• 2023年第4期文章目次
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    • >U交通运输
    • 沥青混合料自愈合技术研究进展

      2023, 23(4):1335-1344. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01335

      摘要 (403) HTML (0) PDF 5.48 M (421) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于车辆荷载和各种环境因素的影响,沥青路面不可避免地产生老化、硬化、疲劳破坏等现象,从而导致路面使用性能降低。因此,沥青混合料自愈合智能型路面受到国内外学者的广泛关注。本文基于国内外文献研究,系统梳理了沥青混合料自愈合行为理论,即表面分子扩散理论、表面能理论和毛细管流动理论的基本原理,深入分析了影响沥青混合料自愈合行为的内在因素与外在因素,归纳整理了沥青混合料自愈合行为的增强技术,指出现有研究的不足并展望今后在沥青混合料自愈合技术领域未来的发展方向,为高抗疲劳道路沥青混合料的研制奠定了基础。

    • >X环境科学、安全科学
    • 煤矸石土壤化消纳利用研究综述

      2023, 23(4):1345-1356. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01345

      摘要 (290) HTML (0) PDF 2.06 M (333) 评论 (0) 收藏

      摘要:煤矸石作为煤矿区最主要的固废资源,其大规模的消纳利用关乎矿区资源与生态问题。本研究从煤矸石直接应用、改性应用两大方面探讨其土壤化消纳利用的可行性与潜在路径。研究显示,碳含量在20%以下的煤矸石应作为土壤化消纳应用的主要类型;煤矸石与其他材料混合或经改性处理后可提升土壤改良效应;煤矸石对盐碱地等特殊土壤类型的改良效应以及特异性煤矸石土壤改良培肥产品开发应得到重视;煤矸石的土壤应用还应关注其对土壤的污染风险以及炭化改性应用价值。

    • 粉尘云最小点火能测试技术综述

      2023, 23(4):1357-1369. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01357

      摘要 (164) HTML (0) PDF 2.17 M (227) 评论 (0) 收藏

      摘要:最小点火能是表征可燃粉尘爆炸危险性的核心参数,其测试准确性对粉尘爆炸控制至关重要。然而最小点火能测试方法多样,测试结果有诸多影响因素,不利于粉尘爆炸控制工作开展。为此,梳理了最小点火能测试过程中粉尘分散、静电火花发生、火花能量计算及最小点火能判定等阶段不同方法的原理和特点,分析了粉尘理化性质、粉尘分散状态、火花发生参数以及测试环境等因素对最小点火能测试结果的影响,归纳了近五年来该领域的研究热点,并对未来研究方向提出建议。

    • >N自然科学总论
    • 基于复杂网络的不同路由策略下交通流驱动的流行病传播

      2023, 23(4):1370-1377. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01370

      摘要 (141) HTML (0) PDF 10.63 M (228) 评论 (0) 收藏

      摘要:2020年,随着新型冠状肺炎在全球范围的蔓延,交通流对流行病传播动力学的影响备受关注。虽然交通流与流行病传播动力学之间的相互作用已经开始受到关注,但路由策略对基于交通流的流行病传播动力学的影响还没有得到足够的重视,因此本文在SI模型上研究了最短路径、有效路径和概率路径三种路由策略对流行病传播动力学的影响。在BA无标度网络模型上进行了仿真实验,结果显示:在节点交付能力无限交通流无拥塞的情况下,相比于最短路径路由策略,概率路径路由策略能有效地抑制流行病的传播,而有效路径路由策略则加速了流行病的传播速度。此外,在上述三种路由策略下,交通流量和传染率的增加都会导致流行病传播阈值的降低,从而加快流行病的爆发。这些研究对控制流行病的传播具有一定指导意义。

    • >O1-2数学
    • 分数阶黏弹性振子系统响应的代理模型分析

      2023, 23(4):1378-1384. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01378

      摘要 (131) HTML (0) PDF 6.21 M (159) 评论 (0) 收藏

      摘要:粘弹性缓冲系统由于其具有较高的振动耗散能力,已被广泛应用于车辆阻尼减振。针对分数阶模型描述粘弹性缓冲系统力学特性时存在的复杂度高、难以直接进行参数优化等问题,引入代理模型减少优化时的计算复杂度。首先,通过分数阶建模给出一种用于阻尼减振的分数阶粘弹性缓冲系统。其次,依据分数阶导数算子定义间的关系推导出分数阶微分算子的一种差分格式,用于求解该系统的数值响应,并对系统参数灵敏度进行分析;最后,选用灵敏度较高的系统参数作为优化变量,选用Kriging模型和二次响应面模型对系统的响应函数进行代理。结果表明:相对于Kriging模型,二次响应面代理模型能够在较少样本点时达到较高的精度。该研究可为分数阶粘弹性振子系统响应分析及工程设计提供理论参考。

    • >P天文学、地球科学
    • 新疆西准噶尔沙吉海地区地表形变时空特征分析及其环境意义

      2023, 23(4):1385-1396. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01385

      摘要 (195) HTML (0) PDF 27.76 M (305) 评论 (0) 收藏

      摘要:煤矿地下开采形成的采空区对地表工程和周围环境造成严重的破坏,造成沙吉海矿区周围生态脆弱,草场面积缩减。长期废弃的矿井由于不清楚地下开采情况及范围,所以难以进行有效治理。通过长时间大范围的采空区形变特征监测,对于地质灾害预防和治理来说具有重要意义。本研究基于2017年3月19日至2019年12月22日73幅覆盖沙吉海矿区的Sentinel-1A影像,采用差分干涉测量短基线集时序分析技术(Small Baseline Subset Interferometric Synthetic Aperture Rada, SBAS-InSAR)获取时序地表残余变形,此外通过克里金插值法获取了整个研究区完整的形变信息,监测到研究区平均变形速率在-148.44—38.05 mm/year,最大累积形变量达-1 418.42 mm。分别得到废弃采空区和正在开采矿井工作面的形变特征,正在开采煤矿采空区呈漏斗形变形,废弃采空区沉降呈多点分散形,变化不均匀。经过对沙吉海矿区详细的野外调查,验证了SBAS-InSAR结果的可靠性。最后,结合野外验证结果分析了煤矿采空区围绕沉降中心呈漏斗形演化的过程。研究结果可以为老旧采空区治理提供参考,对采空区变形预测具有指导意义。

    • 基于自组织映射的梅雨期西太副高分型及降水特征研究

      2023, 23(4):1397-1405. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01397

      摘要 (164) HTML (0) PDF 11.35 M (1106) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究梅雨期西太副高的变化特征及其对梅雨降水的影响,本文利用1951-2016年西太副高监测指数,采用自组织映射(self-organizing map,SOM)方法对梅雨期西太副高进行聚类分析,得到9种SOM分型,并利用中国1km分辨率逐月降水量数据集和中国雨季历年信息表进行不同西太副高分型下梅雨降水的特征分析。结果表明,9种梅雨期西太副高分型对应着多种不同的梅雨降水特征:纬向上,当西太副高偏东时,梅雨区降水强度偏低,反之则强度偏高。经向上,在西太副高主体位于我国陆地的前提下,脊线指数高于25°N时,梅雨区大部被副热带高压控制,整体降水偏少且有小幅度南少北多态势;脊线指数偏低时,副高控制梅雨区南部边缘或更南地区,水汽输送导致降水整体偏多。本文得到了不同类型副高与梅雨降水特征的对应关系,也说明SOM方法能较好地对副热带高压等气象要素做出客观分型,并进行气候现象的相关性研究。

    • 利用衰减特征预测鄂尔多斯盆地Ycw煤矿直罗组砂岩富水性

      2023, 23(4):1406-1413. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01406

      摘要 (97) HTML (0) PDF 7.43 M (156) 评论 (0) 收藏

      摘要:地震波在孔隙介质中存在衰减现象,而利用其中的衰减现象基本特征,进行煤系地层富水性预测的研究鲜有报道,主要原因是对孔隙介质的衰减特征体现方式,衰减特征评价体系等方面缺乏较为深入的研究,且评价体系的有效性未得到验证。本文基于衰减特征在地震频谱上的基本性质,提出一种理论上切实可行的富水评价指标。基于数值模拟对指标有效性进行验证,并应用该指标对煤层顶板富水性较强的Ycw区煤系地层中直罗组砂岩的富水性进行预测。结果表明基于衰减特征预测的直罗组砂岩富水区,能为煤矿安全开采提供参考。

    • 基于SBAS-InSAR技术的木场古滑坡变形特征分析

      2023, 23(4):1414-1423. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01414

      摘要 (157) HTML (0) PDF 32.65 M (734) 评论 (0) 收藏

      摘要:滑坡灾害严重威胁着人们的生命财产安全,对滑坡开展监测工作对防灾减灾具有重要意义。获取覆盖木场古滑坡的58景Sentinel-1降轨数据,基于短基线子集干涉测量(small baseline subset interferometric synthetic aperture radar,SBAS-InSAR)技术对木场古滑坡进行形变监测,结合木场古滑坡的地质特征分析了滑坡时序变形趋势。结果表明:木场古滑坡体形变速率结果整体为负值,且中下部变形速率较大;监测期间次级滑坡H1、H2和H3区域变形最为严重,监测点在时间维度上的变形趋势基本一致,总体呈下滑趋势,表明木场古滑坡体处于持续发展阶段,尤其是次级滑坡H1、H2和H3发育尤为强烈;结合现场变形迹象验证了SBAS形变监测的准确性。促进InSAR技术在滑坡中的应用,以期为滑坡防灾减灾工作提供科学依据。

    • 前缘塌岸对三峡库区淹锅沙坝滑坡变形影响分析

      2023, 23(4):1424-1435. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01424

      摘要 (117) HTML (0) PDF 44.47 M (658) 评论 (0) 收藏

      摘要:三峡水库长期运行后,库水作用使土质岸坡变形破坏加剧,甚至导致滑坡复活。受库水位变动影响和波浪作用,秭归淹锅沙坝滑坡前缘不断发生塌岸,且滑坡变形对前缘塌岸响应较为明显。因此以该滑坡为例,基于地表宏观变形、GPS位移数据,深部位移监测等数据,分析淹锅沙坝滑坡的变形机制。为进一步探索前缘塌岸对滑坡变形的影响机理。采用Geo-studio软件,基于生死单元技术实现不同坡面形态的淹锅沙坝滑坡的数值模拟,分析原始形态、当前坡形、塌岸发展后等不同坡面形态滑坡渗流场,应力场,位移场的变化规律。结果表明:淹锅沙坝滑坡左侧整体变形较大;受库水作用影响,滑坡前缘发生塌岸,塌岸侧中前部的GPS监测点位移量随之增大,因而塌岸对滑坡整体稳定性有一定影响;数值模拟结果表明,淹锅沙坝滑坡是动水压力型滑坡;不同坡形渗流场结果变化较小;滑坡前缘的水平向应力分布会随坡形变化而变化,进而影响滑坡的位移变形和整体稳定性;当前坡形发生塌岸后,前缘的水平方向应力值增大,位移量随之增大,滑坡整体稳定性下降;数值模拟结果与实际变形情况一致。Geo-studio软件可以较好地模拟坡形变化前后的滑坡位移场,应力场和渗流场及其整体稳定性变化趋势。研究成果对水库塌岸对滑坡稳定性影响的研究具有一定参考意义。

    • 平谷地裂缝基本特征与成因分析

      2023, 23(4):1436-1446. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01436

      摘要 (101) HTML (0) PDF 40.27 M (270) 评论 (0) 收藏

      摘要:平谷地裂缝是平谷盆地内一类重要的地质灾害,近些年来裂隙有所加剧,已经影响到了人们生产生活。本文对平谷地裂缝及隐伏夏垫断裂北段进行勘探研究,总结了平谷地裂缝的基本特征,讨论了地裂缝发育的成因机制及其与隐伏夏垫断裂关系。研究表明:平谷地裂缝主要分布于古白河冲洪积扇地下水溢出带,沿今错河河道分布,主要发育为北东或北西向两组,性质为张裂隙;地裂缝发育长度、深度规模有限,一般埋深约7-8m,无“断裂根”构造;地裂缝浅表层充填震动砂脉,揭示了震动液化的根本成因,而现今呈现裂缝塌陷是早期震动液化裂隙在降水或灌溉淋滤作用下砂土流失表现;隐伏夏垫活动断裂构造可能制约了平谷地裂缝发育位置和地裂缝分布特征,断裂带附近应力集中和节理破裂可能是地裂缝发育的构造基础。

    • >R医药、卫生
    • 延胡索及金铃子散镇痛的药效学和网络药理学比对研究

      2023, 23(4):1447-1459. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01447

      摘要 (136) HTML (0) PDF 31.54 M (239) 评论 (0) 收藏

      摘要:延胡索与金铃子散均为抗炎镇痛药,金铃子散为川楝子与延胡索组成的中药复方。为比对研究延胡索及金铃子散镇痛作用的差异,通过小鼠热板法和扭体法实验比对两者的药效作用。通过网络药理学构建“成分-靶点-通路”网络,筛选出关键活性成分、核心靶点基因和关联度较高的信号通路。通过虚拟分子对接技术验证关键活性成分和核心靶点的亲和力。小鼠热板法和扭体法实验结果表明,延胡索与金铃子散在给药后60分钟内镇痛效果相似;在60分钟后,金铃子散的痛阈值提高率显著高于延胡索。延胡索与金铃子散的网络药理学结果相似,活性成分主要来源于延胡索:四氢小檗碱、延胡索碱、延胡索甲素、延胡索乙素、唐松草坡芬碱;通过调节PTGS2、SLC6A4、COMT、DRD4、TH等蛋白的表达作用于神经活性配体受体相互作用、钙离子信号通路和5-羟色胺能突触等相关通路达到镇痛效果。分子对接结果显示,5个关键活性成分与9个核心靶点均有较强的对接活性。研究结果提示延胡索与金铃子散都具有很好地镇痛作用,且金铃子散镇痛作用更长久;延胡索和金铃子散镇痛的网络药理学结果相似,且均体现了多成分、多靶点和多途径的特点。

    • 经颅直流电刺激联合神经肌肉电刺激对赛艇运动表现的即时性影响

      2023, 23(4):1460-1471. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01460

      摘要 (77) HTML (0) PDF 4.67 M (159) 评论 (0) 收藏

      摘要:经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation , tDCS)和神经肌肉电刺激(neuromuscular electrical stimulation,NMES)作为两种非侵入性干预手段,常被用于提升人体运动能力。而目前尚无同时使用这两种电刺激手段,改善神经肌肉控制能力,提高健康人群运动表现的相关研究。本文以专业赛艇运动员为研究对象,通过在专项测试前的热身阶段联合使用tDCS和NMES,观察其对赛艇运动表现的即时性影响。结果表明:tDCS+NMES可显著提高受试者500m全力测功仪测试的平均功率(p<0.05);在100 m全力测功仪测试中,实验组受试者股四头肌肌电RMS显著高于对照组(p < 0.05);背阔肌肌电MNF和MDF显著高于对照组(p< 0.05)。在500 m全力测功仪测试中,实验组受试者股四头肌肌电iEMG显著高于对照组(p < 0.05),股四头肌和背阔肌肌电的MNF和MDF也显著高于对照组(p< 0.05)。可见:在热身阶段使用tDCS+NMES可有助于提升赛艇运动员神经肌肉动员能力,提高主要发力肌肌纤维募集程度,从而改善赛艇运动表现;tDCS+NMES的作用效果可能与刺激部位、运动中不同部位肌肉做功大小有关。

    • >S农业科学
    • 基于XGBoost模型的安徽省土壤pH空间建模

      2023, 23(4):1472-1480. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01472

      摘要 (113) HTML (0) PDF 12.85 M (176) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤pH是土壤的基本属性之一,对土壤环境管理有重要作用。本文以安徽省为研究区域,选用气候、地形、生物等17个相关环境变量,利用XGBoost和随机森林模型建立安徽省土壤pH空间预测模型,对比两模型的预测精度,并估算了两种制图结果的不确定性。结果表明:与随机森林模型相比,XGBoost模型对安徽省土壤pH的预测精度更高。XGBoost模型中eta、max_depth、nrounds对于模型的精度均具有一定的影响,eta的变化对于XGBoost模型精度影响最大。MAP、Y、MRVBF、MAT、MRRTF、EVI对土壤pH建模有较大的影响,在两种模型的变量重要性排序中均重要。空间制图结果表明,两模型的预测结果大体趋势相同—安徽省土壤 pH 呈“南酸北碱”的趋势,但两者在部分地区的结果仍有区别。

    • >TB一般工业技术
    • 基于2-PCR_2-UPS并联机构的运动学分析与工作空间

      2023, 23(4):1481-1487. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01481

      摘要 (98) HTML (0) PDF 9.32 M (179) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对当前快递行业每天需要大量的工作人员对快递件进行码垛、分拣,本文提出一种2-PCR_2-UPS非对称的并联机构,同时可运用于其他行业产品的码垛与分拣。利用SolidWorks软件中对2-PCR_2-UPS并联机构进行建模;根据螺旋理论对2-PCR_2-UPS机构的自由度进行分析,并结合修正的G-K(Grübler-Kutzbach)公式验证其正确性;在求解机构的运动学逆解过程中主要运用闭环矢量法,使用MATLAB程序语言绘制得出机构工作空间;在Adams软件中建立虚拟样机进行仿真分析。2-PCR_2-UPS机构有3移(沿着X、Y、Z三轴方向上的移动)和1转(围绕Z轴的转动)的四个自由度,工作空间呈现对称分布、范围较大,运动性能良好。2-PCR_2-UPS机构结构简单、快捷,工作空间大,可以代替人工进行码垛与分拣工作,大幅提升工作效率。

    • >TE石油、天然气工业
    • 多种驱替方式后储层物性及剩余油变化规律研究——以GD油田中一区Ng3单元11-检11井区为例

      2023, 23(4):1488-1493. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01488

      摘要 (111) HTML (0) PDF 2.63 M (286) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前GD油田中一区Ng3单元11-检11井区经历了水驱、聚合物驱、后续水驱及非均相复合驱等多种驱替方式开发。探索多种驱替方式后的储层物性及剩余油分布变化规律对高含水期油藏进一步挖潜,特别是GD油田中一区Ng3单元的进一步稳产、增产具有重要意义。以中一区Ng3单元中11-检11井区为研究对象,综合利用密闭取芯井及开发动态资料,对注水、注聚及非均相复合驱等多种驱替方式后的油藏物性变化规律及剩余油分布进行了研究。结果表明,与聚合物驱前相比,聚合物驱后的储层非均质性得到了一定改善;对正韵律储层,聚合物驱后底部层位储层非均质性在聚合物驱后进一步增强,而其他部分层位的储层非均质性减弱;对于复合正韵律储层,分段水洗明显,各韵律段中下部水洗较强,各韵律段上部水洗弱、剩余油富集。非均相复合驱前后的储层孔隙度分布变化差异小,但非均相复合驱后储层的非均质性变强。该研究对GD油田中一区及类似油藏的开发具有重要意义。

    • 强底水砂岩油藏水平井含水上升模式及不同开发阶段下产水规律影响因素——以塔河油田九区为例

      2023, 23(4):1494-1517. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01494

      摘要 (111) HTML (0) PDF 67.54 M (325) 评论 (0) 收藏

      摘要:强底水砂岩油藏生产中后期,进入中高含水期,底水锥进现象突出,产量递减严重,需采取排水控锥等调流场措施维持正常的生产,明确油藏的含水上升规律的主控影响因素及含水上升模式能有效的指导调流场工艺措施的实施。基于塔河油田九区生产现状,对井区水平井产水情况进行了统计,总结了现阶段井区水平井含水上升模式图版;根据井区地质及工程特征,结合不同生产阶段条件下的含水上升规律模式,在时间与空间上定性分析了油藏含水上升规律的主控因素;结合灰色关联法及机器学习方法计算不同区域不同生产阶段各影响因素的关联度,在时间与空间上定量分析油藏含水上升规律的主控因素。结果表明:现阶段塔河油田九区水平井含水上升模式图版为:爬坡型、阶梯型、快速水淹型和开井水淹型四种。结合定性定量分析,生产初期含水上升规律的主控因素为:构造位置、避水高度水平井井段与古河道方向夹角;开采中期含水上升变化规律由层内夹层展布为主,储层非均质性为辅;后期流场调节主要受储层非均质性及夹层展布影响。为不同生产阶段条件下的提液控液及流场调节等工艺措施的实施提供一定的理论指导。

    • 深层低渗透砂砾岩油藏注CO2吞吐提高采收率实验研究

      2023, 23(4):1518-1525. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01518

      摘要 (116) HTML (0) PDF 2.91 M (154) 评论 (0) 收藏

      摘要:深层低渗透砂砾岩油藏地层天然能量较低,压裂后产能递减较快,并且由于地层水敏性以及非均质性较强,采取注水开发的效果较差,采出程度较低。为进一步提高此类油藏的开发效率,开展了注CO2吞吐提高采收率实验研究,分析了生产压力、焖井时间、吞吐周期以及岩心渗透率对吞吐采收率的影响,并结合核磁共振分析实验研究了CO2吞吐微观孔隙动用特征。结果表明:生产压力越低、焖井时间越长,吞吐采收率越高;随着吞吐周期的增加,周期吞吐采收率和换油率均逐渐降低;岩心的渗透率越大,不同周期的吞吐采收率就越高;注CO2吞吐的最佳生产压力为26MPa,最佳焖井时间为8h,最佳吞吐周期为5次。岩心的孔隙结构对CO2吞吐过程中原油的微观动用特征影响较为明显,大孔隙发育较少、物性较差的岩心,吞吐初期主要动用大孔隙中的原油,而吞吐后期采收率的贡献主要来自小孔隙,此类岩心整体采出程度较低;而对于大孔隙发育较多、物性较好的岩心,大孔隙中原油的动用程度一直高于小孔隙,并且总体采出程度较高。S-1Y井实施注CO2吞吐措施后,日产油量明显提升,含水率明显降低,取得了较好的增油效果。

    • 偏磨抽油杆接箍力学性能及承载能力分析——以塔河油田抽油杆接箍断脱为例

      2023, 23(4):1526-1533. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01526

      摘要 (98) HTML (0) PDF 11.83 M (248) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对塔河油田抽油杆接箍在采油生产过程中,易发生磨损现象,而导致抽油杆接箍断脱失效的问题。以直径为25mm抽油杆,基体材料为35CrMo接箍为研究对象,考虑接箍壁厚受磨损程度的影响,应用有限元方法,开展抽油杆接箍在拉压载荷作用下受力分析和承载范围分析。通过拉压试验测试和数值模拟结果对比分析并验证数值方法可靠性基础上,开展了拉压载荷在20KN-250KN下不同磨损量抽油杆接箍的力学性能分析。研究表明,等效应力和接触应力均随着载荷增大而增大,无磨损接箍在受力范围内均能满足应用要求。但由于接箍出现偏磨,其等效应力与接触应力分布对称性变差,且磨损严重时,其承载能力严重下降,断脱风险加大。

    • >TK能源与动力工程
    • 含球形相变胶囊的混合储能水箱特性模拟研究

      2023, 23(4):1534-1541. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01534

      摘要 (130) HTML (0) PDF 6.49 M (164) 评论 (0) 收藏

      摘要:储能水箱是在太阳能光利用过程中的重要元件,是协调未来能源供需平衡,解决可再生能源空间不足的有效方法之一。本文是对含有相变胶囊的混合储能水箱特性进行模拟研究。采用RT35作为相变材料,水作为传热流体,创建了储能水箱的含相变胶囊的数值模型,模拟水箱内部的蓄热过程,探究水箱内热分层机理。水箱内部温度为278.15K,入口温度为353.15K,采用了理查德森数、平均蓄热率和平均蓄热密度作为储能水箱的储能评价指标,对不同的相变胶囊高度、不同的入口流速以及不同的相变胶囊尺寸进行了模拟实验。实验结果表明,随着相变胶囊距水箱底部的高度越高、相变胶囊直径越小,理查德森数越大,平均蓄热率和蓄热密度越大。入口流速越小,理查德森数越大,平均蓄热率和蓄热密度越小。相变蓄热胶囊内相变材料一半进行液化所需的时间与入口流速、相变胶囊尺寸成反比,与相变相变胶囊的距水箱底部的高度成正比。

    • >TM电工技术
    • 基于间隙度的变换器早期故障诊断方法

      2023, 23(4):1542-1548. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01542

      摘要 (117) HTML (0) PDF 4.69 M (215) 评论 (0) 收藏

      摘要:变换器早期故障特征微小,极易被电网复杂工况信号淹没,因此早期故障诊断可以避免电力系统故障发酵,保证供电安全。但传统基于电流、电压残差信号的方法难以实现早期故障诊断,而引入间隙度作为一种新的度量工具,可以由系统内部距离判断早期故障。首先通过分析元件故障特性及卡尔曼滤波器观测的输出状态,建立早期故障模型;再以系统标称模型为基准,将系统间的间隙度作为早期故障诊断特征;最后设定间隙度阈值判据进行早期故障类别和故障强度诊断。通过仿真实验搭建变换器模型,验证以间隙度为度量工具实现变换器早期故障诊断的有效性,通过与传统残差阈值方法比较,本文方法可以有效提高变换器早期故障诊断灵敏度同时降低误判率。

    • 基于Hadoop分布式计算的混合神经网络负荷分类模型

      2023, 23(4):1549-1556. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01549

      摘要 (87) HTML (0) PDF 6.24 M (667) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了对电力物联网背景下的海量负荷数据进行精细化分析,从中提取用电模式,提出一种基于Hadoop分布式并行计算的混合神经网络分类模型。首先,基于时间维度的一维卷积神经网络(1DCNN)搭建“负荷特征提取器”;其次,使用长短期记忆网络(LSTM)搭建“序列分类器”;最后,将该“混合神经网络分类方法”在Hadoop平台上搭建,实现算法的并行化运行,以适用于海量负荷曲线的高效辨识。使用标准时序数据与真实负荷数据测试该方法的分类性能,算例结果表明所提分类方法具有较高的分类精度,经并行化处理后有效提高了负荷数据的处理效率。

    • 基于CEEMDAN和TCN-LSTM模型的短期电力负荷预测

      2023, 23(4):1557-1564. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01557

      摘要 (433) HTML (0) PDF 2.89 M (384) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对短期电力负荷数据随机性强,难以实现准确预测的问题,提出了一种基于自适应噪声完备集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)和TCN-LSTM(temporal convolutional network- long short-term memory network)混合模型的预测方法。该算法先使用CEEMDAN方法将负荷数据分解为一系列相对平稳的子序列。同时为了降低后续计算规模,通过引入排列熵的方法将各子序列进行重组。然后,将各个重组序列输入到TCN-LSTM组合模型中,利用TCN模型提取特征并构建序列的特征向量,再基于LSTM模型对其进行训练及预测。最后把全部预测值进行相加得到完整的预测负荷值。通过使用欧洲某地真实负荷数据进行验证,结果表明该算法与其它常见的预测算法相比具有更高的预测精度,可为负荷预测等研究工作提供相关参考。

    • 考虑负荷聚合商的源荷双侧合作协同运行策略

      2023, 23(4):1565-1572. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01565

      摘要 (92) HTML (0) PDF 3.54 M (175) 评论 (0) 收藏

      摘要:为应对可再生能源出力间歇性对电能供需实时平衡带来的挑战,利用供给侧与需求侧相互配合的运营模式,进而提出考虑负荷聚合商参与的源荷合作博弈优化模型。首先,构建考虑负荷聚合商的源荷合作运行基本框架,以解决源侧可再生能源出力波动性带来的电能供需供应难题。其次,计及源侧发电成本、弃风成本,荷侧需求响应成本,构建源荷双侧支付函数模型;并以源荷合作运行总成本最低为目标函数,以保证各参与主体的运行经济性。再次,基于Shapley值分配法,提出合作运行联盟内源荷双侧的成本分配策略,从而保证合作运行联盟的稳定性。最后利用算例仿真验证所提源荷合作运行策略的可行性与有效性,结果表明该策略可减小负荷峰谷差、减少火电机组出力、提高可再生能源消纳量、降低源荷双侧运行成本,对系统的经济环境效益具有积极作用。

    • 高功率钛酸锂电池性能研究

      2023, 23(4):1573-1579. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01573

      摘要 (83) HTML (0) PDF 8.01 M (657) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了更好的满足航空、军事以及能源器件对于高功率化学电源的需求,本研究对于LTT65系列电池进行了优化,控制原有电池其它参数不变的同时,使得内部颗粒变小,优化后的电池对于放电倍率进行了提升。针对改进后的电池,本文首先对于电池的放电性能进行测试,得到放电深度的具体数值,其次根据电池放电后的电压回升问题通过HPPC(Hybrid Pulse Power Characteristic)方法对于内阻进行测试和计算。结果表明,电池在高SOC(State of Charge)状态下内阻伴随着放电率的增加而减小,电池在较低SOC状态下内阻增加,呈现出一定的复杂趋势。最后对于该倍率状态下的电池温升进行分析,得到了电池温度会随着电池放电倍率的增加将会出现拐点的结论,电池的温度拐点出现在45C,最大温度值为63℃,温升值为38℃,而后根据实验结果对于电池不同倍率下的温升、热功率等参数进行测定,对于电池的放热特性进行了整体研究。

    • >TN电子技术、通信技术
    • 基于正交拉丁方多位纠错算法的数据可靠性存储设计

      2023, 23(4):1580-1588. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01580

      摘要 (98) HTML (0) PDF 5.16 M (185) 评论 (0) 收藏

      摘要:地震勘探过程中采集点多数据量大,面对海量数据的存储与转发,需要配置安全性可靠性更高的存储设备与存储方法,本文以系统级加固为基础,设计了基于ECC代理的大数逻辑可解正交拉丁方(OLS)编码方法,为每16个数据添加16个奇偶校验位,通过构建校验矩阵来纠正多位翻转错位。经过ZYNQ7000 FPGA平台的设计及仿真验证,排除了单事件扰乱、实现了多功能扰乱控制电路中单事件中断的保护、及单双错误的纠正。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 双通道立体图像质量评价方法的研究

      2023, 23(4):1589-1597. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01589

      摘要 (103) HTML (0) PDF 15.21 M (230) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对立体图像质量评价问题,基于人眼观测图像的感知特性,提出一种双通道立体图像质量评价算法。首先,获取双目视图的拉普拉斯金字塔序列构建融合图,采用并行域分解多权重化策略提取双目局部质量感知特征;然后,结合视觉平衡特性引入语义特征通道提取双目高层次语义特征;最后,在支持向量回归的基础上得到双通道主客观图像质量评价值的关系映射。双通道网络集成了包含视差信息的多局部细节特征与全局语义特征,在LIVE 3D 立体图像库进行性能测试,结果表明,算法所得预测值与主观评价值间具有良好的一致性。

    • 基于改进YOLOv5的X射线图像危险品检测

      2023, 23(4):1598-1606. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01598

      摘要 (274) HTML (0) PDF 8.62 M (398) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前安检甄别工作主要依靠人工完成,但巨大的工作量使自动安检成为必然趋势。为了在保证精度的前提下轻量化模型,并进一步克服X光安检图像存在物品重叠遮挡、背景干扰严重等问题,提出了一种基于YOLOv5的改进模型。该模型采用Ghost模块对原模型进行剪枝处理;引入坐标注意力机制,使网络在训练中更好地聚焦危险品,生成更具分辨性的特征;采用传统数据增强策略与Mixup数据增强策略相结合的方式来改善模型的泛化能力和鲁棒性。实验结果表明,改进模型的参数量和模型大小比原模型分别减少了17.3%、16.1%,改进模型在SIXray和OPIXray数据集上的mAP比原模型分别提高了2.3%、5.7%。所提出模型在轻量化的同时能够进一步提高检测能力,满足实时检测要求,具有较好的应用价值。

    • 面向三维残缺点云图像的数据精简方法

      2023, 23(4):1607-1614. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01607

      摘要 (74) HTML (0) PDF 10.84 M (184) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决残缺点云模型数据精简时边界特征容易失真的问题,以汽车覆盖件中的薄壁类零件为研究对象。提出一种保留残缺点云边界特征的数据精简方法。借助KD-tree建立数据索引结构,获取数据点最近邻,并通过邻域点拟合出微切平面的方法,计算出点云数据的法向量。利用法向量夹角大小关系,选取边界以及孔洞特征点的初始种子点。再根据欧氏距离实现初始种子点的邻域搜索,从而完成边界以及孔洞邻域特征点的提取。根据曲率精简的方法,对非特征点进行数据精简,最后,合并特征点云与非特征点云,实现对残缺点云模型的数据精简。将随机精简法、曲率精简法分别用于点云模型精简处理,结果表明:相比于其他两种方法更好地保留了模型边界以及孔洞邻域特征数据点,并标准偏差以及曲面表面积变化率优于后两者且变化相对稳定。

    • 高维数据组合关联关系挖掘方法

      2023, 23(4):1615-1624. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01615

      摘要 (84) HTML (0) PDF 8.97 M (272) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对经典挖掘算法挖掘效率低、主观性强、生成关联关系过多的问题,从样本筛选和关联规则生成两个方面设计一种面向高维数据关联规则挖掘的新型算法(Mining Multidimensional Association Rules By Combination, Marc)。该算法通过计算样本的分布系数和删除阈值,综合自定义支持度在初读数据集时对样本进行双重筛选,在挖掘之初降低弱样本影响。在频繁项和关联规则生成时以样本关系表和样本全关系组合模式挖掘信息,降低挖掘过程的复杂性和资源消耗。经试验分析,Marc算法挖掘出的频繁项和关联规则数量显著降低,在挖掘效率和内存消耗上均优于Apriori、FP-Growth和Eclat算法,且维度越高,数据集越大,优势越明显,Marc算法频繁项和关联关系挖掘的精度为100%。

    • 基于区块链的粮食防伪溯源系统的设计与实现

      2023, 23(4):1625-1634. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01625

      摘要 (107) HTML (0) PDF 8.39 M (210) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对粮食溯源系统的安全问题,传统的中心化存储数据在各企业之间存在着信任问题,消费者在进行溯源查询时同时存在着安全问题。以大米为研究对象,构建粮食供应链溯源模型,搭建基于Hyperledger Fabric的防伪溯源系统,设计数据上链以及查询的智能合约。组织节点添加作物生成编号并关联溯源ID,将二维码、溯源ID与区块链相结合实现防伪溯源,设计本地及链上双存储方式并进行数据校验后返回信息。为保障二维码的安全性,应用改进RSA加密算法生成密钥对,使用公钥加密,私钥解密的形式对溯源ID生成加密二维码,消费者解密时从链上获取私钥对密文解密获取溯源ID。设计小程序并验证改进RSA算法的有效性,将小程序运用在区块链溯源并进行测试应用。测试结果表明,具有防篡改功能的区块链网络与小程序结合可以满足消费者溯源查询的基本需求,可以实现更安全快捷的溯源模式,保障了粮食信息的安全性。

    • >TU建筑科学
    • 衬砌-锚杆加固碹窑民居的力学行为及稳定性分析

      2023, 23(4):1635-1641. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01635

      摘要 (51) HTML (0) PDF 13.31 M (190) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高碹窑民居的安全性能,提出了一种碹窑民居衬砌-锚杆加固技术,通过数值模拟研究方法,分析了加固碹窑民居的力学行为和稳定性能,研究了加固体系的力学机制。研究发现,衬砌结构作为传力构件,可与拱券结构共同传递窑顶自重荷载。加固结构可有效减小接触面的切向应力,同时改变切向应力的分布形态。碹窑民居加固后,最大强度折减系数由2.0增加至5.6,其稳定性能显著提升。衬砌结构左、右两侧拱顶、外侧窑腿及拱脚部位弯矩较大,该部位钢筋网应适当加密,以增大弯矩承载力。

    • 冷弯薄壁型钢-OSB双向板组合楼盖试验研究

      2023, 23(4):1642-1649. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01642

      摘要 (71) HTML (0) PDF 7.95 M (167) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究冷弯薄壁型钢与OSB板连接而成的双向板组合楼盖的抗弯承载力性能,设计制作了一个3.7 m×3.7 m的足尺组合楼盖试件,在四边简支条件下对其进行单调静力堆载试验,并建立了冷弯薄壁型钢-OSB板组合楼盖的非线性有限元分析模型。在此基础上,通过改变OSB板梁腹板高度、冷弯薄壁型钢板厚度与螺钉间距来分析各参数对组合楼盖受力性能的影响。试验结果表明:OSB板与冷弯薄壁型钢能够很好的协同工作,变形符合平截面假定。试件X与Y两个方向上的组合承重梁荷载-挠度曲线变化情况基本一致;随着梁腹板高度、钢板厚度的增加,组合楼盖的抗弯承载力明显增加;梁底冷弯薄壁型钢与OSB腹板的端部构造可以有效减小钢木接触截面的滑移变形。可见该组合楼盖双向受力性能良好,增加梁腹板高度,增大钢板厚度与适当减小螺钉间距均能提高楼盖的承载能力。

    • 上覆压力对湛江组结构性黏土触变性的影响机制

      2023, 23(4):1650-1657. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01650

      摘要 (63) HTML (0) PDF 23.00 M (168) 评论 (0) 收藏

      摘要:上覆压力对湛江组结构性黏土触变性具有显著的影响。上覆压力大小不同,导致湛江组结构性黏土触变性强弱不同,使得湛江组结构性黏土地基强度恢复程度存在差异。研究上覆压力对湛江组结构性黏土触变性的影响机制,有助于深入了解上覆压力造成地基强度恢复程度不同的本质原因。在不同上覆压力作用下对扰动后的湛江组结构性黏土在不同静置龄期进行直接剪切试验和扫描电镜试验,探究土体的触变强度比率随上覆压力变化规律以及土体的微观结构演变规律,从宏微观角度阐明上覆压力对湛江组结构性黏土触变性影响机制。结果表明:在相同上覆压力作用下,随着静置龄期增长,土体抗剪强度和触变强度比率增大,触变强度比率与静置龄期呈乘幂函数关系,土体的概率熵和颗粒分布分维数均下降,土颗粒往团聚化发展、排列定向性逐渐加强:静置龄期相同时,随着上覆压力的增大,土体抗剪强度增大,但随着静置龄期的增长,土体触变强度比率减小,触变强度比率与上覆压力呈一次函数关系,土体概率熵和颗粒分布分维数下降的幅度减小,土颗粒往团聚化发展和排列定向性增长的速率变慢。

    • 基于SMP准则的冻融受荷岩石损伤软化模型

      2023, 23(4):1658-1664. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01658

      摘要 (62) HTML (0) PDF 3.66 M (132) 评论 (0) 收藏

      摘要:运用损伤理论研究岩石的本构关系一直是岩石力学的热点问题。为进一步深入研究岩石的本构关系,本文根据现有损伤理论,基于SMP破坏准则,采用双参数Weibull统计损伤分布描述岩石微元体的破坏,定量分析了冻融受荷岩石损伤软化规律,构建了冻融受荷岩石统计损伤软化模型,并运用峰值点的偏导数方法确定其参数,最后引用前人相关力学试验数据对模型的合理性进行验证。研究表明:所建的预测模型曲线可以表征岩石的损伤变形,验证了冻融受荷岩石损伤软化过程的一般规律;运用SMP准则可以对冻融-荷载作用下岩石变形特性进行刻画,为冻融荷载作用下岩石变形破坏机制提供了思路。

    • 不同材质腰梁对锚索预应力损失的影响研究

      2023, 23(4):1665-1674. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01665

      摘要 (63) HTML (0) PDF 14.74 M (585) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究不同材质腰梁对锚索预应力损失规律的影响,依托青岛海天中心桩锚支护深基坑工程,结合现场实测和ABAQUS有限元数值模拟,阐明了3种不同材质腰梁作用下锚索预应力变化规律,并将模拟结果与实测结果进行了对比分析。结果表明,模拟结果与实测结果变化规律基本一致;锚索预应力随时间的变化趋势较为平缓,分为快速下降、稳定变化和基本稳定3个阶段;加载过程中,锚索应力由自由段向锚固段传递,逐渐传递到支护桩及桩后土体;影响锚索预应力损失的主要因素为突然卸荷引起的锚索回缩、土体蠕变和岩土体流变变形。最后对比分析了GFRP腰梁、混凝土腰梁和钢腰梁作用下锚索预应力损失规律,整体损失率分别为6.89%、14.74%、16.84%,说明GFRP腰梁具有控制锚索预应力损失的绝对优势,研究成果可为类似深基坑工程的设计提供参考和借鉴。

    • 强降雨条件下电石渣堆场失稳特性研究

      2023, 23(4):1675-1682. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01675

      摘要 (74) HTML (0) PDF 14.71 M (163) 评论 (0) 收藏

      摘要:电石渣具有粒度细,碱性强,堆积时,表面易脱水松散,下部易固结。为分析电石渣堆场入渗及失稳破坏规律,基于相似理论与量纲分析法,建立弱透水基岩堆积体试验模型,研究了不同降雨强度下孔隙水压力、土压力及位移响应规律,得到了电石渣堆场破坏机理,并与Geo-studio有限元模拟相互验证。结果表明:孔隙水压力与土压力随着降雨强度增强而增加,且土压力响应最为迅速,堆积体不同位置入渗速率不同,坡脚>坡顶>坡中。不同雨强条件下,位移变化情况相反。随着降雨持续,堆场表面浆体溢流,在弱透水界面形成滞水层,发生浅层失稳破坏。大暴雨条件下,坡脚牵引失效与滞水层作用相结合导致失稳,暴雨条件下主要为滞水层作用导致堆场沿弱透水层发生浆体溢流直至滑动破坏。研究结果可为堆场稳定性分析评价提供参考。

    • 钢-聚丙烯混杂纤维超高性能混凝土受压细观数值模拟

      2023, 23(4):1683-1690. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01683

      摘要 (87) HTML (0) PDF 10.31 M (202) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用ABAQUS软件建立了钢-聚丙烯混杂纤维超高性能混凝土三维细观数值模型,对其轴心受压过程进行了数值模拟。通过对比轴心受压试验结果,验证了模型的合理性。在此基础上,拓展分析纤维掺量、长径比等参数对超高性能混凝土受压特性的影响,进一步分析压力作用下纤维增强超高性能混凝土机理。结果表明:随着钢纤维体积掺量增加,超高性能混凝土损伤发展变缓,单轴受压峰值强度略有提高,峰后延性明显增加;钢纤维长径比对超高性能混凝土受压应力-应变曲线的影响较小,但是更长的纤维更好地发挥了阻裂作用;在超高性能混凝土单轴受压过程中,钢纤维在峰值点前主要发挥骨架作用,在峰值点后主要发挥阻裂作用。

    • >U交通运输
    • 响应面法优化大比例厂拌热再生混合料参数

      2023, 23(4):1691-1697. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01691

      摘要 (62) HTML (0) PDF 6.22 M (135) 评论 (0) 收藏

      摘要:为对大比例厂拌热再生沥青混合料的工艺参数进行优化设计,选取RAP料掺量,RAP料预热温度,以及再生剂掺量为试验变量,选取动稳定度,低温小梁弯曲最大弯拉应变,以及冻融劈裂强度比为响应变量。使用Design-Expert软件中的Box-Behnken响应面优化设计方法,进行三因素三水平优化设计。其中,动稳定度,最大弯拉应变和冻融劈裂强度比分别作为混合料高温稳定性,低温抗裂性和水稳定性的衡量指标。RAP料掺量选取20%-40%,RAP料预热温度选取100 ℃-140 ℃,再生剂掺量选取6%-10%,响应变量均以最大值为优进行优化设计。得到以下优化结论:(1)RAP料掺量对于三个响应变量都有显著影响,而RAP料预热温度和再生剂掺量对动稳定度和低温小梁弯曲最大弯拉应变有较大影响,对冻融劈裂强度比影响较小。(2)优化得到最优解的RAP料掺量为25.69%,RAP料预热温度为131.59℃,再生剂掺量为8.29%。此时动稳定度为3 224.35 次/mm,最大弯拉应变为2 870.37 με,冻融劈裂强度比为89.2301%。且使用优化后的工艺参数进行试验,得到的结果与预测结果的误差都小于3%,证明优化结果可靠有效。

    • 考虑沥青混合料空隙率的蠕变特性及改进Burgers模型

      2023, 23(4):1698-1708. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01698

      摘要 (60) HTML (0) PDF 9.35 M (152) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了更为精确的分析不同空隙类型沥青混合料的抗变形性能的影响,本文在经典的Burgers模型上进行改进,添加了一个非线性元件,得到改进的Burgers模型,将模型的宏观参数转化为离散元PFC的微观参数,植入PFC程序,用于分析不同空隙特征沥青混合料的抗变形性能。结果表明:改进Burgers模型能较好的表征空隙率较大的沥青混合料的蠕变特性,且空隙率较大的沥青混合料在加载过程中相比与空隙率较小的沥青混合料的非线性蠕变变形更为明显,同时,改进Burgers模型可较好地预测在不同温度条件下不同空隙类型的沥青混合料的蠕变变形。用于研究大空隙特征沥青混合料OGFC-13时,当空隙率增大2%时,沥青混合料蠕变变形最大可增大1/2,当空隙率增大10%时,沥青混合料蠕变变形可增大近6倍。

    • 拱桥的理论极限跨径分析

      2023, 23(4):1709-1718. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01709

      摘要 (101) HTML (0) PDF 9.67 M (194) 评论 (0) 收藏

      摘要:大跨径拱桥是跨越江河峡谷富有竞争力的桥型之一,近年来,随着施工技术的进步和高性能材料的应用,拱桥正在不断突破自身跨径纪录,研究其理论极限跨径具有重要意义。本文综合考虑强度、面内稳定和面外稳定条件,分别基于抛物线拱轴线和悬链线拱轴线,采用理论推导获得了拱桥的极限跨径的解析公式,并由此考虑高性能混凝土、活性粉末混凝土和高强度钢等新材料的应用,针对混凝土拱桥和钢拱桥,分析其理论极限跨径随矢跨比和材料强度的变化关系。结果表明基于悬链线推导出来的理论极限跨径略小于基于抛物线推导的结果,但结果相差不大。在矢跨比1/5时,混凝土拱桥主拱采用R200活性粉末混凝土时的理论极限跨径可超过2000m,钢拱桥主拱采用Q690高强钢材时的理论极限跨径可超过2500m。

    • 基于弹塑性理论的软岩隧道最大变形量预测方法研究

      2023, 23(4):1719-1725. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01719

      摘要 (68) HTML (0) PDF 4.50 M (123) 评论 (0) 收藏

      摘要:软岩隧道支护时机选择和安全评价过程中,隧道边缘最大变形量是一个重要的参数。为了准确预测隧道边缘最大变形量,基于松动圈剪切滑移理论,利用Hoek-Brown准则推导得到最小支护应力,将其带入到隧道边缘位移公式中,得到圆形隧道边缘最大变形量的理论解。利用现有研究成果对本文提出的计算方法进行验证,并探究远场应力、岩体力学参数对最大变形量的影响规律,在此过程中得到如下结论:(1)分别利用现有数值模拟方法和本文算法对2条隧道最大变形量进行计算,对比结果表明,本文算法的误差均小于5%,证明了本文估算方法的合理性与准确性。(2)最大变形量与远场应力呈现正相关,与单轴抗压强度、参数mi呈现负相关。随着地质强度指标GSI的增加,敏感性均呈现减弱的趋势,当GSI较大时(超过40时),敏感性可近似忽略。(3)最大变形量与弹性模量、泊松比呈负相关,随着地质强度指标GSI的增大,敏感性并未产生显著的改变。

    • 基于博弈组合赋权-TOPSIS法的富水软岩山岭隧道塌方风险评价

      2023, 23(4):1726-1733. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01726

      摘要 (87) HTML (0) PDF 1.95 M (163) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高富水软岩山岭隧道塌方风险评价等级的精确性,提出了一种基于博弈组合赋权-TOPSIS法的隧道塌方风险评价模型。首先,在查阅相关文献并结合工程实际情况的基础上,构建了包括工程地质、勘查设计、组织管理和环境气候4个一级指标、16个二级指标在内的富水软岩山岭隧道塌方风险评估指标体系;其次,针对传统层次分析法在分析处理不确定性信息能力较弱的情况下,通过引入D数理论对其进行改进从而确定主观权重,提高了在确定权重值过程中专家对指标的偏好性,充分利用了专家的经验,为充分考虑所选评价指标间存在的相关性和冲突性,更加合理确定权重系数,本文优选CRITIC法确定客观权重,通过采用博弈论将主、客权重值进行组合优化,得出最优综合解经加权规范化后基于TOPSIS法进行风险等级判定;最后,运用该评价模型对黄砂隧道中的5个样本隧道区段进行了实例分析。研究结果表明:进出口样本隧道段风险等级均为3级,而其他隧道洞身段风险等级均为2级,经勘查了解到隧道进出口区段相较于隧道洞身本身存在偏压、涌水等不利因素,因此评估结果与实际情况相吻合,验证了该模型具有一定的适用性。

    • Maxsurf Motions模块在船舶耐波性上的应用与验证

      2023, 23(4):1734-1746. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01734

      摘要 (120) HTML (0) PDF 14.29 M (170) 评论 (0) 收藏

      摘要:船舶作为海洋中最主要的运动物体,其在海浪中的运动问题,是船舶适航性、耐波性的基础,同时也是船舶设计建造中的关键步骤。本文采用Maxsurf Motions模块对4种国际标准船模进行了耐波性计算,验证了Maxsurf Motions中的切片理论和面元法的计算精度与可靠性,探讨了Motions程序在船舶耐波性分析中的可行性,分析了Motions模块计算误差的原因。结果表明,Motions模块对船舶运动响应以及波浪增阻的计算精度基本令人满意。对于附加质量系数和阻尼系数,Motions在中高频波段的计算精度较高。本文对Maxsurf Motions的应用起到一定的借鉴和指导作用,同时也提供了一系列耐波性计算的验证算例。

    • >V航空、航天
    • 不同侧风类型影响下的飞机尾涡数值模拟研究

      2023, 23(4):1747-1759. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01747

      摘要 (120) HTML (0) PDF 14.96 M (270) 评论 (0) 收藏

      摘要:在航空飞行中,低空风切变极易对处在起飞爬升或进近着陆阶段的飞机带来安全隐患,严重时会导致飞机失速甚至坠毁。低空风切变往往还具有持续时间短、尺度小、突发性强等特点。因此在我国民航和通用航空业高速发展的背景下,加强对飞机遭遇低空风切变的数值模拟仿真和研究具有重要意义和实际价值。采用SST模型并使用FLUENT计算尾涡演化,通过构建H-B尾涡耗散二维模型,应用ANSYS FLUENT UDF(User Defined Function)编译环境侧风不同的七种情况进行尾涡耗散机理的数值模拟,通过对比成都双流机场实地探测的尾涡发现在非线性垂直切变影响下侧风和涡诱导速度的叠加会导致尾涡对周围的压力分布不对称,引起尾涡对倾斜。

    • 飞机在牵引转弯工况下的运动轨迹仿真与分析

      2023, 23(4):1760-1765. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01760

      摘要 (93) HTML (0) PDF 2.46 M (199) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了降低民航飞机在牵引车牵引转弯工况中与机场其他设备发生磕碰的事故率,提高民航牵引安全,基于PRT法(直角坐标—极坐标—切线法)建立了飞机—牵引车系统在牵引转弯工况下的运动学模型,采用MATLAB迭代计算并探究了民航飞机在牵引车牵引转弯工况中的运动轨迹特性及飞机前轮转角变化情况,分析了不同牵引车轴距和抱轮机构位置对于飞机运动轨迹及飞机前轮转角变化情况的影响。结果表明:减小牵引车轴距及前移抱轮机构位置可以有效提高飞机在牵引转弯工况中的转向灵活性和运行安全性,以供在实际生产及设计过程中参考。

    • 基于需求不确定性的分层网络设计研究

      2023, 23(4):1766-1771. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01766

      摘要 (93) HTML (0) PDF 2.36 M (176) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究在需求不确定影响下的分层航空运输网络优化设计问题,以确定型分层运输网络模型为基础,将优化目标设置为可能的需求场景下期望网络运行成本最小。提出基于需求不确定性的分层网络设计模型,同时给出网络中O/D路由的求解方法。以某年我国的实际航空运输数据为例,计算分析确定型和不确定型分层网络设计模型所得到的运输网络在需求不确定影响下的成本鲁棒性。结果表明,本文提出的模型具有更好的成本鲁棒性。

    • >X环境科学、安全科学
    • 基于现场检测的邢台百泉泉域岩溶水硝酸盐氮形成特征

      2023, 23(4):1772-1780. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01772

      摘要 (78) HTML (0) PDF 13.59 M (173) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了揭示邢台百泉泉域岩溶地下水中硝酸盐影响因素及成因,采用便携式分光光度计建立了水中硝酸盐氮现场快速定量检测方法,通过水文地质结构和水化学分析,研究了百泉泉域岩溶地下水中硝酸盐氮的分布特征及其与常规水化学指标之间的关系。实验结果表明:硝酸盐氮在0.60~30.00 mg/L浓度范围内线性关系良好,方法检出限为0.2 mg/L,现场检测与实验室标准方法检测结果之间的相对标准偏差为0.23%~6.70%,差异性检验结果为t=0.984,表明两种检测方法测定结果一致。硝酸盐氮分布特征表明:防污性能较差的百泉泉域西北部岩溶裸露区和东部被第四系上更新统砂砾石含水层直接覆盖的部分岩溶水排泄区硝酸盐氮浓度较高;径流区硝酸盐氮浓度整体较低;采样点岩溶地下水中硝酸盐氮浓度均在地下水质量标准规定的I~III类水之间。研究区岩溶地下水水化学类型较为复杂,阳离子以Ca、Ca?Mg型为主,阴离子以HCO3、HCO3?SO4型为主,HCO3?Cl-Ca?Mg型和Cl?HCO3?SO4-Ca型地下水中硝酸盐氮含量较高,硝酸盐主要来源于城镇污水,受大气降水和农业活动影响较小。研究结果为建立地下水中硝酸盐氮现场检测标准方法及百泉泉域岩溶水资源的供水安全和生态保护提供了参考依据。

    • 化工厂地土壤重金属迁移模拟

      2023, 23(4):1781-1788. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01781

      摘要 (109) HTML (0) PDF 7.10 M (220) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤重金属污染是我国面临的重要生态环境问题之一,可能造成严重的生态环境问题,危害人类身体健康。本文根据南京某化工厂地的土壤地质和结构特征,通过数值模拟的方法开展重金属污染物砷在土壤中运移过程模拟。通过建立脉冲时间50天、70天、100天的土壤溶质运移模型以及不同饱和土壤含水率的模型,定量分析脉冲时间、土壤饱和含水率对重金属运移的影响。模拟结果表明,脉冲时间对土壤溶质运移具有促进作用,对浅层土壤尤为显著;随着脉冲时间的不断增加,对深层土壤的影响愈发明显。较高的土壤饱和含水率促进溶质的扩散;同时较高土壤饱和含水率对横向扩散促进作用更加明显,污染范围更大,促进污染物的下渗。

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