回水阀开度大于55%时的某一特定开度,随着喷嘴数量的增大,供水压力基本不变,而喷水流量随之增大;对于回水阀开度小于55%的某一特定开度,随着喷嘴数量的增多,供水压力有所减小,而喷水流量随之增大。因此采用阀门调节与喷嘴数量调整结合的调节方式,可将不同工况的供水压力控制在400kPa以上,试验过程中的影像记录及水滴粒径测量结果表明,可将水滴粒径有效控制在2mm以下,满足相关标准要求。

    • 小腿摆放位置对航空座椅乘员损伤的影响研究

      2022, 22(24):10776-10786.

      摘要 (23) HTML (0) PDF 19.39 M (575) 评论 (0) 收藏

      摘要:在飞机坠撞事故中,乘员采取合理的坐姿能有效降低冲击伤害。为了分析水平16g动态冲击下小腿摆放位置对乘员损伤的影响,以某型三联航空旅客座椅为研究对象,建立双排航空座椅/乘员约束系统有限元模型,并开展全尺寸滑台试验以验证模型准确性。结果表明在相同工况下,50th百分位假人采用小腿后曲的坐姿与小腿直立坐姿相比,降低了股骨损伤和颈部损伤,但增加了头部损伤。95th百分位假人采用小腿直立的坐姿与小腿前伸坐姿相比,降低了股骨损伤,但头部损伤和颈部损伤增加。研究结果可为不同体型乘员采用相对更安全的坐姿提供参考。

    • 基于组合赋权云模型的阻力伞保障风险评估

      2022, 22(24):10787-10795.

      摘要 (30) HTML (0) PDF 3.31 M (79) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对阻力伞保障风险指标体系不完善、风险管理不系统的问题,通过WBS-RBS法兼顾工作流程和风险要素,建立清晰完善的阻力伞保障风险指标体系。采用组合赋权法融合不确定AHP-集对分析的主观权重和CRITIC法的客观权重实现对风险指标的合理赋权,建立基于云模型的风险评估模型确定风险等级,引入雷达图直观地展示和等级并进行风险分析。对于实施风险控制、提升保障效率和确保飞行安全具有重要意义。

    • 基于交叉点复杂度的空域通行能力优化方法

      2022, 22(24):10796-10804.

      摘要 (32) HTML (0) PDF 6.57 M (83) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决空域拥挤导致通行能力下降的问题,提出了一种考虑交叉点复杂度的通行能力优化方法。首先,分析了实际民航运行中存在的痛点和难点,以及以往有关通行能力的研究缺少交叉点建模、管制员负荷测量困难和求解时间复杂度高的缺陷;第二,从高度层、交叉点和航班运行三个方面提出了空域的数学抽象方法,并根据节点的交叉数对空域的数学模型进行简化,剔除了没有交叉的导航台点,降低了空中交通网络抽象后节点矩阵稀疏的问题;第三,分析了交叉点对于通行能力的影响主要在于流量和交叉数两个方面,以这两个方面建立了交叉点的费用函数;第四,以延误最小为目标,以流量平衡、扇区和航路容量、流控容量和非负整数作为约束,建立了通行能力优化模型;第五,分析并指出存在负容差的空中交通网络更容易发生延误,并根据网络延误的特性提出了一种考虑延误反向传播的迭代算法。最后,以华北地区空域为例,从不同流控等级下的延误时间、受影响的航班数和算法计算时间三方面进行仿真。结果表明,模型和算法平均能降低33.58%的延误,且通过合理地分配改航、调时和调减最大程度减少延误。

    • 基于网络流的多管制扇区通行能力

      2022, 22(24):10805-10811.

      摘要 (37) HTML (0) PDF 2.76 M (86) 评论 (0) 收藏

      摘要:管制扇区间的通行能力问题通常是基于管制员的极限工作负荷、各种动态因素或者特殊航路点、航路交叉点的通行能力达到最优的情况进行研究,缺少对多扇区网络的整体地评估与计算。为了解决该问题,本文根据有向图理论以扇区为节点,以连接扇区的航路航线为边建立多扇区网络模型,选取华北飞行情报区的部分扇区进行仿真。首先,通过最大流算法求解出该网络模型的最大流为76.7架/h。其次,根据网络流仿真结果计算出各条边、各个节点的流容比,通过比较分析得出限制扇区网络通行能力的繁忙航路以及繁忙扇区。最后,通过灵敏度分析计算删除不同节点后网络模型的通行能力的变化,进而为扇区通行能力的优化提供了建议和参考。

    • >X环境科学、安全科学
    • 基于Landsat影像的杭州市主城区地表温度和热岛效应研究

      2022, 22(24):10812-10817.

      摘要 (52) HTML (0) PDF 8.97 M (107) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市热岛效应是研究全球变暖的重要问题。为了探究杭州市市区的城市热岛效应问题,基于Landsat数据和辐射传输方程法反演出了杭州市主城区的地表温度,以及通过均值-标准差法进行热岛强度分级,分析了2008、2013和2019三年间的地表温度和热岛效应的时空变化,并研究了地表温度与归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)的相关性。结果表明:地表温度具有一定的空间分布规律,在靠近钱塘江的区域,地表温度都要明显更高一些;热岛分布也存在一定的时空规律性,钱塘江两侧热岛区域分布相对较广,并有增加的趋势;杭州市主城区的地表温度与NDVI指数呈现出负相关关系,并存在明显的空间异质性。

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