• 2022年第25期文章目次
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    • >TV水利工程
    • 扩大头锚杆研究进展综述

      2022, 22(25):10819-10828.

      摘要 (198) HTML (0) PDF 2.84 M (311) 评论 (0) 收藏

      摘要:笔者从扩大头锚杆类型、适用性、承载特性、破坏模式、参数研究五个方面综述了近年来扩大头锚杆的主要研究成果,得到如下认识:(1)新型扩大头锚杆的类型较多,大部分不依赖扩孔技术,施工便捷,但新型扩大头锚杆的适用范围相对较窄,一般仅适用于软土地层。(2)常规扩大头锚杆的适用性相较于普通锚杆要广泛,在软弱土地层中也能发挥较好的支护效果,但在黄土、膨胀土和冻土等特殊土地层中的适用性还有待研究。(3)极限承载力是扩大头锚杆承载特性方面的核心内容,但已有理论存在经验值过多、经验系数取值范围大、计算公式尚未形成统一认识的缺陷,同时关于扩大头锚杆轴力、剪应力的研究仍属于扩大头锚杆承载特性的研究空白区。(4)对于扩大头锚的破坏模式,已有研究多是对试验现象的阐述说明,缺乏对现象背后力学机理的解释。(5)扩大头锚杆本身具备较多的可研究参数,目前研究主要集中在扩大头长度和直径,缺乏如扩孔段数、锚固角等各参数以及参数之间的组合研究。

    • >X环境科学、安全科学
    • 改性聚丙烯酸盐类高分子材料的研究进展

      2022, 22(25):10829-10844.

      摘要 (159) HTML (0) PDF 2.94 M (340) 评论 (0) 收藏

      摘要:聚丙烯酸盐类高分子材料具有极强的吸水持水能力,自研发以来便广泛应用于农田保水剂和个人卫生用品当中。该类材料经持续改进,目前已拥有高机械强度、生物相容性、可生物降解性、重金属离子固定作用等优异特性,可针对不同领域的问题提供新的解决方法。本文聚焦聚丙烯酸盐类改性高分子材料的最新进展,介绍了材料常用的合成及改性方法。系统阐述了不同条件下改性材料的性能变化,以及其在污染土壤和废水处理中的作用与优势,并总结了实际应用过程中存在的问题和局限性。最后,基于上述分析对聚丙烯酸盐类高分子材料未来的发展方向进行了展望。

    • >P天文学、地球科学
    • 鹿邑凹陷太原组-山西组泥岩元素地球化学特征及对沉积环境的指示

      2022, 22(25):10845-10856.

      摘要 (145) HTML (0) PDF 15.27 M (381) 评论 (0) 收藏

      摘要:鹿邑凹陷上古生界太原组和山西组暗色泥岩有机质丰度较高,是重要的页岩气勘探层位,为深入探讨其沉积环境,对近期实施的LY1井进行了元素地球化学分析,选择对沉积环境比较敏感的元素或组合,结合岩石学特征,对古气候、古盐度、古氧化还原条件、相对沉积速率、有机质保存条件等进行研究,结果表明:蚀变指数法、SiO2/Al2O3和Sr/Cu比值指示太原组和山西组沉积期具有温暖湿润的古气候背景;V/(V+Ni)、V/Cr、Ni / Co、Cu/Zn等比值的变化和岩石学特征指示太原组-山西组下部沉积期水体属还原-弱还原环境,山西组上部则为弱氧化-弱还原的过渡环境;Li、Ni、Ga、Sr的含量变化、Sr/Ba比值和TOC/TS比值的变化特征显示太原组和山西组沉积期水体属半咸水-淡水沉积环境,自下而上,淡水注入量逐渐增加,盐度呈震荡式降低;结合Rb/Zr比值,推测太原组、山西组为浅水沉积环境,自下而上深度逐渐变浅;LREE/HREE和LaN/YbN的变化特征反映太原组沉积速率相对稳定,山西组沉积速率波动幅度较大,且略高于太原组;太原组和山西组下部的沉积环境相对于山西组上部更有利于有机质保存。

    • 广西大厂铜坑矿床中闪锌矿微量、稀土元素及氢氧同位素特征

      2022, 22(25):10857-10866.

      摘要 (85) HTML (0) PDF 11.82 M (475) 评论 (0) 收藏

      摘要:位于江南古陆西南缘、右江盆地北东侧的大厂矿田是我国重要的有色金属矿产地,铜坑矿床是大厂矿田内规模最大、成矿元素最复杂、成矿特征最典型的一个超大型锡多金属矿床,由上部锡多金属矿体和深部锌铜矿体组成。本文以铜坑矿床不同类型矿体(锡多金属矿体、锌铜矿体)中的闪锌矿为研究对象,开展了微量、稀土元素及H-O同位素分析,意图进一步探讨区内成矿物质、成矿流体来源,并深化矿床成因认识。结果显示,铜坑矿床不同类型矿体中的闪锌矿均以富集Cu、Pb、Fe、Sb、In等元素,贫Ge为特征;闪锌矿的稀土配分模式多为轻稀土富集的“V型”右倾曲线,以LREE/HREE值较高、Eu和Ce负异常为特征;闪锌矿H-O同位素组成指示成矿流体以岩浆为主,伴随有大气降水的混入。上述特征表明,铜坑矿床成矿物质和成矿流体主要来源于岩浆,矿床成因属岩浆热液充填-交代形成。

    • 利用图论多分辨率聚类方法构建核磁可变T2截止值预测模型

      2022, 22(25):10867-10875.

      摘要 (161) HTML (0) PDF 16.54 M (418) 评论 (0) 收藏

      摘要:准确求取T2截止值对核磁共振资料在储层评价中的应用至关重要,传统T2截止值获取方法受到区域性、储层非均质性等影响明显,实际使用中往往误差较大。本文基于岩心核磁实验,分析物性参数、核磁共振T2谱几何均值等参数与T2截止值之间的关系。考虑到储层非均质的影响,提出采用图论多分辨率聚类方法,利用邻近指数和核心代表指数划分测井相,结合铸体薄片等资料建立测井相与岩相的对应关系,建立基于测井相约束的可变T2截止值预测模型。在渤海盆地X油田实际应用中表明,本文提出的模型计算的T2截止值与岩心核磁实验T2截止值测量值误差较小,较传统方法优势明显,进一步提高了利用核磁共振资料计算储层参数的准确性与适用性。

    • 三峡库区大坡滑坡成因机制分析及稳定性评价

      2022, 22(25):10876-10883.

      摘要 (136) HTML (0) PDF 7.95 M (311) 评论 (0) 收藏

      摘要:大坡滑坡是三峡库区典型的非涉水覆盖层滑坡,于2017年6月17日发生变形破坏,造成前缘道路中断和多户房屋墙体开裂。为避免后部及前缘区域邻近滑坡群被激活而加剧变形,通过野外地质调查、钻孔勘探、现场监测、室内试验和模型计算,从地质因素和环境因素两方面分析了滑坡的成因机制及触发因素,并考虑人为活动和极端降雨在内的两种工况进行了稳定性评价。结果表明:大坡滑坡属于浅层多级滑面顺层岩质滑坡,该滑坡变形的外因主要是持续性降雨/强降雨和人类活动,库水位升降影响甚微。在水蚀作用下,薄层堆积体下砂岩、砂质页岩及炭质页岩层面的强度弱化是该滑坡变形的主要内因。稳定性计算结果也表明,人类活动促进了滑坡的形成和发育,极端降雨显著降低了滑坡稳定性,在此基础上提出了“抗滑桩板墙+截排水工程”工程治理方案。相关结论对于库区非涉水滑坡的形成机理分析及工程治理具有一定的参考价值。

    • 甘肃舟曲河那滑坡变形特征及孕灾机理

      2022, 22(25):10884-10895.

      摘要 (107) HTML (0) PDF 37.86 M (586) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对2018年7月甘肃省舟曲县武坪乡发生的河那滑坡,结合地质资料、卫星遥感影像以及现场调查资料等多源手段,为了探明滑坡滑动范围、发生特征以及赋存环境;通过钻探和井探结合取样的方式,在室内和现场开展相关试验,厘定滑坡区的地层特性、滑带及滑体的岩土力学性质及特征,并对滑坡孕灾机理进行深入研究。结果表明:(1)河那滑坡为堆积层推移式滑坡,具有多级、多层、长距离的变形特点;(2)滑坡滑面(带)主要为土质滑带,该滑带是现状滑动变形的主导;(3)滑坡堆积层孕灾机理归结为:首先,受频繁地震的影响,滑坡堆积体中上部变形产生较多裂缝,岩土体强度劣化,坡体开始产生蠕动。其次,在短期强降雨作用下,水岩作用使得裂缝进一步扩张,造成内部岩土体加速软化,形成软弱夹层,蠕动变形加剧。最终,坡体滑动;(4)河那滑坡具有明显应力-渗流-损伤共同作用的特点,是典型的震后降雨致灾滑坡。可见,河那滑坡的复活是多重因素在特定时空顺序作用下发生的具有复杂变形特征的多级滑坡。

    • 基于ASTER-GDEM数据的亚东-谷露和错那-沃卡裂谷系地区构造地貌分析

      2022, 22(25):10896-10905.

      摘要 (146) HTML (0) PDF 30.40 M (592) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于ASTER GDEM数据运用ArcGIS技术对藏东南地区进行高程、地势起伏度、坡度、条带剖面和面积-高程积分值(Hypsometry Index, HI)等数字地貌分析,结合前人资料分析藏南东部区域地质地貌特征。结果表明:研究区数字高程模型和真实地貌相吻合,亚东-谷露和错那-沃卡裂谷系的展布对研究区地貌格局划分起着重要作用,区内表现出西高东低和南高北低的地貌格局,米拉山地垒影响拉萨河和尼洋河的发育,沃卡地堑促进雅鲁藏布江向东发育。HI变化能反映出构造活动和岩相差异,米拉山地垒和念青唐古拉演化阶段进入幼年期(HI>0.6)是构造活动因素主导,壮年期(0.35

    • >R医药、卫生
    • 补阳还五汤调节血管内皮细胞炎症信号通路干预高血压前期血管损伤机制

      2022, 22(25):10906-10911.

      摘要 (75) HTML (0) PDF 4.20 M (274) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 基于数据挖掘、网络药理学和分子对接方法的肺癌用药规律及核心中药分析

      2022, 22(25):10912-10923.

      摘要 (78) HTML (0) PDF 14.60 M (350) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的:运用数据挖掘、网络药理学、分子对接方法探究中药复方治疗肺癌的用药规律及核心中药,为临床治疗肺癌提供有效的处方用药参考。方法:采用Excel2019收集整理临床治疗肺癌的常用中药复方,筛选有效复方,并通过中医传承辅助平台(V2.5)、SPSS Modeler 18.0、SPSS Statistics 25、cytoscape3.6等分析患者的证型分布、药物频次规律、核心药物组合以及药物关联规则等并得出核心中药;将核心中药运用TCMSP、Genecards、CTD等数据库收集有效成分、药物靶点、疾病靶点并获取交集,通过cytoscape3.9.0构建“中药-化合物-靶点-疾病”网络、再通过String平台、可视化驱动的生物信息学分析网站构建蛋白互作网络、最后进行基因本体论(gene ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)通路富集分析,由以上分析结果得出重要化合物以及关键靶点做分子对接;结果:筛选得到有效处方407个,涉及中药324味,药物使用频次最高依次为甘草、茯苓、白术、陈皮、半夏、黄芪、党参、浙贝母、白花蛇舌草、薏苡仁;肺癌中医证型诊断中以痰瘀互结证(45.99%),治则治法以化痰散结和解毒抗癌为主,(28.99%、29.25%),中药以补虚药为主,(32.69%);性味归经统计为温性(41.39%);苦味(45.5%),肺经(25.82%)为主;关联规则表明,茯苓-半夏、茯苓,半夏-白术、茯苓,浙贝母-半夏-白术分别为同一组中支持度最高的组合;复杂网络中核心药物有党参、茯苓、白术、陈皮、浙贝母、黄芪、甘草。核心中药为白术、茯苓、半夏、浙贝母;网络药理学获得作用靶点89个、核心中药主要有效成分为12-千里光酰基-8-反式白术三醇、14-乙酰基各里光酰基-8-反式白术三醇、β-谷甾醇等,重要靶点为AKT1、EGFR、TP53等,GO分子功能富集结果显示可能与RNA聚合酶II转录调节、细胞对化学压力的反应、金属离子的反应等有关,KEGG通路富集分析结果显示,关键通路富集为肿瘤坏死因子信号通路、铂耐药通路、IL-17信号通路等;关键靶点与重要化合物的对接能量均小于0kJ/mol,对接构象稳定。结论:真实世界抗肺癌中药以味苦、性温,平,寒、补虚为主,针对肺癌发病机制正气亏虚、血瘀、痰、邪毒进入,以补气和中助阳、清热解毒泻火之法来达到治疗效果,基于数据挖掘方法研究对于真实世界治疗肺癌的用药规律研究得出其核心组方包括党参、茯苓、白术、陈皮、浙贝母、黄芪、甘草,而其现代药理作用主要为抗癌细胞增殖、抗菌、免疫抑制等;在治疗肺癌的中药复方中,白术、茯苓、半夏、浙贝母尤为重要,可作为治疗肺癌的复方核心中药,核心中药治疗肺癌主要通过多成分、多靶点调控肿瘤坏死因子信号通路、铂耐药通路、IL-17信号通路等达到治疗肺癌的效果,综上为真实世界中药复方治疗肺癌的用药规律特点。对中医药治疗肺癌的临床研究有一定的指导意义。

    • >S农业科学
    • 黑龙江流域中俄水资源承载力对比分析

      2022, 22(25):10924-10929.

      摘要 (77) HTML (0) PDF 2.14 M (189) 评论 (0) 收藏

      摘要:黑龙江流域水资源承载力影响着中俄两国的自然生态环境,对两国水资源保护和高效利用意义重大。通过分析黑龙江流域中俄9个相关政区的供水情况及生产水足迹,采用RG-RP关系图法对比分析流域中俄相关政区的水资源承载力状况。结果表明:中国四个政区中黑龙江省供水能力最强,俄罗斯侧五个政区中哈巴罗夫斯克边疆区的供水能力最强;中国生产水足迹明显多于俄罗斯侧,且水资源压力较大,其中辽宁省最为显著。可见中国各政区的用水效率较高,水资源开发利用程度较低,水资源承载力优于俄罗斯侧。为中俄跨境流域水资源监测和环境保护提供参考。

    • 木制品坯料出材率的影响因素分析

      2022, 22(25):10930-10938.

      摘要 (82) HTML (0) PDF 10.11 M (352) 评论 (0) 收藏

      摘要:我国木材供应长期存在较大缺口,为缓解木材供需矛盾,提升木制品坯料出材率。本研究以松木锯材为研究对象,现场测定其尺寸规格及缺陷状况,建立锯材登记表。根据实测数据,设计回归试验方案,完成锯材的模拟下锯实验。对模拟下锯实验结果进行回归试验,建立各影响因素对基本坯料体积出材率系数和短坯料体积出材率系数的回归方程,分析并确定各影响因素对各输出指标的影响规律。结果表明,锯材质量和对坯料质量的要求是影响木制品坯料出材率的最主要因素,随着锯材质量的提高和对坯料质量的要求降低,总的坯料体积出材率会有12%以上的提升。提出了利用锯材表面缺陷的相对面积来划分锯材等级的新思路,并建立了锯材等级与优质坯料生产工艺之间的对应关系,为优化下锯关键设备研发提供了基础理论支撑。

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • GH4169DA磨削表面完整性控制工艺域优选方法

      2022, 22(25):10939-10944.

      摘要 (102) HTML (0) PDF 8.29 M (266) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究高温合金GH4169DA磨削表面完整性控制工艺域优选方法,通过外圆磨削正交试验,建立了磨削表面完整性特征对磨削工艺参数的灵敏度和相对灵敏度经验公式,获得了磨削参数稳定域和非稳定域,结合极差分析方法获得了不同磨削工艺参数对表面完整性特征的影响曲线,优选出表面完整性控制工艺域。结果表明:外圆磨削时,表面粗糙度和表面残余应力对工件速度的变化最为敏感,表面显微硬度对砂轮速度的变化最为敏感。获得了保障稳定表面完整性的磨削工艺参数优选区间:工件速度vw (12~22m/min),径向进给ap (0.005~0.01mm),砂轮速度vs(20~25m/s),为优化高温合金材料磨削工艺以及进行表面完整性控制研究提供理论方法和实验依据。

    • >TE石油、天然气工业
    • 气体钻井井下燃爆界限计算模型

      2022, 22(25):10945-10951.

      摘要 (92) HTML (0) PDF 2.51 M (222) 评论 (0) 收藏

      摘要:为明确气体钻井过程中引发井下燃爆的原因,确定井下混合气的燃爆界限,根据现行气体钻井施工规范及现场从业经验,归纳出气体钻井施工时环空不畅或封闭、钻具与地层岩石的摩擦生热、钻头破岩产生火花是引发燃爆的原因,并结合燃烧与爆炸学理论知识从引燃方式入手,建立了以热自燃、热板点火、热球点火和火花点火为引燃能量表现形式的燃爆界限计算模型。以A井施工为例,该模型可根据钻井参数变化动态计算不同井段的燃爆界限,为及时调整钻井方案,防控井下燃爆事故提供了依托。

    • 基于正交实验法射孔参数优化设计数值模拟

      2022, 22(25):10952-10957.

      摘要 (116) HTML (0) PDF 5.97 M (330) 评论 (0) 收藏

      摘要:射孔完井对油井产能的主要影响因素为孔眼密度、孔眼直径、孔眼深度和孔眼相位,基于油井产能最优对射孔参数进行优化设计是提高射孔井产能的关键技术之一。本文基于射孔井产能的半解析模型,应用有限元分析法对射孔井的产能进行数值模拟研究,并应用正交实验法对数值模拟结果进行分析。结果表明:随着孔深的增加,产率比增加,且在孔深较小时斜率较大,当穿孔深度超过钻井污染带深度时,曲线出现拐点,斜率变小、变平。随着孔径的增大,产率比增大,在实际射孔过程中,考虑到套管强度的问题,孔径应在保证套管强度的情况下尽可能取最大值。当孔密增大时,产率比随之增大,且随孔密的增大,其产率比上升趋势减弱。相位角增大时,产率比减小,相位角从60°变到90°时,产能有较大的提高,相位角在90°和180°之间变化时产能变化不大。通过比较极差值R来判断各个因素的主次关系。本文可为射孔参数的优选提供指导。

    • 钻井岩屑回注作业中裂缝扩展规律

      2022, 22(25):10958-10967.

      摘要 (124) HTML (0) PDF 6.73 M (180) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 致密油压裂套管变形应力特征数值模拟

      2022, 22(25):10968-10974.

      摘要 (69) HTML (0) PDF 8.03 M (233) 评论 (0) 收藏

      摘要:我国非常规油气资源丰富,是重要的接替资源之一,但由于其储层的致密性,主要通过大规模体积压裂获得工业生产油气流,压裂过程中套管发生复杂的应力变化特征,油气井套管变形也越来越严重,目前对于套管内外壁、射孔簇间、段间等特征的认识尚不清晰。为此,基于压裂特点,提出数值模拟方法,利用实际典型套变井的压裂参数进行模拟和验证。结果表明:1、在压裂和返排阶段,射孔孔眼处均产生应力集中,但应力梯度变化不大;返排时在射孔簇间套管段与射孔同轴线方向的外壁形成高度应力集中,存在发生椭圆形变形危险;射孔段到射孔簇间段过渡区间,等效应力存在突变拐点,压裂阶段先突减后骤增,返排阶段先突增后骤减,返排时该段剪切应力集中达到峰值,易发生剪切破坏,形成套管错断。2、压裂阶段水泥环除在射孔孔眼处形成应力集中外,在射孔簇间段的水泥环的环向截面在轴线方位也存在较高的应力分布,造成水泥环一定程度的破坏,返排时水泥环破坏程度被加强,套损率较高。3、在相同压裂排量条件下,适当提高射孔簇长度、缩短射孔簇间距离、缩短压裂段间距能够有效提高套管的安全性,三塘湖M56区建议5 1/2 in P110套管射孔簇长度为1.5-3.0 m,射孔簇间距小于10 m,段间距小于30 m。

    • 大牛地马家沟组储层酸压残酸规律

      2022, 22(25):10975-10984.

      摘要 (60) HTML (0) PDF 21.05 M (315) 评论 (0) 收藏

      摘要:酸压施工中经过酸岩反应后残留在地层的酸液,破胶后仍能吸附、滞留和堵塞岩石孔隙,对储层造成伤害,影响了储层渗流能力,导致单井产能和经济效益降低。为明确大牛地马家沟组碳酸盐岩储层残酸伤害的影响,通过配置施工酸液体系,开展了对基质、微裂缝和酸蚀裂缝三种形态的残酸伤害实验,且从微观和宏观角度分析其伤害规律。研究结果表明:残酸对基质伤害较高,残酸进入基质,以堵塞孔隙形式污染岩心,残酸伤害率30%左右;微裂缝次之,残酸滞留微裂缝表面,且渗透率越大,伤害越小,残酸伤害率10%~20%之间;酸蚀裂缝几乎没有受到残酸伤害影响。因此,残酸伤害主要以堵塞伤害为主,吸附伤害较低,影响较小。

    • 低渗致密储层三维地质力学建模与压裂工程甜点优选方法

      2022, 22(25):10985-10991.

      摘要 (77) HTML (0) PDF 11.52 M (315) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着常规油气资源日渐消耗殆尽,非常规油气资源逐渐成为勘探开发热点。致密储层作为一类常见的非常规油气储层,其有效开发依赖于水力压裂这一储层改造措施。高效的储层压裂改造方案,压裂位置的选择是关键。本文介绍了一种低渗致密储层多种数据协同的三维地质与力学属性一体化建模方法及相应的压裂工程“甜点”优选方法。利用地震数据协同测井解释资料获得储层的地质构造信息完成地质构造建模,并耦合利用测井资料反演的弹性模量,泊松比,断裂韧性等力学参数以及地应力分布,获得目标储层的三维力学属性体。在此基础上,分析和识别不同尺度上影响低渗致密储层压裂效果的主要因素,提出了一种多尺度多因素的低渗致密储层可压裂性评价方法,可实现三维尺度的储层可压裂性评价。该方法在山西某低渗致密气田的现场应用结果表明,压后产量指标与本文提出的压裂层段可压裂性指数均值呈现良好的正相关关系,印证了本文所提出方法具有较高的现场应用价值,可为压裂方案的制定提供指导。

    • 油田聚驱系统低温集输可行性预测模型——以大庆油田某区块为例

      2022, 22(25):10992-10997.

      摘要 (82) HTML (0) PDF 5.65 M (276) 评论 (0) 收藏

      摘要:低温集输生产工艺技术是一种能够降低油田生产能耗,提高生产效益的有效手段。然而,低温集输工艺技术应用的可行性模糊导致该技术无法在油田生产中得到广泛推广。根据油田现场生产数据,本文采用了熵权法和灰色关联度分析法对低温集输技术的影响因素进行了相关性分析,并结合BP神经网络建立了低温集输可行性预测模型。相关性分析结果表明,环境温度、油井产液量、产液含聚浓度和集油管线长度是油井能否实现低温集输生产的主要影响因素。将相关性结果应用到聚驱系统低温集输可行性预测模型中,使其具有较强的鲁棒性,且模拟结果准确率为95.94%。该研究成果在油田聚驱系统生产中得以推广应用。

    • >TH机械、仪表工业
    • 输电拉线除锈机器人的设计与实现

      2022, 22(25):10998-11004.

      摘要 (56) HTML (0) PDF 8.73 M (220) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决输电拉线的自动除锈防护难题,提出了一种新型拉线除锈机器人的总体方案,完成了行走、压紧、调节、除锈等主要机构的设计及控制系统的设计,构建了拉线除锈机器人的总体系统。基于SolidWorks创建了机器人三维实体模型,并应用ADAMS软件建立了机器人的虚拟样机,对其运动学和动力学特性进行了仿真分析,进而制作了实物样机,完成了现场试验,仿真和试验结果均证明了设计方案的可行性和有效性,实现了拉线表面的自动除锈和防护。

    • 电动螺旋桨飞机舱内噪声特性分析及优化

      2022, 22(25):11005-11011.

      摘要 (84) HTML (0) PDF 10.10 M (384) 评论 (0) 收藏

      摘要:电动螺旋桨飞机运行中机舱内噪声,严重影响驾驶员和乘客乘坐的舒适性,因而对其舱内噪声特性研究十分必要。本文以某型电动螺旋桨飞机为研究对象,对其运用大涡模拟计算螺旋桨旋转产生的气动噪声并将其作为舱内噪声的边界条件,采用FEM、BEM耦合理论得到封闭声腔下舱内声振耦合声场分布,通过试验场点与数值场点来对比验证。研究表明,随着螺旋桨转速升高,在飞机的头部和尾部处声压级较高,舱内场点总声压级试验结果与数值计算结果非常吻合,在飞机巡航时人耳处总声压级最大误差为3.6%。以人耳处A计权为目标值,通过响应面法优化飞机舱内噪声,建立了人耳处总声压级(计权A)与各个试验因素(材料、厚度、面积)之间二次方模型,结果显示人耳处总声压级(计权A)降低了12dB。证明了计算电动螺旋桨飞机舱内噪声方法的准确性,为舱内噪声优化提供了一种简单有效的方法。

    • >TK能源与动力工程
    • 基于表征体元的空心型回填多孔结构导热模型

      2022, 22(25):11012-11017.

      摘要 (97) HTML (0) PDF 6.52 M (210) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >TM电工技术
    • 海岛微地形风洞试验研究

      2022, 22(25):11018-11023.

      摘要 (72) HTML (0) PDF 8.92 M (226) 评论 (0) 收藏

      摘要:海岛四周由于受海风影响较大,其风场特性处于不断变化中,准确了解其风特性是进行相关建设抗风设计的基础。然而,现行相关规范描述风场特性的数学模型通常仅适用内陆平坦地形,尚不足以描述类似海岛地形的风环境。因此,本文采用风洞试验的方法对南澳岛上一山谷内的风场特性进行了研究。研究结果表明:越靠近山谷中心,平均风速剖面与湍流强度剖面变化越大;主要风向来流下各测点的脉动风速功率谱与vonKarman谱较为吻合。本文研究成果可为类似地形下的工程设计提供试验依据。

    • 电源嵌入式开关电感Z源并网逆变器设计

      2022, 22(25):11024-11031.

      摘要 (56) HTML (0) PDF 9.65 M (211) 评论 (0) 收藏

      摘要:Z源逆变器能够克服升压与逆变不兼容的缺点,但其升压能力却受逆变电路中调制因子的限制,不能充分发挥其优势。而现有改进技术在提高升压的同时,相应的增加了器件的耐压等级与成本,针对这一不足,通过结合电源嵌入式的改进思路,提出了一种具有高增益、高容错性能的电源嵌入式开关电感Z源逆变器拓扑。与Z源逆变器相比,不仅升压能力得到大幅提高,还具有更加严格的对称结构,并且降低了电容应力与启动时的冲击电流,从而减小了逆变器的成本和体积。除此之外,还可在光伏发电系统中运行于单电源开路、短路以及双电源电压不平衡等工况中。最后搭建了其光伏并网仿真模型,并在StarSim HIL实验平台进行了验证,实验结果验证了逆变器的正确性与可实现性,能够更有效地完成并网逆变工作。

    • 基于改进型密度峰值算法的电力负荷聚类分析

      2022, 22(25):11032-11040.

      摘要 (79) HTML (0) PDF 6.62 M (243) 评论 (0) 收藏

      摘要:在海量异质灵活资源参与含高比例新能源电网的运行调节背景下,针对用户用电特性分析的准确性、鲁棒性、计算效率的高要求问题,文中提出了一种基于特征指标完善和改进型密度峰值算法的电力负荷聚类分析方法。首先,通过提取9个完备的特征指标进行指标降维和完善以代替日负荷曲线组成的功率向量作为聚类输入;其次,采用熵权法对各项特征指标赋予权重保证负荷曲线的形态特征;最后,采用一种改进型密度峰值聚类算法对日负荷进行聚类分析。基于某地区实际负荷数据进行算例分析,结果表明文中所提方法在鲁棒性、聚类质量等方面相比于传统电力负荷聚类算法均具有优越性,聚类结果能真实有效地反映用户的实际用电特性,为制定精准的电力用户画像、需求侧响应策略提供了态势感知基础。

    • 基于深度神经网络-近似线性网络混合模型的电力系统状态估计方法

      2022, 22(25):11041-11048.

      摘要 (145) HTML (0) PDF 4.65 M (282) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高电力系统实时状态估计的精度和计算效率,解决电网电压波动频发、潮流分布的不确定性剧增等问题,通过提出一种基于深度神经网络和近似线性网络模型的电力系统状态估计方法,研究了其在电网的应用。该方法将混合系统量测数据通过粒子滤波算法得到样本集,利用训练样本训练所提出的混合神经网络模型,最后将测试样本输入已建立的模型中获得系统状态的估计结果。通过IEEE118节点系统进行的负载数据仿真实验表明:基于混合神经网络模型的电力系统状态估计方法不仅能快速进行海量数据训练,还能有效避免过拟合;在实时状态估计的精度和计算效率方面相较于高斯-牛顿法均有提高。可见所提方法在电力系统实时状态估计方面具有一定的应用价值。

    • 含混合储能的微电网能量优化管理

      2022, 22(25):11049-11056.

      摘要 (118) HTML (0) PDF 5.00 M (249) 评论 (0) 收藏

      摘要:为抑制微电网中新能源出力的波动并降低微电网的经济成本,通过引入混合储能设备来平抑新能源出力波动。构建了一种含混合储能的微电网能量管理模型,采用超级电容器和蓄电池组成混合储能设备,并设定风/光/混储/网/柴的依次供电顺序,采用Tent混沌映射、择优选择搜索空间和捕食位置以及Lévy飞行等改进策略对秃鹰搜索算法进行改进,提高算法的收敛速度和全局搜索能力,并运用于微电网综合成本优化求解。选取某地区四种典型日进行算例分析。结果表明:本文提出的微电网容量优化配置模型、混合储能设备、供能策略和改进BES算法能有效增强微电网平抑新能源出力波动的能力,降低微电网经济成本,并且改进的BES算法具备较强的收敛速度和求解能力。

    • 基于5G的电网合环电流计算评估及测量分析

      2022, 22(25):11057-11061.

      摘要 (73) HTML (0) PDF 3.46 M (289) 评论 (0) 收藏

      摘要:合环倒闸操作关系着系统供电可靠性和经济性,为提升电网运行人员合环倒闸成功率,解决合环电流的准确计算评估问题,本文在等值阻抗计算分析基础上,结合5G量测终端的电压向量采集装置,提出了一种合环电流的计算评估方法。以实际电网跨区合环点为算例,进行了合环电流的分析评估。结果表明,该方法能实时准确计算出合环稳态电流和冲击电流,为电网运行人员合环倒闸操作提供了确定性依据,在电网运行中有很强可行性和实用性。

    • 基于软硬件协同优化的高精度计量方法

      2022, 22(25):11062-11067.

      摘要 (47) HTML (0) PDF 3.06 M (269) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着以新能源为主体的新型电力系统快速构建,针对新能源接入电网造成电压波动强度大、随机性强的问题,本文基于多通道高精度采集和国产微处理器的架构设计,通过优化软硬件方法,提出一种面向新能源接入的电能计量方法。通过采用国产零磁通互感器、运算放大器以及高精度模数转换芯片的优化设计,构建计量模块硬件方案。提出基于插值法和移点法结合的高精度相位补偿方法,改善电流电压信号同步性,研究基于数据拟合的功率补偿方法,提升电量计量准确度。最后通过设置不同实验条件,验证提出方法的有效性,结果表明,本文所提出方法实现计量准确度高,优于有功准确度0.2S技术要求。

    • >TN电子技术、通信技术
    • 激光雷达和行人航迹推算融合的室内目标定位方法

      2022, 22(25):11068-11074.

      摘要 (70) HTML (0) PDF 4.95 M (251) 评论 (0) 收藏

      摘要:激光雷达(LiDAR)在室内定位中具有抗干扰能力强,速度、角和距离分辨率高等优点,但在定位过程中其精度易受环境因素干扰影响。本文提出一种LiDAR和PDR融合的室内定位方法,以扩展卡尔曼滤波(EKF)为基础,通过对LiDAR的位移增量、角度观测值以及PDR的位姿信息等量测值进行解算,令二者互补融合,有效抑制非视距影响和误差累积的问题,并对单一类组合算法和融合类组合算法的定位精度进行对比分析。实验结果表明:当室内人员为行走状态时,LiDAR和PDR融合定位算法较单一定位方法在精度和稳定性均有效提高,PDR定位误差为0.98m,LiDAR定位误差为0.6m,EKF滤波融合后定位误差可以下降到0.32m。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 好奇心驱动的深度强化学习机器人路径规划算法

      2022, 22(25):11075-11083.

      摘要 (143) HTML (0) PDF 9.16 M (333) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对采用深度强化学习算法实现机器人路径规划任务中,训练前期随机性高导致奖励难获取问题,提出内在好奇心驱动的深度确定性策略梯度算法对连续型动作输出的端到端机器人路径规划进行研究。将环境获取的感知信息作为输入状态,输出机器人动作(线速度、角速度)的连续型控制量,在Gazebo仿真平台进行训练并验证。实验结果表明,基于内在好奇心驱动的深度确定性策略梯度路径规划算法可以较好地实现端到端的机器人路径规划,并且有利于解决训练前期奖励难获取问题,与离散型动作输出的深度Q学习网络模型进行了对比分析,结果表明本文算法决策控制效果更优越。在真实环境中进行了验证,在静态障碍和动态障碍的场景下,所提出算法可成功到达目标点。

    • 基于双边滤波与帧差方差法的微小泄漏点检测

      2022, 22(25):11084-11090.

      摘要 (96) HTML (0) PDF 9.03 M (280) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了对器件的微小泄漏进行检测定位,本文介绍了一种利用红外热像对复杂器件进行微小泄漏点的定位方法,红外相机采集多帧经热气加热并进行差压脉冲操作时被测器件的红外图像。对红外图像进行双边滤波去除噪声后,利用泄漏点的温度场的变化即图像灰度值细微变化,提出了一种帧差方差法,通过增强泄漏点灰度值变化,能够准确定位到泄漏点位置,并对得到的泄漏点进行灰度值帧差概率计算确定是否为真泄漏点。实验证明:与其他方法相比本文方法能够有效去除周围噪声,克服了复杂器件易受红外反射率的影响、微小泄漏点变化幅度小、变化较慢的问题。并得到了较好的ROC(受试者工作曲线),同时可以满足工业生产中对微小泄漏检测的要求。

    • 基于密度的噪声应用空间聚类算法的差分隐私轨迹保护机制

      2022, 22(25):11091-11096.

      摘要 (115) HTML (0) PDF 2.44 M (211) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前大多数的轨迹隐私保护方法对轨迹的形状相似性考虑并不充分,并且容易忽略各轨迹点之间的时序相关性,导致生成的干扰轨迹可用性不高。为了解决这些问题,提出了一种基于密度聚类算法(density based spatial clustering of application with noise, DBSCAN)的差分隐私轨迹保护机制。首先,使用DBSCAN算法对数据进行聚类分析,降低数据集中噪声点对聚类效果的影响;其次,根据用户活动轨迹点的时序关系,生成位置转移概率矩阵,利用差分隐私的方法确保生成的干扰轨迹点与真实轨迹点具有相似的位置转移概率;最后综合考虑差分隐私预算和弗朗明歇距离(Fréchet distance)对轨迹相似性的影响,选取位置干扰点。通过仿真实验分析,本文的方案在效率上具有明显的优势,并且生成的干扰轨迹与真实的位置轨迹相比具有较高的形状相似性。

    • 电缆车削剥皮过程理论分析与仿真模拟

      2022, 22(25):11097-11104.

      摘要 (108) HTML (0) PDF 9.28 M (229) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决人工剥离电缆外皮效率低、精度差的问题,通过材料力学分析和有限元方法对电缆车削剥皮过程进行了理论模型构建和仿真模拟分析,研究了电缆车削剥皮过程中的变形规律,为一种机械车削中间剥皮方式提供理论依据并验证可行性。对电缆结构特性进行分析,建立电缆几何模型。采用复合材料力学理论分析与均匀化方法,进行电缆力学模型建立及参数的求解。建立影响车削剥皮质量的中间剥皮车削加工力学模型,研究影响剥皮质量的电缆弯曲与扭转变形力学特性规律,并进行了电缆线径、长度、切削位置因素显著性分析。分析了电缆绝缘外皮XLPE切削加工特点、刀具几何参数与材料选择,求解出了XLPE的修正J-C本构模型,运用ABAQUS进行热力耦合切削数值模拟,研究了切削速度、切削深度与刀具角度对切削力、切削温度及切屑形态影响规律。结果表明:电缆线径对电缆弯曲和扭转变形均有较大影响,线径越大产生的变形越小。长度和切削位置对线缆弯曲变形影响较大,对扭转变形影响不明显。电缆XLPE外皮切削有限元模拟结果清晰直观,切削速度、切削深度和刀具前角对XLPE外皮切削形态和切割温度影响规律明显。

    • 基于区域建议网络的肺结节检测及其去假阳性

      2022, 22(25):11105-11112.

      摘要 (58) HTML (0) PDF 6.86 M (212) 评论 (0) 收藏

      摘要:如今,基于深度学习的肺结节检测技术不断发展,在辅助医生进行肺结节检查的任务中极大提升了肺结节的检出率和诊断的准确率。本文采用了深度学习技术,提出了一种基于RPN网络结构的肺结节检测方法。针对肺结节的去假阳性阶段,本文将多个分类网络进行了性能对比。本文在Faster R-CNN网络上进行改进,使用Squeeze-and-Excitation(SE)结构以及ResNeXt的残差块构成特征提取模块,再结合UNet++网络结构,输出多个尺度的结果。最后将多尺度结果应用在3D RPN候选检测网络和R-CNN网络上,得到了灵敏度较高,假阳率更低的候选结节检测网络。在去假阳性结节网络阶段,本文用3D DCNN网络对候选肺结节进行假阳性的筛除,有效去除了部分假阳性肺结节,提升了多个FP/scan检查点的灵敏度。本文的网络最终得出灵敏度98.8%@8FPs,Competition Performance Metric(CPM)达到0.879。在去假阳性结节方面,本文验证了3D DCNN网络在几个网络中能够取得最好的效果,达到了15.6%的去假阳率。总的来说,本文的候选结节网络进一步提升了检测的灵敏度,网络模型达到了较好的检测效果。在去假阳性网络方面,得出3D DCNN作为去假阳性网络具有比其它一些网络模型更好的效果。

    • 基于态势感知的车联网安全风险评估方法

      2022, 22(25):11113-11119.

      摘要 (186) HTML (0) PDF 2.90 M (334) 评论 (0) 收藏

      摘要:为科学系统地对车联网安全风险进行评估,构建完善坚强的车联网安全保障体系,本文基于态势感知技术,创新性地提出针对车联网安全风险进行全局性评估的方法,通过态势要素获取,构建包含3个层次18个指标的车联网安全风险评估指标体系,通过指数标度层次分析法,建立车联网安全风险评估模型,对车联网安全态势进行理解分析,最后通过算例证明了提出的评估方法的有效性。结果表明:将态势感知技术应用于评估时刻处在高速变化环境中的车联网的安全风险,能够全局性、动态地描述车联网当前所处状态、评估风险;基于指数标度的层次分析法用于构建车联网安全风险评估模型能够更加真实有效地反映车联网当前状态下的风险情况;实例计算结果表明,本文提出的安全风险评估方法的评估结果准确有效,应用范围广泛。

    • 基于改进鲸鱼优化算法的畜禽废弃物运输路径优化问题

      2022, 22(25):11120-11129.

      摘要 (92) HTML (0) PDF 5.49 M (245) 评论 (0) 收藏

      摘要:畜禽养殖废弃物的合理处置,是农村生态环境治理与污染防治的关键点。为解决畜禽养殖废弃物的运输路径问题,本文提出一种改进鲸鱼优化算法的车辆路径优化方法。首先,在车辆路径优化问题的基础上,建立以总路程最小化为目标的畜禽养殖废弃物运输路径优化模型;其次,结合离散型问题特征和鲸鱼优化算法的寻优思想,提出改进鲸鱼优化算法。引入ROV机制使该算法能够求解离散问题,对每次迭代结果进行聚类分析,将优秀个体所在类依次进行PBX交叉操作和逆序变异操作,同时保证了种群的多样性和算法的求解效率;最后,对9个Solomon算例和1个实例进行仿真实验,并与改进粒子群优化算法、改进灰狼优化算法和改进蚁群算法进行对比。结果表明,改进鲸鱼优化算法在9个案例中均优于其他算法,在最复杂的RC103案例中,求解结果相较于其他算法至少14.64%,体现了改进鲸鱼优化算法有更高的求解精度和稳定性;对于畜禽废弃物运输实例仿真实验,改进鲸鱼优化算法比其他算法分别提高4.9%、6.5%和43.7%,证明本文算法能够有效的解决畜禽养殖废弃物运输路径优化问题。

    • >TU建筑科学
    • 藏式毛石砌体抗压强度对其弹性模量和峰值应变预测

      2022, 22(25):11130-11136.

      摘要 (68) HTML (0) PDF 5.36 M (230) 评论 (0) 收藏

      摘要:抗压强度与弹性模量和峰值应变是藏式毛石砌体力学性能的三个重要参数;通过毛石砌块和泥浆黏材获得毛石砌体抗压强度,但砌块不规则性和砌筑工艺随机性的影响导致该类砌体弹性模量、峰值应变较难获得。以抗压强度预测弹性模量和峰值应变是为了研究此类砌体变形特征和力学特性。采用西藏传统砌筑工艺砌筑8个毛石棱柱体试件,对棱柱体试件进行单轴压缩力学测试,获得毛石砌体抗压强度、位移-荷载曲线、破坏形态等。优化抗压强度表达式中砌块与泥浆相关影响系数,以抗压强度预测其弹性模量、峰值应变。试验结果表明,该类砌体抗压强度较低且具有阶段性变形特征,位移-荷载曲线与其他类型砌体对比存在差异。弹性模量和峰值应变预测值与其他毛石砌体对比发现吻合度较好,且三者间具有很强的关联性。本文可供毛石砌体单轴压缩性能研究参考。

    • 基于上海软土模型暗挖法隧道施工的力学特性

      2022, 22(25):11137-11146.

      摘要 (77) HTML (0) PDF 10.71 M (319) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了将暗挖法推广至软土地层轨道交通车站建设,上海市以轨道交通14号线桂桥路车站渡线段为试验段,首创性地采用管幕暗挖法进行地铁车站的施工。依托此工程,本文将上海软土精细化本构模型用于暗挖法施工数值模拟中,研究了基于上海软土模型的暗挖法隧道施工位移、应力、应变等力学特性。主要结论如下:(1)开挖阶段地层主要发生了沉降变形,最大变形发生位置基本保持在车站中心的位置,最终地表变形趋于对称分布;(2)开挖完毕后,横断面上的剪应力分布呈现对称性,在开挖土体左肩和右肩部位易产生应力集中;(3)开挖过程中,开挖土体周围的体积应变云图基本呈对称分布,开挖土体上方体积应变最大,表明开挖土体上方塌方风险极高;(4)运用上海软土模型的模拟结果更加接近实测值,这是由于上海软土模型采用的参数能更精细地反映上海地区软土的超固结性、结构性、各向异性等特征。

    • 基于数字图像技术的类岩材料直剪破坏试验研究

      2022, 22(25):11147-11154.

      摘要 (94) HTML (0) PDF 33.67 M (464) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究裂隙倾角对岩体破裂失稳以及变形场的影响,分别制作了倾角为0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°的7种预制单裂隙类岩试样,利用ZTRS-210岩石直剪仪和非接触全场应变测量系统进行直剪试验,并对裂纹扩展和全场应变进行同步监测。结果表明:类岩材料的峰值剪应力随裂隙倾角增加表现出增-减-增-减的趋势,裂隙倾角15°时最大,60°时最小;随着裂隙倾角的增加,试样的破坏模式由共面剪切破坏向拉剪复合破坏转变,倾角90°时为沿剪切面剪切破坏,并伴随较多的次生裂纹;相同倾角时,应变场随荷载增加由应变均匀分布转变为应变集中分布;应变均方差在压密阶段以及弹性阶段较小且增长缓慢,在塑性阶段以及破坏阶段骤增。研究结果可为岩体工程稳定性分析提一定的参考。

    • F1离子固化剂加固泥岩物理力学特性试验

      2022, 22(25):11155-11162.

      摘要 (60) HTML (0) PDF 5.43 M (169) 评论 (0) 收藏

      摘要:泥岩具有吸水膨胀软化、失水收缩干裂和易崩解等不良工程特性,经常诱发路基上拱、边坡坍塌、渠坝和建筑物开裂等工程病害。为消除泥岩的不良特性,采用F1离子固化剂对泥岩进行改良试验研究,对不同F1掺量的固化泥岩试样开展无荷膨胀试验、三轴不固结不排水试验、冻融循环试验、核磁共振试验和XRD衍射试验,对F1加固泥岩的物理力学特性、微观孔隙结构和矿物成分展开研究。结果表明:F1固化剂通过离子交换作用和磺化油疏水作用,显著改善了泥岩土的水敏性和压实特性,降低了渗透性和膨胀性;在泥岩中加入0.5 L/m3(最佳掺量)的F1固化剂后,其破坏应力提升1.97倍,摩擦角和黏聚力分别增大1.29倍和1.64倍,且冻融循环次数对F1固化泥岩土样黏聚力和摩擦角的影响较小;分析核磁共振试验与XRD衍射试验结果可知,F1固化剂作用前后,泥岩中并无新物质生成。掺入F1固化剂后,泥岩土样中的大、中、小孔隙数量减小,孔隙总体积降低,土体密实度提升。

    • 软硬不均地层对盾构刀盘受力计算方法与分析

      2022, 22(25):11163-11169.

      摘要 (58) HTML (0) PDF 9.48 M (222) 评论 (0) 收藏

      摘要:盾构掘进软硬不均地层过程中刀盘承受偏载、应力集中等非均布荷载,引起刀盘局部损伤、刀具异常磨损等问题,特别是超大直径刀盘受力不均现象更加显著。针对上述问题,重点考虑软硬不均地层承载力容许值、面积比两个主要特征变量,提出了一种盾构掘进软硬不均地层的刀盘受力计算方法。依托某超大直径盾构隧道工程,利用该方法计算出软硬不均地层对刀盘作用力,结合数值仿真方法进一步得到刀盘整体应力与应变分布规律,进而提出了刀盘过载的刀盘总推力合理值。该计算方法不仅反映了软硬不均地层与刀盘刀具耦合作用特征,而且方便进一步计算刀盘整体应力与应变分布情况,确定刀盘推力,避免刀盘局部受力过大。

    • 城市街道夏季动态热舒适——以上海黄金城道步行街为例

      2022, 22(25):11170-11178.

      摘要 (73) HTML (0) PDF 10.24 M (354) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文以上海黄金城道步行街为研究对象,通过对街道中典型的风景园林空间按顶面遮蔽程度分为3种类型下的12个测点进行夏季小气候定点实测,同时沿步行路线对各测点空间进行热舒适问卷调查及热舒适评价指标计算,探讨上海城市街道热舒适的动态性。结果显示:①热要素是影响生理等效温度(physiologically equivalent temperature,PET)评价结果的主要小气候要素,根据问卷结果,影响夏季街道热舒适的主要小气候要素是空气温度和相对湿度;②小尺度风景园林空间变化可以引起小气候显著变化;③热感觉的空间变化主要受小气候变化影响,步行路线中的短期(3~5分钟)热经历体验可以影响热感觉;④即使热感觉高于热中性,通过随空间变化与之前的热感觉进行对比产生相对的、动态热舒适;⑤PET热舒适范围为21.1~41.1℃。验证了动态热舒适以实地热舒适投票结果为表征,受小气候空间变化、生心适应、感知控制影响的舒适机制。研究结果为指导城市健康设计提供了基于动态热舒适的经验与参考。

    • >TV水利工程
    • 仿生态鱼道出口衔接段管桩优化数值模拟

      2022, 22(25):11179-11187.

      摘要 (34) HTML (0) PDF 32.97 M (381) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对大藤峡水利枢纽建造生态景观湖+仿生态鱼道结合的新型鱼道中出口衔接段流速过大不能满足鱼类正常生殖洄游问题,在出口衔接段设置多种不同直径圆形、方形梅花桩型式的管桩结构,并采用MIKE3进行数值模拟。分析了四种管桩布置方案表、中、底层流速分布和每组管桩群后横断面的水力特性;结果表明布设管桩结构后衔接段水流流态平稳,布置直径为0.25m的圆形管桩和边长为0.25m的方形管桩的两种方案下水流流速满足目标鱼类上溯条件;方形管桩的流速更低、更适宜鱼类上溯。出口衔接段设置管桩结构可以有效的改善水流流态、降低流速,在管桩后低流速区休憩的上溯鱼群可为上游生态景观湖添色。

    • 长江上游边滩作用下的河道最大冲刷深度

      2022, 22(25):11188-11195.

      摘要 (42) HTML (0) PDF 3.84 M (189) 评论 (0) 收藏

      摘要:摘 要:长江上游边滩多为卵石推移质边滩,通过查阅长江上游宜宾至重庆段的航道图册,利用模型相似比尺设计了不同临水面坡度的边滩,并采用理论分析和水槽试验结合的方法,研究了两种不同形态的边滩作用下河道的最大冲刷深度。研究发现:同一滩体的相同部位,当水深等水力因子相同时,冲刷深度随着试验流量的增大而增大;水深、流量等相同水力条件下,滩体的临水面坡度越大,对应的冲刷深度越大。本文建立并拟合了长江上游边滩作用下顺直段的最大冲刷深度计算公式。研究结果对于今后研究交错边滩的冲淤变化机理和维护航道安全通行具有重要意义。

    • >U交通运输
    • 冻融条件下相变沥青混合料的低温抗裂及调温性能

      2022, 22(25):11196-11202.

      摘要 (103) HTML (0) PDF 4.88 M (245) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究DTC相变材料对温拌沥青混合料的低温抗裂性影响规律及其低温调温性能,进行了低温劈裂试验、约束试件温度应力试验、核磁共振技术、差示扫描量热法,并实测了试验路段面层温度。结果表明:DTC相变材料在升降温过程中均能很好地实现吸热放热,通过焓值对比发现其在降温过程中的调温效果更加明显;根据试验路段现场测温可知,相变沥青路面比普通沥青路面高6℃左右,降温开始时间延迟了60min左右。而随着DTC掺量的增大,相变沥青混合料的劈裂强度降低,冻断温度和转折点温度升高,孔隙率增大,这都降低了沥青混合料的低温抗裂性。相关性分析表明,孔隙度与低温劈裂强度、冻断温度和转折点温度的相关系数都在0.97以上,各指标紧密关联。可见,将DTC相变材料掺入沥青混合料能够有效提升沥青路面内部的温度,但会对沥青路面的抗裂性能造成一定的负面影响。同时,采用冻断温度和转折点温度的Logistic曲线拟合,在DTC掺量为3‰时得到拐点。因此,当DTC掺量为3‰时,沥青混合料的强度既能保证规范要求,又能表现出稳定的调温性能。

    • 考虑层间接触状态的沥青路面力学性能分析

      2022, 22(25):11203-11211.

      摘要 (101) HTML (0) PDF 8.38 M (188) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究不同层间接触状态的沥青路面力学性能,借助ABAQUS构建路面三维有限元模型分析了路面温度场下不同的层间接触状态对路面力学性能的影响,并建立了考虑层间接触状态的疲劳性能预估模型。研究表明:当深度路面在0.68 m以上,路面温度与深度呈三次多项式关系、路面深度在0.1 m以上时路面温度与外界环境气温呈二次多项式关系;层间接触状态对沥青路面拉应力影响最大、剪应力次之、对竖向变形影响最小,低速、重载的车辆能使路面最大拉应力、最大剪应力、最大竖向位移分别增大90.0%、70.0%、63.2%;与完全连续状态相比,随着层间接触状态的劣化,沥青路面的疲劳寿命最大降低了75.6%。可见为延长路面的使用寿命,施工时应连续铺装压实,严格控制层间粘结质量。

    • 基于智慧集料运动特征的级配碎石剪切破坏机理

      2022, 22(25):11212-11218.

      摘要 (127) HTML (0) PDF 7.51 M (4412) 评论 (0) 收藏

      摘要:为深入了解级配碎石混合料剪切破坏机理,本文研发了智慧集料传感系统,结合级配碎石三轴剪切试验,进行智慧集料运动特征指标与级配碎石剪切行为的关联分析。基于剪切破坏位置,选择了智慧集料埋设位置;以x, y, z三轴方向加速度和角度指标表征智慧集料运动特征。研究结果发现:智慧集料加速度和角度响应规律与级配碎石剪切破坏三阶段变化规律吻合:级配碎石剪切破坏过程中,智慧集料加速度响应经历了由运动缓慢,运动加快到运动突变稳定的变化;且y, z轴方向加速度变化更快。智慧集料角度响应证明了集料颗粒接触各向异性存在,x, y, z三轴方向角度响应差异性大;颗粒转角运动主要体现在x, y轴方向上。

    • 基于深度学习的东天山特长隧道围岩等级预测

      2022, 22(25):11219-11226.

      摘要 (83) HTML (0) PDF 7.06 M (340) 评论 (0) 收藏

      摘要:位于我国西北部的东天山地区,拥有着复杂的地质条件,因此如何快速准确预测隧道掌子面前方的围岩质量的难度增大,有一种能准确客观反映岩体基本特性的围岩分类,是隧道设计与施工的重要参考依据。本文旨在建立一种能客观准确评价东天山地区工程地质环境及预测围岩等级的方法,依托在建东天山隧道项目,选取东天山特长隧道已开挖典型地质区段,以工程地质分区、高关联度物探技术参数指标及物探偏移图像为基础,组成机器学习训练样本;并采用 Python 语言基于TensorFlow深度学习框架编写深度学习网络算法训练样本,建立围岩类别预测模型,并采用新开挖段数据不断验证与优化模型,最后将预测精度最高的模型推广应用于天山地区隧道围岩类别预测,结果表明用TST偏移图像+地质分区+物探指标数据集训练出来的模型效果最好。

    • 硬岩地区盾构掘进地表竖向位移监测数据及数值模拟分析

      2022, 22(25):11227-11234.

      摘要 (81) HTML (0) PDF 6.67 M (271) 评论 (0) 收藏

      摘要:结合杭州市某盾构掘进实际工程的地表竖向位移监测数据,总结了硬岩地区盾构掘进对周边环境的影响规律,并通过建立合适的数值模型分析了相关掘进参数对盾构掘进的影响,同时分析了不同区域浆体缺失对地表竖向位移的影响。研究结果表明:因边界条件不同、岩土不均匀性、注浆参数控制不当,硬岩地区盾构掘进仍能引起较大的地表沉降;某环掘进方向前后方浆体缺失均会对该环处地表沉降造成一定影响;后方浆体缺失时,临近4环以外浆体缺失造成影响较小,不足临近4环造成影响的10%;前方浆体缺失时,临近9环以外浆体缺失造成影响较小,不足临近9环造成影响的10%;某环掘进方向前方浆体缺失对该环处地表沉降的影响更大,约为后方浆体缺失影响的1.16倍。得到的结论可为类似工程提供参考借鉴。

    • 基于智慧收费云的无人收费站系统

      2022, 22(25):11235-11240.

      摘要 (115) HTML (0) PDF 6.22 M (240) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现车道在正常情况下的少人化、无人化交易服务,为特情车辆提供智慧化的服务,提高车辆的通行效率,完善智慧高速建设。结合云、大数据和人工智能(artificial intelligence,AI)技术,在车道前端以智能硬件和应用软件为载体,后台以软件服务化(software as a service,SaaS)云服务为主要形式,构建智慧收费云+无人收费站系统。该系统节约了路段经营单位的收费运营成本、建设投资成本和后期维护成本,提升了路段经营管理单位的服务水平,彰显了高速公路的智慧服务能力。

    • 基于均匀设计的船舶目标检测深度学习 模型训练方法研究

      2022, 22(25):11241-11249.

      摘要 (63) HTML (0) PDF 14.41 M (360) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对沿岸监控视频图像的舰船目标识别问题,传统检测方法检测速度和准确率有待进一步提升。深度学习方法已经能够实现船舶目标的检测,但模型网络结构复杂且存在交互影响的超参数,模型训练时耗长,检测精度往往受限于训练样本和超参数的选取。拟在YOLO算法的卷积神经网络模型训练过程中,采用均匀设计理念,对影响因素和水平协同优化,减少按照主观经验训练深度学习算法参数的盲目性。分析清晰度和人工标注影响,以场景、训练集与测试集样本比例、训练算法、训练轮次作为影响因素,设置差异化水平值,采用均匀设计方法训练深度学习模型,选用AP 值对比分析经验法和均匀设计法。以上海市黄浦江水域场景作为实例验证,研究表明:经验法设计的9组训练方案中最优AP值为0.84,均匀设计法产生的6组训练方案中,选用YOLOv5x算法,样本比例90%、训练100轮次时,深度学习模型AP值为0.91,表明均匀设计在深度学习模型超参数训练中有效。

    • >V航空、航天
    • 基于流-固耦合的测量耙设计

      2022, 22(25):11250-11255.

      摘要 (62) HTML (0) PDF 4.04 M (246) 评论 (0) 收藏

      摘要:在设计某型涡扇发动机外涵出口测量耙时,发现原有的强度计算方法中载荷施加方法与实际发动机流场受力条件相差较大,无法模拟测量耙在发动机流道中所受的真实载荷。为解决上述问题,提出采用单向流-固耦合的方法开展该测量耙的静强度分析和模态特性分析。发现采用单向流-固耦合方法计算得到的测量耙载荷更加接近测量耙真实装机状态所受载荷。经过计算,与传统方法相比,采用单向流-固耦合方法得到的静应力由248.69 MPa减小为51.49 MPa,变形由0.81 mm减小为0.16 mm;测量耙前六阶固有频率均增长超过7%,成功避开了发动机转子固有频率。流-固耦合设计方法可以为提高现有的测量耙设计能力提供参考,同时应用于后续测量耙设计及校核计算中。

    • 基于动态时间规整和长短期记忆的空中交通流量短期预测

      2022, 22(25):11256-11261.

      摘要 (115) HTML (0) PDF 3.89 M (276) 评论 (0) 收藏

      摘要:空中交通短期流量预测的准确性对于精准实施空中交通流量管理具有重要意义。为提高空中交通短期流量预测准确性,充分利用历史运行数据,本文提出了一种基于DTW-LSTM的空中交通流量短期预测方法。首先,分析了空中交通流的时空相关性特征,基于此特征采用DTW算法衡量扇区之间的空间相关性;然后,由空间相关性度量结果选取不同扇区的数据进行组合,构建输入时间序列长度不同的数据集,将历史时间数据输入LSTM模型中训练;最后,对不同时空参数组合模型的预测结果进行分析,与不考虑时空相关性LSTM模型、考虑时空特性的SVR模型的预测结果进行对比。实验结果表明,相比于传统方法,本文提出的空中交通流量短期预测方法通过考虑交通流的时空相关性,提高了预测结果的准确性,相比LSTM模型,MAE降低24.5%,RMSE降低31.4%,相比时空相关SVR模型,MAE降低36.4%,RMSE降低30.6%。

    • 离港航班滑出时间的支持向量机预测模型

      2022, 22(25):11262-11267.

      摘要 (77) HTML (0) PDF 4.08 M (264) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决BP神经网络在离港航班滑出时间预测精度欠佳的问题,构建了基于支持向量机(Support Vector Mac, SVM)的离港航班滑出时间预测模型。首先,分析了影响离港航班滑出时间的可量化因素,构建了基于相关性分析的离港航班滑出时间预测模型;并对比分析了基于SVM和BP神经网络的滑出时间预测结果。结论表明:(1)离港航班滑出时间与同时段推出航班数量、同时段起飞航班数量、同时段落地航班数量、1小时平均滑出时间呈现强相关性,与滑行距离、转弯个数、延误时间相关但不显著,与起飞时刻所在时段不相关。(2)基于SVM和BP神经网络的预测结果趋势是一致的,考虑强相关和中度相关影响因素的七元组预测结果准确率达到最佳;引入不相关因素后模型的预测精度会下降。(3)基于SVM的滑出时间预测模型精度显著高于BP神经网络预测模型,滑出时间误差范围在内的预测准确率可达98%。

    • >X环境科学、安全科学
    • 响应面法优化铁锰改性生物炭对Cd2+的吸附

      2022, 22(25):11268-11275.

      摘要 (90) HTML (0) PDF 14.69 M (291) 评论 (0) 收藏

      摘要:以香蕉秸秆生物炭为基底,采用浸渍改性的方法,制备了一种铁锰负载生物炭用以吸附Cd2+。通过响应面法对改性生物炭制备条件进行优化,在最优制备条件下,铁锰改性生物炭对Cd2+的预测吸附量为235.64 mg·g-1,实际吸附量为221.03 mg·g-1,相对偏差为6.2%。SEM-EDS、XRD、FTIR分析结果表明,改性后的生物炭表面成功负载铁锰元素,经分析对Cd2+的吸附机理为离子交换、官能团络合、矿物沉淀和阳离子-π作用。铁锰改性生物炭对Cd2+的吸附符合Langmuir模型和准二级动力学模型,说明吸附过程是单分子层吸附和化学吸附。

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