• 2021年第21卷第31期文章目次
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    • >TE石油、天然气工业
    • 管道泄漏检测中两个难点问题的研究进展

      2021, 21(31):13203-13210.

      摘要 (977) HTML (0) PDF 4.03 M (1339) 评论 (0) 收藏

      摘要:管道泄漏常常造成环境污染、财产损失和人员伤亡,由于其发生的隐蔽性,对管道泄漏的及时识别与准确定位具有重要的现实意义,但在检测中存在两个问题目前并没有得到很好地解决,即管道泄漏声发射应力波的频散问题、管网泄漏的检测成本(时间成本、传感器数目等)和检测精度之间的矛盾问题。本文围绕这两个问题,分别重点介绍了“管道泄漏模态声发射检测(连续型、突发型)”以及“管网泄漏检测(泄漏源定段、传感器布置、算法)”的国内外研究现状,梳理了众多文献间的区别和联系。最后分析了当前研究的不足,并对这两个问题的未来研究方向做出了展望。

    • >V航空、航天
    • 民航运输飞机重着陆研究综述

      2021, 21(31):13211-13220.

      摘要 (1031) HTML (0) PDF 3.19 M (1488) 评论 (0) 收藏

      摘要:飞行安全是民航运行的基础,飞机着陆时速度小、惯性大、运行环境复杂,是事故高发阶段。为了分析飞机重着陆研究现状,对国内外重着陆研究文献进行了评述。从仿真建模、机器学习等方法对重着陆智能诊断,利用定量分析法、定性分析法进行重着陆致因分析和风险评估,以及对重着陆的风险、数量和相关参数进行预测,对以上三个方面的现有研究的成果和不足进行了分析。由于飞行环境和人机交互过程中的复杂性、多变性、不确定性,民航飞机稳定控制系统和重着陆实时预测是未来的研究趋势。

    • 民用无人机交通管理体系架构及关键技术

      2021, 21(31):13221-13237.

      摘要 (773) HTML (0) PDF 4.61 M (2691) 评论 (0) 收藏

      摘要:民用无人机交通管理是无人机运行管理的核心。目前无人机交通管理的研究大都处于针对单一运行场景的策略制定和相关支撑技术方案的探讨和论证阶段,没有系统揭示无人机交通管理体系全貌和技术发展趋势。在分析国外民用无人机交通管理现状的基础上,设计了面向全谱系运行场景的民用无人机交通管理体系架构,涵盖典型运行场景、管理策略、运行生态。为支持无人机交通管理体系的实施,围绕无人机空域精细化管理、无人机运行安全与间隔管理、无人机交通引导与控制、无人机智能化设施规划与应用提出了11项关键技术,并分析了技术发展现状,总结了技术发展方向。研究结果表明:民用无人机交通管理应采用面向场景基于风险的分级分类管理策略,适应无人机运行生态的可持续发展需要;交通管理关键技术研究需考虑多场景、多类型、多阶段、交互性、大规模、高自主等因素,以安全、高效融入国家空域系统。

    • >O3力学
    • 基于库水位涨落与降雨耦合作用下新田崩塌体变形分析

      2021, 21(31):13238-13247.

      摘要 (672) HTML (0) PDF 37.69 M (39500) 评论 (0) 收藏

      摘要:三峡库区水位调动不断影响沿岸的地质条件,沿岸涉水滑坡与崩塌体变形严重,为分析水位变化与降雨对沿岸的作用,以新田崩塌体为研究对象,通过现场地质调查及工程测量,建立崩塌体计算模型,采用数值模拟方法对该崩塌体在库水位变化、降雨和二者耦合作用工况条件下的变形破坏进行分析,在二维模型中利用Morgenstern-Prince法对新田崩塌体在不同工况下进行稳定性计算,同时建立三维崩塌模型进一步研究崩塌体破坏机理,在数值模拟中监测应力、位移、孔隙水压力及等效塑性应变的变化,结果表明:水位骤降与强降雨同时作用下对对新田崩塌体的变形影响很大,同时在最不利工况下,利用计算结果建立崩塌体变形破坏的数值预测模型,为崩塌体的后期防治提供参考。

    • >P天文学、地球科学
    • 改进的布料模拟算法在多波束点云粗差剔除中的应用

      2021, 21(31):13248-13253.

      摘要 (845) HTML (0) PDF 8.78 M (1048) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前多波束滤波需要人工剔除的现状,在布料模拟滤波算法(cloth simulation filtering,CSF)基础上,提出了一种基于点云分割和自适应参数调整改进的CSF算法。先对多波束点云数据进行分割,然后根据点云数据的面积和标准差调整每块CSF算法的参数,再构建布料滤波模型剔除粗差点,最终将分割后的点云拼接生成水下地形点云数据。结果表明,本文算法与CSF算法相比,克服了过度滤波现象,而且对于不同地区与人工方法粗差点剔除比分别从1.03下降到1.01和从1.46下降到1.19;与人工剔除粗差相比,避免了遗漏粗差点,人工干预很少。

    • 秦皇岛市2001—2020年植被覆盖动态变化及预测

      2021, 21(31):13254-13261.

      摘要 (775) HTML (0) PDF 9.44 M (824) 评论 (0) 收藏

      摘要:本研究基于谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)遥感数据云端运算平台,利用1443景的Landsat Surface Reflectance(陆地卫星地表反射率数据)长时间序列遥感影像数据,使用归一化植被指数、像元二分模型、变异系数、线性回归分析和CA-Markov模型等方法监测秦皇岛市2001—2020年间植被覆盖度的动态变化,并预测了2025年的植被覆盖情况。研究表明:(1)2001—2020年,秦皇岛市20年间的植被覆盖度总体良好,整体上以中高植被覆盖度和高植被覆盖度为主,二者面积之和均达到总面积的65%以上;低植被覆盖度与中低植被覆盖度的面积之和均未超过20%。(2)河流、湖泊以及城区周边的植被覆盖度波动性较大,变异系数范围在0.8到3.2之间。(3)20年间秦皇岛市植被覆盖度明显变化的区域占57.7%,其中减少的区域占17.7%,增加的区域占40%,植被覆盖度基本保持不变的区域占42.3%,且人为因素仍是影响植被覆盖度变化的主要因素。(4)预测结果表明,秦皇岛市2025年仍以高植被覆盖度为主,占比达到47.4%,增长了0.9%,低植被覆盖度和中植被覆盖度分别减少了0.8%和0.4%,中低植被覆盖度和中高植被覆盖度均增长了0.1%。此研究可为秦皇岛市的环境治理、城市规划等工作提供数据参考和理论依据。

    • 一种自然通风防辐射罩的设计与研究

      2021, 21(31):13262-13267.

      摘要 (689) HTML (0) PDF 8.53 M (740) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了降低太阳直接辐射、散射辐射、下垫面反射辐射等对现有气象站中温度传感器的影响,本文设计了一种多导管式球形防辐射罩。首先对防辐射罩外形结构进行设计;然后通过计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)方法对风速、太阳辐射强度、太阳高度角等不同环境参数下传感器的辐射误差进行量化;接着,采用支持向量机(Support Vector Machine, SVM)算法训练预测模型;最后,利用外场辐射误差实验平台对其辐射屏蔽效果及算法预测精度进行验证。实验结果表明,辐射误差精度可降至0.05 ℃量级。可见,此防辐射罩降低辐射效果显著。

    • 基于CUDA架构并行算法的带地形AMT二维反演实现与应用

      2021, 21(31):13268-13276.

      摘要 (595) HTML (0) PDF 8.82 M (752) 评论 (0) 收藏

      摘要:并行计算是提高音频大地电磁(audio-frequency magnetotelluric method,AMT)数据反演效率的有效途径。本文在统一计算设备架构(compute unified device architecture,CUDA) 下开展带地形的AMT数据二维反演并行算法研究,旨在利用GPU强大的计算能力及并行计算技术实现高精度、快速度的AMT数据二维反演。首先利用有限元和自适应正则化反演算法实现AMT数据二维反演的串行化计算;然后在PGI Visual Fortran+ CUDA5.5环境下编写基于CPU+GPU的CUDA并行代码,将正演中的频率循环、反演中的模型灵敏度矩阵计算和反演方程正则化求解部分进行并行化处理;通过不同复杂程度的理论模型正反演模拟验证了该并行算法的有效性和准确性。不同模型和不同模式下的数值模拟结果对比表明,基于CPU+GPU的CUDA并行算法相较于传统的CPU串行算法,在灵敏度矩阵计算和反演方程正则化方面耗时更少,加速比最高可达10倍以上。最后将该并行算法应用于某矿区实测AMT数据的二维反演中,取得了较好的应用效果。

    • >Q生物科学
    • 鱼形仿生柔性翼结构设计及优化

      2021, 21(31):13277-13283.

      摘要 (755) HTML (0) PDF 5.97 M (1158) 评论 (0) 收藏

      摘要:以锦鲤为生物原型,开展了鱼形仿生柔性翼结构设计及优化研究。通过循环水池实验,表征出锦鲤游动姿态;基于折纸结构,建立鱼形仿生柔性翼结构模型,研究其驱动载荷和振动幅值的特性。设计正交试验,分析鱼形仿生柔性翼结构设计的主要几何参数对其性能的影响规律,并通过周期性运动对其性能进一步分析。结果表明:结构外板厚度、结构内板厚度和隔板角度对驱动载荷和振动幅值的影响依次增大。仿生柔性翼外/内板厚度、隔板角度依次为0.7mm/0.3mm、75°,其摆动姿态和实际锦鲤摆动姿态的最大偏差是8.13%。且该结构的极限屈服幅度远大于试验的最大屈服幅度,回弹性能好。

    • >R医药、卫生
    • 基于轴向功能梯度模型的人体胫骨运动力学特性分析

      2021, 21(31):13284-13291.

      摘要 (524) HTML (0) PDF 7.95 M (35930) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究人体胫骨运动状态时力学特性,采集健康志愿者下肢精细计算机断层扫描图(computed tomography,CT)数据,利用MIMICS构建人体胫骨轴向功能梯度精确三维模型,在ANSYS Workbench中仿真分析人体胫骨运动状态下的应力分布与位移变形情况。模拟正常位姿屈曲状态与动态膝外翻屈曲状态人体胫骨的应力与变形,研究结果表明:①正常位姿组应力集中现象主要发生在胫骨中下段的正面,而动态膝外翻组的应力集中现象主要发生在胫骨中段内侧;②在4种屈曲角度下动态膝外翻组最大等效应力比正常位姿组分别增加了38.8%、39.65%、34.95%、27.52%;③对于胫骨平台而言,两组仿真研究的最大等效应力相差不大,但是正常位姿组等效应力为胫骨内侧大于胫骨外侧,而动态膝外翻组为胫骨外侧大于胫骨内侧。因此相较于正常位姿,动态膝外翻屈曲时,胫骨的应力分布情况发生改变,最大等效应力显著增加,胫骨骨干中段以及胫骨平台外侧为易损区域,日常生活及体育运动时应避免出现动态膝外翻位姿。

    • >S农业科学
    • 木霉菌拌种对小麦生长和根际真菌群落的影响

      2021, 21(31):13292-13298.

      摘要 (523) HTML (0) PDF 4.55 M (700) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了了解木霉菌拌种对冬小麦生长和根际土壤真菌群落的影响,选取小麦种植后180 d的根际土壤,通过高通量测序技术研究分析了4株木霉菌拌种对小麦根际土壤中的真菌群落组成的影响,通过qPCR检测了根际土壤中真菌的绝对含量。结果表明:木霉菌拌种处理后降低了小麦根际土壤中真菌群落丰度,同时发现小麦产量与小麦根际土壤真菌群落均匀度(香农指数)和丰富度(OTUs数)呈反比,而与群落的优势度(辛普森指数)呈正比;通过田间病害调查和测产,结果显示,与未拌种处理相比木霉菌拌种降低了小麦纹枯病和茎基腐病引起的白穗率,其中哈茨木霉LTR-2和QT21990防效可达60% 以上,增产7.42%和6.94%(P<0.05)。

    • >TB一般工业技术
    • 基于比例故障率模型的柴油发动机视情维修决策

      2021, 21(31):13299-13306.

      摘要 (725) HTML (0) PDF 1.97 M (691) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高柴油发动机运行的可靠性,减少维修费用,建立了一种基于威布尔比例故障率模型的车用柴油机的视情维修决策模型。首先利用AIC准则选择了威布尔分布作为故障数据的最佳分布,然后使用PCA将润滑油中各种金属含量数据进行了加权融合,得到了更加全面有效的特征协变量,继而将处理后数据通过最大似然估计得到了模型参数估计值;再综合单位维修费用最小和可用度最大的原则,建立了综合维修优化模型,基于该模型求得了最优预防时间间隔以及相应的视情维修决策模型。最后通过同类型柴油发动机实例进行了分析和验证,结果表明,该方法可用于柴油发动机的视情维修决策,降低了维修的费用,提高了运行可靠性及可用度。

    • >TE石油、天然气工业
    • 加拿大X区块致密气藏层系优化研究

      2021, 21(31):13307-13312.

      摘要 (607) HTML (0) PDF 5.00 M (605) 评论 (0) 收藏

      摘要:当水平井井距较小时,邻井间的压裂裂缝相互串通,产生井间干扰,影响开发效果。目前水平井井间干扰研究主要关注水平方向的干扰,而纵向上的井间干扰却鲜有涉及。加拿大白桦地项目Montney组致密砂岩地层厚度达210 m、纵向包含7个连续小层,通过生产动态分析发现,采用三套井网开发时存在严重的纵向井间干扰。对此,本文汲取国内外同类型气田开发经验,深入分析白桦地致密砂岩气藏地质开发特征,将三套开发层系调整为两套开发层系。通过综合对比分析不同开发层系组合的开发效果,发现相较于三套开发层,采用两套开发层系时B、C、E层的水平井在水平段长度归一化到1 000 m时的平均最终可采储量(EUR)分别提高了61%、89%、42%,开发效果显著提升。此结果表明,调整纵向开发层系组合有利于白桦地致密砂岩气藏的高效开发。

    • CO2/H2S共存条件下集输管道选材的新方法及应用

      2021, 21(31):13313-13318.

      摘要 (592) HTML (0) PDF 2.89 M (708) 评论 (0) 收藏

      摘要:在CO2/H2S共存条件下集输管道中,管道发生腐蚀的可能性急剧增大,因此集输管道的选材至关重要。若选择管材级别较低,则会严重影响管道的正常生产;若管材级别较高,会引起经济成本的浪费。为了使集输管道在CO2/H2S共存条件下选材更加合理。在CO2/H2S共存腐蚀速率预测模型的基础上,提出了一种新的集输管道选材方法,新方法的步骤为:计算材质的均匀腐蚀速率,腐蚀速率应满足NACE 标准中腐蚀速率的控制值(小于0.076mm/a),结合管道的设计寿命、剩余强度和经济性评价,确定在CO2/H2S共存体系下集输管道的材质。以某油田集输管道为示例,根据新方法选择的材质与实验得到的管材结果一致,验证了新方法的准确性。集输管道选材新方法在保证集输管道安全运行的前提下,能够有效降低管材质选择的成本,有利于保证集输管道的安全性和经济性。

    • 高含水油水混合液黏度影响因素及计算模型

      2021, 21(31):13319-13327.

      摘要 (601) HTML (0) PDF 7.12 M (933) 评论 (0) 收藏

      摘要:掌握高含水油水混合液的黏度特性,对于高含水原油-水体系的管道输送具有重要指导意义。采用搅拌测黏法测定并研究了剪切率、含水率、温度、单一界面活性物质含量、组合界面活性物质含量对高含水油水混合液表观黏度的影响。结果显示,混合液表观黏度随剪切率的增大、含水率的增加、温度的升高而逐渐减小,呈现出剪切稀释性,而且该性质随着温度的升高或含水率的增加而逐渐减弱;混合液表观黏度随沥青质、胶质、蜡、机械杂质等单一界面活性物质含量的变化并没有显著规律性,而随组合界面活性物质含量的增加而逐渐增大;混合液表观黏度并不依赖于某一种界面活性物质,而是与原油中典型界面活性物质的总含量密切相关,受各种界面活性物质协同作用的影响。通过回归分析,建立了高含水油水混合液黏度计算模型,模型计算结果的平均相对偏差为7.8%。

    • >TH机械、仪表工业
    • 基于DBN-LSTM的滚动轴承剩余寿命预测模型

      2021, 21(31):13328-13333.

      摘要 (585) HTML (0) PDF 2.68 M (513) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对滚动轴承退化数据的复杂性和传统的寿命预测方法不能充分利用数据的相关性从而导致预测精度不高的问题,提出了一种基于融合深度置信神经网络(deep belief neural , DBN)和长短时记忆神经网络(long-short term memory , LSTM)的剩余寿命预测模型。该模型首先采用带通滤波降噪对滚动轴承振动数据进行去噪,然后依据均方根特征和峭度特征在轴承全寿命周期内的趋势图确定模型的预测起始点;其次利用优化后的4层DBN网络完成深度特征提取并用于LSTM的训练与测试。通过轴承全寿命周期试验证明提出模型的可靠性,并且与传统LSTM、BP(back propagation)神经网络和DBN-BP模型的预测结果进行对比,验证了本文模型的有效性。

    • 多工况下的桥式起重机有限元分析及优化设计

      2021, 21(31):13334-13341.

      摘要 (600) HTML (0) PDF 7.19 M (1142) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对桥式起重机在多种工况下的不同载荷组合的强度、刚度、稳定性的检测和实验难以实现的问题,以桥式起重机为研究对象,通过SoildWorks建立三维模型,导入Midas NFX有限元仿真分析软件,设计在多种工况下切实可行的桥架结构模型实验方案,开展线性静力分析、疲劳分析和屈曲分析,对起重机主梁的强度、刚度和稳定性进行有限元分析研究,结果表明,该桥式起重机静强度,静刚度,疲劳强度和稳定性均满足设计规范要求,且整体结构还有较大的优化空间,采用智能优化算法—镜面反射算法对起重机金属结构设计参数作优化分析,提出了改进方案,极大地减轻结构的质量,为后续同类型结构设计提供了科学的参考。

    • >TK能源与动力工程
    • 考虑风光不确定性的综合能源系统规划设计方法

      2021, 21(31):13342-13348.

      摘要 (642) HTML (0) PDF 2.09 M (989) 评论 (0) 收藏

      摘要:在能源互联网飞速发展的背景下,综合能源系统逐渐成为能源低碳高效运行的重要实现方式。为了实现综合能源系统配置的合理规划,文章提出了一种考虑风光不确定性的综合能源系统多目标规划模型。通过结合序列分布概率的典型曲线挖掘方法获得风光的典型出力曲线,减小可再生能源出力描述不确定性对配置的影响。以综合能源系统运行成本最低、系统电网供电率最低为优化目标,采用基于混合博弈决策的改进型多目标粒子群算法对规划模型进行求解和Pareto解集决策,生成满足决策者的不同偏好需求的配置结果。并对影响系统规划的关键参数进行敏感性分析。基于我国某综合能源示范工程的实际数据,给出了规划方案,仿真结果验证了该方法的有效性。

    • 相变热沉结构瞬态仿真计算

      2021, 21(31):13349-13353.

      摘要 (675) HTML (0) PDF 7.54 M (665) 评论 (0) 收藏

      摘要:弹载电子设备体积小、重量轻、热耗高,且与外界绝热,散热问题是一难题。利用弹载电子设备短时间工作和相变材料高潜热的特性,进行相变材料散热结构一体化设计,优化传热路径,通过相变储能解决弹载电子设备短时间工作散热问题。为了评估相变材料结构作为热沉的散热效果和热设计符合性,提出一种相变过程等效比热容的瞬态仿真计算方法,并通过试验测试验证仿真结果,对比仿真计算与试验测试结果,两者最大相差2.5℃,为2.47%。试验结果表明仿真计算结果准确,相变材料等效比热容计算方法可行,为电子设备相变热沉散热结构瞬态仿真提供了新思路,新方法。

    • 带有仿生环形剪切腹板风机叶片抗弯强度

      2021, 21(31):13354-13360.

      摘要 (592) HTML (0) PDF 4.29 M (541) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着风力机叶片日趋长展化,对其抗弯性能的要求也日益提高。受毛竹竹节规律性分布及其隔板支撑竹竿结构的启发,本文提出在叶片内部添加环形剪切腹板,建立带有环形剪切腹板的叶片受力模型,利用MATLAB软件,以一台750kW风力机为研究对象进行数值仿真,得到翼型截面惯性矩Iy,最大应力σmax和翼型相对厚度减小量ΔD分别随内弦长与外弦长之比?和叶片展长x的变化趋势。结果表明,叶片根部的抗弯性能显著提高;当比值?设为0.4时,环形腹板叶片与实心腹板叶片的抗弯强度几乎相同,且环形腹板的使用可以使叶片总质量更轻。

    • >TL原子能技术
    • 严重事故安全壳废液中核素活度计算

      2021, 21(31):13361-13365.

      摘要 (604) HTML (0) PDF 4.87 M (982) 评论 (0) 收藏

      摘要:福岛事故后,放射性废液的处理受到了高度关注。严重事故后安全壳废液中的核素活度分析是废液处理的前提。根据严重事故后安全壳废液中放射性核素的来源及消减机理,建立了AP1000严重事故安全壳废液中核素活度计算模型,研究安全壳废液中放射性核素活度的变化。结果表明:在堆芯核素向安全壳释放阶段,废液中各组核素活度逐渐增大,随后除镧组核素外,其他各组核素活度随时间逐渐减小,碘总活度降低最快,铯组总活度降低最慢;在事故初期,碘是废液中的主要核素,其次是铯;铯组核素占总活度的份额先减小后增大,而其他组核素占总活度的份额先增大后减小。134Cs、137Cs、89Sr、90Sr、127Tem103Ru、106Ru、144Ce、241Pu、90Y、91Y、95Nb、95Zr衰减很慢,是放射性废液的重要组成成分。#$NL关键词 严重事故;安全壳;废液;核素;放射性活度#$NL中图分类号 TL732; 文献标志码 A

    • >TM电工技术
    • 同芯多绕组均衡拓扑的分析与验证

      2021, 21(31):13366-13373.

      摘要 (385) HTML (0) PDF 6.43 M (476) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着动力锂电池的应用越来越广泛,为了保证电池组能够安全高效地充放电,常采用均衡拓扑控制电池单体间的参数不一致性,然而均衡拓扑通常无法兼顾均衡效率高、均衡速率快、易控制等特点,因此研究各电路参数对均衡效果的影响尤为重要。本文根据均衡拓扑的工作原理建立了两种工作模式的等效电路模型,分析了均衡拓扑中的电路参数对均衡速率和均衡效率的影响,利用matlab/simulink搭建了基于同芯多绕组均衡拓扑的四单体均衡系统,验证其均衡功能,搭建了同芯多绕组均衡拓扑的实验平台,实验验证了相关电路参数对均衡效果的影响趋势。

    • 适用于电力物联网的安全接入认证装置设计

      2021, 21(31):13374-13380.

      摘要 (579) HTML (0) PDF 2.95 M (876) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对电力物联网海量边缘侧设备接入可能导致的安全问题,首先分析了边缘设备安全接入需求;然后研究了融合协议过滤、协议适配、网络安全隔离、安全接入认证技术于一体的物联网边缘侧安全接入认证技术。基于上述技术,设计了包含外网处理单元、隔离交换单元、系统管理单元、密码运算单元和内网处理单元在内的电力物联网安全接入认证装置;最后选取某省充电桩运营系统作为试点应用场景,分别从安全性能和通信性能两方面进行测试分析。测试结果表明,该安全接入认证装置能够在基本不影响设备通信性能的前提下,实现电力物联网海量设备的安全接入认证,在面对不同类型边缘设备接入时仍具有良好的可靠性和泛化性,可有效降低核心业务系统被非法入侵的风险。

    • >TN电子技术、通信技术
    • 球栅阵列垂直互联传输性能分析与基板叠层设计

      2021, 21(31):13381-13388.

      摘要 (650) HTML (0) PDF 9.77 M (755) 评论 (0) 收藏

      摘要:为满足有源相控阵雷达中收发(T/R)组件的小型轻量化发展要求,用HFSS建立了球栅阵列(ball grid array,BGA)垂直互联模型,分析了关键结构参数对传输性能的影响,包括焊球半径、焊球中心距、地层反焊盘开孔半径、焊盘半径等;并根据应用场景设计了两种输入输出(I/O)方式的三维基板叠层结构。结果表明增大焊球半径、减小焊球中心距和适当的地层反焊盘半径有利于形成良好的微波传输性能,焊盘半径影响较小。优化后的垂直互联结构在X波段,回波损耗优于22.5dB,插入损耗优于0.13dB;设计的两种基板叠层结构均达到了良好的传输性能,满足不同的应用场景和接口形式,可有效实现组件小型化。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 基于事件驱动的多智能体系统参数辨识

      2021, 21(31):13389-13398.

      摘要 (477) HTML (0) PDF 5.20 M (774) 评论 (0) 收藏

      摘要:从一致性原理出发,针对Box-Jenkins多模型表示的分布式多智能体系统参数辨识问题,提出一种事件驱动的异步通信协议来辨识系统参数。首先,采用智能体的参数估计信息设计事件触发机制,并引入激活函数决定智能体间的通信触发。其次, 采用辅助模型思想解决系统不可观测的噪声和中间变量。然后,在通信协议中引入多新息理论提高参数估计精度。在网络拓扑无向联通情况下,各个智能体以完全分布式的方式迭代更新模型参数。在此基础上,讨论了算法收敛性问题。最后,通过仿真实例验证所提方法的有效性。

    • 基于块更新序号的NAND闪存垃圾回收算法

      2021, 21(31):13399-13404.

      摘要 (475) HTML (0) PDF 3.24 M (545) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统NAND闪存垃圾回收算法的管理粒度为块,后续逐渐发展为基于页管理,以更大的内存消耗为代价来提高对数据热度判断的准确度。针对现有算法中存在的不足,提出了一种基于块更新序号的NAND闪存垃圾回收算法。该算法将管理粒度重新定位到块上,定义块的更新序号,提出新的基于动态阈值分段处理的数据热度计算方法以进行更有效的冷热分离,同时回收块选择策略采用新的代价函数以兼顾回收效率与磨损均衡。实验结果表明,提出算法在减少系统内存消耗的同时,获得了比GR、CB、CAT、FaGC、LRGC和LRGC+算法更好的垃圾回收效率和磨损均衡效果。

    • 一种抗非视距误差的组合定位算法

      2021, 21(31):13405-13412.

      摘要 (546) HTML (0) PDF 9.79 M (740) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决移动机器人在NLOS 环境下定位系统误差大和稳定性差的问题,提出一种抗NLOS误差的N-CTK组合算法。首先在Chan-Taylor协同算法基础上,融入卡尔曼滤波算法,提出一种CTK组合定位算法,然后基于TDOA测量值构建NLOS误差模型,引入NLOS误差转化因子,融合扩展卡尔曼滤波算法,并结合所提CTK组合算法,最终获得标签的估计值。实验测试表明:LOS环境下误差为6cm时,N-CTK组合算法相比CTK组合算法的累积分布函数提高了13.5%,NLOS环境下误差为15cm时,N-CTK组合算法相比CTK组合算法的累积分布函数提高了55%,定位精度明显提高。

    • 多价值链视角下基于深度学习算法的制造企业产品需求预测

      2021, 21(31):13413-13420.

      摘要 (643) HTML (0) PDF 2.85 M (658) 评论 (0) 收藏

      摘要:多价值链协同发展背景下,制造企业没有充分考虑服务链、营销链等其他价值链对产品需求的影响。为提高制造企业产品需求预测的精度,本文提出了产品数据空间和一维卷积神经网络(One-dimensional convolutional neural networks, 1D-CNN)-长短期记忆神经网络(Long short-term memory, LSTM)的深度学习算法。首先,整合不同价值链对产品需求影响的相关数据构建产品数据空间。其次,从数据空间中获取多链数据集用于1D-CNN-LSTM模型的预测。其中,1D-CNN通过两次卷积池化操作获取数据的深层次特征,LSTM则通过进一步学习数据特征中的重要信息来进行时间序列预测。最后,通过某电气设备制造企业生产销售的环网柜产品的相关数据进行算例分析,并与其他几种模型进行预测结果比较。结果表明:1D-CNN-LSTM模型的预测效果优于神经网络模型和单一的LSTM模型。可见本文提出的1D-CNN-LSTM深度学习模型更具优越性,预测效果好。

    • 改进残差神经网络在遥感图像分类中的应用

      2021, 21(31):13421-13429.

      摘要 (495) HTML (0) PDF 10.64 M (956) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统卷积神经网络随着深度加深而导致网络退化以及计算量大等问题,提出一种改进残差神经网络的遥感图像场景分类方法。该方法以残差网络ResNet50作为主框架,在残差结构中引入深度可分离卷积和分组卷积,减少了网络的参数量和计算量,加快模型收敛的同时也提升了分类精度。此外在网络中嵌入多尺度SE block模块对通道特征进行重校准,提取出更加重要的特征信息,进一步提升了网络的分类性能。在AID和UCMerced_Land Use两个公开数据集上的分类精度分别为91.92%和93.52%,相比常规残差网络分类精度分别提高了3.38%和10.24%,证明所提方法在遥感图像场景分类任务中的可行性和有效性。

    • 基于注意力机制的多尺度仪表检测

      2021, 21(31):13430-13438.

      摘要 (423) HTML (0) PDF 30.95 M (804) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现复杂场景下多尺度仪表检测,提出了一种基于注意力机制的视频多尺度仪表检测算法。首先,利用基于空间注意力机制的特征提取网络,建模特征的长距离依赖,增强特征的表达能力;其次,提出了一种自适应特征选择模块(Adaptive Feature Selection Module, AFSM),对不同阶段的特征图进行权重调整,增强网络对多尺度目标的检测能力。在自建的仪表数据集上进行了实验。实验结果表明,相比较原来的Faster RCNN方法,所提出方法的检测精度提高了7.6%;与对比方法相比,检测精度也能达到95.4%。在对实际仪表监测视频的测试中,检测结果以及速度能够满足实际需要。所提方法通过改进特征提取网络和特征选择操作,增强了特征表达能力,有效降低了虚警,提升了网络对多尺度目标的检测性能。

    • 融合多维时空特征的交通流量预测模型

      2021, 21(31):13439-13446.

      摘要 (478) HTML (0) PDF 4.09 M (1066) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了精准预测交通流量,充分提取交通流中复杂的线性和非线性特征及其依赖关系,提出了融合多维时空特征的CLABEK模型。其中,由Conv-LSTM、BiLSTM和Dense神经网络分别提取时空特征、周期特征和额外特征(节假日、天气状况以及温度等),并通过将上述模型融合从而全面获取交通流的非线性特征;由卡尔曼滤波提取交通流的线性特征。在公开数据集上的对比实验证明,CLABEK模型在短期交通流预测任务上表现出最好的预测效果。

    • 能耗均衡的低功耗自适应集分区路由改进算法

      2021, 21(31):13447-13453.

      摘要 (414) HTML (0) PDF 2.95 M (660) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对LEACH算法簇头选取不佳、网络寿命过短问题,提出一种基于分区的LEACH改进算法。该算法根据节点剩余能量、邻居节点数及距基站距离对簇头选举产生的影响,对簇头选举函数进行优化;对监测区域进行分区,不同分区采取不同的数据传输方式,减少基站附近簇头节点转发信息的负载量,有效避免基站附近“能量空洞”现象的发生。实验结果表明,相比于LEACH和LEACH-EDP算法,本文改进算法第一死亡节点出现轮次分别推迟了23.32%、18.44%,网络寿命分别延长了32.27%、21.49%。

    • >TS轻工业、手工业、生活服务业
    • 基于模糊免疫PID定型机拉伸张力控制技术

      2021, 21(31):13454-13460.

      摘要 (745) HTML (0) PDF 4.76 M (834) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决常规PID(proportion integral differential)算法在定型机定型过程中动态性能差和抗干扰弱等问题,采用了在常规PID算法的基础上引入模糊免疫算法的方案,并设计了一种模糊免疫PID控制器。通过MATLAB软件搭建网络模型进行仿真分析,此方法满足定型机拉伸张力的各项技术要求,使系统的超调下降到1.6%,基本接近无超调,到达稳定时间缩短至4 s,且张力所受外部扰动影响很小。经实验结果显示,定型机拉伸张力控制在设定值±2%之内,符合系统的要求并控制在系统的误差范围之内。因此模糊免疫PID控制器有效的改善了定型机中拉伸张力的技术问题,可以满足生产需求。

    • >TU建筑科学
    • 不同应力路径下砂岩的宏细观力学响应特性

      2021, 21(31):13461-13468.

      摘要 (504) HTML (0) PDF 14.81 M (585) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究应力路径对砂岩的宏观、细观力学响应的影响,基于颗粒离散元方法构建了空心圆柱试样并开展了6组不同应力路径的试验,分别研究了砂岩试样在不同应力路径下的宏观应力-应变响应,以及细观法向与切向接触力的分布规律。研究结果表明:当试样内围压相同时,随着外围压的增加,试样破坏时的体积应变也随之增加,即试样的膨胀现象愈加明显;当试样的外围压相同时,随着试样内围压的增加,试样破坏时的体积应变随之先增长后减小。在中主应力系数不为0时,中主应力系数越大,试样的径向应变与环向应变之和的绝对值越大。在内围压相等的情况下,随着外围压的增加,试样的法向接触力增加。当外围压相等,内围压增大时,试样的法向接触力减小。

    • 不同卸荷路径下的页岩蠕变特性试验研究

      2021, 21(31):13469-13475.

      摘要 (568) HTML (0) PDF 4.23 M (590) 评论 (0) 收藏

      摘要:地下硐室围岩流变现象显著,对硐室开挖与运营造成巨大威胁。以某深埋矿井巷道页岩为例,参照地下硐室实际开挖情况设计轴压与围压等比卸荷应力路径,同时开展恒轴压卸围压、等比卸荷两种应力路径下的蠕变试验,研究页岩在不同卸荷路径下的蠕变力学特性。试验发现:(1)页岩在两种卸荷路径下的蠕变特性十分明显,轴向应变量值始终高于侧向应变;(2)岩石在破坏应力水平下的轴向应变增长程度小于侧向应变,岩石的侧向扩容较为明显;(3)等比卸荷和恒轴压卸围压条件下的岩石长期强度分别为47.69MPa和62.85MPa,等比卸荷应力条件下岩石更易屈服破坏。研究成果可为地下硐室长期稳定性研究提供一定参考。

    • 酸碱环境干湿循环下砂岩动态力学性能试验

      2021, 21(31):13476-13483.

      摘要 (536) HTML (0) PDF 8.74 M (615) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究砂岩在酸碱环境干湿循环作用下的动态力学特性,分别进行了不同酸碱环境下(pH=3、7、11)和不同干循环次数(n=0、5、10、15)耦合作用下砂岩试件的物理、动态力学试验,并借助红外热成像技术进一步评定了砂岩的损伤表现。研究表明:酸性溶液和干湿循环的耦合作用使试件孔隙的发育得到加速;但15次循环之后,试件孔隙率的增长速度放缓。砂岩的峰值应力与弹性模量在干湿循环10次后,劣化现象最为明显。并随着干湿循环次数的增加,主应力面与破裂面的夹角逐渐增大,试件破坏形式由脆性破坏向塑性破坏转变,红外热成像技术佐证了砂岩在受酸碱循环作用下试件内部发生的损伤,并根据热成像技术可进一步评定砂岩损伤表现。研究结果对隧道掘进、巷道开挖、地铁和水下工程等施工作业提供参考和借鉴。

    • >U交通运输
    • 区域交通资源配置效率综合评估

      2021, 21(31):13484-13490.

      摘要 (571) HTML (0) PDF 5.00 M (920) 评论 (0) 收藏

      摘要:为有效促进交通运输及区域经济的发展,有必要对区域交通资源配置效率进行综合评估。研究通过构建交通资源配置效率指标体系,提出了基于三阶段DEA-Bootstrap模型对区域交通资源配置效率进行评估。利用三阶段DEA模型剔除评估过程中的环境误差,引入Bootstrap方法克服DEA模型有效性值的内在依赖性,并以长江经济带11个区域为例进行案例研究。结果表明,剔除环境因素与随机干扰的影响,长江经济带交通资源配置效率为0.612,较传统DEA计算效率结果下降了0.189。解决技术投入冗余和促进规模效率发展是该区域交通资源高效配置的关键。可见,该方法可有效避免传统 DEA 方法在评估资源配置效率时的偏差,高效评估区域交通资源配置效率。

    • 路基非饱和土动态回弹模量计算模型对比研究

      2021, 21(31):13491-13496.

      摘要 (550) HTML (0) PDF 3.32 M (550) 评论 (0) 收藏

      摘要:作为路面结构设计的关键参数,对动态回弹模量的可靠计算一直是工程界不断探索的课题。本文收集并分析国内外已有关于路基土回弹模量的计算模型,根据自变量的不同属性,将计算模型归为两大类,第一类为将应力水平作为变量(I型),第二类是将表征湿度状态的基质吸力作为变量,这其中又分为两个子类,一是将基质吸力引入耦合到应力变量中(II1型);二是将基质吸力剥离出来作为独立变量(II2型)。然后结合2种土样的循环动三轴试验数据,对3类计算模型的可靠性及适用性进行对比评价。结果表明:将基质吸力作为单独变量(II2型)的计算模型能更真实的反映非饱和路基土动态回弹模量的变化规律,拟合度较高。

    • 不同敏感波长轨道不平顺对现代有轨电车运行性能影响分析

      2021, 21(31):13497-13504.

      摘要 (437) HTML (0) PDF 7.88 M (586) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究轨道敏感波长对现代有轨电车运行的影响。通过对某独立轮现代有轨电车在不同波长激励时的动力响应指标进行分析,得到电车的敏感波长范围;并以此生成轨道不平顺激励,分析线路在施加此激励前后,车辆通过时参数变化。电车在直线线路运行时,轨向和水平不平顺主要影响横向加速度,高低不平顺主要影响垂向加速度。电车在曲线线路运行时,轨向和水平不平顺分别影响电车的中低速和高速曲线通过性能,两者同时作用时对电车曲线运行具有综合的影响效果,高低不平顺主要改变电车高速曲线运行状态。方向水平逆向不平顺对电车安全性影响会随着波长增大而减小,合理曲线超高能够降低影响,通过分析敏感波长与电车运行的关系,对电车通过不同激励路段形成指导。 关键词 现代有轨电车;轨道不平顺;有限元;动力响应

    • 苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物改性沥青贮存稳定性评价方法

      2021, 21(31):13505-13509.

      摘要 (452) HTML (0) PDF 3.47 M (611) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究基于动态剪切流变(DSR)试验的苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青贮存稳定性的评价方法,通过选择SBSΙ-D改性沥青为研究对象,测试其在163 ℃下不同贮存时间的离析软化点差,基于相对应的复数剪切模量、相位角以及车辙因子,提出了以复数剪切模量离析参数、相位角离析参数、车辙因子离析参数以及三个参数与温度所形成的线性斜率为参数的SBS改性沥青贮存稳定性评价指标其计算模型。研究结果表明:SBS改性沥青的离析软化点差随着高温贮存时间的延长而逐渐增大,两者基本呈线性关系;离析后SBSΙ-D改性沥青上部1/3的弹性成分、抗变形能力及高温性能明显大于下部1/3;基于DSR试验的SBS改性沥青贮存稳定性评价指标的评价结果与基于离析软化点差所获得的的评价结果具有高度的一致性。

    • 抗滑表层沥青混合料GAC-13组成及性能分析

      2021, 21(31):13510-13515.

      摘要 (708) HTML (0) PDF 5.05 M (756) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究细集料材质、规格对抗滑表层沥青混合料GAC-13组成设计及性能的影响,采用马歇尔法分别确定黑色石灰岩精品机制砂、白色石灰岩普通机制砂、辉绿岩石屑的GAC-13最佳油石比,并检验其路用性能、抗滑性能与力学性能。按设计空隙率4.2%、最佳油石比下GAC-13的辉绿岩石屑、白色石灰岩普通机制砂、黑色石灰岩精品机制砂的用量分别为30%、25%、23%,动稳定度相应为2 053 次/mm、2 326 次/mm、2 416 次/mm,冻融劈裂抗拉强度比为78.6%、95.4%、90.4%,构造深度为0.75 mm、0.93 mm、0.99 mm。相对辉绿岩石屑沥青混合料,白色石灰岩普通机制砂、黑色石灰岩精品机制砂沥青混合料高温稳定性提高13.3%、17.6%,相比白色石灰岩普通机制砂,辉绿岩石屑、黑色石灰岩精品机制砂沥青混合料冻融劈裂抗拉强度比降低17.6%、5.2%;40 ℃、50 ℃时黑色石灰岩精品机制砂GAC-13的内摩擦角最大。试验结果表明,抗滑表层GAC-13的细集料组成设计宜优选精品机制砂。

    • 基于动态剪切流变仪试验的多聚磷酸改性沥青流变特性

      2021, 21(31):13516-13521.

      摘要 (474) HTML (0) PDF 7.33 M (676) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究多聚磷酸(PPA)改性沥青的流变性能和疲劳性能,制备不同掺量的PPA改性沥青,采用动态剪切流变仪(DSR)进行温度扫描、时间扫描和频率扫描试验,分析各掺量PPA改性沥青的复数剪切模量(G*)和车辙因子(G*/sin δ)随温度、荷载作用次数和加载频率的变化关系,G*下降到初始值(G0*)的50%对应的加载次数作为疲劳指标表征PPA改性沥青的疲劳性能。研究结果表明:沥青的G*值和G*/sin δ均随着温度的增加而下降,即温度越高,沥青抗剪切变形能力和高温稳定性越差,当温度超过64℃后,持续提高温度对二者基本无影响;PPA改性剂能显著提高沥青的抗剪切变形能力和高温稳定性,2.0%掺量PPA改性沥青的G*值和G*/sin δ是70#基质沥青的2.5倍;PPA掺量越高,改性沥青疲劳寿命越大,沥青抗疲劳性能越好,PPA改性沥青疲劳寿命与加载应力在双对数坐标中具有较好的线性递减关系,线性拟合优度R2大于0.9。此外,PPA改性剂可以改善沥青抗剪切变形和弹性恢复能力,尤其当加载频率较低时,改善效果显著。

    • 基于集中铰-纤维模型的小半径曲线桥地震反应

      2021, 21(31):13522-13528.

      摘要 (516) HTML (0) PDF 7.88 M (606) 评论 (0) 收藏

      摘要:在地震作用下,曲线桥因其几何不规则性会产生扭转作用。因此,曲线桥的桥墩就会受到压-弯-剪-扭耦合受力而发生复杂的破坏形式。本文以一座匝道桥为工程背景,采用集中铰-纤维模型对曲线桥进行了有限元建模。探究了曲线桥的有限元建模方法,之后研究了不同墩高以及不同桥墩布置型式对曲线桥抗震性能的影响。研究表明:相比于纤维模型,集中铰-纤维模型更适合曲线桥桥墩的模拟。同时墩高的改变对桥墩的受力有显著的影响,等高型式下桥墩受力随墩高的变化规律与变墩高型式下并不一致。同一高度的桥墩在不同布置型式下的受力也有明显的区别。

    • 基于长期监测数据的桥梁局部时变可靠度分析

      2021, 21(31):13529-13535.

      摘要 (563) HTML (0) PDF 5.91 M (961) 评论 (0) 收藏

      摘要:本研究提出了一个基于长期监测数据的桥梁局部时变可靠度分析方法。首先,对原始监测应变数据进行预处理,滤掉电磁干扰导致的异常数据;然后,考虑到季度温度效应对监测应变数据统计特征的影响,基于年温度监测数据,采用聚类分析法,对桥梁局部位置的监测数据进行统计时间段划分,实现了统计时间段内荷载效应数据对应统计特征的提取;进而,结合结构抗力经时变化模型,对桥梁结构考虑抗力衰减的抗力时变概率分布进行分析;最后,对在役桥梁局部监测点位置进行了全期局部时变可靠度分析。通过实桥数据分析,验证了所提方法的合理性和有效性,为桥梁结构局部时变可靠度分析提供了理论基础和应用方法。

    • 基于随机行走模型的人致人行桥振动响应分析

      2021, 21(31):13536-13544.

      摘要 (438) HTML (0) PDF 6.81 M (1144) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究人致荷载中的随机性对人行桥结构振动响应的影响,首先,提出了四种考虑时—空多尺度的随机行走模型,对随机步行荷载激励下的动力学方程进行了解耦;其次,分析了每种模型的峰值加速度响应、桥上驻留人数以及人群占位区间上的变化规律;最后,对比研究了不同模型之间的区别。研究结果表明:有序排列模型(OAM)的响应值域范围较广,易出现大幅振动,人行桥峰值加速度出现时刻,人群荷载主要作用在跨中位置;随机分布模型(SDM)、随机到达模型(SAM)以及动态平衡模型(DEM)的峰值加速度响应均服从正态分布规律,且结构最大响应时人群主要分布在下桥端附近;SDM的驻留人数主要与初始时刻人数相同,DEM的驻留人数取决于稳态下的行人数,SAM则相对均匀;考虑行人行走随机性的四种模型可用于人致人行桥振动响应分析和舒适度评估。

    • 近距侧穿高铁桥桩盾构施工影响规律及加固措施

      2021, 21(31):13545-13551.

      摘要 (602) HTML (0) PDF 9.89 M (893) 评论 (0) 收藏

      摘要:依托西安地铁14号线盾构侧穿大西高速铁路特大桥群桩基础工程,采用三维有限元数值模拟、结合现场监测,对盾构施工近距离穿越超长群桩的影响及加固方案进行了研究。研究结果表明:盾构施工过程引的起前排桩桩体位移变化大于后排桩,竖向位移均为负值,且桩底沉降均大于桩顶,水平位移变化主要在隧道所在深度及以上区域,桩体最大弯矩和轴力均出现在隧道拱顶对应位置;无隔断、加固措施的工况下,桥台沉降最大值为4.19 mm,超过控制指标;提出的三种加固方案效果呈现以下规律:袖阀管注浆加固<钻孔灌注桩隔断<注浆+隔断桩+钢横撑综合加固,采用综合加固方案对桩身位移、内力优化效果最优,水平、竖向位移及轴力、弯矩分别减小65%、20%、80%、50%,并且桥台沉降最大值为1.47 mm,满足控制指标。

    • 南宁地铁4号线岩溶发育特征及处治技术

      2021, 21(31):13552-13560.

      摘要 (561) HTML (0) PDF 14.00 M (2398) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着我国轨道交通建设的快速发展,城市地铁越来越多,修建过程中各种工程问题逐步显现。我国南方地区岩溶较为发育,给轨道交通的安全建设带来了一些工程难题,岩溶的处治技术成为近几年的研究热点。为了解决南宁地铁4号线岩溶带来的工程难题,通过地质勘察手段探明了岩溶分布规律,基于地质勘察资料分析了南宁地铁4号线岩溶发育规律,采用钻芯和室内试验确定了地层及溶洞的物理力学参数,结合有限元软件Midas GTS确定了溶洞与地铁车站、盾构隧道的安全距离,提出了岩溶区轨道交通溶洞处治范围及处治措施,并对溶洞处治区域进行取芯,通过室内试验研究了岩溶处治效果。研究结果表明,南宁地铁4号线岩溶总体上中等发育;车站区域溶洞基本上分布于底板下10m范围内,盾构隧道区域溶洞基本位于底板以及底板以下10m范围内;不同位置不同尺寸的溶洞塑性区不同,溶洞洞高越大塑性区越大,需要的安全距离越大;采用注浆加固方案是合理的,检测结果验证了其合理性。可为岩溶区地铁车站及盾构隧道溶洞处治提供参考。

    • 基于STAR-CCM+的冷却水套三维仿真分析

      2021, 21(31):13561-13566.

      摘要 (839) HTML (0) PDF 7.81 M (1195) 评论 (0) 收藏

      摘要:冷却水套是发动机冷却系统的主要散热部件之一,水套结构的合理设计对发动机工作性能有着重要的影响。冷却水套主要由缸头水套、缸垫、缸体水套组成,其中,缸头水套的鼻梁区为高温区域,产生的热量需要高效的冷却才能保证其散热性能。为评估水套结构设计合理性及系统分析水套内冷却液的流动特性,采用CFD分析软件STAR-CCM+对某发动机冷却水套进行了数值模拟研究,提出了一种基于流动路径的冷却水套结构改进方法,通过对冷却液流动路径及速度分布均匀性的数值模拟相关研究,可以有效对现冷却水套冷却液流动不足进行优化改善,明显提升鼻梁区、排气侧区域的冷却,整体改善冷却水套的散热性能。基于流动路径的冷却水套CFD仿真及结构改进方法可为发动机冷却水套的设计及优化提供理论指导。

    • 基于实车驾驶数据的信号交叉口车辆运行特性

      2021, 21(31):13567-13573.

      摘要 (475) HTML (0) PDF 11.76 M (1064) 评论 (0) 收藏

      摘要:为得到信号交叉口的车辆运行特性和驾驶模式,开展实车驾驶试验,采集车辆在自然驾驶状态下通过信号交叉口的速度、加速度等运行参数,得到了车辆速度和纵向加速度的变化趋势、分布范围和统计特征值,分析了车速与行驶距离的相关性,确定了减速停车和起步加速的驾驶模式。结果表明:车辆驶入交叉口时在停车前100米范围内车速下降最明显;而绿灯启亮后,车辆在头50米内速度提升最明显。减速距离与初速度之间具有较高的关联度,加速距离和稳定速度之间的关联度略低。减速度总体上大于加速度,85分位减速度为1.19 m/s2,85分位加速度为1 m/s2。减速度峰值出现在停车前5秒内,而加速度峰值出现在起步后的3秒内。本研究可为跟驰模型和微观交通仿真提供参数标定值,为城市交叉口信号配时和交通管理提供实际数据参考和理论依据。

    • >V航空、航天
    • 某型燃料电池飞机气动布局方案对比

      2021, 21(31):13574-13579.

      摘要 (506) HTML (0) PDF 3.82 M (595) 评论 (0) 收藏

      摘要:以某型四座电动飞机为平台,进行推进系统改装燃料电池的飞机气动布局方案设计,分别形成反应堆及储氢罐均内置、反应堆内置储氢罐外挂、反应堆及储氢罐均外挂三种气动布局方案。通过计算流体力学软件进行数值仿真,从升阻特性,纵向及横航向静稳定性等方面对三种方案进行了气动特性分析。分析结果表明,反应堆及储氢罐均内置方案升阻特性最优,反应堆内置储氢罐外挂、反应堆及储氢罐均外挂方案分别会引起巡航状态阻力系数0.004及0.007量级的增大;两种采用外挂气动布局的方案其横向静稳定性相对内置布局均有所提升,纵向及航向静稳定性变化较小。对比风洞试验结果证明了仿真结果的准确性。本研究在燃料电池飞机气动布局设计方面进行了有益探索,具备一定的工程参考价值。

    • 前起落架刚度对无人机起飞滑跑性能的影响

      2021, 21(31):13580-13586.

      摘要 (474) HTML (0) PDF 2.06 M (627) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决无人机在起飞滑跑阶段前起落架压缩量变化引起升阻特性变化的问题,综合考虑发动机转速、螺旋桨效率以及地面摩擦力等因素,建立无人机的地面滑跑模型。研究了前起落架刚度变化对无人机起飞滑跑性能的影响,并利用Simulink建立了全机仿真模型。结果表明:在起飞重量一定时,整机升力系数随前起落架压缩量变化量线性变化,随着前起落架刚度增大,无人机三轮滑跑距离、前轮离地迎角以及前轮离地速度均在一定程度上减小。仿真结果与理论分析相符,验证了模型的有效性。

    • 基于LightGBM算法的航空发动机基线多参数建模方法

      2021, 21(31):13587-13594.

      摘要 (515) HTML (0) PDF 5.61 M (742) 评论 (0) 收藏

      摘要:在航空发动机实时监控与健康管理技术中,发动机工作基线起到了至关重要的作用。近些年来,利用QAR(快速存储记录器)数据进行基线挖掘的方法受到了广泛的关注。本文提出了一种考虑引气和滑油温度影响的lightGBM航空发动机基线建模方法,按照发动机稳态工作条件提取GE90-115B发动机在运行过程中的数据,对其做相似修正后作为基础数据,再通过带交叉验证的网格寻优lightGBM算法进行训练获得基线模型。与以往挖掘的基线模型相比,在考虑引气和滑油温度的情况下训练出的基线模型具有更高的精度和更强的泛化能力。

    • 缝合三明治热防护结构热力耦合仿真分析

      2021, 21(31):13595-13602.

      摘要 (479) HTML (0) PDF 13.14 M (1506) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究缝合三明治热防护结构应用于高超声速技术领域时的热力性能及内在机制,基于代表性体积单元模型建立了模拟热力联合载荷作用下响应的有限元仿真分析方法,分析了结构内部的温度和应力分布,以及随载荷历程的演化情况。研究结果表明:加热面温度为1 073 K时,缝合三明治热防护结构能够有效起到隔热作用;缝线作为“热通道”对隔热性能的削弱影响不明显,但不同组分间的热膨胀不匹配会引起应力集中;面板和夹芯界面处的拉应力以及夹芯内部较高的应力水平可能会导致结构损伤和失效。

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