• 2022年第31期文章目次
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    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 选区激光熔化Al-Mg-Sc系高强铝合金的研究进展

      2022, 22(31):13605-13614. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2022.22.31.13605

      摘要 (156) HTML (0) PDF 24.13 M (206) 评论 (0) 收藏

      摘要:选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)技术具有一体化快速制备复杂和高精度零件的能力,在航空航天等工业生产中有巨大的发展潜力。高强铝合金是近年来在增材制造领域发展迅速,可实现结构轻量化的重要材料,其中Al-Mg-Sc系高强铝合金在结构和性能方面具有极大的潜力。本文针对增材制造领域Al-Mg-Sc系高强铝合金的应用与发展,结合增材制造工艺技术,从增材制造高强铝合金合金成分,微观组织和力学性能三个方面,全面总结了增材制造Al-Mg-Sc系高强铝合金的研究现状和进展趋势。在增材制造高强Al-Mg-Sc合金领域内,我们应当重点关注强化元素的多元化、SLM成形合金微观组织调控以及性能特征的多元化研究等方向,作为我们重点关注与发展的方向。

    • >TM电工技术
    • 稀土永磁电机永磁体优化研究进展

      2022, 22(31):13615-13625.

      摘要 (97) HTML (0) PDF 9.92 M (1565) 评论 (0) 收藏

      摘要:稀土永磁电机以其节能高效、结构简单等优点,目前广泛应用于各大工业领域。永磁体结构和性能极大影响着电机的运行性能,永磁体优化在节约资源,提高电机性能等方面起着重要作用。通过总结永磁体优化技术研究进展,将优化技术进行分类,分析其优缺点。最后结合实际应用,指出永磁体优化技术待完善的一些问题和未来发展趋势。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 分类任务中标签噪声的研究综述

      2022, 22(31):13626-13635.

      摘要 (140) HTML (0) PDF 4.74 M (283) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,随着机器学习的发展,分类系统的性能有了很大的飞跃。模型需要大量带标签数据才能使训练结果达到要求,而获取高质量的标注数据费时费力。为了降低成本,出现了众包、自动化系统等方法标注训练数据。但是,这些标注方法往往会产生大量错误标注,即标签噪声。另外,信息不足、专家错误和编码错误等因素,也可能使标签受到污染。训练过程中对标签噪声的处理不当,可能会使预测精度和准确性降低,或者使模型复杂度增加。因此,研究标签噪声对推广机器学习在各领域的应用和降低机器 学习算法的部署成本等方面具有重要意义。通过综述产生标签噪声的原因、影响以及近几年来应对标签噪声的一些技术方法,对标签噪声的研究现状和发展前景进行分析。

    • >O1-2数学
    • 考虑贡献的最小二乘解及在共同配送联盟利润分配中的应用

      2022, 22(31):13636-13642.

      摘要 (61) HTML (0) PDF 1.76 M (137) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市物流企业构建的共同配送联盟通常采用横向的物流合作,该模式下常常会形成子联盟。为解决具有子联盟的共同配送联盟利润分配问题,引入子联盟贡献超额,并以此为基础构建使联盟整体不满意度最小的二次规划模型,据此获得考虑子联盟贡献的最小二乘解,证明其具有有效性、唯一性、可加性等性质。最后,对城市物流企业进行成本核算,并通过共同配送联盟案例验证了该策略的合理性与实用性。考虑子联盟贡献的利润分配策略能够有效解决共同配送联盟利润分配问题,保证联盟各方均可获得满意的利润。

    • >O4-5物理学
    • 新高维超混沌系统的设计及其图像加密应用

      2022, 22(31):13643-13652.

      摘要 (94) HTML (0) PDF 31.06 M (5563) 评论 (0) 收藏

      摘要:为增强信息的互联网传输安全和基于混沌系统的保密通信,通过一类渐近稳定的标称线性系统和一致有界的控制器的设计,构造了在多个控制位置生成具有最大个数正李氏指数的高维超混沌系统。同时,将该超混沌系统生成的多个伪随机序列进行预处理,选取部分伪随机序列对图像进行多轮置乱加密,并利用其余的伪随机序列对图像像素进行扩散加密,从而提高加密算法的加密效果和安全性能。通过数值仿真实验和安全分析,验证了多个伪随机序列组合的高维超混沌加密算法具有良好的保密性和安全性,并能抵御差分攻击、选择明文攻击和剪切攻击等。

    • >P天文学、地球科学
    • 基于卷积神经网络的重力异常反演

      2022, 22(31):13653-13661.

      摘要 (117) HTML (0) PDF 14.01 M (1359) 评论 (0) 收藏

      摘要:重力异常反演是地球勘探中常用的方法,它是通过地表观测重力异常推断地下介质的密度分布。针对传统反演方法存在的多解性、初始模型依赖和计算时间较长等问题,本文提出一种基于卷积神经网络(CNN)的重力异常反演方法,该方法首先通过大量正演计算获得训练数据集;然后采用该数据集训练CNN网络,使其建立从地表观测重力异常到地下密度模型之间的映射关系;最后将重力异常数据输入到训练好的卷积神经网络,得到对应的地下密度模型。实验结果表明,该方法能快速、准确的反演出地下重力异常体的密度、位置和形状,具有较强的泛化能力,能有效解决重力异常反演问题。

    • 川滇地区典型强震诱发滑坡分布对比研究

      2022, 22(31):13662-13671.

      摘要 (88) HTML (0) PDF 18.44 M (180) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,川滇地区相继发生了2008年汶川Ms8.0级地震、2013年芦山Ms7.0级地震、2014年鲁甸Ms6.5级地震以及2017年九寨沟Ms7.0级地震,4次地震均引发了大量的地震滑坡灾害。本文通过统计分析,从地震、地形地貌和地质3个大类因素中,选取地面峰值加速度(PGA)、地震烈度、距断层距离、地层岩性、高程、坡度、坡向7个因子,对比分析此4次强震诱发滑坡分布规律。由此发现了一些共性特征:(1)4次地震均呈现出滑坡分布(数量和密度)与PGA和震级的正相关关系,(2)地质地貌越复杂地区(沟谷发育、坡降大)滑坡数量越多,(3)滑坡分布最大距离随地震震级增加而增加。另外,现发了差异性特征:(1)在最大影响距离0.2倍的近断层区域,汶川地震滑坡占76%,而其它3次地震仅占27%;(2)滑坡在相对软弱地层(第四系地层、软层等)分布数量反而较硬岩区滑坡分布最少。针对差异性,从发震断裂性质、震级、地层岩性、地震烈度、断层错动方向讨论了成因。

    • 伊犁盆地南缘侏罗系沉积相对铀成矿的控制作用

      2022, 22(31):13672-13679.

      摘要 (62) HTML (0) PDF 13.80 M (169) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 柴北缘马海东地区路乐河组冲积扇特征

      2022, 22(31):13680-13688.

      摘要 (41) HTML (0) PDF 20.45 M (182) 评论 (0) 收藏

      摘要:柴达木盆地北缘马海东地区新揭示了路乐河组。为明确其沉积相类型及有利的储集相带,通过野外和岩心沉积构造的观察、粒度分析、测井相分析等方法系统研究了路乐河组的沉积特征,分析了沉积充填规律,建立了沉积相模式。研究表明,柴达木盆地北缘路乐河组广泛发育冲积扇相沉积,自盆缘向盆内依次发育扇根-扇中-扇缘沉积。路乐河组填平补齐,以北东方向的祁连山为物源区的冲积扇向盆内的马北古凸起超覆,控制了柴北缘中段的地层展布和沉积演化规律。马海东地区发育3个砂层组,处于冲积扇的扇中-扇缘亚相,发育河道充填和漫流沉积微相。扇中河道充填、漫流沉积以及扇缘河道充填沉积是较为有利的储集相带。

    • 下扬子皖南地区下寒武统大陈岭组页岩特征及其沉积环境

      2022, 22(31):13689-13698.

      摘要 (118) HTML (0) PDF 14.07 M (220) 评论 (0) 收藏

      摘要:下扬子皖南地区下寒武统大陈岭组发育富有机质页岩,前期对该套页岩的关注和研究较为薄弱。为探索大陈岭组页岩特征及其沉积环境,以该区页岩气探井WY1井为研究对象,基于岩心、测井资料,通过全岩X射线衍射、氩离子抛光扫描电镜、有机地球化学、元素地球化学等测试手段,重点分析页岩岩石矿物组成特征、有机地球化学特征、孔隙特征,讨论其沉积环境。结果表明:大陈岭组页岩矿物组成以石英、黏土矿物为主,为生物成因硅质页岩,过量硅含量为33.77%~61.79%,占总硅质含量的46%~75%;页岩有机质丰度高,TOC分布在2.27%~7.42%之间,平均值为4.06%,等效镜质体反射率(Ro,eqv)为3.37%~5.53%,均处于过成熟演化阶段,有机质严重碳化,测井电阻率普遍低于1 ?·m;发育无机孔隙、有机质孔隙和微裂缝3种孔隙空间类型,有机质孔隙较发育,但主要为孔径10~20 nm的小孔,有效孔隙度平均为1.25%;大陈岭组形成于深海至滞流浅海,自下而上水体滞留程度增强,整体处于贫氧—厌氧的古水体环境,沉积期气候温暖湿润,古生物繁盛,古生产力较高,生物Ba含量为1 738.15~5 687.74 ug/g,平均值为3 309.63 ug/g,沉积环境有利于有机质的富集保存;皖南地区大陈岭组富有机质页岩发育,具备页岩气形成的基本条件,深化过热演化程度页岩气富集主控因素研究,评价优选保存条件较好的稳定区,有望实现勘探新突破。

    • 基于方位声波固井质量检测仪的Ⅱ界面窜槽响应特性分析

      2022, 22(31):13699-13706.

      摘要 (40) HTML (0) PDF 10.80 M (180) 评论 (0) 收藏

      摘要:Ⅱ界面(水泥-地层界面)窜槽探测是目前固井质量评价面临的技术难题之一。本文介绍了第二代方位声波固井质量检测仪(Azimuthally Acoustic Bond Tool 2.0,简称AABT2.0)的结构和原理,利用有限差分算法对不同Ⅱ界面窜槽情况进行了模拟,分析了该仪器在确定水泥窜槽的中心方位和角度范围的效果。数值模拟结果表明,通过分析相控圆弧阵声波接收站中不同方位阵元接收到的套管波首波幅度,可以获得窜槽的中心方位;与独立接收模式相比,基于相控圆弧阵声波接收站的扫描接收模式能够更为准确地获得窜槽的角度范围;通过对数归一化成像显示,可以直观地获得不同深度段的窜槽分布情况。本文的工作为之后AABT2.0实际资料的处理奠定了理论基础。

    • 青海黄鼠湾—何家庄河谷区地下水水化学特征

      2022, 22(31):13707-13716.

      摘要 (54) HTML (0) PDF 15.07 M (158) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着黄鼠湾-何家庄的工业园区发展,周边生态环境受到了影响。地下水作为生态重要组成部分,研究地下水水化学特征对该地区地下水保护和生态建设具有重要意义。因此,本文2019年在黄鼠湾-何家庄河谷区采集29组水样进行检测分析,运用经典统计学、Piper三线图、Gibbs图、主要离子浓度关系图等方法,对地下水特征及成因进行分析。结果表明:(1)优势阳离子为钙(Ca2+)、镁(Mg2+)、钠(Na+)。优势阴离子为碳酸氢(HCO3-)、硫酸根(SO42-)、氯(Cl-)。(2)研究区水化学类型分为三类。HCO3?Cl-Ca?Na?Mg类、HCO3-Mg?Na?Ca类均分布在研究区上游。HCO3?SO4-Mg?Na?Ca类分布于研究区中游与下游。(3)阳离子受蒸发浓缩、岩石风化与离子交换作用影响。阴离子受岩石风化作用影响。研究区Na+、K+、Cl-主要来源于岩盐与硅酸盐的溶解, Ca2+、Mg2+、HCO-3、SO2-4主要来源于碳酸盐、硅酸盐和蒸发岩的溶解。Ca2+、Na+受到阳离子交换作用影响。过高的K+、Na+、SO42-与人类工业活动有关。

    • >R医药、卫生
    • 超高效液相色谱法测定奥沙利铂-PLGA缓释薄膜的含量

      2022, 22(31):13717-13722.

      摘要 (115) HTML (0) PDF 2.71 M (146) 评论 (0) 收藏

      摘要:奥沙利铂属于铂类广谱抗肿瘤药,广泛应用于临床及科学研究中。目前针对奥沙利铂新型制剂,其含量测定方法多数为HPLC法,存在分析过程耗时较长等问题。为了更高效的测定制剂中奥沙利铂的含量,本文建立了UPLC方法研究了奥沙利铂-PLGA缓释薄膜中奥沙利铂的实际含量,本方法采用Shim-pad GIST-HP-C18 色谱柱(50 mm×2.1 mm,3 μm),以乙腈-水(1∶99)为流动相,用磷酸调节溶液至pH 3,流速0.5 mL/min,检测波长254 nm,柱温40 ℃,进样量10 μL,外标法定量。结果表明,奥沙利铂质量浓度分别在1.25~100 μg·mL-1(r = 1.000)呈良好线性关系。平均回收率(n = 9)为99.93%,RSD 分别为1.3%。可见本文所建立的方法准确、简便、快速,重复性好,可用于PLGA缓释薄膜中奥沙利铂的含量测定。

    • >S农业科学
    • 基于无人机多光谱影像的水稻风灾倒伏面积估算

      2022, 22(31):13723-13729.

      摘要 (114) HTML (0) PDF 4.22 M (192) 评论 (0) 收藏

      摘要:风灾作为水稻气象灾害之一,严重影响着水稻的生长、产量以及品质。遥感技术作为倒伏作物监测的新途径,给作物受灾面积统计的实时、动态、宏观监测带来新思路,一定程度上弥补了传统方法的不足。以黑龙江省五常市典型水稻倒伏地块获取小型无人机多光谱数据,并基于此数据选取光谱特征、纹理特征、植被指数三个指标对比水稻倒伏前后的差异,接着以水稻倒伏前后的光谱特征、纹理特征结合最大似然法分类,植被指数差异选择最大阈值进行分类,最后对倒伏水稻的提取精度进行评价与分析。研究发现:(1)植被指数特征相对差异值最小(7%),不适用于准确区分正常和倒伏水稻;光谱特征的相对差异值居中(18%);纹理特征相对差异值最大(28%),最适于区分正常和倒伏水稻。(2)从提取的水稻面积结果显示可知,基于均值纹理的分类方法的精度最高(94%);基于光谱特征分类方法的精度居中(72%),介于两者(植被指数和均值纹理特征)之间;基于植被指数最优阈值分类方法的精度最低(66%)。该结果可为制定灾后生产管理、防控措施、评估产量损失具有重要参考依据;为动态监测水稻倒伏面积具有重要的借鉴意义。

    • >TE石油、天然气工业
    • 一种利用毛管压力确定致密储层岩石润湿性的方法

      2022, 22(31):13730-13737.

      摘要 (77) HTML (0) PDF 6.50 M (188) 评论 (0) 收藏

      摘要:致密砂岩储层孔隙尺度微小,孔隙结构复杂,毛管效应明显,为明确该类储层岩石润湿性,本文提出一种利用毛管压力确定岩心润湿性的方法。首先,通过压汞实验明确致密砂岩储层孔隙结构特征,明确孔隙结构参数与毛管压力关系,确定毛管压力主要影响因素;其次,开展动态毛管压力测定实验,建立毛管压力和喉道半径关系;最后,开展不同渗透率岩心油驱水和水驱油实验,确定岩石润湿性。研究结果表明:致密砂岩储层喉道半径呈对数正态分布,其分布参数与渗透率的相关性很好,喉道半径是渗流能力的主控因素;当渗透率大于10×10-3μm2时,毛管压力的动态效应影响较弱,当渗透率小于1×10-3μm2时,毛管压力的动态效应明显;通过测定岩心两端的压差,可以利用毛管压力能够确定岩石润湿性,结果准确,与接触角法与吸入法结果相同,验证了该方法的准确性。

    • 玛湖百口泉组致密砾岩储层天然气驱特征的实验研究

      2022, 22(31):13738-13745.

      摘要 (53) HTML (0) PDF 7.00 M (128) 评论 (0) 收藏

      摘要:天然气驱在致密储层中具有良好的提高采收率效果,但目前尚缺乏在致密砾岩储层中的应用经验。本文选取了M131及M18井区的储层岩心,开展了长岩心天然气驱及天然气-水交替驱替实验,分析了两种注入条件下的采收率、驱替压力及出口气油比变化特征,探究了天然气驱在玛湖百口泉组致密砾岩储层中的适用性。结果表明:天然气驱在M18及M131井区致密砾岩储层提采效果显著,非混相条件下能将综合采收率提高至60%以上,而混相条件下采收率可以进一步提高至70%以上。气窜现象会显著制约储层整体的采收率,天然气-水交替注入可有效减缓储层中的气窜现象,进一步提高储层的采收率。但天然气-水交替注入会逐步提高注入压力,且注入压力会随着注入轮次的增加而提高,但混相条件下的注入压力要小得多。综合注入压力、采收率等参数,玛湖百口泉组致密砾岩储层更适宜采用混相条件下的天然气-水多轮次驱替方式来提高储层的综合采收率。

    • 基于模糊数学方法的直井分段压裂选层组合优化设计

      2022, 22(31):13746-13752.

      摘要 (54) HTML (0) PDF 3.48 M (144) 评论 (0) 收藏

      摘要:深层砂砾岩储层进行直井分段压裂改造对保持胜利油田稳产增产具有重要意义,而分段压裂实施的关键在于对纵向各小层进行最佳的选层组合设计。首先统计分析胜利油田东辛采油厂深层沙砾岩储层分段压裂井例的数据,得到了一个根据储层纵向跨度确定分段数的经验方法。然后应用直觉模糊多属性决策方法,对包括储层物性、岩性以及岩石力学性质在内的9项参数进行直觉三角模糊数转换并构造出综合评价矩阵,计算反映各小层综合性质的相对贴进度并以此进行选层组合设计。实际井例应用表明,本文得出的分段压裂选层组合设计结果与现场成功实施的分段压裂选层组合设计一致,同时本文方法使用起来更简便和客观准确。该方法为直井分段压裂选层组合设计提供了一种定量解决思路,为建设智慧油田和保持油田稳产增效提供了技术支持。

    • 液化天然气翻滚临界密度差的数值研究

      2022, 22(31):13753-13759.

      摘要 (92) HTML (0) PDF 7.44 M (162) 评论 (0) 收藏

      摘要:液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)在充装和储运过程中,密度差分层现象易导致翻滚行为,对LNG储罐安全造成极大威胁。当初始密度差小于临界密度差时,储罐内相邻两层LNG的混合过程较平稳;当初始密度差大于临界密度差时,LNG翻滚强度显著增大,混合过程趋于剧烈。因此,研究不同罐容储罐的翻滚现象与临界密度差之间的联系尤为重要。本文采用商业数值软件FLUENT分别对5,000、10,000、30,000、50,000、80,000、100,000、120,000和160,000 m3储罐内分层LNG的翻滚现象进行数值分析,获得多罐容LNG储罐内的翻滚现象随初始密度差的变化规律,并确定各罐容的临界密度差范围。研究发现:LNG翻滚流速随着分层初始密度差的增加而增加,初始密度差是影响LNG翻滚的直接原因;同时,LNG翻滚的最大速度与初始密度差呈线性关系,即:当初始密度差越大,翻滚时最大速度越大,表征翻滚越剧烈,该线性关系式中的系数并非定值,其大小与储罐高度和直径等尺寸参数相关;此外,LNG发生翻滚时存在临界密度差,与储罐直径满足二次方函数关系,临界密度差随着储罐直径的增大而减小,分层的LNG达到临界密度差而更易发生剧烈翻滚现象;最后,本研究针对不同储罐罐容,提出临界密度差区间,且大容量的储罐装载分层LNG时更易产生翻滚现象。

    • >TH机械、仪表工业
    • 泥泵轴端螺纹应力集中系数及其影响因素

      2022, 22(31):13760-13765.

      摘要 (60) HTML (0) PDF 4.72 M (177) 评论 (0) 收藏

      摘要:泥泵轴端螺纹根部有较严重的应力集中效应,使得螺纹根部局部应力较大,在交变载荷作用下,泵轴易发生疲劳破坏,影响工程进度及经济效益。本文以某绞吸挖泥船舱内泵的轴端螺纹为研究对象,在ANSYS中建立泵轴端部二维轴对称有限元模型,计算了螺纹根部的局部最大应力及相应的应力集中系数,分析了螺纹根部倒角半径、螺纹牙高、螺距和螺纹位置对应力集中系数的影响。结果表明,应力集中系数随螺纹根部倒角半径的减小而增大;螺纹牙高度对应力集中系数的影响不大,可忽略;应力集中系数和螺距线性正相关;适当增大螺纹与轴肩间距有利于减小应力集中系数。本文计算所得应力集中系数可用于修正材料的S-N (应力-寿命)曲线,从而提高泵轴疲劳寿命预报的精确度,各因素的影响规律可为泵轴结构优化设计提供参考。

    • >TJ武器技术
    • 球形化CL-20制备及性能表征

      2022, 22(31):13766-13771.

      摘要 (79) HTML (0) PDF 9.40 M (191) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >TK能源与动力工程
    • 磁热耦合下不同注射方式对温度场的影响

      2022, 22(31):13772-13778.

      摘要 (56) HTML (0) PDF 7.49 M (156) 评论 (0) 收藏

      摘要:磁流体热疗是具有生物相容性的磁性纳米流体注射到靶向肿瘤组织,通过施加交变磁场使注射区域升温达到杀死肿瘤组织目的。热疗期间的温度分布是磁热疗的关键因素,它直接影响了治疗效果。为分析不同注射方式对治疗效果的影响,本文采用有限元方法,建立磁热耦合模型,分析亥姆霍兹线圈产生磁场的均匀性,讨论了不同电流大小对磁场强度以及温度分布的影响。为了提升治疗效果,分析了不同注射方式对温度分布的影响,并以有效治疗体积这一参数较好的量化了治疗效果。结果表明:亥姆霍兹线圈作为磁场发生装置产生的磁场均匀性较高,不均匀度偏差在1%以内,通入线圈的电流每增加1A,磁场强度增加195.3 A/m;外加磁场条件相同,采用中心点注射时,组织内的温度最高为49.8℃,有效治疗体积最大为1 156.4 mm3,效果最好;调节外加磁场,使组织内最高温度保持48℃时,采用多点注射时有效治疗体积最大为1 530.7 mm3,治疗效果最好。因此,采用多点注射技术可以使治疗区域温度分布较为均匀,达到更好的治疗效果。

    • GDI发动机与涡轮增压器匹配性能

      2022, 22(31):13779-13786.

      摘要 (49) HTML (0) PDF 8.49 M (131) 评论 (0) 收藏

      摘要:涡轮增压系统决定了发动机的进气能力,严重影响整机燃烧性能。为优化汽油缸内直喷(GDI)发动机的热效率,利用GT-Power软件搭建了一维仿真计算模型,并基于试验数据完成模型标定。通过热力学仿真计算,分析了不同增压系统对发动机动力性、经济性的影响。研究结果表明:采用定压增压结构,能减少泵气损失,提高发动机在高速工况时的热效率。但其低速性能较差,不满足车用发动机对低速转矩特性的要求。采用脉冲增压结构能有效改善发动机扫气,低速时压气机喘振裕度大。为解决脉冲增压结构高速工况涡端效率较低的问题,扩宽了涡前流道并使用大流量涡轮机方案,使泵气损失明显减少,最大功率点比油耗降低了11.7 g/kWh。证明该措施有效提高了汽油机性能,满足开发需求。

    • >TM电工技术
    • 220 kV输电线路工频电磁场计算与分析

      2022, 22(31):13787-13793.

      摘要 (98) HTML (0) PDF 7.44 M (242) 评论 (0) 收藏

      摘要:高压输电线路周围的电磁环境是影响线路工程规划和建设的重要影响因素之一。本文根据井冈山220 kV水电厂送出工程规划情况,建立了220 kV线路以及220 kV和500 kV线路平行段的二维电磁场仿真模型,计算电磁场分布情况并分析其电磁环境对周边居民住房的影响,根据电磁场标准限值要求,确定线路下方建筑的高度限值;根据平行段线路电场计算结果,综合考虑了线路风偏的影响,确定了平行段线路之间的距离。本文计算方法可为输电线路电磁环境分析提供借鉴,计算的结果为实际工程的规划设计提供了强有力的理论支撑

    • >TN电子技术、通信技术
    • 基于伍德沃德-劳森抽样方法的阵列平顶波束综合

      2022, 22(31):13794-13800.

      摘要 (267) HTML (0) PDF 7.94 M (282) 评论 (0) 收藏

      摘要:为获得高增益和强方向性,阵列天线应运而生,波束赋形技术在降低阵列副瓣电平、扩大阵列角度覆盖范围、抑制干扰等方面具有重要意义。其中,具有平顶形状波束的天线可辐射具有相同增益的波束,实现宽角度覆盖,且伍德沃德-劳森抽样具有方法简单、抽样点少、运算速度快的优势。因此,本文运用伍德沃德-劳森抽样方法对均匀直线阵列进行平顶波束赋形。通过计算抽样点数和抽样点位置,得到激励系数,确定阵元位置,计算出激励电流,从而求得各单元的电流分布,计算出阵列的方向图函数,利用MATLAB编程绘制方向图,并分析其基本特性,同时用控制变量法分析不同参数变化对方向图基本特性的影响。研究结果表明:综合的线阵单元数越多,抽样点就越多,综合得到的方向图就越接近预期,综合后方向图主瓣范围内的波纹起伏越小,副瓣电平越低。此外,定向辐射的平顶波束赋形天线在点对多点的无线通信中发挥着重要作用,也可以应用在车载和机载防撞天线、自动驾驶和飞行器等安全控制中心的核心组件中,市场前景广阔。

    • 基于波束形成的三维传声器阵列仿真

      2022, 22(31):13801-13809.

      摘要 (84) HTML (0) PDF 7.45 M (192) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究基于传声器阵列的声源定位技术在户外环境下实现全方位、高效、便捷的声源信号定位,通过使用波束形成声源定位算法,在考虑传声器阵列的拓扑结构特性下,对各个三维阵列进行声源定位数值仿真。为验证不同阵列的传声器阵列定位效果,基于波束形成算法使用Matlab对相同阵元数不同分布阵型的三维传声器阵列声源定位进行仿真。结果表明:相同阵元数不同分布阵型的三维传声器阵列定位声源点的定位精度存在不同的差异,且基于波束形成的三维旋排球阵列传声器阵列在全方位声源定位中结果精确度最高。可见设计传声器阵列时,应该要充分考虑到阵元个数、阵列孔径的大小及阵元间距对阵列声源定位的影响。

    • 面向垂直行业的超可靠低时延业务时延分析

      2022, 22(31):13810-13816.

      摘要 (67) HTML (0) PDF 8.85 M (218) 评论 (0) 收藏

      摘要:超可靠低时延(URLLC)业务时延性能与5G系统的带宽资源、边缘速率、调度方式、以及天线数、载波频率、调制编码方案、帧结构等系统参数配置密切相关。针对垂直行业部署URLLC业务时的工程测算需求,建立了一种用于描述URLLC时延性能的通用模型。进一步地,提出一种包括分析URLLC数据传输流程中的时延组成、确定调制编码方案和计算最大传输次数等步骤的时延分析方法。最后,通过对 5G NR数据传输过程的链路级仿真,分析了不同可靠性要求与系统参数配置下的URLLC时延分布特性。所提方法为分析URLLC业务性能与5G网络资源需求之间的定量关系提供了一种实用解决方案。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 基于密度分类的JPS+移动机器人全局路径规划算法

      2022, 22(31):13817-13823.

      摘要 (82) HTML (0) PDF 9.31 M (181) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,跳点搜索(Jump Point Search, JPS)算法在移动机器人的全局路径规划中得到广泛运用,但其本身存在计算量较大、用时较长等问题。因而有人又提出了通过地图预处理提高效率的JPS+算法,但仍然在计算量和用时上有改进空间。针对业界存在的现实问题,首先介绍了JPS+的主要工作,并对JPS+算法进行了详尽分析,继而阐明了本文提出的两点改进策略。一是引入了一种基于密度的判断障碍物角点规则,进而减少主要跳点的数量;二是在进行最短路径求解过程中对目标跳点的判定规则进行了修改,从而实现了减少计算量、缩短计算时长的目标。为验证所提改进型JPS+算法的有效性,将JPS+算法在不同类型地图中与改进型JPS+算法进行了比较。仿真结果表明,改进型JPS+算法在多种地图中均能有效提高搜索速度,路径规划也十分合理,由此证明所提改进型JPS+算法对于全局路径规划具有实用价值和推广意义。

    • 面向采摘机器人的改进YOLOv3-tiny轻量化柑橘识别方法

      2022, 22(31):13824-13832.

      摘要 (112) HTML (0) PDF 15.46 M (203) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对柑橘采摘机器人快速、准确的识别需求,提出了一种基于改进的YOLOv3-tiny(You Only Look Once v3 tiny)的轻量化卷积神经网络模型的柑橘识别方法。为便于在算力有限的采摘机器人上应用,该方法用DIOU(Distance Intersection over Union)损失函数替换了YOLOv3-tiny卷积神经网络模型原有的损失函数,提高模型的识别定位精度;采用MobileNetv3-Small卷积神经网络模型替换了主干特征提取网络,使模型更加轻量化,提高模型的识别速度;在MobileNetv3-Small中加入了新的残差结构,减少主干网络特征信息的损失,进而提高模型的识别精度;在加强特征提取网络中加入了简化的空间金字塔池化SPP(Spatial Pyramid Pooling)网络结构和深度可分离卷积层集,提升模型提取特征信息的能力,再加入一个下采样层,将两个尺度间的特征信息充分融合,同时还加入了hard Swish激活函数,从而进一步提高模型的识别精度。通过与YOLOv3-tiny在柑橘测试集上的识别效果进行对比,改进的YOLOv3-tiny的平均识别精度mAP、F1值分别达到了96.52%、0.92,提高了3.24%、0.03,平均识别单幅图像所耗时间、模型权重大小仅为47 ms、16.9 MB,分别减少了24%、49%。通过与YOLOv3-tiny在针对柑橘测试集中处于不同环境条件下的柑橘的识别效果进行对比,改进的YOLOv3-tiny在光照充足且未遮挡条件下、光照充足且遮挡条件下、光照不足且未遮挡条件下、光照不足且遮挡条件下的柑橘正确识别率分别为98.6%、90.5%、95.8%、86.8%,分别提高了0.7%、6.5%、3.2%、7.7%。显示出改进YOLOv3-tiny轻量化柑橘识别方法具有识别精度高、识别速度快以及轻量化等特点。

    • 一种增强型改进麻雀搜索算法的三维航迹规划

      2022, 22(31):13833-13845.

      摘要 (58) HTML (0) PDF 12.23 M (141) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对无人机在三维复杂环境中多约束的最优化问题,提出了一种增强型改进麻雀搜索算法用于航迹规划问题的求解。首先,利用Logistic-tent混沌序列初始化麻雀搜索算法,增强种群初始位置的随机性,提高算法全局搜索能力。然后在发现者-警戒者位置更新中加入了动态自适应调整策略,扩大算法搜索范围,提高算法的收敛速度。其次通过高斯-柯西变异策略,对麻雀个体进行位置更新,增强算法前期的全局搜索能力和后期局部发掘能力。最后选取11种测试函数和Wilcoxon秩和检验验证改进算法的有效性。仿真结果表明,增强型改进麻雀搜索算法在寻优精度、算法稳定性和收敛速度方面要优于其他对比搜索算法,并且可以在复杂的多约束环境中找到一条无碰撞的全局最优路径。在三维航迹规划中EMSSA算法相较于ISSA算法寻优精度提升了4.11%,相较于SSA算法提升了9.51%。

    • 西安市主城区土地利用时空变化及驱动力分析

      2022, 22(31):13846-13855.

      摘要 (122) HTML (0) PDF 13.30 M (257) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市化进程的加快以及人口持续增长,造成土地利用急剧变化,致使城市生态系统和居民生活质量受到了巨大的挑战,因此对土地利用驱动分析的研究显得尤为迫切。本文以2013年、2016年和2019年3期Landsat 8遥感影像为数据源,依托遥感技术(Remote Sensing, RS)和地理信息系统(geographic information system, GIS) 空间分析技术,对西安市主城区土地利用变化进行动态分析,并从景观格局角度对西安市主城区城市景观格局演化进行定量分析,最后利用地理探测器模型定量分析不同驱动因子对土地利用程度的影响。结果表明:(1)西安市中心城区的土地利用以建设用地为主,六年来西安市六个中心城区的绿地面积先减少后增加,建筑面积先增加后小幅减小,而耕地面积和水体面积变化不大;(2)绿地斑块个数逐年增加,建筑用地斑块个数不断减少,说明绿地景观的破碎化程度逐年加重,建筑用地的布局已经呈大面积发展。(3)2013年和2016年驱动因子中地区温度的解释能力最强,2019年驱动因子中海拔的解释能力最强;2013年和2016年驱动因子间的交互作用均表现为双因子增强,2019年的交互作用表现为其他驱动因子与地区温度的交互效果为非线性增强。基于城市景观格局动态分析和驱动力分析,以期为西安市主城区及其他城区的土地规划及城市生态环境建设提供参考。

    • >TU建筑科学
    • 输送廊道悬浮声屏障插入损失计算模型

      2022, 22(31):13856-13862.

      摘要 (76) HTML (0) PDF 12.94 M (126) 评论 (0) 收藏

      摘要:为准确评估输送廊道各类悬浮声屏障插入损失,并提高其计算效率,通过声衍射基础公式,考虑实际廊道输送带下方衍射现象,推导出基于线声源的有限长及无限长悬浮声屏障插入损失简化计算公式,进而提出一种考虑下衍射的输送廊道声屏障插入损失计算模型,研究了输送廊道声屏障各类型的选择与居民区所处位置之间的关系。结果表明:下挑檐和上下挑檐声屏障较单侧声屏障和上挑檐声屏障降噪效果高3-5dB。上下挑檐声屏障较下挑檐声屏障降噪效果高约1dB,声屏障高度增加(6m以内)下挑檐插入损失增长速率更快;随着声屏障距地高度增加,近场(50m)插入损失下降速率更快需要搭配其他的降噪措施,远场插入损失下降范围0.5dB内。其研究成果应用于某发电厂厂区外输送廊道噪声控制,采用下挑檐声屏障,理论计算与实际测试误差为2dB以内,达到预期效果。可见对输送廊道噪声的声屏障治理提供科学依据,具有较大的应用价值。

    • 基于双摄像头组合成像的钻孔成像系统

      2022, 22(31):13863-13869.

      摘要 (88) HTML (0) PDF 9.55 M (1635) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决水平定向孔成像勘探任务中传统成像探管前后端易遭挤压而损坏的问题,同时不影响钻孔孔壁全景图的图像质量,设计了一套基于双摄像头组合成像的钻孔成像系统。在成像探管中部设计了两组高度不同、方向相反的180°圆柱缺口作为两摄像头的拍摄窗口,探管剩余部分作为支撑结构承受探管前后端压力,拍摄窗口合计视野范围覆盖360°孔壁,使用双摄像头组合成像算法首先同时对两个摄像头采集的孔壁图像进行单摄像头钻孔成像,得到两幅180°钻孔全景图,然后计算两幅180°钻孔全景图的纵向偏移量并拼接成360°孔壁全景图。经过系统测试与分析,该系统特制的探管结构能适用于水平定向孔成像勘探任务,并可获得图像质量良好的钻孔孔壁全景图,为水平孔钻孔成像系统的探管结构设计与成像算法提供了新思路。

    • 加筋微型钢管桩配筋优化及受力特征

      2022, 22(31):13870-13879.

      摘要 (90) HTML (0) PDF 12.08 M (139) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了节约加筋钢管抗滑桩的建造成本,缩短施工周期,本文通过理论推导,在达到相同抗滑效果的同时,对钢筋的布置角度进行优化设计。根据工程实例从钢管规格型号以及混凝土强度等级等因素,探讨了最优的材料组合和配筋角度,并通过数值模拟验证,研究了加筋钢管抗滑桩优化配筋后的受力特征以及钢管、钢筋和混凝土在抵抗滑坡推力过程中的抗剪分担比。结果表明:(1)从理论推导的过程来看,钢管直径和钢管厚度对配筋影响最大,本文所提出最优配筋公式相比较常规圆形抗滑桩配筋公式节约钢材约60%;(2)通过数值模拟可以得出,加筋钢管抗滑桩配筋之后抗滑能力相比较未配钢筋提高约20%;(3)优化配筋相对于常规配筋滑坡治理效果差距不大,但是节约钢筋约60.37%,更加符合经济效益,说明优化配筋更加符合工程经济价值;(4)优化配筋之后单根钢筋所承受应力比常规配筋提高约50%,将钢筋自身受力特性发挥更加充分。综上,本文的研究成果可以进一步节约实际工程的建造成本,具有实际的工程参考价值。

    • H型钢梁Z形焊接对接节点承载性能

      2022, 22(31):13880-13887.

      摘要 (130) HTML (0) PDF 9.88 M (219) 评论 (0) 收藏

      摘要:在两根H型钢梁的对接拼接连接时,使用螺栓连接容易安装不到位,达不到强度要求,在现场施工过程中,焊接连接比螺栓连接更方便施工,但焊接连接会导致残余应力和残余变形,为了维护钢构件的牢靠度和安全度,本文提出一种Z型对接焊接节点形式,与规范里的焊接H型钢梁对接节点比较,为考察该节点的受力性能,进一步探究究节点区域的刚度变化和应力分布情况,利用ABAQUS软件对该Z型节点以及标准节点进行有限元分析,发现此Z型节点承载性能比标准节点承载性能有所提升,同时方便施工现场节点快速拼接。

    • 分形特征下降雨诱发砂土泥石流启动机理

      2022, 22(31):13888-13895.

      摘要 (39) HTML (0) PDF 15.81 M (179) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用分形理论计算不同颗粒含量砂土的粒度分维值,开展降雨条件下砂土泥石流启动模型试验,分析试验现象、位移场及含水率变化情况,总结分形特征下泥石流的启动机理。研究结果表明:粒度分维值随细粒含量的增加而增大,坡体发生明显现象的时间越早,泥石流启动的总体历时越长。分维值较大时,以坡表侵蚀破坏为主,坡表整体位移均匀,启动历时长;雨水分布不均匀,滑动带内外含水率差异显著,持水时间长;分维值较小时,以滑坡型破坏为主,启动历时短,产生位移大;雨水运动以渗流为主,土体抗剪强度降低,滑动带内外含水率差异减小,持水时间逐渐消失。分维值大小适中时,以过渡型破坏为主,泥石流启动时位移最小,历时较长,灾害程度最轻。

    • 不同黏土矿物对岩石相似材料性质的影响

      2022, 22(31):13896-13904.

      摘要 (38) HTML (0) PDF 12.15 M (1510) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文从研制适用于开展水岩作用相关物理模型试验相似材料的角度出发,以石英砂、重晶石粉为骨料,水泥、石膏为胶结材料,分别添加膨润土、伊利石粉、高岭土作为水敏性调节剂来制作岩石相似材料,开展了单轴压缩、直剪以及水理性试验,获得了不同配比相似材料的物理力学参数和水理性质指标,并采用单因素控制法深入分析了不同粘土矿物类型与不同掺入量对相似材料试样物理力学性质与水理性质的影响。结果表明:1)添加粘土矿物的相似材料,其物理力学参数分布范围广,能满足岩石相似材料的需求;2)粘土矿物的添加显著改变了试样的物理力学性质,随着其掺入量的增加,试样密度、抗压强度、弹性模量以及粘聚力整体呈下降趋势,内摩擦角呈增大趋势,其中膨润土的影响程度强于伊利石粉和高岭土;3)含有膨润土的相似材料相对于其他粘土矿物吸水率更大,更易于发生崩解,更适合作为研究水岩相互作用的物理模型试验相似材料的水敏性添加剂。该研究成果可为研制适用于开展水岩相互作用的物理模型试验相似材料提供参考。

    • 曲线顶管底幕法古沉船整体打捞缩尺模型试验

      2022, 22(31):13905-13913.

      摘要 (70) HTML (0) PDF 15.16 M (169) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了保护沉船的完整性,缩短打捞周期并降低打捞成本,本文提出了一种采用矩形曲线顶管形成底部托盘的新型水下沉船整体打捞方法。基于极限平衡法,推导了单根矩形顶管沿竖曲线推进的顶推力理论计算公式。依托“长江口二号”古沉船打捞项目,开展了缩尺模型试验,分析了底幕不同位置顶管推进顶推力的变化规律,并对一些施工因素对地层扰动及顶推力的影响进行了探讨。结果表明:矩形顶管沿竖曲线推进,顶推力随推进角度的增大呈现先增大后减小的趋势,顶推力峰值发生在推进角度为120°-180°之间;刀盘旋转切削及泥浆的冲刷作用有助于降低对地层的扰动,减小推进阻力;由于端板的约束作用,靠近端板处顶管顶推力大于其他位置的顶管顶推力;顶管在入土和出土时刻会对周围环境产生一定的扰动,因此在确定顶管弧形梁的半径时,需要充分考虑其对沉船扰动的影响;基底吸附力约占总起吊力的31%。本项研究为隧道施工技术在沉船打捞领域的创新性交叉应用,研究成果可为“长江口二号”沉船打捞及类似打捞工程的实施提供重要的理论依据和技术指导。

    • 基于冻融作用的固化硫酸盐渍土-混凝土界面力学行为

      2022, 22(31):13914-13921.

      摘要 (80) HTML (0) PDF 14.70 M (249) 评论 (0) 收藏

      摘要:冻融作用下固化盐渍土强度发生劣化并影响土体与结构的相互作用。鉴于此,开展了不同固化剂对硫酸盐渍土力学特性的影响研究并得知石灰+硅灰双掺改良效果显著;在此基础上,探索了石灰-硅灰双掺固化剂、含盐量、冻融次数等因素对非饱和固化硫酸盐渍土-混凝土接触面力学性能的影响。结果表明, 石灰-硅灰固化硫酸盐渍土与混凝土界面内摩擦角随着冻融循环次数的增加先增大后减小再增大,黏聚力随着冻融次数的增加逐渐减小,接触面抗剪强度随着冻融次数的增加先增加后逐渐减小并趋于稳定;在相同的冻融次数下,接触面的内摩擦角及黏聚力均随着含盐量的增大先增大后减小,两者含盐量阈值分别为3%和2%。在本试验范围内,5%石灰+10%硅灰对含盐量为2%~3%的硫酸盐渍土改良效果较好;冻融前后,固化盐渍土-混凝土接触面剪应力-剪切位移曲线分为四个阶段:弹性变形阶段、强化阶段、软化阶段及流动阶段。

    • 基于BIM技术的岩土工程信息模型数值计算功能实现方法

      2022, 22(31):13922-13932.

      摘要 (96) HTML (0) PDF 20.49 M (205) 评论 (0) 收藏

      摘要:当前岩土工程信息模型更多地应用于可视化展示,一直没能深入到岩土工程的实际应用当中,很难直接进行岩土工程专业分析。究其主要原因,是缺乏将岩土BIM模型转换成计算模型的渠道。通过数据转换,研究岩土工程模型计算功能实现方法,建立BIM模型与计算模型间的映射关系,来解决这一难题。考虑岩土BIM模型和有限元模型的特点,根据等效刚度法,研究计算驱动的岩土工程BIM模型的概化方法。针对岩土BIM模型的数值计算功能需求,聚焦计算网格剖分环节,基于开源TetGen程序,对BIM模型进行四面体剖分,发展面向数值计算的BIM模型网格剖分技术。进一步,建立四面体网格模型与计算模型的信息一一映射关系,实现BIM软件与岩土工程通用数值分析软件之间的数据转换和信息交换,打通了复杂岩土BIM模型向计算模型转换的关键环节。最后,通过两个工程实例验证所提出的岩土BIM模型计算功能实现方法的可行性与有效性。

    • >U交通运输
    • 基于五阶Bezier曲线的无人车避障轨迹规划

      2022, 22(31):13933-13941.

      摘要 (117) HTML (0) PDF 6.74 M (209) 评论 (0) 收藏

      摘要:无人驾驶汽车的局部路径规划对于自动驾驶技术的推广有着至关重要的作用。为了研究无人驾驶汽车在运行过程中前方会出现会静止障碍物采用换道避障策略的情况,提出了基于五阶Bezier曲线的局部路径规划方法。首先,通过分析车辆性能极限及车辆碰撞边界确定换道过程中车辆的可行驶域,再进一步考虑车辆的物理特性提出轨迹曲线优化目标函数,确定五阶Bezier曲线的六个控制点,得到最优避障轨迹。然后利用CarSim和MATLAB/Simulink软件进行仿真实验验证,结果表明此方法能够规划出易于车辆跟踪的轨迹曲线,且针对不同车速情况下的换道避障能够分别产生此车速下的最优避障轨迹。

    • 失控车辆撞击下避险车道末端挡墙的动力响应与损伤特征分析

      2022, 22(31):13942-13949.

      摘要 (46) HTML (0) PDF 6.91 M (164) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究失控车辆撞击下避险车道末端挡墙的动力响应与损伤特征可以为避险车道末端挡墙的应用和完善提供理论依据。首先基于LS-DYNA 软件建立了车辆-钢筋混凝土挡墙有限元模型,并且通过已有的落锤冲击钢筋混凝土梁试验的结果,对建立的有限元模型进行验证。然后采用正交试验方法对钢筋混凝土挡墙的参数进行了设计。最后进行车辆撞击钢筋混凝土挡墙的非线性有限元仿真,研究车辆的速度、撞击位置、撞击角度以及车辆前保险杠的刚度对钢筋混凝土挡墙的动力响应和损伤特征的影响。结果表明:车辆的速度、撞击角度、保险杠的刚度对于挡墙的动力学响应以及损伤程度均有显著影响,随着车速、撞击角度和保险杠刚度的增加,挡墙的损伤逐渐加剧;挡墙的损伤区域主要分为撞击区域和墙角区域,其中撞击区域的损伤较为严重,破坏形式为冲剪破坏,墙角区域的损伤较轻,破坏形式为剪切破坏。

    • 变截面箱梁桥悬臂施工过程剪力滞效应

      2022, 22(31):13950-13957.

      摘要 (79) HTML (0) PDF 9.52 M (135) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究剪力滞效应对变截面箱梁桥悬臂施工过程的影响,以某新建(48+80+48)m变截面预应力混凝土连续箱梁桥为工程背景,通过理论分析、数值模拟和现场试验的手段,对变截面箱梁桥悬臂施工过程中的剪力滞效应进行了研究。研究发现:变截面箱梁桥在施工阶段的自重荷载作用下,翼板出现负剪力滞效应,剪力滞效应在固定端最小,且随离固定端距离的增大而增大。在整个施工阶段,0号块截面和1号块截面的剪力滞效应变化规律基本一致,均在箱梁顶板位置出现负剪力滞,箱梁底板位置出现正剪力滞,随着施工的进行,剪力滞效应逐渐减小。梁体的合龙对底板的剪力滞效应影响较明显,其中0号块截面和1号块截面的底板剪力滞出现了由正剪力滞变成负剪力滞的现象。随着施工的进行,0号块截面顶板和腹板交接处的剪力滞系数逐渐增大,在底板和腹板交接处剪力滞系数逐渐减小,1号块梁端截面顶板和腹板交接处、底板和腹板交接处剪力滞系数逐渐减小。

    • 超长高海拔公路隧道火灾烟流扩散及温度分布规律

      2022, 22(31):13958-13964.

      摘要 (71) HTML (0) PDF 6.12 M (165) 评论 (0) 收藏

      摘要:天山胜利隧道全长22km,是目前世界最长的在建高海拔高速公路隧道。本文采用FDS火灾动力学计算模型模拟了不同通风条件下海拔高度2850m的天山胜利隧道火灾发展过程,明确了不同通风条件下天山胜利隧道内火灾烟流的扩散规律以及温度的时空分布规律,提出了主隧道烟气的控制标准。结果表明:①考虑天山胜利隧道车型比例、多车辆串燃以及高海拔环境等因素,确定天山胜利隧道火灾火源规模折减为22MW;②当隧道不通风时,火源上方拱顶温度由于隧道坡度影响,具有明显先增大后衰减的趋势,相比于无坡度条件下,前者达到最高温度快,且最高温度低;③隧道内温度随着通风速度的增加和远离火源而降低,隧道内可视度随着远离火源先增加后减小、随着风速增加而增大;④随着风速增加,人眼特征高度处温度高于60℃、可视度低于10m的范围逐渐减少;⑤主隧道坡度为1.367%对应的火灾控烟临界风速为4m/s,横通道坡度为-7.5%时无通风条件下进本无烟气进入。

    • 近距离斜穿车站富水圆砾地层盾构换刀技术及刀具磨损分析

      2022, 22(31):13965-13972.

      摘要 (39) HTML (0) PDF 16.19 M (163) 评论 (0) 收藏

      摘要:开仓换刀作业是盾构隧道施工中不可避免的技术难题之一,现以南宁市轨道交通5号线新—广区间盾构隧道工程为背景,针对盾构机在富水圆砾、泥岩复合地层中长距离掘进后连续穿越3道地连墙的工程特点,总结刀盘优化布局方案,详细介绍适用于该地层条件下的素桩加固辅以降水作业的换刀方案,并对换刀前后盾构掘进过程中产生的刀具磨损进行测量、分析,揭示了盾构在复合地层中掘进以及直接切削地连墙造成的刀具磨损规律,提出了盾构切削桩基时的合理换刀距离,为后续施工及类似工程提供一定的指导和借鉴。

    • 基于单元安全系数法的浅埋隧道三台阶法开挖进尺优化

      2022, 22(31):13973-13979.

      摘要 (53) HTML (0) PDF 13.89 M (186) 评论 (0) 收藏

      摘要:为进一步研究浅埋隧道三台阶法开挖进尺问题,以鹅岭隧道为工程背景,采用FLAC3D有限差分法数值模拟软件建立了隧道三维稳定性分析模型,模拟了4种开挖方案,并引入单元安全系数法,计算了隧道围岩各区域的安全系数,分析了隧道围岩潜在的破坏形式,确定了三台阶法合理的开挖参数。通过对比分析围岩的安全系数、位移、应力、塑性区可得,上台阶开挖长度越长,中、下台阶开挖以及前方土体对隧道工作面的挤压越小,越有利于隧道开挖面的稳定性;而台阶越长,支护间隔越长,支护效果就越差,安全系数就越小,隧道围岩的失稳风险就越大。在施工过程中,隧道最危险的部位为拱脚与拱底处,建议采取方案一进行开挖,各台阶之间为不同步开挖,且预留核心土,上台阶开挖长度宜为5~10 m,开挖进尺宜为0.5~0.6 m。

    • 粉细砂-砾岩复合地层条件下大直径越江盾构刀具磨损

      2022, 22(31):13980-13987.

      摘要 (68) HTML (0) PDF 14.04 M (203) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了确保大直径泥水盾构下穿江底复合地层安全顺利施工掘进,对于刀盘刀具磨损的预测和监测至关重要。本文以武汉地铁8号线黄浦路站~徐家棚站越江盾构隧道工程为背景,结合现场调研与磨损数据分析,首先根据不同地层中的刀具磨损特点进行磨损情况分类,并从地质、施工等角度对磨损原因进行了归纳,将整个越江过程中的刀具磨损分为8类,并认为滚刀非正常磨损主要由三大主要原因构成;然后基于磨损系数,对不同刀具在不同地层以及不同位置的适应性进行了分析。结果表明:(1)在复合地层中刀具磨损大小排序为撕裂刀>滚刀>刮刀>齿刀,且刮刀对硬质中胶结砾岩适应性较差,对强风化以及弱胶结砾岩适用性优于其他刀具。(2)中胶结砾岩的存在会加剧磨损,且会给大直径盾构边缘刀具带来更大的磨损影响,而强风化砾岩和弱胶结砾岩则对磨损变化影响不大。

    • 基于边缘编组的车位线检测方法

      2022, 22(31):13988-13994.

      摘要 (81) HTML (0) PDF 9.00 M (213) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对自动泊车系统中检测车位线的问题,提出基于边缘编组的车位线检测方法。首先对图像进行预处理,并对传统Canny边缘检测算子改进,增加45°和135°方向模板计算梯度幅值和方向,降低噪声干扰并提高图像质量;接着,对边缘图像进行8邻域搜索并聚类分组,剔除较短直线、解决过连接问题;最后利用各边缘组内相邻两像素点梯度方向差分剔除非车位线特征的边缘组,通过对每个边缘组做随机Hough变换,并利用先验知识和最小二乘法拟合得到车位线。实验结果表明,该算法相对于传统Hough变换可以在不同情形下准确检测到车位线,并且具有较好的实时性。

    • 面向长途客运公交化服务的高速公路网路径选择优化模型

      2022, 22(31):13995-14001.

      摘要 (65) HTML (0) PDF 2.49 M (129) 评论 (0) 收藏

      摘要:摘要:现代交通运输系统及城镇化发展,推动了地区性的共城市化,促进了市郊及城际客运交通需求的持续增长。高速公路作为全国公路网的最重要组成部分,不但是社会经济发展的主动脉,在长途旅客运输中也发挥着重要的作用。为了对高速公路长途客运中的公交化服务问题进行研究,本文建立了以高速公路为载体的长途客运公交化服务优化模型,并采用Dijkstra算法对模型进行求解。研究结果表明:通过运用本文所构建的模型及算法能够得到不同需求状态下的最优方案,从而找到服务效率最高的路径。本项研究可以为长途客运公交化服务水平的提升提供理论支撑。

    • >V航空、航天
    • 轻小型无人机锂电池在冲击载荷下机械/电化学耦合失效特性试验

      2022, 22(31):14002-14010.

      摘要 (99) HTML (0) PDF 15.08 M (217) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究轻小型无人机锂电池在受到冲击载荷下的动响应特性及其可能产生的内短路、热失稳以及起火爆炸的规律,我们开展了轻小型无人机锂电池在落锤冲击下的测试试验,研究了不同落锤跌落能量下撞击载荷、响应模式、电压和温度变化,结合电池的机械响应及其电化学参数变化综合分析了轻小型无人机电池的安全性。研究结果表明:电池单体在受到不同能量落锤撞击后分为三种响应模式:低能量冲击模式、中能量冲击模式、高能量冲击模式;电池冲击载荷以及电池自身的电压变化与冲击能量的变化具有明显的相关性,电池电压和冲击载荷互为影响,具有强关联的耦合特性;电池电量与电池撞击过程中的压降规律、趋势和幅度等电化学性能之间并未有明显的耦合关系,但是对电池受撞击后的着火、爆炸等安全性后果具有重要影响。

    • 火焰稳定器外环修形对发动机排气系统雷达散射特性的影响

      2022, 22(31):14011-14018.

      摘要 (50) HTML (0) PDF 15.13 M (145) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了缩减航空发动机排气系统的RCS,设计了两种火焰稳定器外环修形结构,利用高频计算方法弹跳射线法获取了火焰稳定器外环修形对发动机排气系统在X波段10GHz频点下雷达散射特性的影响。结果表明:(1)修形结构改变了照射在火焰稳定器外环的雷达波的散射方向,降低了火焰稳定器外环的热点强度,消除了火焰稳定器外环的角反射器特征。(2)在水平探测面-26°~-16°与16°~26°范围内,火焰稳定器外环修形对排气系统的RCS具有明显的缩减效果,减小修形角度,会提升对排气系统RCS的缩减效果。(3)随着俯仰角的增加,火焰稳定器外环修形对发动机排气系统的RCS缩减效果有所提升,对排气系统水平极化与垂直极化RCS均值的缩减效果最大可达27.5%与37.4%。

    • 前缘倒角对涡轮轮缘密封性能的影响

      2022, 22(31):14019-14025.

      摘要 (42) HTML (0) PDF 10.45 M (117) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究转子叶片前缘倒角结构对涡轮轮缘密封性能的影响机制,在不同封严流量下,对转子前缘带倒角和不带倒角的轮缘密封装置进行数值模拟。研究结果表明:转子前缘倒角结构通过改变前缘附近压力势场从而对主流燃气入侵和封严出流冷气与主流的干涉产生影响。增加倒角结构有利于减弱主流高温燃气入侵的程度,在低封严流量下,最大可使得涡轮盘腔封严效率提高7%;倒角结构削弱了由封严间隙涡和马蹄涡形成的通道涡强度,降低封严冷气与主流干涉造成的气动损失。当封严流量为主流流量的1.3%时,带倒角装置的涡轮级气动效率增大2.1%。

    • 惯性积对光电设备减振性能的影响

      2022, 22(31):14026-14031.

      摘要 (65) HTML (0) PDF 3.95 M (116) 评论 (0) 收藏

      摘要:在机动平台上一般采用被动减振系统来保护光电设备,设备的惯性积直接影响着减振系统的动力学特性和幅频响应特性,引起对应两角振动的耦合。为了定量确定惯性积的影响,根据动力学理论建立了系统的动力学模型并简化为两自由度模型,利用无量纲化方法,推导了固有频率与惯性积之间的数学关系,分析了在不同惯性积下系统的幅频响应。结果表明,系统的两阶固有频率随惯性积分别单调递增和单调递减,并且在惯性积为零处差值最小;系统对应的两阶固有频率差值随惯性积单调递增,在惯性积为零处最小;在低阶模态方向,惯性耦合系统的减振性能优于无耦合系统。

    • 氧化锆陶瓷表面激光釉化组织形貌

      2022, 22(31):14032-14037.

      摘要 (90) HTML (0) PDF 7.87 M (242) 评论 (0) 收藏

      摘要:为验证氧化锆陶瓷表面釉化的可行性,通过进行室温环境下连续激光对氧化锆陶瓷进行表面釉化处理的实验研究,研究了激光加工参数(包括激光输出功率、扫描速度和离焦量等)对陶瓷表面釉化组织形貌的影响及规律。结果表明,氧化锆陶瓷表面釉化组织的形貌可以通过改变激光加工参数进行优化。可见,改变激光输出功率以及扫描速度都可以减少热裂纹以及过热组织的出现;离焦量的变化可以拓宽釉化区域以及改善釉化组织的形貌。

    • 基于流固耦合方法的快速部署浮空器数值研究

      2022, 22(31):14038-14043.

      摘要 (66) HTML (0) PDF 10.36 M (145) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究快速部署浮空器的充气过程及其力学机理,采用逆向折叠方法建立其折叠态模型,利用任意拉格朗日欧拉方法建立了折叠态气球整个充气过程的数值模型,结构域和流场域基于拉格朗日描述,通过接触算法描述两者间的耦合关系。分析了浮空器在充气展开过程中的力学响应,并将实验结果与数值结果进行对比。结果表明为了研究快速部署浮空器充气展开过程中的力学机理和工作特性,采用逆向折叠方法建立其折叠态模型,利用任意拉格朗日欧拉方法建立了折叠态气球整个充气过程的数值模型,结构域和流场域基于拉格朗日描述,通过接触算法描述两者间的耦合关系。分析了浮空器在充气展开过程中的外形、应力和流场变化,并将实验结果与数值结果进行对比。仿真结果表明:展开过程与高压氦气源放气特性存在时变非线性耦合,其充气时长、囊体外形时变特性等因素与试验结果基本吻合。且位于底部的蒙皮应力值最高,后续设计和制造过程中需要对底部结构进行增强。通过本文提出的数值方法可以为后续不同任务和构型的快速部署浮空器设计和优化提供参考。:数值结果与实验结果基本吻合,证明了此数值方法的有效性。本方法可以为后续快速部署浮空器设计提供一定参考。

    • 基于时空特征融合的飞机尾涡识别

      2022, 22(31):14044-14049.

      摘要 (89) HTML (0) PDF 6.17 M (151) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现动态尾流缩减技术,减少进近阶段前机尾流对后机飞行安全的影响。依据相干激光雷达(coherent Light Lidar,简称CDL)扫描风场循环周期性特点,提出一种基于时空特征融合的飞机尾涡识别模型。首先,CDL扫描生成的径向速度风场转换成序列输入和块输入。然后,双向长短时记忆(bidirectional long short-term memory, 简称Bi-LSTM)网络用于提取序列输入的时间特征,卷积神经网络(convolutional neural network, 简称CNN)网络用于提取径向速度风场块输入的空间特征。最后,将融合的时域和空域特征输入全连接层分类器,得到最终分类识别结果。实验团队在深圳宝安机场附近采集风场,并构建尾流数据集来验证所提得融合模型,结果表明:基于CNN和Bi-LSTM时空特征混合模型具有较好的分类性能,在尾涡识别上的准确率、召回率、F1分数分别达到97.13%、97.50%、97.03%,且相比单一模型是一种更有效的识别方式,能够获得实时高效尾流预警。

    • >X环境科学、安全科学
    • 自然老化作用下聚氯乙烯纳米塑料的形成及邻苯二甲酸酯类添加剂的释放

      2022, 22(31):14050-14056.

      摘要 (54) HTML (0) PDF 3.84 M (158) 评论 (0) 收藏

      摘要:自然老化作用可以促进环境中纳米塑料的形成以及塑料中添加剂的释放,增强了塑料的生态风险以及人体健康风险。本文利用室外模拟实验,以典型的聚氯乙烯(PVC)塑料为研究对象,研究了自然老化作用下PVC塑料表面结构特征的变化,纳米塑料的形成以及邻苯二甲酸酯类添加剂的释放特征。结果表明:老化过程使得PVC发生了脱氯化氢和氧化反应,使得C=C键增多,并且形成了新的—OH和C—O键,显著增加了C=C指数、羟基指数和C—O指数。自然老化作用下,光照50天时,水中纳米颗粒浓度由起始时的7.5 × 106 个/mL增加到9.5 × 107 个/mL;PVC塑料质量由3 200 μg减少到2 000 μg,质量损失率达到37.50%;体系的主导粒径明显降低,由起始时的约219.3 nm减小到约176.6 nm;三种邻苯二甲酸酯类添加剂在水中浸出浓度的大小顺序为邻苯二甲酸二丁酯(DBP,27.40 μg/L) > 邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP,9.69 μg/L) > 邻苯二甲酸丁基苄基酯(BBP,5.68 μg/L),塑料中添加剂的含量及性质均对其浸出能力具有重要影响。

    • 生物炭添加对污泥堆肥腐殖化和氨气排放的影响

      2022, 22(31):14057-14064.

      摘要 (96) HTML (0) PDF 15.59 M (208) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,市政污泥产量及无害化处置量均呈增加趋势,污泥堆肥技术成为研究与关注的热点,但传统堆肥中存在许多问题。为提高市政污泥堆肥腐殖化程度并减少氮素损失,通过好氧堆肥方法研究了添加生物炭对市政污泥堆肥腐殖质组分及氨气排放的影响。结果表明,在37 d堆肥中,对照(C1)、添加5%生物炭(C2)、添加10%生物炭(C3)3个处理均达到腐熟标准。与对照相比,生物炭添加延长了堆体高温时间1~4 d,提高了堆体pH和EC,对总有机碳、水溶性有机碳、富里酸分解更彻底;堆肥结束时,C2堆体腐殖化指数、胡敏酸占有率和胡富比均高于对照,腐殖化效果最好。氨气释放主要在高温期,累计释放量C1(178.43 g/m2)>C3(151.28 g/m2)>C2(134.97 g/m2),堆肥结束C1、C2和C3总氮含量分别为11.67 g/kg 、13.48 g/kg和13.03 g/kg,添加生物炭有利于氮素保留。可见,生物炭在提高堆肥腐殖质稳定和减少氨气排放中具有良好效果,且5%添加量优于10%。

    • 高层建筑凹型结构外立面火灾竖向蔓延规律数值模拟

      2022, 22(31):14065-14071.

      摘要 (106) HTML (0) PDF 8.79 M (154) 评论 (0) 收藏

      摘要:在城镇化发展进程中,高层建筑作为容积率大,容纳人数多的一种独特建筑结构形式得到了迅猛发展,与此同时也给城市带来了较高的建筑火灾风险,尤其是随着凹型外立面墙体结构的设计使用,使得建筑火灾蔓延特性受到了显著影响。本文通过FDS数值模拟技术对不同凹型外立面结构因子影响下的火场温度、火焰前锋蔓延速率进行了研究,结果表明凹型外立面火灾竖向蔓延烟囱效应较明显;火焰前锋高度随时间符合指数函数变化关系,且当凹型外立面结构因子时,火灾前锋竖向蔓延速率达到最大。据此提出防火挑檐的合理设置可有效阻止火势沿凹型外立面向高处相邻住户蔓延。研究成果对凹型外立面建筑结构消防安全优化设计具有一定的理论指导意义。

    • 航天器乘员舱人机界面人因可靠性模型

      2022, 22(31):14072-14080.

      摘要 (56) HTML (0) PDF 4.02 M (137) 评论 (0) 收藏

      摘要:人因事故是工业系统最常见的事故,对系统安全性有一定的影响,特别航天员所处环境复杂,加上失重,很容易引起人因失误。为此,本文以航天器乘员舱内人机界面为对象,在文献阅读、问卷调研基础上,构建了航天器乘员舱内人机界面人因可靠性影响因子体系及人因可靠性分析框架,提出了人因可靠性计算方法,通过层次分析法获得了人因可靠性影响因子体系的权重。通过对仿真数据及仿真曲线变化趋势的分析,结果表明人因可靠性方法有一定合理性、收敛性。之后,给出一个实例,实例分析说明该模型对航天器乘员舱人机界面人因可靠性提供了分析方法。研究成果为改善航天器乘员舱人机界面人因失误根源分析提供了理论指导,为优化人机交互设计提供帮助,为人机交互过程中人因可靠性分析提供了方法依据。

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